(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế nhà máy sản xuất dầu đậu nành tinh luyện với năng suất 56 tấn hạt ngày

TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất dầu đậu nành tinh luyện với năng suất 56 tấn hạt/ngày Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương Nga Nội dung chính của đồ án có 9 chương, bao g

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn: TS NGUYỄN THỊ TRÚC LOAN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ PHƯƠNG NGA

Số thẻ sinh viên: 107150095

Lớp: 15H2A

Đà Nẵng, 12/2019

TÓM TẮT

Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất dầu đậu nành tinh luyện với năng suất 56 tấn hạt/ngày

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương Nga

Nội dung chính của đồ án có 9 chương, bao gồm:

- Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật

Chọn địa điểm xây dựng nhà máy nằm trong khu công nghiệp Hòa Phú, tỉnh Đắk Lắk

và nêu rõ các nội dung chính sau: vị trí xây dựng nhà máy, đặc điểm thiên nhiên, vùng nguyên liệu, hợp tác hóa, hạ tầng kỹ thuật, nguồn cung cấp nhiên liệu, nhân công, nguồn cung cấp nước, vấn đề xử lý nước thải, giao thông vận tải và thị trường tiêu thụ sản phẩm

- Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

Trình bày khái quát về nguyên liệu hạt đậu nành và sản phẩm dầu đậu nành tinh luyện, làm rõ một số công đoạn quan trọng trong công nghệ sản xuất dầu đậu nành tinh luyện

và đưa ra phương án thiết kế

- Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ

Thuyết minh về quy trình công nghệ sản xuất dầu đậu nành tinh luyện dựa vào sơ đồ quy trình công nghệ đã chọn

- Chương 6: Tính nhiệt – hơi – nước

Tính nhiệt, hơi và nước cho từng thiết bị trong dây chuyền công nghệ có sử dụng, trên

cơ sở đó lựa chọn lò hơi, tính nhiên liệu và lượng nước cần dùng cho nhà máy

- Chương 7: Tính tổ chức – xây dựng

Bao gồm tính tổ chức, xây dựng của các công trình, tính diện tích đất và hệ số sử dụng của nhà máy

- Chương 8: Kiểm tra sản xuất

Trình bày một số phương pháp kiểm tra sản xuất và kiểm tra chất lượng nguyên liệu, thành phẩm

- Chương 9: An toàn lao động, vệ sinh và phòng chống cháy nổ trong nhà máy

Nêu rõ các biện pháp an toàn lao động, vệ sinh xí nghiệp và các biện pháp phòng chống cháy nổ trong nhà máy

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA HÓA

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Tên đề tài đồ án:

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu đậu nành tinh luyện với năng suất 56 tấn hạt/ngày

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Năng suất nhà máy 56 tấn hạt/ngày

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

- Mục lục

- Mở đầu

- Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật

- Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm

- Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ

- Chương 4: Tính cân bằng vật chất

- Chương 5: Tính và chọn thiết bị

- Chương 6: Tính nhiệt – hơi – nước

- Chương 7: Tính tổ chức – xây dựng

- Chương 8: Kiểm tra sản xuất

- Chương 9: An toàn lao động

- Kết luận

- Tài liệu tham khảo

- Phụ lục

5 Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ): gồm 5 bản vẽ

- Bản vẽ số 1: Bản vẽ sơ đồ kỹ thuật quy trình công nghệ (A0)

- Bản vẽ số 2: Bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính (A0)

- Bản vẽ số 3: Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (A0)

6 Họ tên người hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Trúc Loan

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 28/08/2019

Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2019

LỜI NÓI ĐẦU

Trải qua khoảng thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, dưới sự hướng dẫn tận tình của TS Nguyễn Thị Trúc Loan và sự nỗ lực học hỏi không ngừng của bản thân qua sách vở, cùng với sự giúp đỡ của anh, chị, bạn bè, đến nay đồ án tốt nghiệp của

em đã hoàn thành đúng thời gian quy định

Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã nắm bắt được những kiến thức về công nghệ sản xuất dầu đậu nành tinh luyện cũng như cách lắp đặt, bố trí máy móc, thiết bị trong nhà máy Từ đó, em đã có cái nhìn tổng quát hơn về công nghệ sản xuất dầu thực vật tinh luyện nói chung

Mặc dù bản thân em đã nỗ lực hết sức để hoàn thành đồ án này, tuy nhiên với thời gian có hạn cùng với những hạn chế về mặt kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tiễn nên không tránh khỏi những sai sót Kính mong nhận được sự góp ý của thầy, cô

để đề tài được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trong khoa Hóa, các thầy, cô trong bộ môn Công nghệ thực phẩm và đặc biệt là giảng viên TS Nguyễn Thị Trúc Loan đã hướng dẫn em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

1 Những nội dung trong đồ án này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của giảng viên TS Nguyễn Thị Trúc Loan

2 Mọi tham khảo dùng trong đồ án đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả, thời gian, địa điểm công bố

3 Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Phương Nga

MỤC LỤC

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU i

LỜI CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ ix

DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT xii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ KỸ THUẬT 2

1.1 Vị trí xây dựng nhà máy 2

1.2 Đặc điểm thiên nhiên 2

1.3 Vùng nguyên liệu 3

1.4 Hợp tác hóa 3

1.5 Nguồn cung cấp điện 3

1.6 Nguồn cung cấp hơi 3

1.7 Nhiên liệu 3

1.8 Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước 3

1.9 Thoát nước 4

1.10 Giao thông vận tải 4

1.11 Nguồn nhân công 4

1.12 Thị trường tiêu thụ 4

1.13 Kết luận 4

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM 5

2.1 Tổng quan về nguyên liệu 5

2.1.1 Giới thiệu chung về đậu nành 5

2.1.2 Quá trình tạo thành dầu của hạt đậu nành 6

2.1.3 Thành phần hóa học của hạt đậu nành 7

2.1.4 Một số chỉ tiêu chất lượng của hạt đậu nành 10

2.1.5 Tình hình sản xuất đậu nành trên thế giới và trong nước 10

2.2 Tổng quan về sản phẩm 12

2.2.1 Giới thiệu về dầu đậu nành tinh luyện 12

2.2.2 Tình hình tiêu thụ dầu đậu nành trên thế giới và ở Việt Nam 12

2.2.3 Một số chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm 13

2.3 Giới thiệu một số phương pháp thu dầu thô và tinh chế dầu 13

2.3.1 Các phương pháp thu dầu thô 13

2.3.2 Các phương pháp tinh chế dầu 16

2.4 Lựa chọn phương án thiết kế 16

2.4.1 Bảo quản nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất 16

2.4.2 Nghiền 1 17

2.4.3 Nghiền 2 17

2.4.4 Chưng sấy bột nghiền 17

2.4.5 Ép sơ bộ 18

2.4.6 Tách kiệt dầu 18

2.4.7 Lọc 19

2.4.8 Thủy hóa 19

2.4.9 Tách sáp 20

2.4.10 Trung hòa 20

2.4.11 Rửa và sấy dầu 21

2.4.12 Tẩy màu 21

2.4.13 Khử mùi 22

2.4.14 Bổ sung các chất chống oxy hóa 22

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 23

3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 23

3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 23

3.2.1 Nguyên liệu 23

3.2.2 Bảo quản 23

3.2.3 Phân loại, làm sạch 23

3.2.4 Nghiền 1 23

3.2.5 Chưng sấy 1 25

3.2.6 Ép sơ bộ 25

3.2.7 Nghiền 2 25

3.2.8 Chưng sấy 2 25

3.2.9 Trích ly 26

3.2.10 Chưng cất 26

3.2.11 Lắng 26

3.2.12 Lọc 26

3.2.13 Thủy hóa 26

3.2.14 Tách sáp 27

3.2.15 Trung hòa 27

3.2.16 Rửa dầu 27

3.2.17 Sấy dầu 27

3.2.18 Tẩy màu 28

3.2.19 Lọc dầu 28

3.2.20 Khử mùi 28

3.2.21 Chiết chai, dán nhãn, đóng thùng 28

Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 29

4.1 Các thông số kỹ thuật ban đầu 29

4.2 Kế hoạch sản xuất của nhà máy 29

4.3 Tính cân bằng vật chất 30

Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 41

5.1 Xilô chứa nguyên liệu 41

5.2 Thiết bị phân loại và làm sạch 41

5.3 Thiết bị nghiền 1 42

5.4 Thiết bị chưng sấy 1 42

5.5 Thiết bị ép sơ bộ 43

5.6 Thiết bị nghiền 2 43

5.7 Thiết bị chưng sấy 2 44

5.8 Hệ thống trích ly dầu 44

5.9 Thiết bị chưng cất 45

5.10 Thiết bị lắng 46

5.11 Thiết bị gia nhiệt 47

5.12 Thiết bị lọc 49

5.13 Thiết bị thủy hóa 50

5.14 Thiết bị hạ nhiệt dầu 52

5.15 Thiết bị ly tâm 53

5.16 Thiết bị trung hòa 54

5.17 Thiết bị rửa – sấy dầu 55

5.18 Thiết bị tẩy màu 56

5.19 Thiết bị lọc dầu 57

5.20 Thiết bị khử mùi 57

5.21 Thiết bị làm nguội 58

5.22 Thiết bị chiết rót 59

5.23 Thiết bị dán nhãn 60

5.24 Thiết bị đóng thùng carton 60

5.25 Thùng chứa 61

5.26 Thiết bị vận chuyển 69

Chương 6: TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC 74

6.1 Cân bằng nhiệt 74

6.1.1 Chưng sấy 1 74

6.1.2 Chưng sấy 2 74

6.1.3 Trích ly 74

6.1.4 Chưng cất 75

6.1.5 Lắng 76

6.1.6 Gia nhiệt 77

6.1.7 Thủy hóa 78

6.1.8 Trung hòa 79

6.1.9 Rửa – sấy dầu 81

6.1.10 Tẩy màu 83

6.1.11 Khử mùi 84

6.1.12 Thùng chứa acid citric thủy hóa 85

6.1.13 Thùng chứa nước thủy hóa và rửa dầu 86

6.1.14 Thùng chứa NaCl 87

6.2 Tính hơi 88

6.2.1 Lượng hơi tiêu thụ 88

6.2.2 Chọn lò hơi 88

6.2.3 Lượng nhiên liệu tiêu thụ cho lò hơi 89

6.3 Tính lượng nước sử dụng 89

6.3.1 Lượng nước dùng trong sản xuất 89

6.3.2 Lượng nước dùng để vệ sinh thiết bị, máy móc 90

6.3.3 Lượng nước dùng trong sinh hoạt 90

6.3.4 Lượng nước dùng cho lò hơi 90

6.3.5 Tổng lượng nước nhà máy sử dụng 90

Chương 7: TÍNH TỔ CHỨC – XÂY DỰNG 91

7.1 Tính tổ chức 91

7.1.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy 91

7.1.2 Chức năng công việc 91

7.2 Tổ chức lao động của nhà máy 92

7.2.1 Chế độ làm việc 92

7.2.2 Tính số nhân công làm việc trong nhà máy 92

7.3 Tính xây dựng 93

7.3.1 Phân xưởng sản xuất chính 93

7.3.2 Xilô chứa nguyên liệu 94

7.3.3 Kho thành phẩm 94

7.3.4 Kho chứa bao bì và hóa chất 94

7.3.5 Kho chứa nhiên liệu 95

7.3.6 Phòng kiểm nghiệm 95

7.3.7 Phòng điều khiển 95

7.3.8 Nhà hành chính 95

7.3.9 Các công trình phụ trợ 96

Chương 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT 100

8.1 Mục đích của kiểm tra sản xuất 100

8.2 Phân tích nguyên liệu 100

8.2.1 Lấy mẫu nguyên liệu 100

8.2.2 Xác định tỉ lệ tạp chất trong hạt 101

8.2.3 Xác định độ ẩm 101

8.2.4 Xác định hàm lượng dầu có trong hạt 101

8.3 Phân tích sản phẩm 102

8.3.1 Lấy mẫu dầu 102

8.3.2 Xác định màu sắc 102

8.3.3 Xác định mùi vị dầu 103

8.3.4 Xác định độ trong của dầu 103

8.3.5 Xác định hàm lượng nước và chất bốc hơi trong dầu 103

8.3.6 Xác định chỉ số acid 103

8.3.7 Xác định chỉ số xà phòng hóa 104

8.3.8 Xác định chỉ số iod bằng phương pháp Wijjs 104

8.3.9 Xác định chỉ số peroxyde 105

Chương 9: AN TOÀN LAO ĐỘNG, VỆ SINH VÀ PHÒNG CHỐNG CHÁY NỔ TRONG NHÀ MÁY 107

9.1 An toàn lao động 107

9.1.1 Nguyên nhân gây tai nạn 107

9.1.2 Biện pháp hạn chế tai nạn lao động 107

9.1.3 Những yêu cầu về an toàn lao động 107

9.2 Vệ sinh nhà máy 108

9.2.1 Vệ sinh cá nhân 108

9.2.2 Vệ sinh máy móc, thiết bị 108

9.2.3 Vệ sinh nhà máy 109

9.2.4 Xử lý phế liệu 109

9.2.5 Cung cấp nước 109

9.2.6 Xử lý nước thải 109

9.3 Phòng chống cháy nổ 110

KẾT LUẬN 111

TÀI LIỆU THAM KHẢO 112 PHỤ LỤC 1

PHỤ LỤC 2

DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

❖ DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của hạt đậu nành (% chất khô) 7

Bảng 2.2 So sánh các acid amin của casein đậu nành và casein của sữa bò 8

Bảng 2.3 Hàm lượng các acid béo trong dầu đậu nành 9

Bảng 2.4 Diện tích, năng suất và sản lượng đậu nành ở Việt Nam 11

Bảng 2.5 Mức tiêu thụ dầu thực vật ở một số nước trên thế giới (Đvt: triệu tấn) 12

Bảng 2.6 Tiêu thụ dầu thực vật trên thị trường Việt Nam 13

Bảng 2.7 Nồng độ NaOH tương ứng với nhiệt độ và chỉ số acid của dầu mỡ 20

Bảng 4.1 Các thông số kỹ thuật ban đầu 29

Bảng 4.2 Kế hoạch sản xuất của nhà máy trong năm 2020 29

Bảng 4.3 Mức hao hụt ở các công đoạn, tính theo % khối lượng 30

Bảng 4.4 Tổng kết cân bằng vật chất 39

Bảng 5.1 Thông số kỹ thuật xilô TCZK07313 41

Bảng 5.2 Thông số kỹ thuật máy sàng rung TTVM 520 41

Bảng 5.3 Thông số kỹ thuật máy nghiền búa SFSP56*32 42

Bảng 5.4 Thông số kỹ thuật thiết bị chưng sấy 1 42

Bảng 5.5 Thông số kỹ thuật máy ép trục vít 43

Bảng 5.6 Thông số kỹ thuật máy nghiền 44

Bảng 5.7 Thông số kỹ thuật thiết bị chưng sấy 2 44

Bảng 5.8 Thông số kỹ thuật của thiết bị chứa dung môi SSF-600 45

Bảng 5.9 Thông số kỹ thuật thiết bị chưng cất dung môi DW-100 46

Bảng 5.10 Thông số kỹ thuật của thiết bị lắng 47

Bảng 5.11 Thông số kỹ thuật của thiết bị gia nhiệt 49

Bảng 5.12 Thông số kỹ thuật của thiết bị lọc khung bản 50

Bảng 5.13 Thông số kỹ thuật của thiết bị thủy hóa 52

Bảng 5.14 Thông số kỹ thuật của thiết bị hạ nhiệt dầu 53

Bảng 5.15 Thông số kỹ thuật của thiết bị ly tâm 53

Bảng 5.16 Thông số kỹ thuật của thiết bị trung hòa 55

Bảng 5.17 Thông số kỹ thuật của thiết bị rửa – sấy dầu 56

Bảng 5.18 Thông số kỹ thuật của thiết bị tẩy màu 57

Bảng 5.19 Thông số kỹ thuật của thiết bị khử mùi 58

Bảng 5.20 Thông số kỹ thuật của thiết bị làm nguội 59

Bảng 5.21 Thông số kỹ thuật máy chiết rót 59

Bảng 5.22 Thông số kỹ thuật máy dán nhãn 60

Bảng 5.23 Thông số kỹ thuật máy đóng thùng carton 60

Bảng 5.24 Thông số kỹ thuật của thùng chứa dầu thô 62

Bảng 5.25 Thông số kỹ thuật của thùng chứa bã dầu 63

Bảng 5.26 Thông số kỹ thuật của thùng chứa dung môi 63

Bảng 5.27 Thông số kỹ thuật của thùng chứa acid citric 64

Bảng 5.28 Thông số kỹ thuật của thùng chứa nước 65

Bảng 5.29 Thông số kỹ thuật của thùng chứa dung dịch NaCl 66

Bảng 5.30 Thông số kỹ thuật của thùng chứa dung dịch NaOH 66

Bảng 5.31 Thông số kỹ thuật của thùng chứa than hoạt tính 67

Bảng 5.32 Thông số kỹ thuật của thùng chứa đất hoạt tính 68

Bảng 5.33 Thông số kỹ thuật của thùng chứa dầu sau làm nguội 68

Bảng 5.34 Thông số kỹ thuật của bơm LSJ-05D 69

Bảng 5.35 Thông số kỹ thuật của xích tải 70

Bảng 5.36 Thông số kỹ thuật của gầu tải 70

Bảng 5.37 Thông số kỹ thuật của vít tải 70

Bảng 5.38 Thông số kỹ thuật của băng tải 71

Bảng 5.39 Tổng kết thiết bị 72

Bảng 6.1 Tổng kết cân bằng nhiệt 88

Bảng 6.2 Thông số kỹ thuật của lò hơi 89

Bảng 7.1 Số nhân công lao động trực tiếp của nhà máy 92

Bảng 7.2 Số nhân công lao động gián tiếp của nhà máy 93

Bảng 7.3 Tổng kết các công trình xây dựng 98

Bảng 8.1 Thông số pha nước cất và dung dịch I2 tiêu chuẩn 102

Bảng 8.2 Mối quan hệ giữa chỉ số iod và lượng mẫu cần lấy 105

❖ DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Cây đậu nành 5

Hình 2.2 Quả đậu nành 6

Hình 2.3 Hạt đậu nành 10

Hình 2.4 Một số sản phẩm dầu đậu nành tinh luyện trên thị trường 12

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất dầu đậu nành tinh luyện 24

Hình 5.1 Xilô chứa hạt 41

Hình 5.2 Máy sàng rung 41

Hình 5.3 Máy nghiền búa 42

Hình 5.4 Thiết bị chưng sấy YZCL150*5 42

Hình 5.5 Thiết bị ép trục vít 6YL-180 43

Hình 5.6 Máy nghiền trục 44

Hình 5.7 Thiết bị trích ly kiểu thùng quay 44

Hình 5.8 Thiết bị chứa dung môi SSG-600 45

Hình 5.9 Thiết bị chưng cất mixen 46

Hình 5.10 Thiết bị lắng 46

Hình 5.11 Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm 48

Hình 5.12 Thiết bị lọc khung bản 50

Hình 5.13 Nồi thủy hóa, trung hòa 50

Hình 5.14 Thiết bị ly tâm 53

Hình 5.15 Thiết bị rửa – sấy dầu 55

Hình 5.16 Thiết bị khử mùi 57

Hình 5.17 Máy chiết rót 59

Hình 5.18 Máy dán nhãn 60

Hình 5.19 Máy đóng thùng carton 61

Hình 5.20 Thùng chứa dầu thô 61

Hình 5.21 Bơm LSJ-05D 69

Hình 5.22 Gầu tải 70

Hình 5.23 Vít tải 70

Hình 5.24 Băng tải 71

Hình 7.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy 91

Dầu thu được từ hạt đậu nành bằng các phương pháp khác nhau như ép, trích ly hoặc có thể sử dụng kết hợp cả hai phương pháp trên sẽ thu được dầu thô Dầu thô này mới chỉ qua làm sạch sơ bộ, trong thành phần của nó còn chứa nhiều tạp chất nên ảnh hưởng lớn đến chất lượng của dầu trong quá trình bảo quản Vì vậy, cần phải loại bỏ các tạp chất cơ học và hóa học không mong muốn này ra khỏi dầu để nâng cao chất lượng giúp tăng giá trị cảm quan và thời hạn bảo quản của sản phẩm Công đoạn tách các tạp chất này ra khỏi dầu thô còn được gọi là tinh chế dầu Dầu thô sau khi trải qua tinh chế dầu gọi là dầu tinh luyện Ngoài ra, bã dầu đậu nành chứa một lượng lớn protein, lecithin có nhiều giá trị dinh dưỡng nên có thể được tận dụng làm nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp khác như lecithin được sử dụng trong sản xuất kẹo bánh và bánh mì để làm tăng giá trị dinh dưỡng của những sản phẩm đó, sản xuất nước chấm, sản xuất protein thực phẩm và cũng có thể dùng làm thức ăn gia súc

Ở Việt Nam, đậu nành được trồng ở nhiều vùng trên cả nước với sản lượng ước tính đạt 168 nghìn tấn/ha năm 2018 nên có thể cung cấp phần lớn nguyên liệu cho sản xuất dầu Do đó, để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng và những lợi ích về mặt kinh

tế, việc thiết kế xây dựng một nhà máy sản xuất dầu đậu nành tinh luyện là thực sự cần thiết, không những mang lại sức khỏe tốt, đáp ứng nhu cầu của thị trường mà còn góp phần phát triển kinh tế đất nước, nâng cao đời sống của người dân

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ KỸ THUẬT

1.1 Vị trí xây dựng nhà máy

Việc thiết kế một nhà máy thực phẩm cần phải tuân theo các nguyên tắc sau:

- Chọn địa điểm xây dựng nhà máy phải phù hợp với quy hoạch chung và đảm bảo sự phát triển chung về kinh tế của địa phương Địa điểm xây dựng nhà máy tốt nhất là nằm gần nguồn cung cấp nguyên liệu để thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu, sẽ giảm được giá thành của nguyên liệu cũng như giảm thất thoát hao hụt nguyên liệu, từ đó giảm giá thành của sản phẩm Bên cạnh đó, đặc điểm thổ nhưỡng cũng ảnh hưởng lớn đến sự phát triển và cung cấp nguyên liệu lâu dài cho nhà máy Nó quyết định về số lượng và chất lượng nguyên liệu cung cấp, cả về thời vụ sản xuất và đôi khi

cả đến quy trình sản xuất

- Nhà máy phải đặt gần nguồn cung cấp năng lượng, điện, nước, thuận lợi về giao thông, gần trục đường chính để đảm bảo sự hoạt động bình thường và cần chú ý đến nguồn nhân lực địa phương

- Đặc biệt, cần phải xác định năng suất hợp lý cho nhà máy dựa vào khả năng cung cấp nguyên vật liệu, yêu cầu tiêu thụ…[1]

Trên cơ sở đó, em chọn địa điểm xây dựng nhà máy sản xuất dầu đậu nành tinh luyện nằm trong khu công nghiệp Hòa Phú, tỉnh Đắk Lắk

1.2 Đặc điểm thiên nhiên

Khu công nghiệp Hòa Phú thuộc thôn 12, xã Hòa Phú, thành phố Buôn Ma Thuột, tỉnh Đắk Lắk Với diện tích 181 ha, cách trung tâm thành phố Buôn Ma Thuột

15 km theo quốc lộ 14 về phía Nam Nằm gần với quốc lộ 14 nối tỉnh Đắk Lắk với các tỉnh phía Nam và phía Bắc, đây là con đường huyết mạch đi từ Plâyku của tỉnh Gia Lai qua trung tâm thành phố Buôn Ma Thuột xuống tỉnh Bình Phước, thành phố Hồ Chí Minh nên rất thuận tiện cho giao thông vận tải

Hơn nữa, tỉnh Đắk Lắk có vị trí địa lý rất thuận lợi, phía Bắc giáp với tỉnh Gia Lai, phía Đông giáp với tỉnh Khánh Hòa và Phú Yên, phía Nam giáp với 2 tỉnh Đắk Nông và Lâm Đồng, phía Tây có đường biên giới chung với Campuchia

Khí hậu của tỉnh Đắk Lắk có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến hết tháng 10, tập trung 90% lượng mưa hàng năm Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa không đáng kể [2]

Các thông số về khí hậu của tỉnh Đắk Lắk như sau:

- Nhiệt độ trung bình năm: 25°C

- Nhiệt độ cao nhất của vùng: 31,5°C

- Nhiệt độ thấp nhất của vùng: 20°C

- Độ ẩm không khí trung bình năm: 82,4%

- Hướng gió chính là hướngTây Nam [3]

1.3 Vùng nguyên liệu

Tây Nguyên là một trong những vùng trồng cây đậu nành lớn trên cả nước, đặc biệt là 2 tỉnh Đắk Lắk và Đắk Nông với tổng diện tích 8000 ha đất canh tác và thu được sản lượng gần 15000 tấn năm 2014 và hiện nay diện tích canh tác đậu tương ở Tây Nguyên lên đến 17000 ha [4]

Đắk Lắk là một tỉnh có nhiều huyện trồng đậu nành như Cưjut, Ea Sup, Krông Pak, Krông Bông, Krông Nô, M’Drak Ngoài ra, nhà máy còn có thể nhập nguyên liệu

từ các tỉnh lân cận như Đắk Nông, Gia Lai, Lâm Đồng hoặc các vùng trồng đậu nành lớn trên cả nước như các tỉnh thuộc đồng bằng sông Hồng, Đông Nam Bộ,…

Hơn nữa, Đắk Lắk là tỉnh có đất đỏ bazan màu mỡ, cùng với điều kiện thời tiết

ôn hòa thích hợp cho việc trồng cây đậu nành với năng suất cao giúp mở rộng vùng nguyên liệu để đáp ứng cho nhu cầu sản xuất của nhà máy sau này

1.4 Hợp tác hóa

Nhà máy đặt trong khu công nghiệp nên thuận lợi trong việc sử dụng chung những công trình điện, hơi, nước, công trình giao thông vận tải, vấn đề tiêu thụ sản phẩm và phế phẩm nhanh…sẽ có tác dụng giảm thời gian xây dựng, giảm vốn đầu tư

và hạ giá thành của sản phẩm

1.5 Nguồn cung cấp điện

Nhà máy sử dụng mạng lưới điện cùng với mạng lưới điện của khu công nghiệp với điện áp 220/380 V Ngoài ra, để đảm bảo nhà máy sản xuất liên tục thì cần chuẩn

bị máy phát điện dự phòng

1.6 Nguồn cung cấp hơi

Hơi được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như quá trình chưng sấy bột nghiền, gia nhiệt, trung hòa, tẩy màu, khử mùi, vệ sinh thiết bị, kể cả làm nóng nước cho sinh hoạt…nên nhà máy phải có lò hơi riêng với công suất lò tùy thuộc vào năng suất của nhà máy

1.7 Nhiên liệu

Nhiên liệu dùng cho sản xuất trong nhà máy gồm: xăng dùng cho xe ô tô, xe vận chuyển nguyên vật liệu, các loại dầu nhớt dùng cho máy móc và lò hơi…Nguồn nhiên liệu này nhà máy có thể mua từ công ty xăng dầu của tỉnh

1.8 Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước

1.8.1 Nguồn cung cấp nước

Nước là một trong những nguyên liệu cần thiết của nhà máy Nước sử dụng với nhiều mục đích khác nhau như cung cấp cho lò hơi, trung hòa, rửa dầu, vệ sinh trang thiết bị và dùng cho sinh hoạt…Tùy vào từng mục đích sử dụng khác nhau mà từng loại nước phải đảm bảo các chỉ tiêu về hóa học, lý học và sinh học nhất định Nhà máy

sử dụng nước thủy cục của thành phố rồi sau đó qua hệ thống xử lý nước riêng của nhà máy

1.8.2 Xử lý nước thải

Nước thải của nhà máy cần phải được xử lý đạt tiêu chuẩn theo quy định của Sở Tài nguyên và Môi trường ban hành trước khi xả ra môi trường

1.9 Thoát nước

Nước thải của nhà máy chủ yếu chứa các chất hữu cơ, là môi trường vi sinh vật

dễ phát triển nên dễ bị lây nhiễm vi sinh sang các dụng cụ, thiết bị và nhập liệu vào nhà máy, ảnh hưởng lớn đến chất lượng của thành phẩm Để tránh bị đọng nước gây ngập úng, nhà máy có thể tận dụng những hệ thống thoát nước của thành phố để xử lý

1.10 Giao thông vận tải

Giao thông vận tải là một vấn đề rất quan trọng Hàng ngày, nhà máy cần vận chuyển với khối lượng lớn, thông thường chở về nhà máy gồm nguyên vật liệu, bao bì, nhãn hiệu,…kịp thời để đảm bảo hoạt động của nhà máy, ngoài ra còn vận chuyển thành phẩm đến nơi tiêu thụ, vận chuyển phế liệu trong sản xuất Vì vậy, vấn đề giao thông vận tải không chỉ mục đích xây dựng nhà máy nhanh mà còn lại sự tồn tại và phát triển của nhà máy trong tương lai Nhà máy nằm gần trên quốc lộ 14 nên rất thuận tiện cho giao thông đường bộ

1.11 Nguồn nhân công

Nhà máy được xây dựng trong khu công nghiệp Hòa Phú, sẽ thu hút được phần lớn nguồn nhân lực của các tỉnh lân cận Công nhân làm việc trong nhà máy sẽ tận dụng nguồn nhân lực địa phương vì ngoài những phiền phức khác còn đỡ đầu tư về xây dựng khu nhà ở cho công nhân

Đối với đội ngũ lãnh đạo nhà máy, tuyển dụng các kỹ sư, cử nhân tốt nghiệp từ các trường đại học trên cả nước như đại học Tây Nguyên, đại học Đà Nẵng, thành phố

Hồ Chí Minh, …có đầy đủ kiến thức, năng lực lãnh đạo nhà máy tốt

1.12 Thị trường tiêu thụ

Thị trường tiêu thụ mà nhà máy hướng đến chủ yếu là miền Trung – Tây Nguyên và các tỉnh lân cận như Bình Dương, Đồng Nai, thành phố Hồ Chí Minh…và

có thể mở rộng trên toàn quốc Riêng tại tỉnh Đắk Lắk, với điều kiện kinh tế phát triển

và dân cư ngày càng đông, nhu cầu sử dụng các sản phẩm dầu thực vật rất lớn, đặc biệt

là dầu đậu nành tinh luyện Ngoài ra, nhà máy có thể phân phối cho các đại lý bán lẻ, các siêu thị hoặc các khu thương mại trong tỉnh Nhà máy lại được xây dựng ở miền Trung – Tây Nguyên nên việc vận chuyển tiêu thụ sản phẩm trên cả nước rất dễ dàng

1.13 Kết luận

Qua sự thăm dò và nghiên cứu các đặc điểm tự nhiên, vùng nguyên liệu, cơ sở

hạ tầng cũng như nguồn nhân lực,… cho thấy việc thiết kế xây dựng nhà máy sản xuất dầu đậu nành tinh luyện tại khu công nghiệp Hòa Phú, tỉnh Đắk Lắk là có tính khả thi Nhờ đó, sẽ tạo được công ăn việc làm cho công nhân, giải quyết vấn đề lao động dư thừa giúp nâng cao đời sống của nhân dân, đồng thời góp phần phát triển kinh tế khu vực miền Trung – Tây nguyên và thúc đẩy nền kinh tế nước ta phát triển hơn

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM

2.1 Tổng quan về nguyên liệu

2.1.1 Giới thiệu chung về đậu nành

Đậu nành hay còn được gọi là đậu tương, có tên khoa học là Glycine max, là loại cây họ đậu (Fabaceae) Đậu nành giàu hàm lượng chất đạm protein, được trồng để

làm thức ăn cho người và gia súc [5]

Đậu nành có nguồn gốc ở Trung Quốc, từ đó lan sang nhiều nước khác ở Châu

Á như: Việt Nam, Nhật Bản, Triều Tiên, Ấn Độ,…và sau đó du nhập vào lục địa Hoa

Kỳ năm 1765 Nó cung cấp một nguồn protein rất quan trọng trong khẩu phần của nhiều quốc gia ở Châu Á và là một thực phẩm và sản phẩm công nghiệp có giá trị dinh dưỡng và kinh tế khá cao [6]

Hình 2.1 Cây đậu nành [7]

Đậu nành là loại cây thân thảo, trồng hàng năm, thân cây thẳng, trên thân có nhiều lông nhỏ, cành hướng lên phía trên Lá mọc cách có 3 lá chét hình trái xoan Chùm hoa cuống ngắn màu tím hoặc trắng Quả thẳng hoặc cong, có nhiều lông và thắt lại giữa các hạt Mỗi quả có 1 – 3 hạt, vỏ hạt có màu biến đổi từ vàng sang đến nâu [6]

Hạt đậu nành có dạng hình tròn hay bầu dục, thường có màu vàng rơm Hạt đậu nành gồm 3 thành phần chính: tử diệp, vỏ hạt và phôi

- Tử diệp (lá mầm) chiếm khoảng 90% khối lượng của hạt Mỗi hạt có 2 tử diệp Tử diệp được cấu tạo từ những tế bào lớn thành mỏng, giữa các tế bào là các khoảng trống Trong các tế bào có chứa chất dinh dưỡng để nuôi cây non

Hình 2.2 Quả đậu nành [8]

- Vỏ hạt là lớp ngoài cùng, chiếm khoảng 8% khối lượng hạt, bao bọc lấy tử diệp và có nhiều màu khác nhau đặc trưng cho từng loại giống, thường chủ yếu có màu vàng, hàm lượng anthocyanin quyết định màu vỏ của hạt Nó gồm những tế bào thành dày và chia thành nhiều lớp Vỏ có tác dụng bảo vệ phôi nhằm để chống sự xâm nhập của nấm và vi khuẩn

- Phôi chính là chồi mầm và rễ mầm, là bộ phận sẽ phát triển thành cây non, nó chiếm khoảng 2% khối lượng của hạt [9]

Ở nước ta, đậu nành không kén đất nên được trồng trên nhiều loại đất khác nhau: đất đỏ vàng (Cao Bằng, Lạng Sơn,…), đất bạc màu (Bắc Giang, Vĩnh Phúc,…), đất phù sa (Hà Tây, Hải Dương), đất đỏ bazan thuộc Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và vùng đồng bằng sông Cửu Long trên nền đất phù sa của sông Tiền, sông Hậu [6]

2.1.2 Quá trình tạo thành dầu của hạt đậu nành

Quá trình tạo thành dầu xảy ra khi hạt chín, các hợp chất vô cơ và hữu cơ trong thiên nhiên được chuyển vào hạt từ các phần xanh của cây qua hiện tượng quang hợp của lá hay là chuyển qua rễ và biến thành các chất dự trữ của hạt Các chất dự trữ này chủ yếu là tinh bột Khi hạt chín, hàm lượng tinh bột giảm dần và hàm lượng dầu tăng lên Ở giai đoạn đầu, khi hạt chín dầu của hạt chủ yếu là các acid béo tự do Sau đó, acid béo tự do giảm dần và hàm lượng triglyceride tăng lên Quá trình này xảy ra theo

3 giai đoạn:

▪ Glycerin kết hợp với một acid béo tạo monoglyceride

▪ Monoglyceride kết hợp với một acid béo nữa tạo diglyceride

▪ Cuối cùng, diglyceride kết hợp với một acid béo nữa tạo thành triglyceride

Nếu glycerin kết hợp với ba phân tử acid béo cùng loại sẽ tạo triglyceride đồng thể:

Nếu glycerin kết hợp với các phân tử acid béo không cùng loại, tạo triglyceride đối xứng hoặc không đối xứng:

Khi tiến hành sản xuất mà nguyên liệu còn non, bị bệnh thì hàm lượng triglyceride thấp, chất lượng dầu thu được kém Hơn nữa, nếu bảo quản nguyên liệu chứa dầu không tốt sẽ xảy ra quá trình ngược lại, triglyceride bị thủy phân, sản phẩm cuối cùng là glycerin và acid béo [10]

2.1.3 Thành phần hóa học của hạt đậu nành

Hạt đậu nành chứa khoảng 8% nước, 4 – 5% chất vô cơ như kali (2%), natri (0,38%), canxi (0,23%), photpho (0,65%) , magiê (0,24%), lưu huỳnh (0,45%) [9]

Thành phần hóa học của hạt đậu nành thể hiện ở bảng 2.1:

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của hạt đậu nành (% chất khô) [9]

Protein đậu nành chiếm 35 – 40%, bao gồm anbumin, globulin, glyxinin và

casein gần giống với casein của sữa bò được thể hiện ở bảng 2.2

Bảng 2.2 So sánh các acid amin của casein đậu nành và casein của sữa bò [9]

mà trong casein sữa bò không có

Protein của đậu nành có phẩm chất tốt nhất trong số các protein có nguồn gốc

từ thực vật Hàm lượng protein trong đậu nành cao hơn cả hàm lượng protein có trong

cá, thịt và cao gấp 2 lần so với các loại đậu đỗ khác Hàm lượng acid amin có chứa lưu huỳnh như methionin và cystein của đậu nành cao gần bằng hàm lượng các chất này có trong trứng gà Hàm lượng casein, đặc biệt là lysin cao gần gấp rưỡi lần so với trứng

Vì thế, khi nói về giá trị của protein đậu nành là nói đến hàm lượng protein cao và sự cân đối của các loại acid amin cần thiết Protein của đậu nành dễ tiêu hóa hơn thịt và không có các thành phần tạo cholesterol Ngoài ra, trong đậu nành còn chứa lecithin giúp cho cơ thể trẻ lâu, tái tạo các mô, làm cứng xương và tăng sức đề kháng cho cơ thể [6]

Glucid chiếm 15 – 25% bao gồm các holozit (saccaroza, rafinoza, stachyoza),

các pentoza và galactozan Rất ít tinh bột (chỉ chiếm khoảng 55% trong hạt chín) nhưng lại bị men amylaza chuyển thành dextrin và đường [9]

Chất béo chiếm 15 – 20% , trong đó có khoảng 6 – 20% là chất béo no và 80 –

90% chất béo không no Hàm lượng các acid béo trong dầu đậu nành được thể hiện ở bảng 2.3

Bảng 2.3 Hàm lượng các acid béo trong dầu đậu nành [9]

bị oxy hóa bởi oxy không khí làm cho dầu bị hắc và đắng, bị polyme hóa tạo thành màng và bị khử ở vị trí nối đôi (bị hydro hóa) chuyển thành acid béo no

Hạt đậu nành có chứa hàm lượng dầu béo cao hơn các loại đậu đỗ khác nên được coi là cây cung cấp dầu thực vật quan trọng Lipid của đậu nành chứa một tỷ lệ cao các acid béo không no khoảng 60 – 70%, có mùi thơm như acid linoleic chiếm 50 – 57%, oleic 15 – 33,4%, linolenoic khoảng 2 – 3% Lipid của đậu nành có chứa một

tỷ lệ cao chất fatty acid không bão hòa, có mùi vị thơm ngon nên dùng dầu đậu nành thay mỡ động vật có thể tránh được xơ cứng động mạch [6]

Trong thành phần chất béo của đậu nành còn có photpholipid thường chiếm khoảng 0,25 – 2 % so với tổng lượng dầu có trong nguyên liệu và dễ bị oxy hóa làm hỏng sản phẩm Sáp là một lipid đơn giản có trong hạt đậu nành, là nguyên nhân làm cho dầu bị đục do những hạt tinh thể sáp rất nhỏ tạo thành mạng các hạt lơ lững, khó tách ra Vì vậy, photpholipid và sáp là hai thành phần cần được loại bỏ ra khỏi dầu thành phẩm

Thành phần tro trong đậu nành gồm có P, Ca, Mg, K, Na, S Ngoài ra, còn có

một lượng rất nhỏ Cu, Fe, Zn, Mn, Ni, Co

Một số thành phần khác:

- Sắc tố màu vàng: bao gồm những carotenoit và dẫn xuất flavon

- Sắc tố anthoxyanin trong những loại đậu có màu tím và đen

- Vitamin: đậu nành chứa hầu hết các loại vitamin Đã xác minh những loại vitamin tan trong nước như B1, B2,…PP, vitamin tan trong dầu như vitamin A và D (phối hợp với những lecithin), vitamin E (trong đậu nành Châu Á và Mỹ), vitamin K,

vitamin F, không có vitamin C (trừ trong giá đỗ đậu nành) Trong nhóm vitamin B, đậu nành chứa hàm lượng vitamin B1 gấp 3 lần lượng vitamin B1 trong sữa bột và trong bột những loại đậu khác chứa tinh bột Lượng vitamin B2 có ít hơn trong sữa bột khoảng 1/3 nhưng lại gấp 6 lần so với một số loại đậu khác

- Các loại men: trong đậu nành có rất nhiều loại men

+ Men amylaza mạnh hơn trong mạch nha Chính men này đã chuyển hóa phần lớn tinh bột trong hạt non thành dextrin

+ Men lipaza hoạt tính kém hơn lipaza của hạt thầu dầu, có khả năng làm hỏng dầu chưa tinh chế

+ Men proteaza có khả năng chuyển casein thành chất có thể có tính độc

+ Men ureaza giống như men trong hạt đậu rựa (Canavalia)

Ngoài ra, trong hạt đậu nành còn chứa men trophophylaxin có khả năng tránh một số trường hợp ngộ độc [9]

2.1.4 Một số chỉ tiêu chất lượng của hạt đậu nành

Chất lượng của hạt đậu nành ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của dầu đậu nành thành phẩm, đặc biệt là giá trị cảm quan Do đó, hạt đậu nành cần phải được lựa chọn theo các chỉ tiêu sau:

✓ Hạt phải khô, sạch, không bị sâu, mọt

và không có mùi hôi thối

✓ Vỏ hạt nguyên vẹn, nhẵn và có màu

vàng sẫm

✓ Độ ẩm không lớn hơn 12%

✓ Hạt vỡ không quá 5% khối lượng,

hạt hư hỏng không quá 2% khối lượng,

✓ Tạp chất không quá 3% khối lượng [9]

2.1.5 Tình hình sản xuất đậu nành trên thế giới và trong nước

2.1.5.1 Tình hình sản xuất đậu nành trên thế giới

Đậu nành là cây trồng lấy hạt, cây có dầu quan trọng bậc nhất trên thế giới, đứng thứ 4 sau cây lúa mì, lúa nước và ngô Do khả năng thích ứng rộng nên nó được trồng rộng rãi ở các châu lục, nhưng tập trung nhiều nhất ở châu Mỹ trên 70%, tiếp đến là châu Á [6]

Theo Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) dự báo tổng sản lượng đậu nành toàn cầu niên vụ 2018/2019 sẽ đạt 361 triệu tấn, giảm 8,2 triệu tấn so với các dự báo trước đây do sản lượng của những nước trồng đậu nành lớn trên thế giới như Brazil, Argentina, Paraguay, Urugay và Nam Phi Trong đó, sản lượng đậu nành của Brazil được USDA dự báo giảm 5 triệu tấn xuống còn 117 triệu tấn do tình trạng khô hạn diễn ra tại các khu vực phía Nam và Trung Tây của nước này Sản lượng đậu nành của

Argentina cũng được dự báo đạt 55 triệu tấn, giảm 0,5 triệu tấn so với các dự báo trước đây do diện tích đất canh tác bị hạn hẹp

Do đó, tổng sản lượng đậu nành xuất khẩu trên toàn cầu xuống mức 154,4 triệu tấn, giảm 1,7 triệu tấn so với mức ước tính trước đó Mức xuất khẩu đậu nành của Brazil, Urugay và Paraguay được dự báo giảm, trong khi đó mức xuất khẩu của Argentina sẽ tăng lên Argentina và Brazil là hai quốc gia xuất khẩu đậu nành lớn trên thế giới Trong niên vụ 2018/2019, mức xuất khẩu đậu nành của Argentina và Brazil lần lượt là 6,3 triệu tấn và 79,5 triệu tấn [12]

2.1.5.2 Tình hình sản xuất đậu nành trong nước

Ở Việt Nam, đậu nành được trồng để làm thực phẩm mang tính tự cung tự cấp Trong những năm gần đây, cây đậu nành đã phát triển khá nhanh cả về diện tích và năng suất góp phần tạo ra mặt hàng tiêu dùng nội địa quan trọng và cung cấp cho nhu cầu sản xuất các sản phẩm công nghiệp Tình hình sản xuất đậu nành trong nước những năm gần đây được thể hiện ở bảng 2.4

Bảng 2.4 Diện tích, năng suất và sản lượng đậu nành ở Việt Nam [13]

2017, đậu nành được trồng trên 100000 ha và thu được sản lượng đạt 157 nghìn ha Dự báo năm 2018 sẽ đạt 168 nghìn tấn trên diện tích 105000 ha Nhìn chung, quy mô sản xuất đậu nành vẫn còn rất nhỏ so với nhu cầu trong nước nên không đáp ứng được nhu cầu của ngành công nghiệp thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, công nghệ ép dầu Vì vậy, nhập khẩu đậu nành ở nước ta lên đến 93% để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước [13]

Hiện nay, cả nước có 6 vùng sản xuất đậu nành: vùng Đông Nam Bộ có diện tích lớn nhất chiếm 26,2% diện tích đậu nành cả nước, miền núi Bắc Bộ 24,7%, đồng bằng sông Hồng 17,5%, đồng bằng sông Cửu Long 12,4% Tổng diện tích 4 vùng này chiếm 80% diện tích trồng đậu nành trên cả nước, còn lại là đồng bằng ven biển miền Trung và Tây Nguyên [6]

2.2 Tổng quan về sản phẩm

2.2.1 Giới thiệu về dầu đậu nành tinh luyện

Dầu đậu nành tinh luyện là dầu được sản xuất từ hạt đậu nành nguyên chất, sau khi thu được dầu thô tiến hành tinh chế để đạt các chỉ tiêu nhất định nhằm nâng cao thời hạn bảo quản của sản phẩm

Hình 2.4 Một số sản phẩm dầu đậu nành tinh luyện trên thị trường [14]

2.2.2 Tình hình tiêu thụ dầu đậu nành trên thế giới và ở Việt Nam

2.2.2.1 Trên thế giới

Dầu thực vật chiếm một thị phần lớn trong các ngành công nghiệp ở các nước trên thế giới Ba nước dẫn đầu sản lượng dầu thực vật là Indonesia, Trung Quốc và Malaysia Các nước đi đầu về xuất khẩu dầu thực vật là Indonesia, Malaysia và Argentina [15] Mức tiêu thụ dầu thực vật ở một số quốc gia trên thế giới được thể hiện ở bảng 2.5

Bảng 2.5 Mức tiêu thụ dầu thực vật ở một số nước trên thế giới (Đvt: triệu tấn) [15]

Nhìn chung, nhu cầu tiêu thụ dầu thực vật ở các nước trên thế giới tăng dần qua từng năm Bảng 2.5 cho thấy, Trung Quốc, Ấn Độ và Mỹ là ba nước tiêu thụ dầu nhiều nhất

2.2.2.2 Ở Việt Nam

Các nhà sản xuất trong nước ước tính tiêu thụ dầu thực vật trong năm 2014 tăng 15% so với năm trước Người tiêu dùng ngày càng quan tâm hơn đến các loại dầu có lợi cho sức khỏe nên có xu hướng chuyển từ mỡ động vật sang dầu thực vật Ước tính tiêu thụ dầu trung bình mỗi người năm 2014 ở mức 9,55 kg, thấp hơn so với mức trung bình 13,5 kg của thế giới Tiêu thụ dầu thực vật trung bình mỗi người dự báo sẽ tăng lên 16 kg/người/năm vào năm 2020 và 18,5 kg vào năm 2025 (Bảng 2.6)

Bảng 2.6 Tiêu thụ dầu thực vật trên thị trường Việt Nam [16]

báo)

2020 (dự báo)

2025 (dự báo)

Qua đó cho thấy, thị trường dầu thực vật ở Việt Nam rất có tiềm năng khai thác,

mở rộng thị trường

2.2.3 Một số chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm

Một số chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm được thể hiện ở phụ lục 1

2.3 Giới thiệu một số phương pháp thu dầu thô và tinh chế dầu

2.3.1 Các phương pháp thu dầu thô

Để tách dầu từ hạt, hiện nay người ta thường sử dụng phương pháp ép, phương pháp trích ly hoặc phương pháp kết hợp: ép – ép hoặc ép – trích ly Tùy theo loại nguyên liệu chứa dầu nhiều hay ít và mục đích sử dụng dầu mà áp dụng phương pháp khác nhau:

- Đối với nguyên liệu chứa nhiều dầu thường sử dụng phương pháp kết hợp: ép – ép (ban đầu thực hiện ép sơ bộ để thu dầu chất lượng tốt, rồi tiếp tục ép kiệt để thu triệt để lượng dầu còn lại trong khô dầu) hoặc ép – trích ly (ban đầu ép sơ bộ để thu dầu chất lượng tốt, sau đó tiến hành trích ly bằng dung môi hữu cơ như hexan, pentan, butan,… để thu triệt để lượng dầu còn lại trong khô dầu)

- Nguyên liệu có hàm lượng dầu thấp chỉ dùng phương pháp ép 1 lần hoặc trích

ly

2.3.1.1 Phương pháp ép

Ép là quá trình tác dụng lực cơ học lên nguyên liệu làm cho nguyên liệu bị biến

dạng nhằm mục đích phân chia pha lỏng – rắn trong nguyên liệu hoặc định hình

Cơ sở của quá trình ép:

Khi ép, dưới tác dụng của ngoại lực, trong khối bột xảy ra sự liên kết bề mặt bên trong cũng như bên ngoài của các phần tử, có thể chia thành hai quá trình chủ yếu:

- Quá trình xảy ra đối với phần lỏng: đây là quá trình làm dầu thoát ra khỏi các khe vách giữa các bề mặt bên trong cũng như bên ngoài của tế bào Khi bắt đầu ép, do lực nén các phần tử bột sít lại gần nhau, khi lực nén tăng lên, các phần tử bột bị biến dạng Các khoảng trống chứa dầu bị thu hẹp lại và đến khi lớp dầu có chiều dày nhất định, dầu bắt đầu thoát ra Tốc độ thoát dầu phụ thuộc vào độ nhớt của lớp dầu và phụ thuộc vào áp lực ép, độ nhớt càng bé, áp lực ép càng lớn thì dầu thoát ra càng nhanh

- Quá trình xảy ra đối với phần rắn: khi lực nén tăng lên, sự biến dạng xảy ra càng mạnh cho đến khi các phần tử liên kết chặt chẽ với nhau thì sự biến dạng không xảy ra nữa Nếu như trong các khe vách không bị giữ lại một ít dầu và áp lực còn có thể tiếp tục tăng lên thì từ các phần tử bột riêng biệt sẽ tạo thành một khối chắc dính liền nhau Trên thực tế, áp lực ép cũng chỉ đạt đến một giới hạn nhất định, có một lượng nhỏ dầu còn nằm lại ở những chỗ tiếp giáp nhau, cho nên khô dầu vẫn còn có tính xốp Đặc biệt khi ra khỏi máy ép, tính xốp của khô dầu lại tăng lên khi không còn tác dụng của lực nén nữa [10]

Ưu - nhược điểm của phương pháp ép:

Ưu điểm của phương pháp này là công nghệ đơn giản, dễ thực hiện và chi phí đầu tư trang thiết bị thấp Người vận hành không yêu cầu trình độ kỹ thuật cao

Nhược điểm:

- Tiêu hao nhiều năng lượng

- Chế độ làm việc phụ thuộc nhiều yếu tố: nhiệt độ, độ ẩm, quá trình chưng sấy…

- Vật liệu đưa vào máy ép bị biến đổi về mặt vật lý, hóa lý, sinh học,…

- Hiệu suất thu hồi dầu chưa cao, hàm lượng dầu còn lại trong bã ép 5 – 6%

- Năng suất không cao

2.3.1.2 Phương pháp trích ly

Trích ly là quá trình tách hoàn toàn hay một phần chất hòa tan có trong hỗn hợp

chất lỏng hay chất rắn đồng nhất bằng một chất lỏng khác – gọi chung là dung môi

Cơ chế của quá trình trích ly:

Độ hòa tan vào nhau của hai chất lỏng phụ thuộc vào hằng số điện môi, hai chất lỏng có hằng số điện môi càng gần nhau thì khả năng tan vào nhau càng lớn Dầu có hằng số điện môi khoảng 3 – 3,2, các dung môi hữu cơ có hằng số điện môi khoảng 2 – 10, do đó có thể dùng những dung môi hữu cơ để hòa tan dầu chứa trong nguyên liệu Như vậy, trích ly là phương pháp dùng dung môi hữu cơ để hòa tan dầu có trong

nguyên liệu rắn ở điều kiện xác định Vì bản chất của quá trình trích ly là quá trình khuếch tán, bao gồm khuếch tán đối lưu và khuếch tán phân tử [10]

Yêu cầu của dung môi sử dụng để trích ly dầu thực vật:

- Có khả năng hòa tan dầu theo bất cứ tỷ lệ nào và không hòa tan các tạp chất khác có trong nguyên liệu chứa dầu

- Có nhiệt độ sôi thấp hơn nhiệt độ sôi của dầu để dễ dàng tách ra khỏi dầu triệt

để

- Không độc, không ăn mòn thiết bị, không gây cháy nổ với không khí, phổ biến và rẻ tiền

Một số dung môi hữu cơ thường được sử dụng:

n – hexan: là chất lỏng dễ bay hơi, nhiệt độ sôi từ 66,7 – 69,3°C Khối lượng

riêng 663 kg/m3 ở 15°C, n – hexan là một loại xăng trong thành phần không lẫn hydrocacbon chưa no và thơm, có khả năng hòa tan dầu mỡ ở bất cứ tỷ lệ nào

Propan và butan: là hai dung môi tiên tiến, khi sử dụng dưới áp suất dư 0,4 –

1,2 MPa sẽ rút ngắn được quá trình trích ly 2 – 3 lần Dung môi này chỉ hòa tan một lượng rất nhỏ các chất không có đặc tính béo

Rượu etylic: là một chất lỏng, sôi ở 78,3°C, nhiệt độ bắt lửa 404°C Rượu tan

trong nước ở bất cứ tỷ lệ nào

Axetol: là chất lỏng có mùi đặc trưng, nhiệt độ sôi 56°C Hơi axetol trong

không khí có thể bắt lửa, axetol hòa tan tốt trong nước ở bất kì tỷ lệ nào Khả năng hòa tan dầu mỡ là 1 : 5 Axetol là dung môi chuyên dùng đối với nguyên liệu chứa dầu có lẫn nhiều photpholipid [18]

Ưu – nhược điểm của phương pháp trích ly:

Ưu điểm:

- Tách được lượng dầu tối đa có trong nguyên liệu

- Có khả năng tách dầu ra khỏi dung môi dễ dàng

- Hiệu suất trích ly lớn

- Cơ khí hóa, tự động hóa dễ dàng

- Sản phẩm dầu và bã dầu thu được với chất lượng cao

Nhược điểm:

- Phức tạp vì cần phải làm bay hơi dung môi

- Một số dung môi hiếm và đắt tiền

- Yêu cầu người vận hành có trình độ kỹ thuật cao

ép sơ bộ, sau đó tiến hành ép hoặc trích ly lượng dầu còn lại trong bã bằng dung môi hữu cơ

Trong các phương pháp thu dầu thô gồm: phương pháp ép, trích ly, ép – ép và

ép – trích ly thì phương pháp ép – trích ly thích hợp với nguyên liệu ít dầu và có những

ưu điểm vượt trội hơn như sau:

✓ Hiệu suất thu dầu thô lớn và tiết kiệm được tối đa lượng dung môi sử dụng

✓ Giảm chi phí đầu tư, hạ giá thành sản phẩm

✓ Chất lượng dầu và khô dầu đạt theo yêu cầu chất lượng

✓ Hiệu quả kinh tế cao hơn các phương pháp khác

✓ Có thể tái sử dụng lại dung môi trích ly, tiết kiệm chi phí nhiên liệu

Do đó, chọn phương pháp kết hợp ép – trích ly để thu dầu đậu nành thô để chuẩn bị cho công đoạn tinh chế dầu tiếp theo

2.3.2 Các phương pháp tinh chế dầu

Có hai phương pháp tinh chế dầu: tinh chế bộ phận và tinh chế hoàn chỉnh

- Tinh chế bộ phận: nhằm mục đích loại ra khỏi dầu những nhóm tạp chất nhất định

như các tạp chất vô cơ, acid béo tự do, glucid, photpholipid,…có thể gây ảnh hưởng đến tính bảo quản của sản phẩm và kết thúc ở một giai đoạn nào đó theo yêu cầu của các quá trình chế biến tiếp theo hoặc do mục đích sử dụng dầu đó quyết định

- Tinh chế hoàn chỉnh: nhằm thu được dầu không còn tạp chất cơ học, không mùi, vị,

màu và lượng acid béo tự do ở mức thấp nhất theo quy định Dầu thu được sau khi tinh chế hoàn chỉnh chỉ gồm triglyxeride thuần khiết [18]

Vì vậy, sử dụng phương pháp tinh chế hoàn chỉnh để thu dầu tinh luyện đáp ứng các chỉ tiêu đã đưa ra

2.4 Lựa chọn phương án thiết kế

2.4.1 Bảo quản nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất

Cũng như mọi cơ thể sống khác, trong thời gian bảo quản hạt dầu vẫn còn hô hấp, năng lượng dùng để hô hấp sẽ làm tiêu hao các chất dự trữ có trong nguyên liệu Mức độ tiêu hao này phụ thuộc vào cường độ hô hấp của hạt Do sự hô hấp, lượng dầu

có trong nguyên liệu giảm, hàm lượng các acid béo tự do và các sản phẩm oxy hóa tăng lên, chất lượng nguyên liệu trước khi đưa vào chế biến sẽ giảm nếu không có chế

độ bảo quản thích hợp

Để hạn chế các biến đổi xảy ra, hạt dầu cần phải được sấy khô đến độ ẩm nhất định (độ ẩm cân bằng của hạt) Ngoài ra, quá trình sấy còn có tác dụng diệt một phần men và vi sinh vật bám trên bề mặt hoặc có trong hạt Đối với đậu nành, sấy đến độ

ẩm cân bằng là 12%

Nguyên liệu sau khi sấy đến độ ẩm nhất định được đưa đi bảo quản ở nơi khô ráo Trong quá trình bảo quản cần chú ý theo dõi nhiệt độ, độ ẩm để có biện pháp thông gió tránh cho hạt bị bốc nóng hoặc bị vi sinh vật, côn trùng phá hỏng [10]

2.4.2 Nghiền 1

Sử dụng lực cơ học tác dụng lên nguyên liệu để phá vỡ cấu trúc của nguyên liệu Việc chọn thiết bị nghiền cần phải chú ý đến tính chất cơ học của nguyên liệu và kích thước của bột sau nghiền để tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tiếp theo

Có thể sử dụng nhiều phương pháp nghiền khác nhau như mài, cán, cắt, đập,…trong

đó, phương pháp cán được sử dụng phổ biến nhất Mức độ phá vỡ nhân ở ϕ = 1 mm, xấp xỉ 60 – 70% Nếu nghiền quá mịn thì khi chưng sấy bột nghiền sẽ bị vốn cục gây ảnh hưởng tới quá trình làm việc của thiết bị và khi ép dầu các phần tử bột nghiền bết lại làm tắt các ống mao dẫn, cản trở đến sự thoát dầu

Để đảm bảo cho thiết bị nghiền làm việc tốt thì nguyên liệu nghiền cần phải có

độ ẩm thích hợp (Wđậu nành = 12%) Độ ẩm cao làm cho quá trình nghiền dễ bết, ngược lại độ ẩm quá nhỏ hạt giòn khó nghiền nhỏ [10]

Do đó, sử dụng máy nghiền búa để đáp ứng kích thước của bột nghiền nhỏ theo yêu cầu

2.4.3 Nghiền 2

Khô dầu sau khi ra khỏi máy ép sơ bộ có hàm lượng dầu 10 – 12%, khô dầu ở dạng mảnh, khó cuộn vào khe của các trục nghiền nên sử dụng máy nghiền búa trước rồi sau đó nghiền trục để xử lý khô dầu I

2.4.4 Chưng sấy bột nghiền

Có 2 chế độ chưng sấy bột nghiền:

- Chưng sấy ẩm: trong quá trình chưng sấy tiến hành làm ẩm đến độ ẩm thích

hợp (quá trình chưng) cho sự trương nở phần háo nước của bột rồi sau đó sấy đến độ

ẩm thích hợp cho quá trình ép Ở giai đoạn chưng, bột nghiền được làm ẩm bằng nước hoặc hỗn hợp của nước với hơi nước trực tiếp, còn ở giai đoạn sấy bột sau khi chưng thường được sấy khô bằng hơi nước gián tiếp

- Chưng sấy khô: khi bột có độ ẩm cao hơn độ ẩm an toàn Trong quá trình

chưng sấy không gia ẩm cho nguyên liệu mà chỉ đơn thuần là sấy nên không có quá trình chưng [10]

Phương pháp chưng sấy khô chỉ có quá trình sấy nên hiệu suất tách dầu thấp do bột không được trương nở Đối với phương pháp chưng sấy ẩm, có cả quá trình chưng

và sấy nên làm cho liên kết giữa lipid với cacbohydrate và protein trở nên lỏng lẻo hơn Chính vì thế, các hạt lipid thoát ra bám trên bề mặt của khối bột tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tách dầu hiệu quả hơn

Thiết bị chưng sấy bột có 2 dạng:

- Nồi chưng sấy đứng: nồi này thường có 5 – 6 tầng, tầng 1 có nhiệm vụ làm

ẩm, từ tầng 2 trở đi tiếp tục gia nhiệt và sấy khô bột, có trục khuấy ở trung tâm để khuấy trộn và có dao gạt để cào bột ở các tầng Thiết bị này cho bột chưng sấy có phẩm chất khá đều, năng suất lớn và làm việc liên tục

- Nồi chưng sấy ngang: có vỏ truyền nhiệt, bên trong có trục khuấy để đảo trộn

và đẩy bột về phía trước Kiểu này ít được sử dụng vì nó chiếm khá nhiều diện tích

Vì vậy, chọn phương pháp chưng sấy ẩm sử dụng nồi chưng sấy đứng để có hiệu suất tách dầu lớn, mang lại hiệu quả kinh tế cao

2.4.4.2 Chưng sấy 2

Chưng sấy 2 về nguyên tắc giống như chưng sấy 1 nhưng được thực hiện ở nhiệt độ cao hơn, giai đoạn chưng ở nhiệt độ 75 – 85°C và 110 – 120°C đối với giai đoạn sấy Độ ẩm sau chưng 7 – 9%, sau sấy khoảng 2 – 3% [18]

2.4.5 Ép sơ bộ

Có 3 phương pháp ép sơ bộ sau:

- Ép một lần nguyên liệu bằng máy ép vít hoạt động đơn (máy ép kiệt một lần)

và máy ép vít hoạt động kép (máy ép kép)

- Ép 2 lần chia làm hai bước, tách sơ bộ bằng các máy ép sơ bộ hoặc thiết bị chưng tách dầu Kovaleico – Iacovenco và tách kiệt dầu bằng các máy ép kiệt

- Ép ba lần thực hiện bằng 3 đoạn trong các thiết bị chưng dầu, máy ép sơ bộ và các máy ép kiệt Trong công nghiệp hiện nay, sơ đồ ép ba lần không được áp dụng rộng rãi

Trong sản xuất dầu thực vật, để ép sơ bộ dầu người ta sử dụng rộng rãi các loại máy ép vít với các cơ cấu khác nhau và được gọi là ép sơ bộ [18]

2.4.6 Tách kiệt dầu

Có 2 phương pháp để tách kiệt dầu còn lại trong khô dầu là ép kiệt và trích ly Đối với khô dầu đậu nành, lượng dầu còn lại trong khô dầu rất ít nên ta sử dụng phương pháp trích ly Trích ly dầu dựa trên đặc tính hòa tan tốt của dầu thực vật trong các dung môi hữu cơ không phân cực như xăng, hexan, rượu etylic 96%,…

Có 2 phương pháp trích ly dầu được sử dụng:

- Trích ly gián đoạn: một lượng xác định nguyên liệu được tương tác với một lượng xác định dung môi Mixen được tháo ra chưng cất và dung môi được hoàn lưu lại thiết bị trích ly cho đến khi hàm lượng dầu còn lại trong nguyên liệu đạt yêu cầu

- Trích ly liên tục: cả nguyên liệu và dung môi đều được đưa vào thiết bị một cách liên tục Trong quá trình trích ly, nguyên liệu có dầu và dung môi có thể chuyển động cùng chiều hoặc ngược chiều Khi chúng chuyển động ngược chiều nhau gọi là quá trình trích ly ngược chiều, còn ngược lại gọi là trích ly cùng chiều [18]

Vì vậy, chọn phương pháp trích ly liên tục sử dụng dung môi hexan

2.4.7 Lọc

Lọc là quá trình dựa trên khả năng của các vật liệu xốp chỉ cho đi qua những phần tử có kích thước nhất định Đối với dầu, để tách các tạp chất cơ học thường sử dụng thiết bị lọc khung bản Có 2 phương pháp lọc:

- Lọc nóng: ở nhiệt độ 55 – 65°C, ở nhiệt độ này tốc độ lọc nhanh, quá trình lọc diễn ra dễ dàng và không bị tắt lưới lọc Tuy nhiên, một số tạp chất hòa tan trong dầu ở nhiệt độ cao như phức photpholipid, sáp, glucid…làm dầu không sạch Do đó, cần phải tách sáp ở công đoạn sau

- Lọc nguội: dầu được làm lạnh đến nhiệt độ đông tụ, sau đó lọc tách các tạp chất ra khỏi dầu thô Nhiệt độ thích hợp để lọc nguội là 20 – 25°C Ở nhiệt độ thấp, sáp đông tụ lơ lửng nên dễ tách ra Lọc nguội tiêu tốn năng lượng ít, loại bỏ được các tạp chất ở nhiệt độ thấp nhưng độ nhớt dầu tăng nên quá trình lọc lâu [10]

Vì vậy, sử dụng phương pháp lọc nóng bằng thiết bị lọc khung bản để có hiệu quả tốt nhất

2.4.8 Thủy hóa

Phương pháp này dựa vào phản ứng hydrate hóa để làm tăng độ phân cực của các tạp chất keo hòa tan trong dầu bằng cách sử dụng nước nóng hoặc dung dịch loãng các chất điện ly như NaOH, NaCl, các acid vô cơ, enzyme…để kết tủa các tạp chất ở một nhiệt độ thích hợp

- Thủy hóa bằng nước: khi đưa nước vào dầu ở dạng phân tán đồng đều, phần

ưa nước của photpholipid và protein sẽ hấp thụ nước tạo thành kết tủa nên dễ dàng tách ra khỏi dầu Nhiệt độ tối ưu cho quá trình thủy hóa dầu khoảng 40 – 50°C, nhiệt

độ cao hơn sẽ giảm tốc độ quá trình hydrate hóa và tăng tính hòa tan của photpholipid, nhiệt độ thấp hơn sẽ làm cho độ nhớt của dầu cao, các tạp chất khó kết tủa Sau thủy hóa, chỉ số acid của dầu giảm vì kết tủa của các tạp chất keo có tính aicd như protein

sẽ hấp phụ theo một phần các acid béo tự do Tuy nhiên, phương pháp này chỉ loại được các photpholipid hydrate hóa mà không loại được các photpholipid không hydrate hóa như các muối Ca và Mg Do đó, dầu sau thủy hóa thường chứa 80 – 200 ppm photpholipid Phương pháp này không thích hợp cho dầu có hàm lượng photpholipid không hydrate hóa cao như dầu đậu nành

- Thủy hóa bằng acid: có sự hoạt động kết hợp của cả acid và nước Acid thường được sử dụng là acid photphoric và citric Trong đó acid citric được sử dụng nhiều hơn vì không làm tăng hàm lượng photphorus trong dầu, nhiệt độ thủy hóa khoảng 96°C Sử dụng dung dịch acid citric 1 – 5%, tỷ lệ acid : dầu dao động từ 3 : 97 đến 20 : 80 tùy vào hàm lượng photpholipid có trong dầu Thời gian thủy hóa khoảng

3 giờ, cần bổ sung một lượng nước nhỏ trong quá trình thủy hóa Thủy hóa bằng phương pháp acid có thể loại được cả photpholipid không hydrate hóa vì acid có thể chuyển các photpholipid không hydrate hóa thành dạng hydrate hóa, tạo dạng phức với

Ca và Mg, có thể hòa tan trong pha nước và loại ra khỏi dầu

- Thủy hóa bằng enzyme: sử dụng enzyme photpholipase từ vi sinh vật Dầu sau khi thủy hóa thường có hàm lượng photphorus giảm còn khoảng 5 – 10 ppm Sau quá trình thủy hóa, tiến hành ly tâm tách dầu và thu hồi enzyme tái sử dụng Quá trình thủy hóa được thực hiện ở điều kiện ôn hòa, phản ứng enzyme rất đặc hiệu Phương pháp này cũng có thể loại cả nhóm photpholipid không hydrate hóa [19]

Vì vậy, chọn phương pháp thủy hóa dầu bằng phương pháp acid kết hợp thủy hóa bằng nước để có hiệu quả tốt nhất

2.4.9 Tách sáp

Các hạt tinh thể sáp rất nhỏ, không tan nhưng cũng không lắng mà lơ lửng làm giảm giá trị cảm quan của dầu Do đó, cần có quá trình loại bỏ sáp ra khỏi dầu Nguyên tắc của quá trình tách sáp là kết tinh các hạt sáp ở nhiệt độ thấp, sau đó nâng nhiệt độ lên để tạo tinh thể sáp có kích thước lớn Tinh thể sáp được tách ra bằng phương pháp lọc hoặc ly tâm

Đối với dầu thô đã qua thủy hóa thì nhiệt độ kết tinh là 10°C Khi hạ nhiệt độ

để kết tinh sáp cần khuấy trộn để các tinh thể sáp luôn ở trạng thái phân tán, dễ kết tụ với nhau tạo nên các tinh thể lớn Sau đó, dầu được đun nóng đến 20°C để tạo tinh thể sáp kích thước lớn và giảm độ nhớt rồi ly tâm tách sáp ra khỏi dầu [19]

Tác nhân trung hòa thường là các loại kiềm như NaOH, KOH,…hoặc các loại muối kiềm như Na2CO3 Tuy nhiên, sử dụng Na2CO3 có nhược điểm là sinh ra khí CO2

trong quá trình trung hòa làm khuấy đảo dầu khiến xà phòng sinh ra bị phân tán và khó lắng, hơn nữa nó tác dụng kém với các tạp chất khác ngoài acid béo tự do nên hạn chế

sử dụng Nồng độ các tác nhân trung hòa tùy thuộc vào chỉ số acid của dầu Đối với NaOH, người ta dùng 3 loại nồng độ ở bảng 2.7

Bảng 2.7 Nồng độ NaOH tương ứng với nhiệt độ và chỉ số acid của dầu mỡ [20]

Lượng muối ăn cho vào khoảng 3 – 4% ở dạng dung dịch khoảng 10% Dung dịch muối ăn có tác dụng tăng cường việc phân ly cặn xà phòng ra khỏi dầu Hiệu quả trung hòa bằng kiềm được đánh giá bằng chỉ số acid của dầu sau khi trung hòa Trong quá trình trung hòa, acid béo tự do có trong dầu tác dụng với tác nhân trung hòa tạo muối acid béo gọi là xà phòng Xà phòng không tan trong dầu và có khối lượng riêng lớn hơn dầu nên tách ra khỏi dầu, lắng xuống đáy thiết bị [20]

Vì vậy, sử dụng tác nhân trung hòa là NaOH Chỉ số acid của dầu thô từ 5 – 7

mg KOH nên chọn nhiệt độ trung hòa ở 50 – 55°C, nồng độ NaOH là 105 g/l

2.4.11 Rửa và sấy dầu

Dầu sau khi trung hòa vẫn còn một số tạp chất tan vào dầu như cặn xà phòng, cặn lơ lửng chưa tách ra được như photpholipid, để tách tạp chất này người ta tiến hành rửa và sấy dầu

Nếu rửa bằng nước thường, các tạp chất sẽ tạo với nước thành dung dịch keo làm khó khăn cho quá trình lắng Do đó, rửa dầu sử dụng nước muối đun sôi có nồng

độ 10% Nhiệt độ rửa 90 – 95°C Khi cho dung dịch nước muối vào, xà phòng sẽ biến tính gây nhũ hóa, dễ dàng lắng xuống đáy thiết bị Sau đó, rửa lại bằng nước nóng 95 – 97°C hai lần để làm sạch dầu Mỗi lần rửa đều phải khuấy trộn rồi để yên khoảng 40 –

60 phút cho tách lớp và tháo nước rửa từ đáy thiết bị Dầu sau khi rửa chứa tối đa 0,005% xà phòng Có thể kiểm tra nhanh kết quả bằng thuốc thử phenolphtalein, nếu phenolphtalein không màu thì quá trình rửa kết thúc, ngược lại còn màu hồng thì tiếp tục rửa tiếp

Sau khi rửa, cần phải sấy để loại hết ẩm trong dầu, sẽ không ảnh hưởng đến khả năng tẩy màu của các tác nhân hấp phụ màu trong công đoạn tẩy màu Sấy dầu ở nhiệt

độ 105 – 110°C Thực hiện sấy ở áp suất chân không hoặc áp suất thường Tuy nhiên,

ở áp suất chân không, tiến hành ở nhiệt độ thấp hơn nên dầu sẽ không bị sẫm màu do nhiệt độ cao [10]

Do đó, chọn sấy dầu ở áp suất chân không dầu sẽ có chất lượng cao hơn

2.4.12 Tẩy màu

Sự có mặt của các chất màu trong dầu làm cho dầu có màu sắc, ngoài ra trong quá trình chế biến, phản ứng caramen và melanoidin cũng làm cho dầu có màu Do đó,

để đảm bảo cho dầu có màu sắc đẹp thì tẩy màu là điều cần thiết

Để tẩy màu dầu, thường sử dụng các chất có tính hấp phụ bề mặt như đất hoạt tính, than hoạt tính, silicagen…Dầu trước khi tẩy màu cần phải loại bỏ nước, đồng thời chất tẩy màu cũng phải đảm bảo khô, không được chứa nước vì sự tồn tại của nước sẽ làm giảm hoạt tính của chất tẩy màu

Đất hoạt tính (ĐHT) thường có cấu tạo tinh thể hoặc vô định hình, cấu trúc có nhiều lỗ xốp, do đó mà bề mặt hoạt động của chúng tăng lên

Than hoạt tính (THT) là chất hấp phụ có khả năng tẩy màu cao, tỷ lệ hút dầu của nó tương đối thấp nên được sử dụng rộng rãi

Silicagen có diện tích bề mặt hoạt động tương đối lớn nên khả năng hấp phụ cao, có thể hấp phụ cả những sản phẩm oxy hóa từ dầu như aldehyde, photpholipid Tuy nhiên, khả năng hấp phụ các hợp chất màu như caroten thì rất hạn chế

Do đó, sử dụng kết hợp đất hoạt tính và than hoạt tính sẽ tạo thành hỗn hợp chất hấp phụ để tăng hiệu quả tẩy màu và giảm lượng dầu tổn thất Tỷ lệ chất hấp phụ so với lượng dầu khoảng 3 – 5%, tỷ lệ giữa than và đất là 1 : 2 Cần chú ý rằng khi tỷ lệ các chất hấp phụ cho vào dầu càng lớn thì tổn thất dầu theo chất hấp phụ càng nhiều, tuy rằng khả năng làm sáng màu dầu có tăng lên [20]

2.4.13 Khử mùi

Khử mùi là quá trình tách ra khỏi dầu các hợp chất gây mùi Những chất gây mùi thường là những chất dễ bay hơi như acid béo phân tử thấp, các este Để dầu không bị oxy hóa và thủy phân ở nhiệt độ cao thì nên sử dụng hơi quá nhiệt, trong điều kiện chân không Nhiệt độ khử mùi khoảng 200 – 240°C Dầu sau khi khử mùi cần làm nguội thật nhanh đến nhiệt độ thích hợp để chiết rót [10]

2.4.14 Bổ sung các chất chống oxy hóa

Chất chống oxy hóa được bổ sung vào dầu nhằm mục đích làm chậm quá trình oxy hóa của dầu bằng cách khử đi các gốc oxy tự do nên nó sẽ bị oxy hóa trước, do đó giữ được chất lượng của dầu thành phẩm

Chất chống oxy hóa có 2 loại: chất chống oxy hóa tự nhiên và chất chống oxy hóa tổng hợp

- Chất chống oxy hóa tự nhiên như acid ascorbic (vitamin C), tocopherol (vitamin E), carotenoid, vanilin,…Các chất này thường có sẵn trong dầu Tuy nhiên, sau khi tinh chế thì hàm lượng vitamin bị sụt giảm nên hoạt lực chống oxy hóa chưa cao

- Chất chống oxy hóa tổng hợp như BHA, BHT, TBHQ,…thường được bổ sung vào dầu

+ BHA (butylate hydroanisole): có màu trắng hoặc hơi vàng, mùi thơm đặc trưng, được sử dụng để giữ cho chất béo không bị ôi hóa Hàm lượng sử dụng 0,01 – 0,02% so với chất béo

+ BHT (butylate hydroxytoluen): được bổ sung vào dầu để ngăn ngừa oxy hóa chất béo Hàm lượng sử dụng 0,01 – 0,02% so với chất béo

+ TBHQ (terbutyl hydroquinone): là một tinh thể màu trắng, có mùi đặc trưng, không tan trong nước nhưng hòa tan trong rượu và ete Được sử dụng trong bảo quản dầu để chống oxy hóa [21]

Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ

Sơ đồ quy trình công nghệ được thể hiện ở hình 3.1

3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

- Tạp chất không quá 3% khối lượng

Nguyên liệu được thu mua, vận chuyển đến nhà máy

3.2.2 Bảo quản

- Mục đích: đảm bảo chất lượng của hạt, hạn chế sự hư hỏng xảy ra

- Cách tiến hành: nguyên liệu khô, sạch được thu mua và vận chuyển đến nhà

máy sẽ được bảo quản trong các xilô chứa Độ ẩm của hạt không vượt quá 12%

- Yêu cầu kỹ thuật: trong quá trình bảo quản, cần thường xuyên kiểm tra nhiệt

độ, độ ẩm, chế độ thông gió để có biện pháp xử lý kịp thời nếu không đạt yêu cầu

3.2.3 Phân loại, làm sạch

- Mục đích: tạo sự đồng nhất về kích thước, hình dạng của hạt và loại bỏ các tạp

chất (đất, đá, kim loại…) lẫn trong nguyên liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nghiền

- Cách tiến hành: sử dụng hệ thống sàng có kích thước lỗ sàng khác nhau, cuối

sàng có gắn nam châm điện để tách các tạp chất kim loại

3.2.4 Nghiền 1

- Mục đích:

+ Nhằm phá vỡ cấu trúc nội nhũ hạt, làm cho kích thước của nguyên liệu nhỏ

và đồng đều giúp cho dầu dễ dàng thoát ra

+ Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chưng sấy sau này

- Cách tiến hành: hạt sau khi được phân loại, làm sạch được gầu tải vận chuyển

vào máy nghiền Dưới tác dụng của sự va đập, cấu trúc của hạt bị phá vỡ tạo thành bột nghiền

- Thiết bị: sử dụng máy nghiền búa

- Yêu cầu kỹ thuật: kích thước của bột nghiền cần đạt 1 mm nên yêu cầu lưới

nghiền có kích thước lỗ là ϕ1 = 1 mm Độ ẩm của bột sau nghiền: W = 11%

2 ĐHT : 1THT

Nước;

Hơi nước

NaCl 10%, Nước