(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện với năng suất 60 tấn sản phẩm ngày

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày LỜI MỞ ĐẦU Trong ngành công nghiệp thực phẩm, dầu mỡ chiếm một vị trí quan trọng, là thành phần không

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Dầu tinh luyện là sản phẩm quen thuộc đối với con người, là nguồn thực phẩm cung cấp một phần năng lượng cho cơ thể và góp phần làm tăng hương vị của các thực phẩm khác Trong đời sống hằng ngày ta có thể dễ dàng nhận thấy sự có mặt của dầu tinh luyện trong mỗi bếp ăn của hộ gia đình Tuy nhiên hiện nay sản phẩm dầu tinh luyện vẫn chưa đáp ứng được đầy đủ nhu cầu trong nước và xuất khẩu Vì vậy, việc xây dựng một nhà máy sản xuất dầu tinh luyện có thể đáp ứng được những nhu cầu trên, giải quyết được phần nào vấn đề việc làm cho người dân Do đó, đồ án tốt nghiệp lần này em chọn đề tài thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện với năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm 9 chương:

Chương 1: Lập luận kinh tế ► nội dung là các mục đích xây dựng nhà máy và

cơ sở để thiết kế

Chương 2: Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm ► Giới thiệu về nguyên

liệu và tổng quan về sản phẩm dầu hướng dương tinh luyện với thông tin như: giá trị của dầu, chỉ tiêu chất lượng…

Chương 3: Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ ► Chọn quy trình

công nghệ và thuyết minh quy trình

Chương 4: Tính cân bằng vật chất ►Thông tin về năng suất, các số liệu ban

đầu, kế hoạch sản xuất và tính nguyên liệu cho mỗi công đoạn trong quy trình

Chương 5: Tính và chọn thiết bị ►Chọn thiết bị, số lượng thiết bị cho các công

đoạn

Chương 6: Tính nhiệt – hơi – nước ►Tính cân bằng nhiệt, tính hơi sử dụng và

lượng nước dùng cho sản xuất, thiết bị, sinh hoạt, lò hơi…

Chương 7: Tính tổ chức và xây dựng ►Lập hệ thống tổ chức của nhà máy,

tính toán lượng công nhân, từ đó tính diện tích xây dựng cho các công trình

Chương 8: Kiểm tra sản xuất ► Xác định một số chỉ tiêu như tạp chất, độ ẩm

nguyên liệu, hàm lượng, màu sắc của dầu…

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

Họ và tên sinh viên: Phan Thị Khánh Linh

Lớp: 14H2A Khoa: Hóa

Số thẻ sinh viên: 107140078 Ngành: Công nghệ thực phẩm

1 Tên đề tài đồ án:

THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT DẦU HƯỚNG DƯƠNG TINH LUYỆN

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 60 tấn sản phẩm/ngày

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

- Mục lục

- Mở đầu

- Chương 1: Lập luận kinh tế

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

- Chương 3: Chọn và thuyết minh dây chuyền 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 và xây dựng

- Chương 8: Kiểm tra sản xuất

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

- Kết luận

- Tài liệu tham khảo

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

- Bản vẽ số 1: Sơ đồ kỹ thuật quy trình công nghệ

- Bản vẽ số 2: Bản vẽ mặt bằng phẩn xưởng sản xuất chính

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

- Bản vẽ số 4: Bản vẽ đường ống hơi – nước

- Bản vẽ số 5: Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy

(A0) (A0) (A0) (A0) (A0)

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

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 24/01/2019

i

LỜI NÓI ĐẦU

Sau những năm tháng học tại trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng, với

sự truyền đạt và chỉ bảo tận tình của các thầy cô, em đã nắm bắt được rất nhiều kiến thức, đặc biệt là kiến thức về chuyên ngành công nghệ thực phẩm Sự hiểu biết ấy giúp

em hiểu được tầm quan trọng của sự phát triển khoa học kỹ thuật và ứng dụng của nó vào cuộc sống phục vụ con người, giúp em có được nền tảng kiến thức để chuẩn bị bước vào xã hội Nay để đánh giá và củng cố kiến thức chuyên ngành đã học em được giao nhiệm vụ thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng xuất 60 tấn sản phẩm /ngày

Trong quá trình thiết kế đã giúp em nắm rõ hơn những kiến thức chuyên ngành đã học khi ứng dụng như: chọn vị trí đặt nhà máy sao cho phù hơp, xây dựng kiểu nhà công nghiệp, cách chọn và bố trí thiết bị, các thông số kỹ thuật, mục đích và yêu cầu của từng công đoạn từ khâu nhập liệu đến khâu thành phẩm… Đây là những kiến thức rất quý báu phục vụ cho công việc của em sau này

Em xin chân thành cảm ơn toàn thể thầy cô trường Đại học Bách khoa – Đại học

Đà Nẵng nói chung và toàn thể thầy giáo, cô giáo Khoa Hóa nói riêng, đã dạy dỗ, truyền đạt cho em những kiến thức bổ ích và tạo điều kiện thuận lợi nhất giúp em hoàn thành chương trình học tại trường Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới

TS Nguyễn Thị Trúc Loan đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp

của mình

Tuy nhiên, do kiến thức còn hạn chế, thiếu kinh nghiệm thực tế, thời gian thực hiện có hạn nên dù đã cố gắng, đồ án của em vẫn không thể tránh khỏi những thiếu sót Em kính mong nhận được sự góp ý, nhận xét của quý thầy cô và các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn

Đà Nẵng, ngày… tháng… năm 2019

Sinh viên thực hiện

Phan Thị Khánh Linh

CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp này là của em dựa trên sự nghiên cứu, tìm hiểu

từ các số liệu thực tế và được thực hiện theo đúng sự chỉ dẫn của giáo viên hướng dẫn Mọi sự tham khảo sử dụng trong đồ án đều được trích dẫn từ các nguồn tài liệu nằm trong danh mục tài liệu tham khảo

Sinh viên thực hiện Người cam đoan

Phan Thị Khánh Linh

iii

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 2

1.1 Mục đích của việc xây dựng nhà máy 2

1.1.1 Tận dụng nguồn nguyên liệu 2

1.1.2 Đáp ứng nhu cầu trong nước 2

1.1.3 Phát triển kinh tế xã hội 2

1.2 Cơ sở thiết kế 2

1.2.1 Nguồn điện 4

1.2.2 Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước 4

1.2.3 Xử lý nước thải 4

1.2.4 Nguồn cung cấp hơi 4

1.2.5 Nguồn nhiên liệu 4

1.2.6 Giao thông vận tải 4

1.2.7 Nguồn nhân công 5

1.2.8 Thị trường tiêu thụ 5

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 6

2.1 Tổng quan về nguyên liệu 6

2.1.1 Giới thiệu chung về cây hướng dương 6

2.1.2 Cấu tạo hạt hướng dương 6

2.1.3 Thành phần hóa học 7

2.2 Tổng quan về sản phẩm 9

2.2.1 Giá trị dầu hướng dương tinh luyện 9

2.2.2 Chỉ tiêu chất lượng dầu hướng dương tinh luyện 9

2.2.3 Tình hình sản xuất ở Việt Nam 9

2.2.4 Một số phụ phẩm trong công nghệ sản xuất dầu hướng dương tinh luyện 10

2.3.1 Các phương pháp thu dầu 10

2.3.2 Các phương pháp tinh luyện 12

2.3.3 Quá trình nghiền 13

2.3.4 Quá trình chưng sấy 13

2.3.5 Phương pháp lọc 14

2.3.6 Các phương pháp thủy hóa 15

2.3.7 Quá trình trung hòa 16

2.3.8 Quá trình tẩy màu 16

2.3.9 Quá trình tẩy mùi 18

2.3.10 Chất chống oxy hóa 18

CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 20

3.1 Quy trình công nghệ 20

3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 20

3.2.1 Tiếp nhận nguyên liệu 20

3.2.2 Làm sạch 20

3.2.3 Xay, nghiền I 20

3.2.4 Chưng sấy I 20

3.2.5 Ép dầu sơ bộ 22

3.2.6 Nghiền II và chưng sấy II 22

3.2.7 Phương pháp ép kiệt dầu 23

3.2.8 Tách tạp chất cơ học bằng phương pháp lắng 23

3.2.9 Thủy hóa dầu 23

3.2.10 Trung hòa acid béo 24

3.2.11.Tách sáp 24

3.2.12 Rửa dầu mỡ 25

3.2.13 Sấy khử nước 25

3.2.14 Tẩy màu dầu 25

3.2.15 Khử mùi 25

3.2.16 Rót, đóng nắp 26

3.2.17 Rửa chai 26

3.2.18 In nhãn, đóng thùng 26

3.2.19 Bảo quản 26

CHƯƠNG 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 27

4.1 Năng suất và số liệu ban đầu 27

4.2 Kế hoạch sản xuất 27

4.3 Tính nguyên liệu 28

4.3.1 Công đoạn thu nhận nguyên liệu : 28

4.3.2 Bảo quản: 28

4.3.3 Làm sạch: 28

4.3.4 Nghiền I 28

v

4.3.6 Ép sơ bộ: 29

4.3.7 Nghiền II: 30

4.3.8 Chưng sấy II: 30

4.3.9 Ép kiệt: 31

4.3.10 Lắng 31

4.3.11 Gia nhiệt 32

4.3.12 Lọc 32

4.3.13 Thủy hóa 32

4.3.14 Trung hòa 32

4.3.15 Tách sáp 33

4.3.16 Rửa dầu mỡ 33

4.3.17 Sấy khử nước 33

4.3.18 Tẩy màu 34

4.3.19 Lọc 34

4.3.20 Khử mùi 34

4.3.21 Hoàn thiện 34

CHƯƠNG 5 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 37

5.1 Xilo bảo quản 37

5.2 Máy bóc vỏ và loại tách tạp chất 37

5.3 Thiết bị nghiền I 38

5.4 Hệ thống chưng sấy và ép lần I 39

5.5 Hệ thống nghiền II 41

5.6 Hệ thống chưng sấy và ép lần II 41

5.7 Bể chứa dầu sau ép 43

5.8 Thiết bị lắng 43

5.9 Thiết bị gia nhiệt 44

5.10 Thiết bị lọc 46

5.11 Thiết bị thủy hóa – trung hòa – tách sáp: 47

5.12 Thiết bị rửa và sấy dầu 50

5.13 Hệ thống tẩy màu 51

5.14 Thiết bị lọc 53

5.15 Thiết bị khử mùi 53

5.16 Xitec chứa dầu sau khử mùi 54

5.17 Thiết bị chiết rót 55

5.18 Thiết bị dán nhãn 55

5.19 Thùng chứa 56

5.20 Hệ thống bơm 59

5.21 Gàu tải 60

5.22 Băng tải 64

5.23 Vít tải 65

5.24 Xilo chứa khô dầu 66

5.25 Hệ thống tuy-e chân không 67

CHƯƠNG 6 TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC 69

6.1 Cân bằng nhiệt 69

6.1.1 Chưng sấy I 69

6.1.1.1 Công đoạn chưng 69

6.1.1.2 Công đoạn sấy 72

6.1.2 Chưng sấy II 73

6.1.2.1 Công đoạn chưng 73

6.1.2.2 Công đoạn sấy 76

6.1.3 Lắng 78

6.1.3.1 Nhiệt vào Qv 78

6.1.3.2 Nhiệt ra Qr 78

6.1.4 Gia nhiệt 79

6.1.4.1 Nhiệt vào Qv 79

6.1.4.2 Nhiệt ra Qr 79

6.1.5 Thủy hóa 80

6.1.6 Trung hòa 81

6.1.7 Rửa, sấy dầu 82

6.1.8 Tẩy màu 83

6.1.9 Khử mùi 83

6.2 Tính hơi 85

6.2.1 Lượng hơi tiêu thụ 85

6.2.2 Chọn nồi hơi 85

6.2.3 Lượng nhiên liệu tiêu thụ cho lò hơi 85

6.3 Tính lượng nước 85

6.3.1 Lượng nước dùng trong sản xuất 86

6.3.2 Lượng nước dùng để vệ sinh thiết bị, máy móc 86

6.3.3 Lượng nước dùng trong sinh hoạt 86

6.3.4 Lượng nước dùng cho lò hơi 86

CHƯƠNG 7 TÍNH TỔ CHỨC – XÂY DỰNG 87

vii

7.1.1 Hệ thống tổ chức của nhà máy 87

7.1.2 Tính số nhân công làm việc trong nhà máy 87

7.2 Tính xây dựng 89

7.2.1 Phân xưởng sản xuất chính 89

7.2.2 Kho chứa nguyên liệu và thành phẩm 89

7.2.3 Kho chứa bao bì 90

7.2.4 Kho chứa nhiên liệu 90

7.2.5 Nhà hành chính 91

7.2.6 Các công trình phụ trợ 91

7.2.7 Nhà phục vụ 92

CHƯƠNG 8 KIỂM TRA SẢN XUẤT 95

8.1 Kiểm tra sản xuất 95

8.2 Xác định một số chỉ tiêu 95

8.2.1 Xác định tỉ lệ tạp chất nguyên liệu 95

8.2.2 Xác định độ ẩm nguyên liệu 95

8.2.3 Xác định tỷ lệ vỏ và nhân trong của hạt 96

8.2.4 Xác định hàm lượng dầu trong nguyên liệu 96

8.2.5 Xác định màu sắc dầu 96

8.2.6 Xác định mùi vị dầu 97

8.2.7 Xác định độ trong của dầu 97

8.2.8 Xác định hàm lượng nước và chất bốc hơi trong dầu 97

8.2.9 Xác định chỉ số acid 98

8.2.10 Xác định chỉ số xà phòng 98

8.2.11 Xác định chỉ số peroxide 99

8.2.12 Xác định chỉ số iot bằng phương pháp Wijs 99

CHƯƠNG 9 AN TOÀN LAO ĐỘNG, VỆ SINH VÀ PHÒNG CHỐNG CHÁY NỔ TRONG NHÀ MÁY 101

9.1 An toàn lao động 101

9.1.1 Nguyên nhân gây tai nạn 101

9.1.2 Biện pháp hạn chế tai nạn lao động 101

9.1.3 Những yêu cầu về an toàn lao động 101

9.2 Vệ sinh nhà máy 102

9.3 Phòng chống cháy nổ 105

KẾT LUẬN 106

TÀI LIỆU KHAM KHẢO 107

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

❖ Danh sách bảng

Bảng 2 1 Thành phần các acid amin trong hạt hướng dương (mg/g khối lượng

protein) [31] 8

Bảng 2 2 Một số đặc trưng của dầu hướng dương làm thực phẩm [32] 9

Bảng 3 1 Cặn sáp từ các loại dầu ứng với các hợp chất [21] 24

Bảng 4 1 Các thông số kỹ thuật ban đầu 27

Bảng 4 2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy 28

Bảng 4 3 Tỉ lệ hao hụt nguyên liệu trong các công đoạn (%) 29

Bảng 4 4 Bảng tổng kết cân bằng vật chất 35

Bảng 5 1 Thông số xilo TSE 37

Bảng 5 2 Thông số kỹ thuật máy bóc vỏ Dy-3000c 38

Bảng 5 3 TSKT TB nghiền trục 2PG600x400[23] 39

Bảng 5 4 Thông số kĩ thuật thiết bị chưng sấy và ép sơ bộ FP-75 40

Bảng 5 5 Thông số kĩ thuật máy nghiền búa Cotantien 41

Bảng 5 6 Thông số kĩ thuật máy YZP – 28 [25] 42

Bảng 5 7 Thông số kỹ thuật của thiết bị lắng 44

Bảng 5 8 Thông số kỹ thuật của thiết bị gia nhiệt 46

Bảng 5 9 Thông số kĩ thuật thiết bị lọc YLX – 95 [2] 47

Bảng 5 10 Thông số kỹ thuật của thiết bị thủy hóa 49

Bảng 5 11 Thông số kỹ thuật của thiết bị trung hòa 50

Bảng 5 12 Thông số kỹ thuật của thiết bị rửa, sấy 51

Bảng 5 13 Thông số kỹ thuật của thiết bị tẩy màu 52

Bảng 5 14 Thông số kĩ thuật thiết bị lọc YLX – 65 [28] 53

Bảng 5 15 Thông số kỹ thuật của thiết bị khử mùi 54 Bảng 5 16 Thông số kĩ thuật máy rửa – chiết rót – đóng nắp chai 3 trong 1 [29] 55

ix

Bảng 5 17 Thông số kỹ thuật máy dán nhãn 55

Bảng 5 18 Thông số kỹ thuật thùng chứa nước thủy hóa 56

Bảng 5 19 Thông số kỹ thuật thùng chứa dung dịch NaOH 57

Bảng 5 20 Thông số kỹ thuật thùng nước muối 58

Bảng 5 21 Thông số kỹ thuật thùng chứa than và đất hoạt tính 59

Bảng 5 22 Thông số kĩ thuật bơm CAM 75 59

Bảng 5 23 Số lượng bơm sử dụng ở các công đoạn 60

Bảng 5 24 Gàu tải chuyển nguyên liệu lên máy nhiền (GT1) 61

Bảng 5 25 Gàu tải vận chuyển nguyên liệu lên máy chưng sấy I (GT2) 62

Bảng 5 26 Băng tải vận chuyển khô dầu II (BT3) 65

Bảng 5 27 Bảng tổng kết chọn và tính toán thiết bị chính 67

Bảng 5 28 Bảng tổng kết thiết bị vận chuyển 68

Bảng 6 1 Tổng kết cân bằng nhiệt 84

Bảng 6 2 Thông số kĩ thuật lò hơi 85

Bảng 7 1 Số người lao động trực tiếp theo ca 88

Bảng 7 2 Số người lao động gián tiếp theo ca 88

Bảng 7 3 Tổng kết các công trình xây dựng 93

Bảng 8 1 Thông số pha nước cất và dung dịch I 2 tiêu chuẩn[3 ] 97

Bảng 8 2 Thông số xác định chỉ số iot [3] 100

❖ Danh sách hình Hình 2 1 Cây và hạt hướng dương 6

Hình 2 2 Hạt hướng dương 7

Hình 3 1 Sơ đồ quy trình sản xuất dầu hướng dương tinh luyện 21

Hình 5 1 Xilo bảo quản STE 37

Hình 5 2 Máy bóc vỏ 37

Hình 5 3 Sơ đồ máy nghiền 2 trục (trái) và trục nghiền có rãnh xoắn (phải) 38

Hình 5 4 Máy nghiền 2 trục [15] 39

Hình 5 5 Hệ thống chưng sấy và ép sơ bộ (trái), nồi chưng sấy tách riêng (phải) 39 Hình 5 6 Cấu tạo máy ép sơ bộ 40

Hình 5 7 Thiết bị nghiền búa Cotantien [16] 41

Hình 5 8 Hệ thống chưng sấy và ép sơ bộ (trái), sơ đồ chưng sấy 3 tầng (phải) 42

Hình 5 9 Thiết bị YZP - 28 42

Hình 5 10 Thiết bị lắng 43

Hình 5 11 Thiết bị lọc khung bản [26] 46

Hình 5 12 Thiết bị thủy hóa - trung hòa – tách sáp 48

Hình 5 13 Cấu tạo nồi khử mùi 53

Hình 5 14 Thiết bị dán nhãn 55

Hình 5 15 Bơm Cam 75 59

Hình 5 16 Băng tải [5] 64

Hình 7 1 Hệ thống tổ chức của nhà máy 87

Hình 9 1 Sơ đồ xử lý nước thải 104

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

LỜI MỞ ĐẦU

Trong ngành công nghiệp thực phẩm, dầu mỡ chiếm một vị trí quan trọng, là thành phần không thể thiếu trong khẩu phần ăn hằng ngày Mang ý nghĩa về nhiệt lượng và sinh lý đối với con người Ngoài ra, dầu mỡ còn là nguyên liệu cần thiết trong ngành chế biến và bảo quản thực phẩm Chính vì vậy, việc đẩy mạnh công nghiệp chế biến lương thực thực phẩm không thể tách rời việc phát triển nguồn dầu

mỡ đạt yêu cầu về số lượng và chất lượng

Cùng với sự phát triển xã hội, đời sống vật chất của người dân được cải thiện nên nhu cầu về chất lượng dinh dưỡng cũng được nâng cao Trong khi lượng dầu mỡ có nguồn gốc động vật lại chứa nhiều nguy cơ tiềm ẩn về bệnh cho con người, đồng thời khả năng bảo quản lại thấp, hiệu quả khai thác lại không cao (thời gian nuôi, thức ăn…) thì dầu thực vật là loại thực phẩm cung cấp nguồn năng lượng và dinh dưỡng rất lớn cho con người Dầu thực vật không chỉ sử dụng trong ngành thực phẩm mà còn trong các ngành khác như: công nghiệp xà phòng, sơn, vecni, sản xuất glyxerin… Theo số liệu của Tổ chức dầu thế giới (1968) sản lượng dầu thực vật chiếm tới 79% tổng lượng dầu sản xuất và cho đến nay nó đã gần như thay thế dầu động vật trong chế biến thức ăn Để thu được dầu thực vật, người ta có thể sử dụng các loại quả, hạt chứa dầu cao như hướng dương, dừa, bơ, cacao, đậu nành, đậu phộng hay cây chứa dầu như cây olive, cọ,… Dầu hướng dương có hàm lượng vitamin E cao và ít chất béo bão

hòa có lợi cho da và hệ miễn dịch Dầu hướng dương được tinh chế rất thân thiện với

trái tim, nó làm giảm nồng độ cholesterol vì chứa nhiều axit béo không bão hòa, có lợi cho sức khỏe tim mạch Vì thế, nhu cầu tiêu dùng dầu được chế biến từ hạt hướng dương ngày càng tăng

Với mục tiêu và tầm quan trọng trên thì việc xây dựng các nhà máy sản xuất dầu hướng dương là cần thiết để đáp ứng nhu cầu thị trường Do vậy, em được giao đề tài

“Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện với năng suất 60 tấn sản

phẩm/ngày”

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

1.1 Mục đích của việc xây dựng nhà máy

1.1.1 Tận dụng nguồn nguyên liệu

Bắt đầu từ năm 2011, cứ sau 2 vụ ngô và đậu , các kỹ sư nông nghiệp ở Trang trại TH (Nghệ An) lại trồng hướng dương với mục đích luân canh cây trồng để giảm các nguy cơ tích lũy bệnh Ngoài ra hướng dương cũng cho năng suất rất cao, chịu hạn, lạnh tốt hơn nhiều các cây trồng khác Khi hạt bắt đầu ngậm sữa, cô đặc lại thì bắt đầu dùng máy để thu hoạch (bao gồm cả thân cây, lá và hạt), sau đó nghiền nhỏ, ủ chua để làm thức ăn cho bò sữa Hạt giống mua từ Thái Lan, loại hạt giống lai F1 Đây

là loại hạt chuyên dùng để lấy ép lấy dầu, khác với loại hạt hướng dương rang để ăn Thời gian từ lúc gieo hạt đến khi thu hoạch là 3 tuần, số tấn bình quân thu được tính cả cây và hạt là 20 tấn/ha, cánh đồng với diện tích 100ha, nên mỗi vụ thu về khoảng 2000 tấn tính cả cây và hạt Vì thế, thay vì sử dụng tất cả làm thức ăn cho gia súc, có thể tận dụng lượng hạt thu được để sản xuất dầu ăn, phục vụ con người, tăng lợi nhuận [12]

1.1.2 Đáp ứng nhu cầu trong nước

Đời sống ngày càng được nâng cao vì vậy nhu cầu về thực phẩm của con người cũng tăng theo về cả mặt chất lượng cũng như mặt hàng mới Trong đó, mặt hàng dầu thực vật cũng chiếm một vai trò lớn

Chính vì vậy, ở nước ta ngày càng có nhiều nhà máy sản xuất dầu thực vật được xây dựng

1.1.3 Phát triển kinh tế xã hội

Việc xây dựng nhà máy sản xuất dầu thực vật ở đây phục vụ cho việc tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có và còn tạo ra một lượng lớn việc làm cho người lao động, góp phần giảm tỉ lệ người thất nghiệp ở địa phương

1.2 Cơ sở thiết kế

Nhà máy sản xuất dầu tinh luyện từ hạt hướng dương với năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày đặt tại KCN Việt Nam – Singapore II thuộc hệ thống Khu công nghiệp Việt Nam – Singapore, viết tắt VSIP Vietnam – Singapore, thuộc huyện Thuận An, tỉnh Bình Dương

Đặc điểm tự nhiên của địa điểm đặt nhà máy:

Bình Dương là tỉnh thuộc vùng Đông Nam Bộ, Việt Nam Tỉnh lị của Bình Dương hiện nay là thành phố Thủ Dầu Một, cách trung tâm Thành phố Hồ Chí Minh 30 km theo đường Quốc lộ 13 Đây là tỉnh có dân số đông thứ 7 trong 63 tỉnh

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

Địa hình Bình Dương tương đối bằng phẳng, hệ thống sông ngòi và tài nguyên thiên nhiên phong phú Khí hậu mang đặc điểm nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm với 2 mùa

rõ rệt, mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ khoảng tháng 12 năm trước đến tháng 4 năm sau, lượng mưa trung bình hàng năm 1.800 mm đến 2.000 mm Nhiệt độ trung bình hằng năm là 26,5oC

• Phía Bắc giáp tỉnh Bình Phước

• Phía Nam giáp Thành phố Hồ Chí Minh

• Phía Đông giáp tỉnh Đồng Nai

• Phía Tây giáp tỉnh Tây Ninh và Thành phố Hồ Chí Minh

Chế độ gió tương đối ổn định, không chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão và áp thấp nhiệt đới Về mùa khô gió thịnh hành chủ yếu là hướng Đông, Đông - Nam, về mùa mưa gió thịnh hành chủ yếu là hướng Tây, Tây – Nam

Vị trí địa lí: KCN VSIP II nằm ở trung tâm vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, cách Tp HCM 35km, cách cảng Cát Lái 40km, cách sân bây quốc tế Tân Sơn Nhất 35km, nằm ở Khu liên hợp dịch vụ đô thị mới Bình Dương Tổng điện tích đất của

VSIP II hiện tại là 2.045 ha và sẵn sàng giao đất ngay cho nhà đầu tư

VSIP còn hợp tác với các công ty xây dựng, tiến hành xây dựng các khu nhà ở giá thấp cho công nhân thuê, tạo nơi ăn ở, an toàn, ổn định, tạo thuận lợi cho công ty

sử dụng lao động, việc quản lý, đưa đón công nhân

Một số chi phí đầu tư ở khu công nghiệp:

• Giá thuê đất: 38 USD/m2 (trong 45 năm)

• Phí bảo dưỡng cơ sở hạ tầng: 0,07 USD/m2/tháng

• Điện: giờ cao điểm: 0,08 USD/kmh; bình thường: 0,075 USD/kmh

Sự liên hợp hóa và hợp tác hóa

Trước khi tiến hành xây dựng nhà máy sản xuất dầu tinh luyện thì cần phải tiến hành đàm phán hợp tác với ban điều hành về các vấn đề như: điện, nước, công trình giao thông, cấp thoát nước, xử lý nước thải và vấn đề an ninh

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

Cần hợp tác với các doanh nghiệp trong và ngoài nước để được hỗ trợ kỹ thuật hiện đại và tiêu thụ sản phẩm

Bên cạnh đó cần có sự hợp tác với các nhà máy khác sử dụng nguồn phế phẩm của nhà máy làm nguyên liệu để nâng cao hiệu quả kinh tế cho nhà máy

1.2.1 Nguồn điện

Nhà máy sử dụng lượng điện lớn cho các máy hoạt động trong quá trình sản xuất, trong sinh hoạt và chiếu sáng Vì vậy, nguồn điện mà nhà máy sử dụng là nguồn do khu công nghiệp cung cấp

Nhà máy cũng có nguồn điện dự phòng để đề phòng trường hợp mất điện

1.2.2 Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước

Nước sử dụng trong nhà máy với nhiều mục đích khác nhau như: nước dùng trong sản xuất, nước dùng để vệ sinh thiết bị, nước sinh hoạt,… Vì vậy, nguồn nước có những cách xử lý khác nhau để đảm bảo chất lượng của sản phẩm cũng như sức khỏe của công nhân

Nguồn nước được lấy bên cung cấp nước của khu công nghiệp và có thể thêm nguồn giếng khoan của công ty

1.2.3 Xử lý nước thải

Tận dụng hệ thống thoát nước và xử lý nước thải hoàn chỉnh có trong KCN

Nước thải trong nhà máy sản xuất gồm: Nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất, chứa nhiều chất hữu cơ là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển Vì vậy phải

xử lý trước khi đưa vào hệ thống xử lý chung của KCN nhằm đảm bảo nguồn nước thải ra ngoài không gây ô nhiễm, ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt của công nhân và dân cư tại khu vực sản xuất

1.2.4 Nguồn cung cấp hơi

Trong nhà máy có rất nhiều công đoạn như thủy hóa, trung hòa, tẩy màu, gia nhiệt nước, vệ sinh thiết bị… cần đến hơi Vì thế phải có lò hơi

1.2.5 Nguồn nhiên liệu

Nhà máy dùng nhiên liệu để đốt nóng lò hơi là dầu mazut (FO), dầu diesel để vận hành các xe do công ty xăng dầu địa phương cung cấp

1.2.6 Giao thông vận tải

Giao thông vận tải đóng vai trò quan trọng đối với các nhà máy vì phải vận chuyển hàng ngày một khối lượng lớn nguyên liệu, nhiên liệu… về nhà máy cũng như vận chuyển sản phẩm và phụ phẩm đến nơi tiêu thụ

Khu công nghiệp có vị trí thuận tiện, cơ sở hạ tầng tốt, đầy đủ các dịch vụ phục

vụ nhu cầu của các doanh nghiệp trong khu công nghiệp: điện, nước, xử lý chất thải

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

rắn, ngân hàng, viễn thông Vì vậy, hiện đã có nhiều doanh nghiệp đang hoạt động rất tốt Ngoài ra, còn thuận tiện vận chuyển hàng hóa về cảng Sài Gòn, sân bay, đường bộ

1.2.7 Nguồn nhân công

Bình Dương là một tỉnh có số lượng người trong độ tuổi lao động lớn nên cung cấp một lượng lớn công nhân, nhà máy cũng có thể sử dụng công nhân từ các tỉnh khác trong cả nước

Nhà máy có thể thu hút các cán bộ khoa học kỹ thuật, quản lý từ các trường đại học và cao đẳng trên địa bàn cũng như trong cả nước

1.2.8 Thị trường tiêu thụ

Dầu hướng dương có nhiều loại khác nhau với tỷ lệ acid béo không no khác nhau Chính thành phần các acid béo không no cao này khiến dầu hướng dương trở thành một trong những loại dầu và mỡ thực vật tốt nhất cho sức khỏe, đặc biệt là đối với những người có nguy cơ mắc bệnh tim mạnh Vì vậy, thị trường tiêu thụ của sản phẩm rất lớn và tiềm năng

Cán cân tỉ lệ các loại dầu thực vật trên thị trường hiện nay đang có xu hướng nghiêng dần về các sản phẩm dầu được chiết xuất từ hạt hướng dương Đặc biệt, theo

dự báo của bộ Công thương, đến năm 2025 khi mà mức tiêu thụ dầu ăn của người Việt đạt ngưỡng 18,5kg/người/năm thì sản lượng dầu ăn hướng dương được nhập vào Việt Nam để phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng sẽ tăng lên đáng kể [22]

sản xuất dầu tinh luyện từ hạt hướng dương là rất khả thi Góp phần tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, đa dạng hóa mặt hàng dầu thực vật, tạo ra nhiều công ăn việc làm mới cho người lao động, góp phần phát triển kinh tế chung của cả nước

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN

2.1 Tổng quan về nguyên liệu

2.1.1 Giới thiệu chung về cây hướng dương

Hướng dương còn gọi là: hướng dương quỳ tử, thiên quỳ tử, quỳ tử, quỳ hoa tử; tên khoa học: Helianthus annuus L., thuộc họ Cúc (Asteraceae)

Cây có nguồn gốc từ Mexico, đây là loài cây thảo sống khoảng một năm, thân to thẳng có lông cứng, thường có đốm, cao 1- 3m Lá to, thường mọc so le, có cuống dài, phiến lá hình trứng đầu nhọn, cụm hoa đầu lớn, đường kính 7 - 20cm, bao chung hình trứng Hoa hình lưỡi, ngoài màu vàng, các hoa lưỡng tính ở giữa có màu tím hồng Cây ra hoa vào mùa đông, mùa xuân

Hình 2.1 Cây và hạt hướng dương

Từ hướng dương cũng được sử dụng để nói về tất cả các loài thực vật thuộc chi Helianthus Cái gọi là bông hoa này trên thực tế là một cụm hoa dạng đầu, bao gồm nhưng bông hoa con Số các vòng xoắn trái và số các vòng xoắn phải là các số kế tiếp trong dãy Fibonacci, điển hình là 34 vòng xoắn theo một hướng và 55 theo hướng kia; trên một bông hoa hướng dương rất to người ta có thể thấy 89 vòng xoắn theo một hướng và 144 theo hướng kia

Những bông hoa dạng đĩa khi trưởng thành phát triển thành những cái mà người ta gọi là “hạt hướng dương” Tuy nhiên, các “hạt” đó thực sự là một loại quả (quả bế) của loài cây này, với nhưng hạt thật sự nằm bên trong lớp vỏ không ăn được [17]

2.1.2 Cấu tạo hạt hướng dương

Hạt hướng dương cấu tạo từ vỏ quả, vỏ hạt, tử diệp và khoảng không khí như hình 2.2

Vỏ quả (1) cấu tạo từ những mô có cấu trúc khác nhau: mô biểu bì, lớp fitomlan,

mô sợi, nhu mô thành mảnh

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

Biểu bì là mô ngoài, phủ đều bề mặt vỏ quả Trong các tế bào biểu bì có các sắc tố, tạo cho vỏ có màu sắc riêng biệt Các sắc tố có trong tế

bào biểu bì trên thực tế không tan trong dầu

Lớp fitomelan (vỏ giáp) làm hạt có tính vững bền,

chống lại sự phá hoại của mọt hướng dương Lớp

fitomelan được tạo thành từ chất màu đen vô định hình

– fitomelan Fitomelan rất bền hóa học, tan trong các

acid đậm đặc khi sôi, không tan trong các dung môi

hữu cơ, hòa tan dầu Lớp fitomelan chỉ gặp ở những

hạt có vỏ giáp

Mô sợi ở vỏ quả cứng và dày nhất, tạo cho vỏ có

những đặc tính cơ học chính: cứng, chắc, giòn Các tế

bào của mô sợi không liên kết với nhau chặt, nên giữa

các tế bào rạo ra những khoảng trống

Nhu mô thành mỏng là lớp màng nối liền mô sợi

với vỏ hạt

Vỏ hạt (2) là lớp màng mỏng bọc kín tử diệp

Vỏ hạt không dính hoàn toàn vào với nhân và vỏ quả

Trong các tế bào của tử diệp (3), chủ yếu là chứa dầu Những gân tiền tượng tầng được chia nhánh ở giữa 2 tử diệp, về sau sẽ trở thành lá Tử diệp bao gồm biểu bì ngoài, nhu mô xốp, gân tiền tượng tầng, biểu bì trong (6) Biểu bì ngoài là mô ở dạng màng bao lấy tử diệp một lớp mỏng

Hạt hướng dương có khoảng không khí – đó là khoảng trống chứa không khí mầm giữa vỏ quả và nhân

Cây hoa hướng dương có nhiều loại, có thể phân loại dựa vào kích thước thân cây:

- Loại cây thân cao: hoa to, đường kính trên 30cm, thân cao 2m Hoa hướng dương có đường kính 20cm, thích hợp để cắm hoa

- Loại cây thân thấp: (Hướng dương hạt đen) thích hợp để trồng trong luống, thân cao 60 - 70cm

- Loại cây thân lùn: thích hợp để trồng luống hoặc trong chậu, thân cao 30-50cm

2.1.3 Thành phần hóa học

a Lipid

➢ Triglycerid: Là thành phần chiếm chủ yếu trong dầu, chiếm hơn 90% khối

lượng dầu thô là este của rượu 3 chức glyceril và axit béo

Hình 2.2 Hạt hướng dương

[10]

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

Triglycerid dạng hóa học tinh khiết không màu, không mùi, không vị Màu sắc, mùi

vị khác nhau tùy thuộc vào tính ổn định của các chất kèm theo với các lipid tự nhiên thoát ra từ hạt dầu cùng với triglycerit Ở nhiệt độ trên 240 – 250OC, triglycerit mới bị thủy phân thành các sản phẩm bay hơi [13]

➢ Photpholipid: Là dẫn xuất của triglycerit Phospholipid chiếm 0,5 – 3% trong dầu Hàm lượng phospholipid càng nhiều thì chất lượng dầu càng giảm nên cần loại bỏ dầu bằng phương pháp thủy hóa

➢ Sáp: Là este của các axit béo có mạch cacbon dài và rượu đơn hoặc đa chức

Sáp nằm trên các mô bì của hạt, nó có trong thành phần tế bào của chúng tại vai trò

bảo vệ mô thực vật Sáp rất trơ hóa học, không bị tách thành cặn mà tạo thành mạng các hạt lơ lửng làm giảm hình thức của dầu Sáp không tan trong nước mà tạo thành nhũ trương trong nước, tan trong rượu…Sáp là thành phần không tiêu hóa, do đó cần phải tách sáp ra khỏi dầu

b Protein

Protein trong hạt hướng dương cũng giúp xây dựng và duy trì cơ bắp, các mô trong

cơ thể Trong khoảng 28 g hạt hướng dương có chứa 12% giá trị protein cần thiết hàng ngày cho mỗi người

Bảng 2.1 Thành phần các acid amin trong hạt hướng dương (mg/g khối lượng

protein) [31]

(mg/g protein)

c Chất hòa tan không chứa nito

➢ Glucide: Trong hạt glucide chủ yếu là xenluloza và hemixenluloza Chính

chúng cấu thành mô vỏ và một số mô khác Dẫn xuất của glucide trong hạt hướng

dương là các glucozid, có tính đọc gây trở ngại cho việc sử dụng dầu và khô dầu trong chế biến thực phẩm Ngoài ra trong sản xuất glucide dễ kết hợp với các chất khác tạo thành hợp chất màu

➢ Vitamin: Chủ yếu là vitamin tan trong dầu như: A, E, D, K… hoặc ở dạng tiền vitamin rất tốt cho cơ thể

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

➢ Chất màu: Bản thân glycerit không có màu nhưng dầu sản xuất lại có màu, đó

là do sự có mặt của các sắc tố hòa tan trong chất béo và các lipid mang màu

- Chlorophyll (diệp lục tố): làm dầu có màu vàng xanh, làm tăng các quá trình oxi hóa xảy ra trong thời gian bảo quản và chế biến

- B Carotenoid: làm dầu chuyển từ vàng sang đỏ sẫm, mang bản chất là chứa các provitamin

2.2 Tổng quan về sản phẩm

2.2.1 Giá trị dầu hướng dương tinh luyện

Dầu hướng dương có chứa phytosterol rất cao (khoảng 270 - 290mg trong 100g) Phytosterol là thành phần thực vật có cấu trúc hóa học tương tự như cholesterol Chúng cũng làm giảm sự hấp thu cholesterol và làm giảm mức lưu hành của cholesterol trong cơ thể

2.2.2 Chỉ tiêu chất lượng dầu hướng dương tinh luyện

Bảng 2.2 Một số đặc trưng của dầu hướng dương làm thực phẩm [34]

2.2.3 Tình hình sản xuất ở Việt Nam

Theo khuyến cáo của Tổ chức Y tế Thế giới, mức tiêu thụ dầu ăn bình quân để đảm bảo sức khỏe là 13,5 kg/người/năm và tại Việt Nam con số này mới chỉ là trên 7 kg/người/năm Xu hướng của người tiêu dùng Việt trong thời gian tới sẽ tăng [32]

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, người tiêu dùng sẽ dần quan tâm hơn đến vấn đề chăm sóc sức khỏe cũng có thể tạo điều kiện cho lượng dầu thực vật tiêu thụ được tăng lên, đặc biệt là nhóm dầu cao cấp như dầu hướng dương tinh luyện

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

❖ Kết luận: Từ việc tổng quan thị trường và quy hoạch phát triển, ta có thể

thấy thị trường dầu ăn tinh luyện cao cấp rất triển vọng nên việc xây dựng nhà máy

trong tương lai là rất có tiềm năng

2.2.4 Một số phụ phẩm trong công nghệ sản xuất dầu hướng dương tinh luyện

➢ Khô dầu hướng dương

Khô dầu hướng dương là phụ phẩm của quá trình ép dầu Tùy theo công nghệ ép

mà chất lượng bánh dầu khác nhau Hàm lượng protein của bánh dầu hướng dương khoảng 39% Hàm lượng chất béo khoảng 2% (ép công nghiệp)

Một thử nghiệm thức ăn đối với lợn trưởng thành đã cho thấy rằng với các thành phần thức ăn tinh chế như bột hướng dương có thể thay thế thích hợp cho bột đậu nành trong thức ăn tăng trưởng, bột từ khô đậu nành có giá thành cao Hơn nữa, tỷ lệ của chất xơ thô trong thành phần này không ảnh hưởng tiêu cực đến tăng trưởng và quá trình tiêu hóa Trái lại, tác động tích cực đến sức khỏe đường ruột trên cơ sở khuôn phân tốt hơn

➢ Phosphatide

Quá trình thủy hóa dầu ngoài việc tách các tạp chất cặn để làm sạch dầu còn là biện pháp kỹ thuật để thu hồi các phosphatide Hàm lượng phosphatide trong dầu vào khoảng 0,5 – 3%

Phosphatide được ứng dụng rất rộng rãi để sản xuất ra lecithin sử dụng làm chất nhũ hóa trong công nghiệp sản xuất thực phẩm

2.3 Cơ sở lý thuyết của quá trình thu và tinh luyện dầu

2.3.1 Các phương pháp thu dầu

Hiện nay có 2 phương pháp sản xuất dầu từ nguyên liệu thực vật: Ép bằng máy ép

cơ học và phương pháp trích ly bằng dung môi hữu cơ, trong mỗi phương pháp người

ta chọn kỹ thuật khác nhau

- Đối với ép có thể ép kiệt 1 lần, 2 lần và 3 lần

- Đối với phương pháp trích ly bao gồm trích ly đơn thuần hoặc phối hợp ép sơ

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

+ Ép sơ bộ: Sử dụng thiết bị ép dầu có áp lực thấp, lượng dầu sót lại trong bánh dầu khoảng 15 – 25% Lượng dầu còn lại được tách chiết bằng trích ly hay thiết bị ép kiệt

+ Ép trực tiếp: Thiết bị ép dầu áp lực cao hơn, lượng dầu còn lại trong khô dầu khoảng 4 – 7% Kỹ thuật yêu cầu năng lượng sử dụng lớn, thông số (nhiệt độ, thời gian) lớn làm cho dầu dễ bị oxy hóa và ôi hóa, biến đổi làm giảm phẩm chất dầu

➢ Ưu và nhược điểm:

Ưu điểm:

+ Công nghệ đơn giản, dễ thực hiện

+ Sử dụng ít thiết bị, năng lượng cho các quá trình thấp

➢ Ưu và nhược điểm:

Ưu điểm:

+ Hàm lượng dầu thu hồi lớn chỉ còn 1%

Nhược điểm:

+ Hệ thống thiết bị trích ly phức tạp, khó tìm dung môi thích hợp

+ Đòi hỏi trình độ chuyên môn cao

c Phương pháp kết hợp ép – trích ly

➢ Đặc điểm

Quá trình chiết tách dầu thực hiện thoe 2 giai đoạn: ép sơ bộ trước sau đó tiến hành trích ly để lấy lượng dầu sót trong khô dầu

➢ Ưu và nhược điểm

Ưu điểm: Khắc phục được nhược điểm của 2 phương pháp trên

Nhược điểm: Quy trình phức tạp

❖ Lựa chọn phương án thiết kế: Trong đề tài này em chọn phương pháp ép 2

lần vì lý do

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

+ Hướng dương là nguyên liệu chứa hàm lượng dầu lớn, mà phương pháp trích ly thích hợp với nguyên liệu chứa ít dầu và quý hiếm

+ Phương pháp ép 2 lần cho chất lượng dầu tốt hơn so với 1 lần

2.3.2 Các phương pháp tinh luyện

Tinh luyện là kĩ thuật cơ sở của chế biến dầu mỡ thực phẩm, là quá trình loại bỏ các tạp chất cơ học và hóa học không mong muốn, nhờ đó có thể chế biến dầu thô thành dầu tinh luyện đạt quy cách

Hiện nay có nhiều phương pháp tinh luyện khác nhau, nhưng có thể chia làm 3 loại phương pháp

- Các phương pháp cơ học bao gồm lắng tự nhiên, ly tâm, lọc

- Các phương pháp hóa học gồm tinh luyện bằng acid sunfuric, thủy hóa, tinh luyện bằng kiềm (trung hòa), tinh luyện bằng các chất oxy hóa khử…

- Các phương pháp hóa lý gồm hấp thụ bằng các chất hấp phụ bề mặt (tẩy màu), chưng cất chân không (tẩy mùi)…

Mỗi phương pháp đều có tác dụng và đặc điểm khác nhau Vì vậy, căn cứ vào bản chất các thành phần tạp chất có trong dầu thô và yêu cầu về chất lượng đối với dầu tinh luyện mà chọn sơ đồ tinh chế để sử dụng phương pháp phù hợp

Trong công nghiệp sử dụng hai loại sơ đồ làm sạch tạp chất là: sơ đồ tính chế hoàn chỉnh và tính chế bộ phận

+ Tinh chế bộ phận nhằm mục đích loại ra khỏi dầu những nhóm tạp chất như axit béo tự do, photphatide, gluxide và các tạp chất vô cơ, 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 axit béo tự do ở mức thấp nhất theo quy định Dầu thu được sau khi tinh chế hoàn chỉnh theo hình thức không phân biệt được nguyên liệu gốc đã dùng để sản xuất ra dầu đó Các dầu này trên thực tế không còn thể hiện tính cảm quan (mùi, vị) Dầu sau tinh chế hoàn chỉnh chỉ gồm hầu như là triglyxeride thuần khiết Tinh chế hoàn chỉnh kết hợp các phương pháp theo quá trình sau: Thủy hóa (loại bỏ các tạp chất

ưa nước) – Trung hòa (loại các acid béo tự do và các hợp chất có tính acid) – Tẩy màu (loại chất màu tan trong dầu) – Tẩy mùi (tách các hợp chất gây mùi trong dầu)

❖ Lựa chọn phương án thiết kế

Dầu hướng dương thô sau quá trình xử lý sơ bộ ngoài triglyceride (khoảng 96%) còn chứa một số tạp chất khác như

+ Tạp chất vô cơ như đất, đá, sạn, sỏi, nước tự do tan lẫn và các muối kim loại

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

+ Tạp chất hữu cơ như phosphatide, sáp, hydrocarbua, gluxide, glucozide, protein, enzyme, vitamin tan tỏng dầu, axid béo tự do, các chất nhựa, tamin, các chất gây màu, gây mùi Ngoài ra còn có các loại thuốc trừ sâu, độc tố thực vật và các độc tố

vi sinh vật

Mặc dù hàm lượng tạp chất này chứa không nhiều nhưng đều gây trở ngại đến kỹ thuật luyện dầu, hoặc làm cho dầu có màu sắc, mùi vị xấu, khó bảo quản, thời gian bảo quản không được lâu, một số chúng lại có tính độc làm cho dầu trở nên độc Do đó chọn sơ đồ tinh chế hoành chỉnh với kết hợp các phương pháp khác nhau để thư được dầu tinh luyện chất lượng cao

2.3.3 Quá trình nghiền

➢ Nguyên tắc: Để phá vỡ các mô, tế bào vật thể cứng thường phải dùng các lực

cơ học như nén, mài, cắt, va đập Tùy thuộc vào độ bền cơ học vật thể, yêu cầu hình dáng, kích thước nguyên liệu mà sử dụng các lực khác nhau Với các loại nguyên liệu dai dùng máy nghiền có lực cắt, loại mềm có lực nén hoặc mài, loại cứng dòn

có thể dùng lực va đập và nén

➢ Các yếu tố ảnh hưởng

- Độ ẩm: Hạt có độ ẩm cao thì có sự biến dạng dẻo lớn, khi nghiền sẽ bị cán bẹp, không bị đập vỡ, dễ dính bết vào trục nghiền Trong khi hạt có độ ẩm thấp nên giòn, khi nghiền sẽ thu được bột tơi, mịn lẫn nhiều vỏ gây tổn thất dầu

Thông thường đối với hạt hướng dương độ ẩm giới hạn 6 – 7%

- Nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng tính dẻo của hạt cũng tăng, quá trình nghiền khó khăn Nhiệt độ nghiền thích hợp khoảng 25 – 45OC

- Hàm lượng dầu: Hạt có hàm lượng dầu cao khi nghiền dầu thoát ra bôi trơn bề mặt nghiền, trục nghiền làm giảm lực ma sát nguyên liệu và bề mặt nghiền Làm

giảm hiệu suất nghiền [3]

❖ Lựa chọn phương án thiết kế

- Đối với nhân hướng dương không dai và yêu cầu bột nghiền phải nhỏ và mỏng nên nghiền I sử dụng máy nghiền búa

- Khô dầu sau khi ép I tạo ra có dạng mảnh không phù hợp cho ép kiệt nếu không được xử lý Khô dầu có kích thước không đồng đều và dạng mảnh nên khó cuộn vào khe giữa các trục nên nghiền II có thể được vít tải nghiền dập trước khi làm nhỏ bằng nghiền búa và cuối cùng là nghiền trục

2.3.4 Quá trình chưng sấy

Chưng sấy làm phá vỡ mối liên kết giữa dầu và phần háo nước để dầu được tách

dễ dàng hơn Khi làm ẩm nguyên liệu bằng hơi nước thành phần hút nước sẽ trương

nở, thể tích tăng lên Trong khi đó dầu không hút nước, thể tích không thay đổi Do

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

đó, mối liên kết giữa chúng bị yếu đi Đến khi phần sấy khô phần háo nước bị bốc đi, thể tích giảm nhỏ vì vậy dầu thoát ra dễ dàng hơn

Quá trình chưng sấy còn làm biến đổi nguyên liệu, dưới tác dụng nhiệt độ cao protein biến tính làm liên kết với dầu yếu đi, độ nhớt giảm nên thuận lợi cho dầu thoát ra dễ dàng Tuy nhiên nhiệt độ cao cũng ảnh hưởng chất lượng sản phẩm, sự tương tác của lipid với protein và glucide tạo ra các sản phẩm mới thay đổi màu sắc của dầu hoặc oxy hóa dầu Vì vậy phải khống chế nhiệt độ thích hợp để thu được dầu chất lượng cao, thông thường chuẩn bị cho quá trình ép sơ bộ thì bột chưng sấy được gia công ở nhiệt độ 75 – 105ºC, độ ẩm bột chưng sấy 6 – 12% Quá trình ép kiệt thì bột chưng sấy được thực hiện ở nhiệt độ 110 – 125ºC và độ ẩm bột dưới 4%

Các phương pháp chưng sấy:

+ Chưng sấy khô : Không phun nước vào làm ẩm nguyên liệu, áp dụng với

bột nghiền có độ ẩm cao hơn độ ẩm yêu cầu bột chưng sấy

+ Chưng sấy ẩm : Nguyên liệu được làm ẩm và đun nóng bằng hơi nước

❖ Lựa chọn phương án thiết kế : Bột sau khi nghiền có độ ẩm thấp

mà cấu trúc có chứa nhiều khe vách chứa dầu nên dùng nước để đẩy dầu ra khỏi

các khe vách và làm yếu các liên kết với dầu, dầu sẽ ép ra dễ dàng hơn Vì vậy

chọn phương pháp chưng sấy ẩm đối với hướng dương

2.3.5 Phương pháp lọc

Lọc là tách các chất rắn ra khỏi dầu mỡ bằng các màng lọc, các tạp chất sẽ bám lên

bề mặt màng lọc thành lớp bã lọc, và lớp bã lọc này cũng dần trở thành màng lọc [3]

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

Phương pháp lọc: Tùy thuộc vào từng loại dầu mà có thể áp dụng quá trình lọc nóng hay lọc nguội, hay có thể sử dụng cả 2 phương pháp này, lọc nóng trước rồi lọc nguội sau

- Lọc nóng : Thường được sử dụng để loại tạp chất cơ học Nhiệt độ thích hợp cho quá trình thường lớn hơn 55OC nhằm loại trừ các tạp chất rắn như rác, vỏ hạt… lẫn trong dầu

- Lọc nguội: Dầu sau khi lọc nóng được tiến hành qua lọc nguội Lọc nguội

chủ yếu là loại các tạp chất có tính keo phân tán trong dầu như sáp Dầu được làm

lạnh xuống nhiệt độ 20 – 25OC để loại sáp, có thể để lắng tự nhiên, lọc đơn giản

hay bằng máy ép lọc

- Kết hợp lọc nóng trước lọc nguội sau: là quá trình lọc lại dầu ở nhiệt độ 20 – 25OC sau khi đã qua lọc nóng 50 – 55OC Dầu được làm sạch triệt để nhưng quy trình phức tạp

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

❖ Lựa chọn phương án thiết kế

Dầu hướng dương sau khi ép xong còn chứa nhiều cặn mà chủ yếu là các

mảnh bột vụn lẫn vào dầu Để tách các cặn này người ta thường tiến hành lọc nguội

bằng hình thức lắng rồi dùng thiết bị lọc khung bản, nhiệt độ lọc 45 – 60OC

2.3.6 Các phương pháp thủy hóa

Thủy hóa là phương pháp dựa vào phản ứng hydrat hóa để làm tăng độ phân cực của các tạp chất keo hòa tan trong dầu mỡ Do đó làm giảm độ hòa tan các chất keo trong dầu

Quá trình thủy hóa dầu được tiến hành:

+ Phân tán nước hay nước muối vào dầu làm phần ưa nước của anhydride hấp thụ từng nấc

+ Các phospholipid mất tính tan trong dầu, phân tán trong nước tạo thành hệ nhũ tương trong dầu, tức chuyển phospholipid từ trạng thái hòa tan sang dung dịch keo

+ Tạo thành các hạt keo đông tụ làm dầu vẩn đục

+ Phân ly dầu ra khỏi phức phospholipid bằng lắng hay ly tâm

Trong kỹ thuật tinh luyện dầu, tác dụng hydrat hóa được thực hiện bằng cách dùng một lượng nước nóng hoặc dung dịch loãng các chất điện ly như NaOH,

NH4Cl, BaCl2, các axit vô cơ và các enzym vừa đủ, trộn với dầu mỡ ở nhiệt độ thích hợp để phân cực hóa và kết tủa tạp chất Cùng tách với kết tủa còn có một số tạp chất khác do tác dụng hấp phụ của kết tủa Tuy nhiên mỗi chất có ưu và nhược điểm khác nhau

- Thủy hóa bằng nước: Việc thủy hóa bằng nước chỉ tách được các loại phospholipid có khả năng hydrat hóa, còn lượng lớn phospholipid không có khả năng hydrat hóa như phospholipid có gốc protein, polysaccarid, chất keo vẫn hiện diện trong dầu Tuy nhiên với giá thành rẻ và dễ thực hiện cho đến này phương pháp này vẫn là là khả thi nhất

- Thủy hóa bằng acid : Bản chất giống với thủy hóa bằng nước nhưng kết hợp với acid chuyển các phospholipid không có khả năng hydrat hóa thành các phospholipid có khả năng hydrat hóa, giúp tách ra dầu dễ dàng Việc sử dụng acid

có thể tạo sản phẩm phụ và tăng giá thành sản phẩm, vì thế phương pháp này vẫn ít được sử dụng

- Thủy hóa bằng enzym : Sử dụng loại enzyme photpholipase để chuyển photpholipit thành lysopholipit và acid béo tự do Ư a điểm có thể loại được cả nhóm photphatit không có khả năng thủy hóa được Tuy nhiên phương pháp này khá tốn kém và yêu cầu kĩ thuật cao nên chưa sử dụng rộng rãi [3]

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

❖ Lựa chọn phương án thiết kế

Đa số phospholipid trong dầu hướng dương có khả năng hydrat hóa hạn chế Tuy nhiên, nếu sử dụng phương pháp thủy hóa bằng acid hay phương pháp kết hợp thì yêu cầu kĩ thuật cao, tốn kém, tạo sản phẩm phụ, giá thành sản phẩm cao hơn Do đó, em chọn phương án thủy hóa bằng nước

2.3.7 Quá trình trung hòa

Nguyên tắc: Phương pháp dựa vào sự tác dụng của dung dịch kiềm lên các acid

béo tự do và các tạp chất có tính acid sẽ tạo thành các muối kiềm không tan trong dầu nhưng có thể tan trong nước nên có thể được tách ra bằng cách lắng hay rửa nhiều lần Nhờ đó chỉ số acid của dầu giảm và còn có thể loại được một số tạp chất khác

Ngoài ra xà phòng sinh ra lại có năng lực hấp phụ nên chúng còn có thể kéo theo các tạp chất như protein, chất nhựa, các chất màu và thậm chí cả những tạp chất cơ học vào trong kết tủa

Yêu cầu: Khi trung hòa dầu mỡ, kiềm có thể xà phòng hóa cả dầu mỡ trung tính

sẽ làm giảm hiệu suất thu hồi dầu mỡ tinh luyện Do đó khi tinh luyện cần khống chế các điều kiện để luôn luôn đảm bảo 2 mặt: chất lượng dầu mỡ sau khi tinh luyện tốt nhất và mức hao hụt dầu mỡ trung tính ở mức độ thấp nhất

Ngoài ra hỗn hợp phải nhanh chóng phân lớp và phải triệt để, dầu trung tính dễ dàng tách ra khỏi cặn và không tạo thành dung dịch nhũ tương bền

Hóa chất: Các loại kiềm có thể dùng để tinh luyện là NaOH, KOH hoặc muối của

bazo như Na2CO3, K2CO3 Tuy nhiên nhược điểm của dùng muối bazo là tạo ra khí

CO2 trong khi trung hòa làm khuấy đảo dầu mỡ khiến cho xà phòng sinh ra bị phân tán

và khó lắng; mặt khác nó có tác dụng kém với các tạp chất khác ngoài acid béo tự do cho nên sử dụng nó rất hạn chế Nên KOH và NaOH là 2 hóa chất được dùng phổ biến nhưng khi dùng những loại này cần chú ý khả năng xà phòng hóa cả dầu mỡ trung tính

ở điều kiện nồng độ và nhiệt độ cao

❖ Lựa chọn phương án thiết kế: Dầu hướng dương sau khi thủy hóa có chỉ

số acid 5-7 mg KOH nên chọn phương pháp trung hòa với nồng độ NaOH 105 g/l

2.3.8 Quá trình tẩy màu

Tẩy màu là quá trình di chuyển các hợp chất tạo màu không mong muốn ra khỏi dầu, ngoài ra có thể tách phospholipid , các sản phẩm oxy hóa và xà phòng còn sót lại trong dầu bằng các phương pháp hấp phụ, nhiệt, hóa học và hydrat hóa

- Phương pháp nhiệt: Sử dụng nhiệt độ cao để tách các hợp chất carotene ra khỏi dầu Dầu dễ bị oxy hóa bởi nhiệt độ

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

- Phương pháp hóa học: Phá hủy các hợp chất tạo màu nhạy cảm với chất

oxy hóa như carotene bằng các tác nhân oxy hóa hóa học như hydrogen và benzoyl

peroxide Tạo ra nhiều acid béo tự do

- Phương pháp hydrat hóa: Hydro hóa có chọn lọc các liên đôi trung tâm của carotene nhằm phá hủy đặc tính tạo màu của chúng cũng là nguyên nhân làm thay đổi các acid béo có nối đôi trong dầu do chúng sẽ cùng hydro hóa với các hợp chất carotene

Dầu thô chứa rất nhiều tạp chất màu, việc sử dụng 3 phương pháp trên không

thể tẩy màu hết được mà còn tạo ra các phản ứng không mong muốn làm tăng chỉ

số acid, dầu dễ bị oxy hóa thay đổi giá trị cảm quan, dinh dưỡng của sản phẩm

Nên phương pháp hấp phụ được sử dụng rộng rãi trong sản xuất dầu tinh luyện

Phương pháp hấp phụ dựa vào khả năng hấp phụ của các chất có tính chất bề mặt Bản chất của các chất này là trong quá trình hấp phụ xảy ra sự tương tác (lực hấp dẫn) giữa chất màu tan trong dầu và chất hấp phụ được đưa từ ngoài vào [3]

Sự hấp phụ này có có tính chất chọn lọc, đối với dầu mỡ chủ yếu là hấp phụ các chất màu và chúng chỉ hấp phụ một số chất màu nhất định vì khả năng liên kết với các dạng chất màu lên bề mặt không giống nhau

Một số chất hấp phụ thường dùng trong tinh luyện dầu: silicagen, than hoạt tính, đất hoạt tính

- Than hoạt tính: Là chất hấp phụ có khả năng tẩy màu cao, có thể tẩy được phần lớn chất tẩy màu kể cả tạp chất có cấu tạo vòng Tuy nhiên tỉ lệ hút dầu thô lớn (khoảng 150% so với lượng than hoạt tính) gây tổn thất dầu, quá trình tách chúng để lấy dầu khó khăn, giá cả lại cao

- Đất hoạt tính: có khả năng tẩy màu nhiều tạp chất trừ các chất có cấu tạo vòng,

tỉ lệ hút dầu thô ít hơn (khoảng 70% so với lượng đất) Tuy nhiên tác nhân thủy phân một phần dầu trung tính làm tăng hàm lượng các axit béo tự do, phân hủy peroxit và các sản phẩm oxy hóa bậc hai từ đó làm tăng các phản ứng chuyển hóa trong nhóm các axit béo

- Silicagen: Với diện tích bề mặt tương đối lớn nên khả năng hấp phụ rất cao Đặc biệt có thể hấp phụ các sản phẩm oxy hóa bậc hai của dầu như là (andehyt, xeton…), photphatit và xà phòng…Tuy nhiên silicagen hấp phụ hạn chế các hợp chất màu như carotene, chlorophyll…

❖ Lựa chọn phương án thiết kế

Vì các chất hấp phụ có khả năng liên kết các dạng chất màu lên bề mặt của mình

là khác nhau, mà trong dầu hướng dương thô chứa rất nhiều hợp chất màu khác nhau như carotene, chlorophyll Nên việc tẩy màu chỉ có hiệu quả khi chất hấp phụ

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

là một hỗn hợp các chất có tính hấp phụ Silicagen khả năng hấp thụ carotene hay chlorophyll rất kém nên trong đề tài này em chọn chất hấp phụ là hỗn hợp than hoạt tính và đất hoạt tính Hiện nay quá trình tinh luyện dầu thường dùng hỗn hợp giữa đất hoạt tính và than hoạt tính là 3 – 5 % so với lượng dầu Tỷ lệ giữa than hoạt tính

và đất hoạt tính là 1 : 2

2.3.9 Quá trình tẩy mùi

Khử mùi là quá trình dựa trên việc chưng cất các hợp chất gây mùi dễ bay hơi ra khỏi dầu Hơi nước được sục vào khối dầu ở nhiệt độ cao mang theo các chất có mùi: Glycerin phân tử lượng thấp, TMA, NH3 Quá trình khử mùi còn thể di chuyển một số các hợp chất ra khỏi sản phẩm như: acid béo tự do, sterol, tocopherol (chất chống oxy hóa tự nhiên của dầu), thuốc trừ sâu, hydrocarbon và hợp chất carotene

Thời gian tẩy mùi được rút ngắn khi tăng nhiệt độ của khối dầu lên, tuy nhiên nhiệt

độ quá cao sẽ gây ra biến chất hoặc phân hủy dầu mỡ Sự hình thành các sản phẩm oxy hóa bậc một và bậc hai như: các hợp chất bay hơi (aldehyde, cetone…) và các hợp chất không bay hơi (dimer, polymer…)

❖ Lựa chọn phương án thiết kế : Để dầu không bị oxy hóa, không thủy

phân ở nhiệt độ cao và dưới tác dụng của hơi nước đồng thời giảm áp lực tiết kiệm của hơi nước khử mùi và thời gian tẩy mùi được rút ngắn thì tiến hành chưng cất hợp chất gây mùi trong môi trường chân không

Thông thường nhiệt độ tẩy mùi ở khoảng 90 – 1000

C trong thiết bị chân không có

áp suất 720 – 730 mmhg, quá trình kéo dài 3 – 8h

2.3.10 Chất chống oxy hóa

Chất chống oxi hóa không hoàn toàn loại trừ quá trình oxi hóa mà làm giảm tốc

độ oxi hóa Chúng đóng góp hydro hoạt động của chúng (-OH) đặc biệt là cho các gốc peroxyl và do đó tạo thành sản phẩm không tương tác với phân tử lipid

Là dạng bột màu trắng, tan tốt trong dầu, dung môi hữu cơ, không tan trong nước, rất bền nhiệt, có mùi phenol vì thế nên chỉ sử dụng liều lượng nhỏ để không ảnh hưởng đến mùi vị sản phẩm BHA thường được phối hợp với BHT và gallat BHA có thể phản ứng với kim loại kiềm tạo sản phẩm có màu hồng

Là dạng bột trắng kết tinh, tan trong chất béo, không tan trong nước, bền nhiệt hơn BHA nhưng tác dụng kém hơn BHA do cấu trúc không gian của BHT cồng kềnh hơn, bay hơi nhiều hơn so với BHA và không có mùi vị Sự có mặt của sắt

Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 60 tấn sản phẩm/ngày

trong một số sản phẩm thực phẩm hay bao bì làm BHT phản ứng và tạo sản phẩm màu vàng

Theo JECFA (Ủy ban chuyên gia quốc tế về phụ gia thực phẩm) thì ADI (Lượng vào hằng ngày có thể chấp nhận được) cho BHA là dưới 0,125mg/kg trong một ngày Theo FDA và USDA thì hàm lượng tối đa cho phép BHT là 0,01% tính theo phần trăm khối lượng chất béo

➢ TBHQ

Là chất rắn dạng tinh thể màu trắng, trắng kem, đôi khi có màu vàng nâu nhạt,

có mùi đặc trưng Tan ít trong nước (<1%), tan tốt trong dầu, bền nhiệt, ít bay hơi, không có mùi vị, không làm biến màu sản phẩm khi tiếp xúc với kim loại nhưng khi tiếp xúc với muối natri hay ở pH kiềm thì có thể có màu hồng

TBHQ ít độc hơn BHA và BHT tuy nhiên, FDA đã quy định TBHQ không được chiếm quá 0,02% thành phần dầu trong thực phẩm vì liều lượng cao hơn chưa được xác nhận là an toàn

➢ Vitamin E

Là vitamin tan trong dầu, kém bền nhiệt Trong đó hình thức δ-tocopherol là các chất chống oxi hóa quan trọng nhất hòa tan trong chất béo, chúng có tác dụng dập tắt các gốc tự do tạo thành khi chất béo tiếp xúc với oxi không khí bằng cách phản ứng với các gốc lipit đƣợc sản sinh trong phản ứng dây chuyền Thường được bổ sung với hàm lượng 0,02 – 0,06%

Vitamin E là một vitamin thiết yếu, có nhiều chức năng tốt cho da, tóc, tăng cường hệ miễn dịch, giảm bệnh Alzheimer, bảo vệ mắt, giảm bệnh tiểu đường, hiệu quả cao đối với thai nghén Ngoài ra, vitamin E có khả năng ngăn chặn sự phát triển mạnh mẽ của khối u ung thư, bảo vệ tim mạch

Tuy nhiên lạm dụng vitamin E thì có thể gây buồn nôn, tiêu chảy, chóng mặt, viêm thanh quản những triệu chứng này sẽ nhanh chóng mất sau khi ngừng thuốc

❖ Lựa chọn phương án thiết kế

Tóm lại chất chống oxy hóa có tác dụng kéo dài thời gian bảo quản dầu nhưng ta không nên lạm dụng quá nhiều tránh gây ra các phản ứng phụ Việc sử dụng phải

tuân thủ hàm lượng cho phép Căn cứ vào khả năng chống oxy hóa, giá cả và sản

phẩm tạo thành thì kết hợp BHT và BHA là phù hợp nhất

CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

3.1 Quy trình công nghệ

Quy trình sản xuất dầu hướng dương được miêu tả theo sơ đồ hình 3.1 [2]

3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

3.2.1 Tiếp nhận nguyên liệu

Mục đích: Để có được sản phẩm chất lượng, nguyên liệu được tiếp nhận phải rõ

nguồn gốc xuất xứ, đảm bảo nguyên liệu được trồng đúng yêu cầu không sử dụng chất kích thích tăng trưởng, không có dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, v.v…

Thực hiện: Hạt hướng dương phải cứng, với lớp vỏ có sọc đen trắng đặc trưng

hoặc đen hoàn toàn tùy vào từng loại hoa

Mục đích: tăng hiệu suất cho các quá trình chưng sấy, ép sơ bộ, ép kiệt… Do quá

trình này phá vỡ cấu trúc tế bào để dầu dễ dàng thoát ra khi ép cơ học hoặc trích ly Tạo cho bột nghiền có kích thước thích hợp với các quá trình chế biến như: chưng sấy, ép…

Thực hiện: có nhiều phương pháp để nghiền nguyên liệu như: mài, cán, cắt, đập

Kích thước hạt sau quá trình nghiền: 1 – 5mm

3.2.4 Chưng sấy I

Mục đích:

- Tạo điều kiện cho bột nghiền có sự biến đổi về tính chất lý học, tức là làm thay đổi tính chất vật lý của phần háo nước và phần kị nước (dầu) làm cho bột nghiền có tính đàn hồi Các mối liên kết phân tử bền vững giữa phần dầu (kị nước) và phần háo nước bị đứt hoặc yếu đi, khi ép dầu dễ dàng thoát ra

- Làm cho độ nhớt của dầu giảm đi, khi ép dầu dễ dàng thoát ra

- Làm cho một số thành phần không có lợi (mùi, độc tố ) mất tác dụng, từ đó làm tăng chất lượng của thành phẩm và khô dầu

- Làm vô hoạt hệ thống enzym không chịu được nhiệt độ cao tồn tại trong bột nghiền

- Làm cho độ ẩm của bột nghiền được điều chỉnh từ 3 ÷ 5% tùy theo nguyên liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn tiếp theo

SVTH: Phan Thị Khánh Linh GVHD: TS Nguyễn Thị Trúc Loan 21

Thực hiện: quá trình gia công nhiệt ẩm gồm 2 giai đoạn

- Giai đoạn 1: làm ẩm và đun bột nóng lên 60OC Cần làm ẩm trong lúc đun nóng

để nước phân phối đều vào bột Làm ẩm bột bằng cách phun nước trực tiếp vào bột chuyển động Có thể dùng hơi nước trực tiếp, vừa làm ẩm, vừa gia nhiệt Trong thời gian này lực liên kết dầu trên bề mặt giảm Sau khi làm ẩm, bột phải đạt độ ẩm khoảng 7 – 9%

- Giai đoạn 2: đun nóng và sấy khô bột ẩm ở 105OC Độ ẩm và nhiệt độ bột chưng sấy xong phải đạt đủ mức làm biến tính các protein, tạo cho bột có được tính chất cơ lý thỏa mãn điều kiện làm việc của các loại máy ép Khi đun nóng còn làm giảm độ nhớt của dầu, dầu dễ dàng thoát ra khi ép bột Độ ẩm của bột vào máy ép sơ

bộ là 5 – 6%

Để sự phân bố nhiệt và ẩm đồng đều, trong lúc gia công nhiệt ẩm cần khuấy trộn Bột chưng sấy không được phép làm quá ẩm cũng như quá nhiệt vì nó sẽ trở thành một khối chảy dẻo, dầu không thoát ra khi ép

3.2.5 Ép dầu sơ bộ

Mục đích:

- Khai thác, tách được 70 – 85% dầu trong nguyên liệu ban đầu

- Nâng năng suất máy ép kiệt hay trích ly lên 30% so với quy trình chỉ ép 1 lần hoặc trích ly không qua ép sơ bộ

- Giảm hàm lượng dầu tổn thất theo khô dầu 1 – 1,2%

- Thu được 50% dầu chất lượng tốt

Thực hiện: sử dụng thiết bị ép như máy ép trục vít

Thông số công nghệ:

- Độ ẩm bột trước quá trình ép: 5 – 6%

- Nhiệt độ: 95 – 105OC

- Hàm lượng dầu sót lại trong khô dầu là 16 – 21% ở độ ẩm thực tế

3.2.6 Nghiền II và chưng sấy II

Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình ép kiệt Khô dầu sau quá trình ép sơ bộ được

đem đi xử lý nhằm giúp cho dung môi thẩm thấu vào cấu trúc các hạt dễ dàng

Thực hiện: Khô dầu sau ép sơ bộ được nghiền thành bột thô rồi đưa đi chưng sấy

tương tự như xử lý trước quá trình ép sơ bộ, cuối cùng được cán thành bột dẹt, đem đi

ép kiệt

Thông số công nghệ:

- Chưng sấy đến nhiệt độ 115 – 120OC, độ ẩm 2,25 – 3,2% (dành cho ép kiệt)

- Kích thước hạt sau khi nghiền: 10 – 100µm

SVTH: Phan Thị Khánh Linh GVHD: TS Nguyễn Thị Trúc Loan 23

3.2.7 Phương pháp ép kiệt dầu

Mục đích: khai thác

Thực hiện: xử dụng máy ép trực vít, có cấu tạo tương tự máy ép trục vít sơ bộ,

nhưng có đường kính lòng ép nhỏ hơn, trục vít và bước vít ngắn hơn, do đó áp lực ép lên nguyên liệu cao hơn máy ép sơ bộ

Thông số công nghệ:

- Thời gian xử lý trong nồi chưng sấy: 55 – 60 phút

- Độ ẩm bột chưng sấy khi vào máy ép kiệt: 2,25 – 3,2% ở nhiệt độ 115 – 120OC

- Hàm lượng dầu còn lại trong bã dầu không quá 6,2%

3.2.8 Tách tạp chất cơ học bằng phương pháp lắng

Mục đích: hoàn thiện sản phẩm

Thực hiện: sử dụng thiết bị lắng nhiều khoang, dựa vào sự chênh lệch khối lượng

riêng giữa các tạp chất và dầu, sự khác nhau về vận tốc chuyển động của dầu và tạp chất trên đĩa nghiêng của thiết bị

Thông số công nghệ:

- Hàm lượng cặn dầu ≤ 0,2%

- Hàm lượng nước và các chất dễ bay hơi ≤ 0,3%

- Dầu có chỉ số acid < 5mg KOH

3.2.9 Thủy hóa dầu

Trong thành phần cấu tạo của phospholipid không có nước tự do, khi chúng có mặt trong dầu ở nhiệt độ trên 20OC là dạng chất tan

Khi trong dầu chứa nhiều nước, phospholipid hấp thụ nước, trương nở tạo dung dịch keo trong nước, hình thành dạng nhũ tương bền, khó phá hủy

Cặn thủy hóa (phức phospholipid và nước) tách ra khỏi dầu, kết tụ thành lớp cặn ở đáy

Mục đích: hoàn thiện sản phẩm

Thực hiện: quá trình thủy hóa được thực hiện qua các bước:

- Phân tán nước hoặc dung dịch muối trung tính vào dầu, phần ưa nước của phospholipid sẽ hấp thụ nước theo từng nấc

- Các phospholipid mất tính tan trong dầu, các hạt phospholipid ngậm nước hình thành nhũ tương trong dầu

- Tạo thành các hạt keo đông tụ làm dầu bị vẫn đục

- Phân li dầu ra khỏi phức phospholipid bằng lắng hoặc li tâm

Thông số công nghệ:

- Nhiệt độ dầu: 40 – 50OC

- Cặn dầu chứa khoảng 72% phospholipid

3.2.10 Trung hòa acid béo

Mục đích:

- Bảo quản và hoàn thiện sản phẩm

- Acid béo tự do dễ bị oxi hóa, điều này làm cho dầu dễ bị ôi Do đó quá trình luyện kiềm là không thể thiếu, quá trình này loại bỏ một lượng lớn acid béo tự do trong dầu, lượng acid béo tự do trong dầu giảm từ 0,5 – 3% còn 0,1% Do đó mà làm tăng thời gian bảo quản dầu

- Quá trình này còn hấp thụ một số chất màu, mùi, tạp chất cơ học… và cặn xà phòng

Dung dịch muối ăn với nồng độ: 3 – 4%

Nồng độ dung dịch kiềm đưa vào tùy thuộc vào chỉ số acid của dầu Sử dụng dung dịch kiềm loãng (35 – 45g NaOH trong 1L dung dịch) để trung hòa dầu có chỉ số acid dưới 5mg KOH, nồng độ kiềm vừa (85 – 105g NaOH trong 1L dung dịch) khi chỉ số acid trong khoảng 5 – 7mg KOH, dung dịch kiềm đặc (trên 125mg NaOH trong 1L dung dịch) khi chỉ số acid trên 7mg KOH

- Nhiệt độ dung dịch kiềm đưa vào dầu:

• Nồng độ đặc: 20 – 25OC

• Nồng độ loãng: 95 – 97 OC

3.2.11.Tách sáp

Trong dầu có một lượng sáp Nhiệt độ kết tinh của sáp trong dầu rấy khác nhau Ví

dụ, dầu thô, độ nhiệt kết tinh 8OC; dầu đã qua thủy hóa 10OC; dầu đã qua trung hòa kiềm 12OC Ở độ nhiệt này sáp kết tinh thành những tinh thể có kích thước lớn dễ dàng tách ra khỏi dầu bằng lọc

Thực hiện: Sau khi tạo ra các tinh thể sáp bằng cách làm lạnh dầu xuống 8 –

12OC, rồi lại đun dầu lên 20OC, nhằm giảm độ nhớt của dầu và tạo cho sáp tinh thể có kích thước lớn

Bảng 3.1 Cặn sáp từ các loại dầu ứng với các hợp chất [21]

SVTH: Phan Thị Khánh Linh GVHD: TS Nguyễn Thị Trúc Loan 25

3.2.12 Rửa dầu mỡ

Mục đích: Loại cặn xà phòng và cặn thủy hóa trong dầu mỡ

Tiến hành: Lần đầu xử lý bằng dung dịch muối ăn NaCl đun sôi, nồng độ 8 –

10% Vì xà phòng không tan trong dung dịch muối, nên khi rửa bằng dung dịch muối chỉ xảy ra kết lắng xà phòng (muối tích) Khi rửa bằng dung dịch nước muối nóng, xà phòng sẽ lắng xuống phần đáy thiết bị rửa và là lớp trung gian giữa nước muối ở đáy cùng và dầu ở phía trên Sau khi rửa bằng nước muối để lắng 40 – 50 phút rồi tháo

nước muối và cặn xà phòng vào bể thu hồi dầu Tiếp đó rửa 3 – 4 lần với nước nóng

Thông số kỹ thuật: Nồng độ muối 10%, ở nhiệt độ nước rửa: 90 – 95OC

3.2.13 Sấy khử nước

Mục đích: Tách ẩm ra khỏi dầu sau quá trình rửa

Tiến hành: Sấy tiến hành ở nhiệt độ cao nên dầu dễ bị hư hỏng vì thế cần tiến

hành trong điều kiện chân không Vừa sấy vừa tạo độ chân không và nâng nhiệt độ lên

để khống chế nhiệt độ sấy ở 90 – 95OC Sấy đến khi nào mào không có bọt li ti nổi lên

- Loại được xà phòng sót và kim loại

- Loại được một số peroxide, andehyd… và các hợp chất vòng thơm khác, các sản phẩm oxy hóa của dầu (các chất gây mùi) do quá trình hấp phụ

Tiến hành: Sử dụng phương pháp hấp thụ với chất hấp thụ là than hoạt tính và đất

hoạt tính để tẩy màu Quá trình tiến hành trong điều kiện chân không tránh dầu bị oxi hóa, trong thiết bị có lắp đặt cánh khuấy

Thông số công nghệ

- Tỷ lệ đất tẩy màu : than hoạt tính = 2 : 1

- Tẩy màu trong điều kiện chân không: Pck:10 – 20 mmHg, nhiệt độ: 90 – 105OC

- Thời gian: 20 – 30 phút

3.2.15 Khử mùi

Mục đích:

- Bảo quản, hoàn thiện chất lượng sản phẩm

- Loại bỏ các hợp chất lạ gây mùi cho sản phẩm Dầu thiên nhiên qua quá trình tinh chiết và bảo quản đều có mùi, thường là những hợp chất dễ bay hơi có thể tạo ra trong quá trình tinh luyện như: andehyd, peroxyde…

Thực hiện: sử dụng tháp khử mùi: dựa vào nguyên lý chưng cất Xảy ra quá trình

tách pha của những cấu tử dễ bay hơi, thực hiện ở nhiệt độ cao, dầu tiếp xúc trực tiếp với hơi nước, những cấu tử dễ bay hơi bị lôi cuốn theo

Thông số công nghệ: [19]

- Áp suất chân không: 1,5 – 7 mmHg

- Nhiệt độ: 225 – 250OC

- Thời gian: 1 giờ

- Hơi quá nhiệt: 325 – 3740C

- Chỉ số acid < 0,2 mg KOH [7]

3.2.16 Rót, đóng nắp

Mục đích: cho lượng sản phẩm đúng theo yêu cầu, bảo quản sản phẩm

Thực hiện: chai được sử dụng để chứa dầu thường được làm bằng nhựa PET, chai

được rửa sạch bằng nước lạnh rồi sau đó rửa lại bằng nước ấm rồi được làm khô bằng hơi nước Dầu tinh chế được rót vào các chai dung tích 500ml, 1000ml, 2000ml bằng máy chiết rót tự động, cho thêm chất bảo quản là BHA + BHT với liều lượng là 0,01%

so với dầu vào để tăng thời gian bảo quản

Yêu cầu hộp: không làm ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm như không có

mùi lạ, không móp méo…

3.2.17 Rửa chai

Mục đích: loại bỏ các chất bẩn bám trên bề mặt chai

Thực hiện: cho chai vào máy rửa chai

3.2.18 In nhãn, đóng thùng

Mục đích: thuận tiện cho việc quản lý các lô hàng sản xuất, cho người tiêu dùng

biết thông tin về sản phẩm như ngày sản xuất, hạn sử dụng, tăng tính thẩm mỹ…

Thực hiện: các chai thành phẩm được cho vào máy in nhãn

3.2.19 Bảo quản

Sản phẩm dầu hướng dương tinh luyện được bảo quản trong kho ở nhiệt độ phòng, tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng và được vận chuyển đến tay người tiêu dùng