CÔNG-NGHỆ-TINH-CHẾ-DẦU-THÔ( phần xử lý cơ học và hydrat hóa)

Công nghệ tinh chế dầu thô Quy trình tinh thế dầu thô: Quy trình xử lý cơ học và hydrat hóa I. Khái niệm 1. Dầu thô 2. Dầu tinh II. Các phương pháp tinh chế dầu. - Phương pháp cơ học - Phương pháp hóa học. - Phương pháp hóa lý. III. Phương pháp tinh chế hoàn chỉnh dầu. 1. Quy trình 2. Thuyết minh quy trình. 2.1. Dầu thô. 2.2. Xử lý cơ học. Xử lý cơ học có thể dùng các phương pháp sau: - Phương pháp lắng. - Phương pháp lọc. - Phương pháp ly tâm 3. Quá trình Hydrat hóa.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU MỠ THỰC PHẨM

CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ TINH CHẾ DẦU THÔ

CHỦ ĐỀ 2 : CÔNG NGHỆ TINH CHẾ DẦU THÔ.

B Quy trình tinh chế dầu thô.

I Khái niệm

1 Dầu thô

Dầu mỡ thô sau khi sản xuất ra ngoài thành phần chủ yếu là triglyceride còn chứa các tạp chất hóa học và tạp chất hóa lý Sự có mặt các tạp chất sẽ gây nên những biến đổi xấu làm ảnh hưởng đến chất lượng dầu mỡ trong thời gian bảo quản

2 Dầu tinh

Dầu mỡ tinh luyện dùng trong thực phẩm là loại dầu mỡ đạt chỉ tiêu chất lượng cao nhất và hoàn chỉnh nhất Thành phần dầu mỡ sau tinh luyện chỉ hiện diện triglyceride và các hợp chất chống oxy hóa tự nhiên, carotene được mong muốn giữ lại trong dầu

II Các phương pháp tinh chế dầu

Tùy thuộc chất lượng của dầu mỡ thô và yêu cầu sử dụng dầu mỡ tinh mà người ta

có thể áp dụng phương pháp tinh chế bộ phận hay phương pháp tinh chế hoàn chỉnh Phương pháp tinh chế bộ phận gồm:

−Phương pháp cơ học: chủ yếu tách các tạp chất cơ học, bao gồm lắng tự nhiên, lọc

và ly tâm

−Phương pháp hóa học: chủ yếu tách các tạp chất hóa học như axit béo tự do, phospholid, protein, sáp…, bao gồm tinh luyện bằng axit sunfuric, thủy hóa, tinh luyện bằng kiềm, tinh luyện bằng các chất oxy hóa khử,…

− Phương pháp hóa lý: chủ yếu tách các chất màu và mùi , bao gồm hấp phụ bằng các chất hấp phụ bề mặt, chưng cất chân không, dùng dung môi có tính hòa tan chọn lọc, kết tinh lạnh đông,…

Mỗi phương pháp đều có những tác dụng và những đặc điểm khác nhau, loại trừ được các tạp chất khác nhau Cho nên căn cứ vào thành phần và chất lượng dầu mỡ thô

và đồng thời tùy thuộc vào yêu cầu chất lượng của việc sử dụng dầu mỡ tinh luyện mà có thể áp dụng các phương pháp khác nhau

Tuy nhiên, dầu mỡ thô là một hỗn hợp gồm nhiều chất nên các nhà sản xuất đã phối hợp cả 3 phương pháp trên khi tinh chế dầu (phương pháp tinh chế hoàn chỉnh)

III Phương pháp tinh chế hoàn chỉnh dầu

1 Quy trình

2 Thuyết minh quy trình

2.1 Dầu thô

Dầu mỡ thô

Xử lý cơ học

Hydrat hóa

Trung hòa

Tẩy màu

Khử mùi

Lọc tinh

Dầu tinh

Tùy thuộc vào mức độ hiện đại về máy móc, thiết bị của nhà máy, mỗi nhà máy sẽ đưa ra một số tiêu chuẩn về nguyên liệu dầu mỡ thô khác nhau

Các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng dầu thô: acid béo tự do, tỷ trọng, chỉ số Iot, chỉ

số xà phòng hóa, độ ẩm, tạp chất…

Dưới đây là một số số liệu đánh giá các chỉ tiêu của 1 số công ty với từng nguyên liệu khác nhau:

Bảng chỉ tiêu chất lượng dầu thô

(Tại công ty Nam Thịnh – Đồng Nai)

cọ

Dầu Olein

Dầu lạc

Dầu vừng

Dầu nành

Dầu hướng dương

Acid béo tự do (mgKOH/

1g dầu) max 5 5 5 5 5 5

Độ ẩm, tạp chất (%) max 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6

Màu Vàng Vàng đỏ Vàng Vàng

nhạt Vàng

Vàng nhạt Phospholid (%) max 1,5 3 1,5 3 3 3

Tỷ trọng (200C) 0,913–

0,918

0,903-0,909

0,911–

0,920

0,916–

0,925

0,921–

0,925

0,916– 0,925 Chỉ số iod (gI2/100g dầu) 7-30 51-53 84-105 103-116

120-141 110-120 Điểm nóng chảy (0C) 23-25 19-24

Chỉ số xà phòng

(mgKOH/g dầu)

250-264 194-202

188-195 188-195

188-195 185-201

Bảng chỉ tiêu chất lượng dầu thô

(Tại nhà máy dầu Tân Bình - TpHCM)

Acid béo tự do (mgKOH/ 3 3 2

1g dầu) max

Độ ẩm, tạp chất (%) max 0,5 0,5

Cảm quan Có mùi đặc trưng của từng loại dầu, không có mùi ôi chua

và mùi lạ

Tỷ trọng (300C) 0,91-0,92 0,914-0,921 0,914-0,921 Chỉ số iod (gI2/100g dầu) 103-120 110-143 7-11

Hàm lượng chất không xà

phòng hóa 0,8 1,5 0,8

Chỉ số xà phòng

(mgKOH/g dầu) 186-196 189-197 248-267

2.2 Xử lý cơ học

Mục đích: nhằm thu được dầu không còn tạp chất cơ học, không màu, không mùi

vị, lượng acid béo ở mức thấp nhất theo quy định

Ngoài ra: nước, các thành phần thể rắn, các tạp chất có tính keo hòa tan trong dầu: sáp, phospholid, protein,…cũng loại bỏ theo

Dầu sau khi tinh luyện hoàn chỉnh hầu như chỉ gồm triglyxerit thuần khiết (95%)

Xử lý cơ học có thể dùng các phương pháp sau:

- Phương pháp lắng

- Phương pháp lọc

- Phương pháp ly tâm

2.2.1 Phương pháp lắng

a Nguyên lý:

Dựa vào sự khác nhau về tỷ trọng của các tạp chất và dầu mỡ để phân ly Sau một thời gian để yên nhất định, các tạp chất có tỷ trọng lớn hơn dầu sẽ lắng xuống Các tạp chất lắng xuống bao gồm các tạp chất cơ học, nước trong dầu, các thành phần thể rắn…

- Vì sự chênh lệch tỷ trọng giữa các tạp chất và dầu mỡ không lớn lắm, cho nên các quá trình lắng tự nhiên tương đối chậm, cần có thời gian đầy đủ

- Để tăng nhanh tốc độ lắng nhất là trong trường hợp dầu chứa nước có thể cho vào một số tính chất có tính hút nước như CaCl2, Na2SO4 khan hoặc các chất điện ly như NaCl

- Hoặc nâng nhiệt độ để độ nhớt của dầu giảm và ở nhiệt độ này các hạt phân tán có kích thước nhỏ sẽ đông tụ tạo ra các hạt có kích thước lớn hơn nên dễ lắng

- Ngoài việc loại bỏ các tạp chất rắn nó còn có khả năng loại được các tạp chất có tính keo hòa tan trong dầu mỡ như sap, phospholid, protein Đây là các hợp chất cao phân tử vì vậy cần hạ nhiệt độ của dầu để loại bỏ chúng Tại nhiệt độ mà các chất keo hòa tan có thể ra hoàn toàn khỏi dầu người ta gọi là “nhiệt độ ngưng kết giới hạn” Sau khi tạp chất tách ra dùng phương pháp phân ly thông thường để phân ly dầu và tạp chất

b Tiến hành:

Để tiến hành lắng, trước hết cho dầu vào thùng rồi để lắng tự nhiên hoặc lắng trong điều kiện khuấy giảm tốc Nếu sử dụng các chất làm tăng tốc độ lắng thì cần cho vào dưới dạng bột min sau khi trộn đều rồi thì để yên Khi cần làm lạnh thì cho dung dịch làm lạnh chảy vào vách thùng

Sau một thời gian khi các kết tủa đã tách ra hoàn toàn, tiến hành tách dầu ra khỏi tạp chất

Để tạo điều kiện cho quá trình lắng được nhanh, người ta thường nâng nhiệt độ để

độ nhớt của dầu giảm và ở nhiệt độ này các hạt phân tán có kích thước nhỏ sẽ đông tụ tạo

ra những hạt có kích thước lớn hơn nên dễ lắng Thời điểm đông tụ là lúc bắt đầu tạo ra các hạt cở lớn, thể hiện bằng trạng thái dầu trở nên vẫn đục rõ rệt Nhiệt độ đông tụ là nhiệt độ tại đó dầu bắt đầu đục, nhiệt độ này phụ thuộc vào phương pháp khai thác dầu (ép hoặc trích ly)

c Thiết bị:

Thiết bị chủ yếu để lắng là các bể hoặc thùng chế tạo bằng thép tấm hoặc xây gạch

có lát đá men hoặc xi măng Cấu tạo có thể là hình hộp hoặc hình trụ có đáy hình nón Sau khi lắng dầu sẽ lấy ra bằng vòi tự chảy ở các độ cao thích hợp hoặc hút bằng bơm

Nếu dùng các chất làm tăng tốc độ lắng, cần thêm dụng cụ khuấy trộn Nếu cần hạ nhiệt

độ thì thường dùng thùng lắng có cấu tạo 2 vỏ

2.2.2 Phương pháp lọc:

a Nguyên lý: Dùng màng lọc để lọc tách các tạp chất ra khỏi dầu mỡ

Tốc độ lọc sẽ tăng lên khi tăng áp suất lọc và đường kính lỗ xốp của màng lọc mà chất lỏng đi qua Tốc độ lọc sẽ giảm dần theo sự gia tăng độ nhớt của chất lỏng và chiều dày lớp bã lọc

Cấu tạo của lớp bã lọc có ảnh hưởng lớn đến tốc độ lọc, muốn lọc nhanh và kéo dài được thời gian làm việc của màng lọc thì cần thiết phải làm cho lớp bã lọc không được nén chặt Để làm tăng tính xốp của bã lọc, có thể sử dụng các chất trợ lọc cho phân tán vào dung dịch với một tỷ lệ thích đáng

Hiện nay, có nhiều loại máy ép lọc, sự khác nhau giữa chúng là do cấu tạo của màng lọc và phương pháp tạo áp lực chất lỏng trong khi lọc

Căn cứ vào tạp chất trong dầu mỡ, người ta còn chia ra lọc nóng và lọc nguội

Lọc nóng: Phương pháp này thường được thực hiện trước, chủ yếu là loại trừ các tạp chất cơ học Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lọc nóng thường 70-750C nhằm loại trừ các tạp chất rắn như rác, vỏ hạt,… lẫn trong dầu

Lọc nguội: Dầu sau khi lọc nóng xong được tiến hành qua lọc nguội Lọc nguội chủ yếu là loại trừ các tạp chất có tính keo phân tán trong dầu (ví dụ như sáp) Điều kiện cần thiết của quá trình lọc nguội là hạ nhiệt độ dầu xuống đến 20-250C để các tạp chất keo kết

tụ lại, sau đó tách ra khỏi dầu

Trong công nghiệp dầu mỡ thường dùng loại máy ép lọc khung bản

Thiết bị lọc khung bản

2.2.3 Phương pháp ly tâm

Nguyên lý: Dưới tác dụng của lực ly tâm dầu mỡ thô được phân ly thành hai phần: dầu và tạp chất Làm tăng tốc độ phân ly đồng thời phân ly được các cặn có kích thước bé

Phương pháp này dùng để tách dầu nhiều cặn và dùng để tách những cặn có kích thước bé, không thể tách được bằng phương pháp lắng và lọc

Máy ly tâm dùng để phân ly nước ra khỏi dầu tốt nhất, phân ly các tạp chất ở thể rắn phân tán trong dầu như cặn xà phòng, sáp, phospholid…

Có hai loại máy ly tâm:

 Máy ly tâm thể rắn: tách các tạp chất thể rắn phân tán trong dầu như sáp, phospholid

 Máy ly tâm thể lỏng: tách các tạp chất thể lỏng ra khỏi dầu như nước

Thực tế, tùy thuộc vào số lượng cũng như đặc điểm của các hạt tạp chất đông tụ trong dầu mà chọn kiểu máy ly tâm Dầu có lượng tạp chất là protein, phosphalid nhỏ hơn 0.5% có thể dùng máy ly tâm thường ( 4000÷10000 vòng/ phút) và nhỏ hơn 0.1% thì dùng máy ly tâm siêu tốc (12500÷45000 vòng/ phút)

Máy ly tâm lắng phân ly nhũ tương kiểu dĩa

Máy ly tâm siêu tốc loại ống Trong thực tế sử dụng, việc dùng máy ly tâm để loại trừ nước ở trong dầu rất có hiệu quả, nó có thể loại trừ cả những loại tạp chất với một hàm lượng rất ít và ở trạng thái phân tán rất nhỏ Tuy nhiên, cũng cần thấy rằng với những loại dầu có nhiều tạp chất cơ học thường ít dùng áy ly tâm, vì lồng quay dễ bị chứa đầy tạp chất, phải ngừng máy luôn

để rửa sạch và vệ sinh Vì vậy, trong thực tế máy ly tâm được áp dụng đối với dầu chứa ít tạp chất cơ học

Ngày nay các máy ly tâm, đặc biệt là các máy ly tâm siêu tốc được ứng dụng rộng rãi trong các quá trình tinh luyện dầu mỡ liên tục và chế biến cặn xà phòng

2.3 Phương pháp hydrat hóa

a Nguyên lý

Để tách tạp chất phospholid người ta dùng phương pháp thủy hóa Phương pháp này dựa vào phản ứng hydrat hóa để làm tăng độ phân cực của các hợp chất keo hòa tan trong dầu mỡ, do đó làm giảm độ hòa tan của chúng trong dầu mỡ

Vì dầu mỡ là dung môi không cực nên có thể hòa tan một số hợp chất không phân cực hoặc phân cực yếu Nếu bằng một phương pháp nào đó làm cho các tạp chất không phân cực hoặc từ phân cực yếu trở thành phân cực mạnh, thì độ hòa tan của chúng trong dầu mỡ sẽ giảm (chúng bị kết tủa) Từ đó, ta có thể tách chúng ra khỏi dầu mỡ một cách

dễ dàng

Hydrat hóa được thực hiện bằng cách dùng một lượng nhất định nước nóng hoặc dung dịch loãng các chất điện ly (NaCl, BaCl2,…) trộn với dầu mỡ ở một nhiệt độ thích hợp để phân cực hơn và kết tủa các tạp chất Cùng tách ra với kết tủa còn có một số tạp chất khác do tác dụng cơ học hoặc hấp phụ của kết tủa Tác dụng hydrat hóa còn có khả năng làm giảm chỉ số axit của dầu mỡ ( do các tạp chất keo có tính axit như các protit lưỡng tính phát sinh kết tủa, mặc khác có một ít axit béo cũng bị kéo theo kết tủa)

Đói với các cơ sở sản xuất, quá trình hydrat hóa ngoài ý nghĩa về tinh luyện, nó còn

là biện pháp kỹ thuật cần thiết để thu hồi các phospholid Sự biến đổi của phospholid trong khi hydrat hóa làm tăng độ phân cực của các tạp chất có trong dầu mỡ

Điều kiện kỹ thuật cần thiết của quá trình hydrat hóa là xác định lượng nước vừa đủ cho phản ứng, nếu quá ít thì kết tủa không hoàn toàn, nếu nhiều quá thì trong quá trình dãn nở của kết tủa phát sinh tác dụng keo hòa tan với nước tạo thành dung dịch keo phân

bố đều trong dầu mỡ ở trạng thái nhũ tương rất khó phân ly Vì vậy, trước khi tiến hành phải xác định lượng nước vừa đủ cho quá trình

Có thể xác định lượng nước bằng cách lần lượt cho vào trong dầu mỡ những lượng nước khác nhau ở nhiệt độ xác định, rồi quan sát kết tủa sinh ra Cho một giọt dầu lên miếng kính hoặc nhìn qua ống nghiệm, nếu thấy ngoài kết tủa sinh ra còn có một ít giọt nước xuất hiện thì xem như vừa đủ

b Quy trình

Dầu mỡ thô

Đung nóng(to= 40-50oC)

Khuấy

Nước(1-3%) NaCl(0.3%) Tk=10-20 phút

c Thuyết minh:

Trước hết đem dầu mỡ đun nóng đến nhiệt độ qui định, rồi vừa khuấy vừa cho dung dịch hóa chất loãng hoặc nước ở nhiệt độ 40-500C Lượng cho vào được xác định trước bằng thí nghiệm, thông thường khoảng 1-3% (có trường hợp lên đến 5%), thời gian cho vào khoảng 10 phút, sau đó tiếp tục khuấy khoảng 20-30 phút Lúc đầu khuấy chậm về sau mạnh dần để cho kết tủa có thể vón lại Khi gần kết thúc để tạo điều kiện thuận lợi cho sự hấp phụ bề mặt của các kết tủa đối với các tạp chất khác khi tốc độ khuấy chậm dần lại Khi gần kết thúc, lấy mẫu để lên miếng kính quan sát, nếu thấy kết tủa ở trạng thái xơ tách hẳn ra khỏi dầu mỡ thì ngừng khuấy, sau đó tiếp tục để lắng cho đến khi kết tủa hoàn toàn lắng xuống đáy thì đem tháo cặn Sau đó dùng máy ép lọc để phân ly dầu

mỡ và cặn Thu được dầu đã hydrat hóa

d Thiết bị:

Các thiết bị để tiến hành hydrat hóa cũng đơn giản, nếu dùng các dung dịch để tiến hành hydrat hóa thì có thể dùng ngay nồi luyện kiềm (côn gọi là nồi trung hòa) Có khi người ta tiến hành hydrat hóa bằng một thiết bị có máy khuấy, ở sát thành nồi có lắp một ống hơi nước trực tiếp phun hơi ngược với chiều quay máy khuấy; trong điều kiện đó các tạp chất trong dầu mỡ sẽ lần lượt tiếp xúc với hơi nước và hydrat hóa Trong những năm gần đây, người ta đã thí nghiệm thiết bị hydrat hóa kiểu ống, dầu mỡ và hơi nước được tạo ra dòng đối lưu và trên cơ sở đó thực hiện quá trình hydrat hóa liên tục

Lắng kết tủa Tạp chất Lọc

Dầu đã hydrat hóa

IV Tài liệu tham khảo.

1 Bài giảng công nghệ sản xuất dầu mỡ thực vật Lê Thị Tưởng-ĐH Nha Trang

2 Kỹ thuật ép dầu và chế biến dầu mỡ thực phẩm Nguyễn Quang Lộc, Lê Văn Thạch, Nguyễn Nam Vinh- NXB Khoa học và kỹ thuật

3 Giáo trình công nghệ chế biến dầu mỡ thực vật Nguyễn Thanh Trúc- Đại học Cần Thơ

4. Kỹ thuật tinh chế dầu thực vật