ĐỒ ÁN NHẬP MÔN QUY TRÌNH SẢN XUẤT DẦU MÈ, ĐH BKHN

ĐỒ ÁN NHẬP MÔN ,QUY TRÌNH SẢN XUẤT, DẦU MÈ, ĐH BKHN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN KĨ THUẬT HÓA HỌC

Bộ môn Quá trình – Thiết bị CN hóa học – TP

ĐỒ ÁN NHẬP MÔNQUY TRÌNH SẢN XUẤT DẦU MÈ

Đề tài: Quá trình sản xuất dầu mè Giáo viên hướng dẫn: TS.NghiêmXuân Sơn

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng An Trịnh Thị Ngọc

Ánh MSSV: 20174383 20174446 Lớp: KTHH 03 – K62 KTHH 02 – K62

MỤC LỤC

NGUYÊN LIỆU 2

− Hầu hết các quả nang sẽ tách ra khi trưởng thành Trên mộtnang thường chứa khoảng chừng 50 – 80 hạt Với quả nang đầu tiên có

độ cao từ 1 – 2.5 feet từ mặt đất, phụ thuộc vào độ ẩm, phân bón, nhiệt

độ và nhiều yếu tố khác

Lucas, 1979; Kahyaoglu & Kaya, 2006).

− Các acid béo trong hạt vừng, tính theo phần trăm tổng acidbéo, như sau: 45.3 – 49.4% oleic, 37.7 – 41.2% linoleic và 12 – 16%acid béo bão hòa (SFAs)

Bảng 1 Thành phần acid béo trong hạt vừng

− Hạt vừng giàu mangan, đồng và calcium (90mg/1 muỗngsúp hạt chưa bóc vỏ, 10mg đã bóc vỏ) và chứa vitamine B1 (Thiamine)

và vitamine E (chứa chủ yếu là 2 loại: α-tocopherol 50 – 373ppm và tocopherol 90 – 390ppm) Chúng chứa đựng một số chất có khả năngchống oxy hoá như lignans – có khả năng chống ung thư

γ-− Hạt vừng cũng chứa phytosterols hàm lượng tổng là 900 –

3000 ppm Những phytosterols chủ yếu gồm có: β-sitosterol (>80%tổng phytosterols), campesterol (khoảng 10%) và stigmasterol (<5%)

− Chất dinh dưỡng của hạt vừng được hấp thụ tốt nếu chúngđược nghiền hoặc nghiền thành bột trước khi sử dụng

Hình 3 Cấu trúc các lignans trong hạt vừng

II CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG

1. Chỉ tiêu chất lượng của hạt vừng đưa sản xuất

− Hạt vừng đưa vào sản xuất phải chứa 98% hạt vừng vàng

− Cảm quan: không có lẫn sạn, đá, cát, không có sâu mọt,

không vón cục

− Độ ẩm: không quá 6%

− Tạp chất: không quá 2%

− Hàm lượng dầu: tối thiểu 44%

− Acid béo tự do (FFAs): không quá 2% tính theo acid oleic

2. Chỉ tiêu chất lượng của dầu vừng thô

− Vật lý:

Tỷ khối: 0.91 – 0.92 g/ml

Chỉ số khúc xạ ở 300C: 1.4665 – 1.472

Acid béo tự do (FFAs): không quá 3% tính theo acid oleic

Thành phần acid béo no (chủ yếu là acid palmitic): 12 – 15%Thành phần acid béo không no (chủ yếu là oleic và linoleic): 75 –78%

Độ ẩm: tối đa 0.5%

Chỉ số Iod: 103 – 120 mg I2/g

Hàm lượng chất không xà phòng hóa: 0.8%

− Cảm quan: có mùi thơm đặc trưng của dầu mè, không có

mùi ôi chua và mùi lạ

Hàm lượng trong

Chỉ tiêu chất lượng chủ yếu

• Hàm lượng a-xít béo tự do (Oleic): 1,5%

tối đa.

• Chỉ số I-ốt (Wijs): 104 - 120.

• Không chứa Trans fat.

• Không sử dụng chất bảo quản và chất tạo

màu.

Công dụng

• Dùng để trộn salad, làm gia vị ướp, trộn

với thức ăn trước hoặc sau khi chế biến.

Bảo quản

• Để nơi khô ráo và thoáng mát

Đóng gói

• Đóng chai 0.25L.

2 Dầu mè tinh luyện Tường An

Thành phần: dầu mè tinh luyện

Đặc điểm

• Không có Cholesterol

• Được tinh luyện từ 100% dầu Mè nguyên chất

• Qui trình chế biến với công nghệ hiện đại lưu giữ được lượng Vitamin E tự nhiên

có trong dầu

• Là loại dầu tốt nhất trong các loại dầu có nguồn gốc nguyên liệu tại Việt Nam hiện nay Dầu mè chứa nhiều axít béo thiết yếu omega - 6 và omega - 9 cần thiết cho cơ thể (tỷ lệ 84%) rất tốt cho tim mạch và giảm cholesterol trong máu

Thông tin dinh dưỡng

THÔNG TIN DINH DƯỠNG

1 muỗng (14g)

Hàm lượng trong

mỗi khẩu phần

Hàm lượng trong 100g

100g16g0g43g41g

Hydrat-Cacbon

Đường

0g0g

0g0g

Chỉ tiêu chất lượng chủ yếu

• Hàm lượng axit béo tự do (Oleic): 0,10% tối đa

• Chỉ số Iot (Wijs): 103 - 120

Không sử dụng chất bảo quản và chất tạo màu

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU VỪng TINH LUYỆN

III Quy trình 1: Tách dầu bằng phương pháp ép

IV Quy trình 2: Tách dầu bằng phương pháp trích ly

Trang 8

Sàng, Phân Loại

Nghiền

Lọc Thủy hóa

Trung hòa

Ly tâm

Tẩy trắng Lọc Khử mùi Lọc

Expander Trích ly

Hạt vừng

Tạp chất

Nghiền

Lọc Chưng cất

Trung hòa

Ly tâm

Tẩy trắng Lọc

Khử mùi Lọc

SO SÁNH ƯU NHƯỢC ĐIỂM HAI QUY TRÌNH

V Quy trình 1: tách dầu bằng phương pháp ép

1. Ưu điểm

− Quy trình và thiết bị đơn giản

− An toàn cho sản phẩm: không cho hóa chất vào để trích ly

− Chất lượng sản phẩm dầu thô tốt do không tách những hợpchất không mong muốn trong hạt dầu

− Chi phí thiết bị thấp, năng lượng cho quá trình thấp

− Thích hợp cho các hạt dầu có hàm lượng dầu cao trên 25%

2. Nhược điểm

− Hiệu suất không bằng trích ly, nếu ép kiệt có thể đạt 95%nhưng sẽ xuất hiện những hợp chất không có lợi cho dầu

− Dầu thô có nhiều bã dầu

− Bã dầu sau ép còn hàm lượng dầu lớn, cần trích ly để tậnthu

VI Quy trình 2: tách dầu bằng phương pháp trích ly.

1. Ưu điểm

− Hiệu suất cao, tách kiệt dầu

− Hàm lượng dầu trong bã không nhiều

− Dầu thô ít lẫn bã dầu

− Có thể có lợi cho quá trình tinh luyện như tinh luyện bằngmembrane, do có chứa dung môi hexane

2. Nhược điểm

− Quy trình và thiết bị phức tạp, giá thành cao

− Chất lượng sản phẩm không bằng ép, do trong quá trìnhtrích ly sẽ trích ly cả những thành phần không có lợi cho dầu

− Tốn dung môi, cần thu hồi dung môi

− Chi phí năng lượng cao

− Hexane được xem là dung môi khá an toàn, nhưng cần thêmquá trình chưng cất thu hồi dung môi

THUYẾT MINH QUY TRÌNH VII QUY TRÌNH 1

1. Phân loại và tách tạp chất

− Tạp chất thường gặp là thân, vỏ, lá, hạt vỏ, bụi, đá nhỏ vànhững loại hạt khác lẫn vào

− Do kích thước hạt có liên quan đến hàm lượng dầu trong hạtnên để khống chế các chỉ tiêu kỹ thuật trong quá trình được dễ dàngyêu cầu nguyên liệu đưa vào sản xuất phải đồng nhất về kích thước

− Mặt khác, quá trình sản xuất yêu cầu một độ sạch nhất định,các tạp chất sẽ làm giảm năng suất tách dầu, ảnh hưởng bất lợi đếnchất lượng dầu, tăng độ mài mòn và gây nguy hiểm đến thiết bị

− Vật lý: loại tạp chất, trọng lượng khối hạt giảm

− Cảm quan: chất lượng khối hạt đồng đều

− Trong khi chất thải tách ra từ nam châm được bỏ đi, các vậtliệu khác có thể được dùng làm chất đốt, hoặc có thể thêm vào trongthức ăn gia súc

Hình 4 Thiết bị sàng rung

Hình 5 Cấu tạo thiết bị sàng rung

− Thông số kỹ thuật:

Hạt vừng có độ ẩm cao làm giảm hiệu suất của quá trình nghiềncũng như gây khó khăn cho tách dầu

Khi nhiệt độ quá 630C sẽ làm tăng đặc biệt màu của bã dầu vàdầu, làm biến tính protein, tăng nồng độ nonhydratable phosphatidetrong dầu thô

− Hóa lý: có sự chuyển pha của nước trong nguyên liệu sang

dạng hơi

− Hóa sinh: (không đáng kể) góp phần vô hoạt enzyme

− Sinh học: ức chế một số vi sinh vật

f Thiết bị: thiết bị sấy tầng sôi

Quá trình sấy được thực hiện trong tháp đứng, dùng khí là tácnhân gia nhiệt Khi tăng nhiệt độ sấy sẽ làm quá trình sấy diễn ranhanh hơn nhưng không được gần nhiệt độ nguy hiểm cho hạt

Hình 6 Thiết bị sấy tầng sôi

Hệ thống gồm thiết bị sấy có kết cấu phức tạp; các bộ lọc thô,lọc tinh không khí 1 và 2; bộ lọc khí thải 9; calorifer 4; các quạt 3 và

10; guồng tải 11 để vận chuyển các hạt dạng bụi từ các phễu của bộlọc túi 8; cyclone 7 và đầu xoay 6.

− Nguyên tắc hoạt động:

Không khí nóng thổi vào qua hai mức Ở mức đầu tiên, khôngkhí được gia nhiệt ở calorifer và được quạt thổi qua bộ phận nhậpliệu, lôi cuốn theo khối hạt vào buồng sấy Tại đây, không khí nóng

từ mức hai thổi vào sẽ sấy khối hạt Với vận tốc thổi thích hợp, dòngkhí này cũng sẽ đưa khối hạt qua cyclone thu hồi

Hạt thu hồi ở bồn chứa bên dưới cyclone Bụi sẽ theo không khí

ra ngoài theo đường khí thải

Nhiệt độ cho phép để đun nóng: 55 – 600C

Đường kính buồng xoáy: 1500 mm

Công suất động cơ: 22 kW

2. Nghiền

− Dầu chủ yếu tập trung ở nhân phân bố trong các khe vách

tế bào ống mao quản nhỏ, liên kết chặt chẽ với nhau bởi lực liên kết bềmặt

− Nghiền cán hạt vừng giúp:

Phá vỡ cấu trúc mao quản tế bào, tăng bề mặt tiếp xúc giữanhân hạt với nhiệt ẩm

Thay đổi tính chất cơ lý và hoá lý của hạt, làm cho vỏ hạt bong

ra, thuận lợi cho các quá trình tiếp theo

− Vật lý: (chủ yếu) kích thước hạt giảm, hạt mất hẳn hình

dạng ban đầu trở thành dạng bột hoặc dạng vảy, do đó các thông sốnhư độ xốp, độ ẩm… cũng thay đổi theo

− Hoá học: khi nghiền, do ma sát sinh nhiệt độ (không đáng

kể) có thể xảy ra một số phản ứng thủy phân, phản ứng oxy hóa, đồng

thời ở nhiệt độ cao có thể gây biến tính sơ bộ một số protein và một sốphản ứng tạo màu, mùi…

− Hoá sinh: khi nghiền, cấu trúc tế bào bị phá vỡ, dầu trong

nội bào được giải phóng, hấp phụ lên bề mặt các hạt bột Do đó nguyênliệu dễ xảy ra các quá trình oxy hoá, thủy phân do enzyme

− Sinh học: khi các hạt bị phá vỡ cấu trúc, vi sinh vật có

nhiều điều kiện tiếp xúc với cơ chất bên trong gây hư hỏng

− Cảm quan: xuất hiện một số màu, mùi khó chịu

c Thiết bị: thiết bị nghiền trục.

− Cấu tạo: thiết bị gồm 2 cặp trục có vận tốc mỗi trục khác

Tại cặp trục trên, hạt sẽ bị cuốn vào, đầu tiên sẽ bị nén, sau đó

do vận tốc hai trục khác nhau mà hạt sẽ bị kéo căng, các mô vỏ hạt

sơ bộ bị xé rách

Tiếp theo, ở cặp trục tiếp theo, hạt bị cán, nén và lọt qua khetrục, rơi xuống băng tải vận chuyển bên dưới

− Thông số kỹ thuật:

− Quá trình expander sẽ làm đứt hoặc làm yếu các liên kếtgiữa dầu và bề mặt các hạt bột nghiền, dầu chuyển sang trạng tháitương đối tự do, tạo cho nguyên liệu có được cấu trúc mới, thuận lợicho quá trình ép dầu dễ dàng hơn, chi phí điện năng ít.

− Ép đùn chuẩn bị cho quá trình ép dầu là quá trình ép đùnkhô, có bổ sung ẩm cho nguyên liệu trước khi vào thiết bị expander,sau khi ra khỏi thiết bị, nguyên liệu có dạng bột

Bay hơi một số hợp chất gây mùi

Làm biến tính protein hình thành cấu trúc “sạn”, giúp dầu và bã

dễ tách ra, không cho hòa tan phospholipid

− Hóa lý: Liên kết dầu trở nên lỏng lẻo, dầu linh động hơn và

dễ dàng thoát ra khi ép

− Hóa sinh: vô hoạt các enzyme ảnh hưởng xấu cho chất

lượng dầu:

Lipase làm tăng hàm lượng FFA

Lipoxygenase nguyên nhân tạo peroxide cao và những sảnphẩm oxy hóa thứ yếu

Phosphalipase xúc tác tạo nonhydratable phospholipids rất cao

Myrosinase: nguyên nhân hình thành hợp chất sulful gây khó

tiêu hóa và tạo mùi cho sản phẩm

c Thiết bị: sử dụng thiết bị Expander

− Vật lý: nhiệt độ của khối nguyên liệu có thể tăng, cấu trúc

tế bào nguyên liệu bị phá vỡ

− Hóa học: khi ép dầu ở áp lực cao sẽ xảy ra sự nén ép và

tăng nhiệt gây biến tính protein, làm giảm tính tan của protein Áp lựctrong máy ép càng cao, nguyên liệu trong máy ép nóng lên làm cho sựbiến tính thêm sâu sắc

c Thiết bị: Sử dụng máy ép trục vis

Thiết bị ép trục vis bao gồm một buồng cứng nằm ngang chứavis xoắn ốc bằng thép không rỉ Bước vis tăng dần từ từ đến khôngthay đổi, để tăng áp suất lên nguyên liệu khi nó được đưa vào buồng

Hình 9 Thiết bị ép dầu

Một thiết bị ép trục vis còn được bố trí một số vòng tiết lưu(throttle rings) bên trong buồng ép nhằm góp phần tạo chuyển độngrối loạn cho bột ép, tạo nên sự đảo trộn và tăng hiệu suất ép dầu

Hình 10 Cấu tạo bên trong máy ép trục vis

− Nguyên tắc hoạt động:

Khi máy làm việc, trục vis quay làm cho bề mặt các gân vis tácđộng lên nguyên liệu, đẩy chúng di chuyển theo đường xoắn ốc.Trong quá trình chuyển động bột luôn được xáo trộn

Khi nguyên liệu được đẩy về phía trước, trong lòng ép xảy ra sựnén nguyên liệu và lực nén càng tăng khi lên khi bước vis càng ngắn,đường kính các đoạn vis càng tăng Do bước vis càng ngắn dần vềphía ra khô nên áp lực ép cũng được tăng dần

Đoạn vis đầu có bước vis dài, đường kính nhỏ nên ở đây chỉxảy ra sự dồn nén và cuộn nguyên liệu vào, dầu hầu như chưathoát ra

Sang các đoạn vis tiếp theo, bước vis ngắn hơn nên áp lực caohơn, do đó dầu thoát ra nhiều

Ở đoạn cuối cùng bước vis ngắn nhất, tạo áp lực cao nhấtsong dầu còn lại ít nên gần như dầu không thoát ra hoặc ngừngchảy

Vì vậy, dầu chủ yếu thoát ra nhiều ở các đoạn vis giữa

Phía cuối trục có bố trí bộ phận điều chỉnh cửa ra khô nênnguyên liệu không di chuyển tự do mà bị nén lại Lực ma sát giữanguyên liệu, lòng ép và gân vis xuất hiện Mặt khác, nguyên liệuđược giữ lại bởi lực cản của các gờ dao gạt, các gờ mút của thanhcăn lòng ép Khi qua cửa ra khô, bột bị nén thêm lần nữa làm chokhối bột sít nhau hơn nên bã ra có hình dạng nhất định

− Điều kiện của nguyên liệu (bột ép): độ ẩm, độ xốp…

− Độ phá vỡ của tế bào

− Bề dày của nguyên liệu ép và khả năng chống lại sự biếndạng của nguyên liệu.

− Tốc độ tăng áp suất, thời gian ép và áp suất cao nhất đượcdùng

− Nhiệt độ của nguyên liệu và độ nhớt của dịch lỏng ép

− Tần số quay của trục vis: 4.5 – 6 rpm

− Năng suất: 4000 – 8000 kg/h

− Bánh dầu còn sót 5 – 8% dầu

Khung rỗng bên trong và bên trên có lổ để cho dịch lọc có thể đivào.

Bản được đúc và bên trên bề mặt có bố trí các gờ có tác dụnghướng dòng cũng như tạo khe hở cho dầu sau khi lọc chảy ra

Các bản được bọc lớp vải trên bề mặt

Các khung, bản ép với nhau nhờ bơm thủy lực hoặc pittong

Hình 11 Thiết bị lọc khung bản và khung bản

− Thông số kỹ thuật:

Kích thước bản: rộng có thể từ 6 – 56 inches, dày từ 1/4 – 2inches.

Kích thước khung: dày từ 1/4 – 8 inches

− Hoạt động:

Dầu sau khi được bơm vào máy, chất rắn được giữ lại trên bềmặt vải của bản Dịch lọc qua lớp vải, xuống rãnh trên bề mặt củabản, và ra ngoài

Sau khi buồng ép đầy, bã được thổi khí (không khí hoặc khí nitơ)

để tách hết dầu dư đến có thể Sau đó bã được tháo ra ngoài

− Thời gian lọc từ 2 – 8h tùy thuộc vào hiệu suất lọc

− Nhiệt độ lọc 70 – 800C

− Năng suất lọc từ 10000 lb/h (khoảng 4500kg/h)

− Áp suất lọc thay đổi từ 0.3 – 1 MPa

6. Thủy hóa

Dầu thô được bơm từ bể chứa vào thiết bị gia nhiệt, sau đó đượcđưa qua thiết bị khuấy trộn có cánh khuấy Tại đó, dầu sẽ được trộnvới nước Nước sẽ hòa tan các chất lơ lửng trong dầu, các chất nhũ hóa

và các chất hòa tan trong nước

Hình 12 Quá trình thủy hóa và tách gum

− Loại các chất không tan trong dầu như phospholipid và cácphức chất như: phosphatidyl choline (PC), phosphatidyl ethanolamine(PE), phosphatidyl inositol (PI), phosphatidic acid Những chất này cóthể chuyển thành dạng nhũ tương trong quá trình tinh luyện, hoặc cóthể bị oxy hóa tạo ra màu, mùi không mong muốn Ngoài ra, khi dầu

đã qua thủy hóa sẽ giảm nguy cơ kết lắng trong quá trình bảo quản

− Mặc khác, ta có thể tận thu lecithin (phosphatidyl choline),

là chất xúc tác nhũ hóa được ứng dụng nhiều trong thực phẩm và mỹphẩm

Hình 13 Các phức chất không tan

− Vật lý: nhiệt độ tăng do sự tương tác giữa phospholipid và

nước có thể tỏa nhiệt

− Hóa lý:

Các phức phospholipid kết hợp với nước làm tăng độ phân cực,giảm độ hòa tan của chúng và tạo thành kết tủa gọi là cặn thủy hóa.Nhiệt độ tăng làm giảm độ nhớt

độ hydrate hóa giảm

Vị trí của liên kết acid phosphoric trong cấu trúc phospholipid sẽảnh hưởng tới khả năng tác dụng của nước Khi acid phosphoric tấn

công vào các carbon xa liên kết glycerol sẽ tạo thành α-lipoid, vànếu ở trung tâm thì tạo thành β-lipoid Trong khi α – lipoid dễ phảnứng với nước và kết lắng thì ngược lại β-lipoid không hydrate hóa

− Cảm quan: cải thiện độ trong của sản phẩm.

c Thiết bị:

− Cấu tạo: thiết bị kín bằng thép không gỉ, hình trụ đáy côn,

có vỏ áo, bên trong có cánh khuấy

Hình 14 Thiết bị thủy hóa

− Hoạt động:

Dầu sau khi được phối trộn với nước có bổ sung H3PO4 sẽ đượclàm đồng nhất khi đi qua thiết bị High Shear Mixer Bên trong thiết bịHigh shear mixer có cánh khuấy đặc biệt giúp khuấy trộn và phânphối đều các giọt lỏng

Sau khi đã đồng nhất, dòng chất lỏng được đưa vào thiết bịkhuấy trộn có gia nhiệt Bên dưới thiết bị là cửa tháo sản phẩm, mộtphần sản phẩm sẽ được hồi lưu trở lại bồn khuấy

Dầu sau khi thủy hóa sẽ được đưa qua hệ thống ly tâm để táchgums