Tiểu luận xử lý phế phụ liệu

Mặc dù quá trình ép dầuthu được hiệu suất vẫn khá cao, tuy nhiên quá trình này thường đi kèm với cácbiến đổi không mong muốn về chất lượng: một số thành phần độc hại thu đượccùng với dầu

Bộ Công Thương Trường Đại Học Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh Viện Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm

- -BÀI TIỂU LUẬN MÔN

XỬ LÝ PHẾ PHỤ LIỆU TRONG CÔNG

NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI

PHẾ PHỤ LIỆU TRONG DẦU ĐẬU TƯƠNG

Giáo viên hướng dẫn : Lê Hương Thuỷ

MỤC LỤC

1 Tổng quan về dầu đậu nành: 5

1.1. Khái niệm về đậu nành, dầu đậu nành và quy trình sản xuất dầu 5

1.1.1 Đậu nành 5

1.1.2 Sơ đồ sản xuất dầu đậu nành 6

1.2. Đánh giá hiện trạng xử lý phế phụ liệu trong sản xuất dầu đậu nành hiện nay của Việt Nam 11

2 Các phế phụ liệu trong sản xuất dầu đậu nành 12

2.1 Thành phần và tính chất của khô dầu đậu tương 12

2.2 Hướng đi cho cái loại phụ phẩm thu được từ sản xuất dầu đậu tương 14

3 Tận dụng phế phụ phẩm khô dầu đậu nành 17

3.1 Làm thức ăn gia súc, gia cầm, cá 17

3.2 Sản xuất phân bón rễ dạng COMPOST 21

4 Tình hình phát triển hiện nay của việc tái sử dụng phế phụ liệu dầu đậu nành của việt nam và thế giới 22

5 Kết luận 22

6 Tài liệu tham khảo 22

LỜI NÓI ĐẦUCùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, việc sử dụng dầu thực vật cũngtăng cao thay thế cho việc sử dụng mỡ động vân không tốt trong qúa trình chế biếnlương thực thực phẩm Các loại thực vật có nhiều dầu có ích cho sức khỏe cũngđược tận dụng để ép dầu.

Nhưng cái gì cũng có hai mặt những nguyên liệu thực vật này sẽ để lại rấtnhiều phế phụ liệu trong quá trình ép hay tinh chiết Nhưng hầu như các phế phụliệu này phần lớn chứa nhiều chất dinh dưỡng thích hợp cho nhu cầu của conngười

Vì vậy quá trình xử lí phế phụ liệu này là rất quan trọng, để tận dụng hết mọinguồn dinh dưỡng trong phế phụ liệu cũng như đảm bảo tính vệ sinh cho môitrường Có rất nhiều cái hướng đi cho các công nghệ này, chúng ta sẽ cùng tìmhiểu

1 Tổng quan về dầu đậu nành:

Khái niệm về đậu nành, dầu đậu nành và quy trình sản xuất dầu

1.1.1 Đậu nành

Đậu nành hay đậu tương (tên khoa học Glycine max) là loại cây họ Đậu (Fabaceae). Trong hạt đậu tương có các thành phần hoá họcsau protein (40%), lipid (12-25%), glucide (10-15%); có các muối khoáng Ca, Fe, Mg, P, K, Na, S; các vitamin A, B1, B2, D, E, F; các enzyme, sáp,nhựa, cellulose

Trong đậu tương có đủ các acid amin cơ

bản isoleucin , leucin , lysine , metionin , phenylalanine , tryptophan , valin Ngoài ra, đậu tương được coi là một nguồn cung cấp protein hoàn chỉnh vì chứa một lượng đáng kể các amino aci không thay thế cần thiết cho cơ thể

Đậu nành là nguồn cung cấp dầu thực vật chủ yếu cho việc chế biến thựcphẩm của con người Đậu nành có nguồn gốc từ Trung Quốc, nhưng ngày nay,nguồn cung cấp đậu nành và dầu đậu nành chủ yếu từ Mỹ và các nước thuộcChâu Mỹ Chỉ bắt đầu trồng đậu nành từ khoảng năm 1970, hiện nay Nam Mỹ đãcung cấp khoảng 25% sản lượng đậu nành trên thế giới Mặc dù quá trình ép dầuthu được hiệu suất vẫn khá cao, tuy nhiên quá trình này thường đi kèm với cácbiến đổi không mong muốn về chất lượng: một số thành phần độc hại thu đượccùng với dầu trong quá trình ép… Chính vì thế, chiết tách dầu bằng biện pháptrích ly hiện đang được sử dụng rộng rãi, quá trình ép chỉ được tiến hành ở quy

mô nhỏ Dầu đậu nành thuộc nhóm acid linilenic; trong thành phần chứa hàmlượng acid linolenic rất cao khi so sánh với các loại dầu khác

Hình 1: Đậu nành

1.1.2 Sơ đồ sản xuất dầu đậu nành

Hình 2: Sơ đồ chiết tách dầu từ hạt có dầu 1.1.2.1 Giai đoạn tiền xử lý hạt dầu

Hai công đoạn chủ yếu trong quá trình tiền xử lý là tách vỏ hạt và nghiền hạtdầu:

 Tách vỏ hạt

(i) Mục đích

Tăng hàm lượng dầu của nguyên liệu chế biến: Dầu trong mô tập trungchủ yếu ở nhân hạt, vỏ quả và vỏ hạt có một lượng rất ít với thành phần khônggiống thành phần lipid ở nhân Vì vậy khi chế biến hầu hết các loại hạt dầucần tiến hành tách nhân, mô chứa dầu chủ yếu khỏi lớp vỏ ngoài của hạt chứa

ít dầu Ngoài ra, vỏ quả và vỏ hạt có tính xốp, hấp thu dầu, hình thành liên kếtgiữ dầu lại ở vỏ, tăng tổn thất dầu

Nâng cao năng suất thiết bị công nghệ: Vỏ quả và vỏ hạt có độ bền cơ lớnhơn rất nhiều so với nhân sẽ gây giảm hiệu suất làm việc của máy, thiết bị, gâychóng mòn các bộ phận làm việc của máy

Tăng chất lượng dầu: Lipid của vỏ hạt với thành phần chủ yếu là sáp vàcác chất tương tự lẫn vào dầu sẽ làm giảm giá trị cảm quan cũng như chấtlượng

Thiết bị sử dụng cho quá trình tách vỏ hạt theo phương pháp này có thể làmáy xát kiểu cánh búa, máy xát ly tâm

- Phá vỡ vỏ hạt do cắt hạt bằng cơ cấu dao

Nguyên lý: Hạt rơi vào khe giữa các dao chuyển động và dao tĩnh, cáclưỡi dao bố trí trên đĩa quay sẽ xát vỏ, giải phóng nhân

Thiết bị: Máy xay dĩa, xay dao

- Phá vỡ vỏ hạt do nén ép trong khe giữa các trục quay

Hạt rơi vào khe trục quay của máy cán 1 đôi trục, có 2 bề mặt nhẵn vàmặt nhám, rãnh khía sẽ bị nén, vỏ bị xé nứt ra và tách khỏi nhân

(iii) Các nhân tố ảnh hưởng đến xay xát vỏ hạt

- Độ ẩm

Trong trường hợp độ ẩm vỏ < độ ẩm nhân: khi phá vỡ vỏ khô giòn, nhân

ẩm dai, giữ nguyên được hình dạng nhân và dễ dàng tách khỏi vỏ

Với độ ẩm khối hạt khác nhau, vỏ sẽ tróc không đều trong quá trình xayxát Tùy thuộc loại hạt, yêu cầu độ ẩm khác nhau Nhìn chung, độ ẩm phù hợpnằm trong khoảng từ 7%- 8% Độ ẩm hạt thấp, chi phí điện năng giảm nhưnghạt quá khô, dễ vỡ

Khi độ ẩm hạt tăng: Nếu cỡ hạt được chỉnh phù hợp với vận tốc, vỏ dễ bịphá vỡ, lượng nhân nguyên cao, nhưng chi phí điện năng tăng Trường hợp cỡhạt không phù hợp với vận tốc, lượng nhân nguyên giảm rõ rệt.

(iv) Phân ly hỗn hợp xay

Thành phần hỗn hợp sau xay chủ yếu gồm:

Nhân nguyên, nhân nửa,

Mảnh nhân vỡ lớn, nhỏ, trung bình,

Vỏ nguyên, nát,

Bụi dầu (cám)

 Phương pháp tách vỏ khỏi nhân

Sau quá trình xay, để có thể tách riêng từng thành phần trong hỗn hợp rakhỏi nhau, quá trình phân ly bằng sàng phân loại kích thước hay sử dụng tínhchất khí động học của các thành phần để phân ly nhờ quạt gió được ứng dụng.Các thiết bị phân ly thường dùng như:

- Sàng quạt

Nhiệm vụ chủ yếu của máy sàng quạt là loại bỏ triệt để vỏ khỏi nhân vớitổn thất dầu theo vỏ ít nhất Máy sàng quạt làm việc bình thường khi sản xuất

khô dầu có độ vỏ thấp, tỷ lệ vỏ cho phép trong nhân không lớn hơn 1,6%,thông thường không vượt quá 3% Khi dùng nhân để trích ly, tỷ lệ vỏ chophép trong nhân không lớn hơn 8% nhằm trợ giúp cho quá trình khuếch tándầu Hàm lượng dầu trong vỏ thải không vượt quá 0,5% Năng suất: 50-60 tấnhạt/ngày.

- Sàng điện

Máy sàng điện gồm 2 phần: phần tĩnh điện (điện cực) và phần khungsàng phân tách nhân và vỏ dựa trên sự khác biệt tính chất vật lý và điện lý củachúng Năng suất 200 tấn hạt/ngày Tỷ lệ nhân lẫn theo vỏ <0,26% Hiệu suấtphân ly 97,6- 98,2%

- Sàng đập

Máy sàng đập làm việc theo nguyên lý tác động cơ học lên hỗn hợp xay.Quá trình tách nhân khỏi vỏ, hạt nguyên vỏ, hạt bị cắt dập được thực hiệntheo 2 bước:

- Đầu tiên đập tung nhân ra khỏi các hạt đã bị vỡ và vỏ.

- Tách riêng nhân ra khỏi vỏ bằng sàng Lượng hạt nguyên vỏ lẫn

theo vỏ thải ≤ 1%

- Sàng tinh

Máy làm sạch liên hợp giữa máy sàng lắc kép và quạt gió Hỗn hợp xayđược phân đều lên mặt sàng trên Nhân và các phần vỏ vụn lọt sàng rơi xuốngmặt sàng dưới Hạt nguyên vỏ, nhân nguyên và vỏ không lọt sàng rơi vàovùng hộp gió Quạt hút lấy vỏ dẫn theo dòng không khí vào xylon, sau đó vàomáy sàng đập, hạt không lọt sàng trên, rơi xuống hộc chứa, từ đó đem xay lại.Nhân và vỏ vụn rơi xuống mặt sàng dưới được chia 2 thành phần: nhân lọtsàng rơi xuống tấm hứng , vỏ không lọt sàng trượt trên bề mặt sàng xuống hộpgió Dòng không khí do quạt gây ra tiếp tục hút một phần vỏ, phần vỏ còn lạitrên mặt sàng dưới rơi chung với dòng nhân lọt mặt sàng dưới

Năng suất máy sàng tinh 70 tấn hạt/ ngày

Nhân ra khỏi sàng dưới của máy sàng tinh có lượng vỏ không lớn hơn10-12%

 Nghiền nguyên liệu chứa dầu

(i) Mục đích

Phá vỡ cấu trúc tế bào nguyên liệu chứa dầu để dầu dễ dàng thoát khỏiphần protein khi ép hoặc trích ly

Tạo tính đồng đều cho khối bột nghiền, đây là điều kiện thuận lợi cho quátrình chưng sấy sau này Nếu khối bột nghiền có hình dạng và kích thướckhông đều, hiệu suất ép tách dầu chỉ ở mức độ thấp.

(ii) Kỹ thuật nghiền

Muốn phá vỡ tế bào của một vật thể cứng thường phải sử dụng lực cơhọc Tùy thuộc độ bền cơ học của từng loại nguyên liệu mà sử dụng các loạilực nghiền khác nhau Do đó việc chọn một loại thiết bị nghiền phải dựa vàotính chất cơ học của nguyên liệu kết hợp với yêu cầu bột nghiền Các loại máynghiền thường sử dụng: nghiền trục (máy cán trục), nghiền búa, nghiền đĩa Trong đó, máy nghiền trục được sử dụng phổ biến nhất

Đậu nành có hàm lượng dầu tương đối cao, kích thước hạt nhỏ, thường sửdụng máy nghiền 2 đôi trục hay 1 trục, có rãnh khía Mức độ phá vỡ nhân ởd= 1mm xấp xỉ 60%

 Chiết tách dầu bằng quá trình ép

Các biện pháp ép dầu

Tùy thuộc vào tính chất nguyên liệu, việc chiết tách dầu từ hạt dầu đượcthực hiện theo các biện pháp khác nhau: Chiết tách theo 2 giai đoạn (ép sơ bộtrước khi ép kiệt hay trích ly) hay ép trực tiếp (1 giai đoạn)

 Ép sơ bộ: sử dụng thiết bị ép dầu có áp suất tạo thành thấp, điều nàydẫn đến lượng dầu còn sót lại trong bánh dầu khoảng 15-25% Lượngdầu còn lại được tách chiết bằng biện pháp trích ly hay sử dụng thiết bị

ép kiệt

 Ép trực tiếp: máy ép được thiết kế với áp suất tạo thành trong ép caohơn, dầu được chiết tách ra khỏi nguyên liệu với hiệu suất cao, lượngdầu còn lại trong khô dầu dao động trong khoảng 4-7% Kỹ thuật nàyyêu cầu năng lượng sử dụng lớn hơn, đồng thời nhiệt độ của bánh dầugia tăng trong suốt tiến trình ép Điều này có thể là nguyên nhân làmcho dầu dễ bị oxy hóa và ôi hóa, đồng thời xảy ra các biến đổi làmgiảm phẩm chất dầu Chính vì thế, việc làm lạnh hệ thống trong suốtquá trình ép cần thiết phải được tiến hành nhằm ngăn cản tác động xấucủa nhiệt độ

Đánh giá hiện trạng xử lý phế phụ liệu trong sản xuất dầu đậu nành hiện nay của Việt Nam

Tuy diện tích, năng suất, sản lượng của khô dầu đậu nành qua các năm đềutăng nhưng Việt Nam chỉ cung cấp được 70% nhu cầu tiêu dùng khô dầu đậu

nành, số còn lại phải nhập khẩu Chính điều này đã làm giá thức ăn chăn nuôitrong nước tăng làm tăng chi phí chăn nuôi cho các hộ chăn nuôi, dẫn đến giá cácsản phẩm từ chăn nuôi cao hơn các nước trong khu vực từ 10 – 20%

Sản lượng khô dầu đậu tương trong nước tiếp tục thay thế một lượng đáng

kể khô dầu đậu tương nhập khẩu, ước tính đạt 732 nghìn tấn năm 2013, giảm 6%

so với năm 2012 (do ngành công nghiệp nghiền đậu tương có dấu hiệu suy yếu).Sản lượng khô dầu đậu tương trong nước được dự báo sẽ tiếp tục tăng trưởngtrong những năm tới cho đến khi các nhà máy nghiền đạt được công suất tối đa.Nhu cầu vẫn là yếu tố kìm hãm sự phát triển của ngành công nghiệp nghiền đậutương nói chung và khô dầu đậu tương nói riêng trong dài hạn Tổ chức USDAước tính sản lượng khô dầu đậu tương năm 2014 sẽ là 825 nghìn tấn (chiếm 24%thị trường nội địa) và năm 2015 là 900 nghìn tấn do sự phát triển của ngành côngnghiệp xay xát trong nước

Hầu hết khô dầu đậu tương được sản xuất trong nước cũng như nhập khẩuđều được sử dụng trong ngành công nghiệp thức ăn chăn nuôi và thủy sản nhằmđáp ứng nhu cầu tăng cao đối với thức ăn protein cho động vật và thủy sản trongnước và cho xuất khẩu Việt Nam có nhập khẩu một lượng nhỏ khô dầu đậutương (260 nghìn tấn) sử dụng cho ngành công nghiệp chế biến thực phẩm vàthức ăn chăn nuôi Năm 2013, lượng tiêu thụ khô dầu đậu tương được ước tính là3,8 triệu tấn, tăng 7% so với vụ trước Con số ước tính ban đầu của USDA chonăm 2014 là 4,05 triệu tấn, cho thấy một sự tăng trưởng ổn định liên tục của lĩnhvực chăn nuôi gia súc

Từ đó cho thấy nhu cầu sử dụng khô dầu đậu nành trong nước rất cao,nhưng chủ yếu cũng chỉ là làm thức ăn gia súc Chúng ta có thể dùng khô dầuđậu nành làm cái sản phẩm khác mang lại hiệu quả kinh tế nhiều hơn

2 Các phế phụ liệu trong sản xuất dầu đậu nành

Trong sản xuất dầu đậu nành, hạt đậu nành hay còn gọi là đậu tương sau khi

ép lấy dầu sẽ thu được bã gọi là khô dầu Khô dầu là sản phẩm thu được ở dạngmảnh, bánh hoặc ở dạng bột sau khi đã loại bỏ bớt dầu của hạt đậu tương tách vỏhoặc không tách vỏ bằng cách chiết hoặc ép

Phân loại khô dầu đậu tương: Khô dầu đậu tương chia làm 2 loại

 Khô dầu đậu tương tách vỏ

 Khô dầu đậu tương không tách vỏ

Các dạng sản phẩm:

 Khô dầu đậu tương chiết ly cả vỏ: là sản phẩm sau khi loại bỏ hầu hết dầu

từ hạt đậu tương không tách vỏ bằng quá trình tách chiết bởi dung môi(hexan)

 Khô dầu đậu tương chiết ly tách vỏ: là sản phẩm sau khi loại bỏ hầu hếtdầu từ hạt đậu tương tách vỏ bằng quá trình tách chiết bởi dung môi(hexan).

 Khô dầu đậu tương ép máy: là sản phẩm sau khi đã loại bỏ bớt dầu từ hạtđậu tương thông qua quá trình ép máy Sản phẩm này còn được gọi là

“bánh đậu tương”

 Khô dầu đậu tương nguyên dầu ép đùn: là sản phẩm thu được từ sự épđùn bằng nhiệt hoặc hơi nước mà không loại bỏ đi bất kỳ thành phần nàocủa hạt đậu tương dưới tác dụng của nhiệt và hơi

Thành phần và tính chất của khô dầu đậu tương.

Hình 3: Khô dầu đậu tương

Khô dầu đậu tương chiếm 7,13% hàm lượng N; 1,52% hàm lượng P2O5 và1,88% hàm lượng K2O so với chất khô Bên cạnh đó khô dầu đậu tương còn là mộtnguồn protein thực vật có giá trị dinh dưỡng tốt nhất trong các loại khô dầu Cũnggiống như bột đậu tương khô dầu đậu tương cũng có hàm lượng protein cao khoảng42-45% theo vật chất khô, năng lượng chuyển hóa thấp hơn 2250-2400 kcalME/kg

Yêu cầu về các chỉ tiêu cảm quan của khô dầu đậu tương được ghi trong bảng 1

Bảng 1: Chỉ tiêu cảm quan của khô dầu đậu tương

Chỉ tiêu Yêu cầu

mốc, không có mùi chua, mùi cháy hoặc mùi khác lạ

4 Trạng thái bên ngoài Không có sâu mọt, không bị mốc, không lẫn vật lạ

Bên cạnh đó khô dầu đậu tương không được có ure, không được có ammoniac

và các chất độc hại Lượng chất bảo quản và các chất nhiễm bẩn khác không đượcvượt quá mức tối đa cho phép, phải tuân thủ theo quy định hiện hành để có thể tái

sử dụng làm thức ăn chăn nuôi theo tiêu chuẩn ngành “Thức ăn chăn nuôi-khô dầuđậu tương-yêu cầu kỹ thuật”

Hàm lượng Aflatoxin không được vượt quá 50ppb (g/kg)

Bảng 2: Các yêu cầu về chỉ tiêu lý hóa của khô dầu đậu tương.

Chỉ tiêu Khô dầu đậu tương

2 Hàm lượng protein thô, tính theo %

3 Hàm lượng chất béo thô, tính theo %

khối lượng, không lớn hơn:

- Đối với khô dầu ép

- Đối với khô dầu chiết ly

71,5

71,5

4 Hàm lượng xơ thô, tính theo % khối

5 Protein hoà tan trong KOH 0,2%, tính

theo % so với protein thô của mẫu

- Hàm lượng tro không tan trong axit

clohydric, tính theo % khối lượng,

không lớn hơn

- Mảnh vật rắn sắc nhọn

2Không có

2 Không có

Hướng đi cho cái loại phụ phẩm thu được từ sản xuất dầu đậu tương

Mười nghiên cứu thực tế tiến hành tại năm nơi nghiên cứu khác nhau đãkhẳng định rằng khô dầu đậu tương tách vỏ của Hoa Kỳ đã được chứng minh là

nguồn cung cấp protein tốt nhất cho gia cầm, lợn và thủy sản Do hàm lượng

protein cao, nó thường được gọi là bột “Hi-pro” Bên cạnh đó lysin tổng số, lysin

tiêu hóa và năng lượng cao hơn, hàm lượng xơ thấp hơn so với các loại khô dầu

đậu tương không tách vỏ Giúp cho nó trở thành loại thức ăn chăn nuôi dễ tiêu hóa

so với các loại bột protein khác và các khô dầu đậu tương có nguồn gốc khác

Nếu chỉ so sánh protein nguồn gốc từ thực vật thì hàm lượng protein trong khô

dầu đậu tương là cao nhất 46 – 48% trong khi khô dầu lạc chỉ có 42 – 45%, khô

dầu bông là 31% nên khi chọn thức ăn cung cấp protein nguồn gốc thực vật cho vật

nuôi, người chăn nuôi thường sử dụng khô dầu đậu nành trong khẩu phần ăn vật

nuôi

Theo kết quả khảo sát thành phần của một số loại thức ăn chăn nuôi công

nghiệp cho thấy, khô dầu đậu nành luôn là một trong những thành phần chính trong

sản phẩm thức ăn chăn nuôi Kết quả cụ thể như sau:

Bảng 3: Nguyên liệu chính của một số loại thức ăn chăn nuôi STT Tên Sản phẩm Mô tả sản phẩm Nguyên liệu chính

1 POUL D66 Thức ăn hỗ hợp dạng viên cho vịt đẻ

Loại trọng lượng 25kg

Bánh dầu đậu nành, bột bắp,

bột cá, tấm, cám, các chất bổsung như Lysin, Methionine,treonine, vitamin và vi khoáng

2 Vina 380 Thức ăn dạng viên cho vịt, sản phẩm

của công ty TNHH Phước Tân, LongThành, Đồng Nai

Loại trọng lượng 25kg

Bột tấm, cám, bắp, bột cá, khô

dầu đậu nành, bột xương sò,

premixvitamin, khoáng chất,men tiêu hoá

3 Afiex An Giang Thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh cho vịt

đẻ cao sản, sản phẩm của công tyAfiex An Giang

Loại trọng lượng 25kg

Tấm, cám, bắp, bột cá, khô

dầu đậu nành, các loại Axit

Amin, premix, khoáng vàvitamin

mang thai và nái nuôi con, sản phẩmcủa công ty SG Golden Dragon Co,Ltd

Loại trọng lượng 5kg

Bột cá, dầu thực vật, khô dầu

đậu nành, các Axit Amin, các

chất bổ sung khoáng vàvitamin

5 New Pro Thức ăn dùng cho heo, sản phẩm của Bột cá, khô dầu đậu nành,