Dầu thu được từ các nguyên liệu có dầu bằng các phương pháp khác nhau (ép, trích ly…) mới chỉ qua làm sạch sơ bộ được gọi là dầu thô. Trong thành phần của dầu thô còn chứa nhiều loại tạp chất khác nhau, thông thường không phù hợp với các mục đích thực phẩm hay kỹ thuật. Dầu thô này cần được loại bỏ tạp chất cơ học và hóa học không mong muốn.
Tạp chất có trong dầu thô là các chất photpholipid, sáp, acid béo tự do, tạp chất vô cơ, các chất protein (kể cả các enzyme), glucid, các hợp chất gây cho dầu có mùi và vị.
6.1. Sơ đồ khối
Dầu thô
Thủy hóa
Đóng chai Rữa dầu Trung hòa
Tẩy màu
Lọc
Lọc Tẩy mùi
Sản phẩm
Nước Cặn
dd NaCl dd NaOH
NaCl
Sấy
Cặn
Nướ c
Đất, than hoạt tính
6.2. Giải thích quy trình.
6.2.1. Thủy hóa:
a. Mục đích: hoàn thiện
- Tách những tạp chất háo nước, chủ yếu là photpholipid.
- Làm giảm chỉ số acid của dầu mỡ do các tạp chất keo tách ra có tính acid, một số acid béo cũng bị kéo theo kết tủa. Dầu thu được sau khi thủy hoá có chỉ số acid nhỏ hơn dầu trước khi thuỷ hoá khoảng 0,1-0,4%.
b. Biến đổi:
- Vật lý: nhiệt độ tăng do quá trình tương tác giữa photpholipid có tỏa nhiệt.
- Hóa lý: các phức photpholipid kết hợp với nước làm tăng độ phân cực, giảm độ hòa tan của chúng và tạo thành kết tủa gọi là cặn thủy hóa.
- Cảm quan: cải thiện độ trong của sản phẩm.
Để tăng hiệu quả thu hồi phosphatit người ta ko chỉ sử dụng nước trong quá trình thủy hóa mà còn bổ sung muối NaCl. NaCl là chất diện ly có tác dụng làm phân cực hóa và làm kết tủa các tạp chất trong dầu, cụ thể đây là phosphatit.
ở điều kiện bình thường trong dầu, trong thành phần của các phosphatit không có nước tự do, vì vậy chúng ở dạng khử nước. khi có mặc của chất điệ ly, các phosphatit ở dạng phân cực yếu sẽ chuyển dần thành dạng phân cực mạnh. Vì vậy độ hòa tan của nó trong dầu từ cao sẽ chuyển xuống thấp và tách ra tạo thành kết tủa.
* Quá trình thủy hóa bao gồm 1 số bước:
-Phân tán nước hoặc dung dịch muối trung tính vào dầu; phần ưa nước của anhydrit photpholipid sẽ hấp thụ nước.
-Các photpholipid mất tính tan trong dầu, các hạt photpholipid ngậm nước hình thành nhũ tương trong dầu, tức là chuyển photpholipid ở trạng thái hoà tan về dạng dung dịch keo.
-Tạo thành các hạt keo đông tụ làm cho dầu vẩn đục.
-Phân ly dầu ra khỏi phức photpholipid bằng lắng hay ly tâm.
c. Thiết bị: dùng chung với thiết bị trung hòa.
- Thông số công nghệ: Thực hiện thuỷ hoá theo phương pháp gián đoạn:
- Nhiệt độ dầu: 40-50C
- Tần số quay của cánh khuấy: 3 vòng/phút
- Nồng độ dung dịch muối ăn 0,3%, khối lượng 2% so với khối lượng daàu.
- Thời gian thủy hóa: 60-80 phút.
6.2.2. Trung hòa dầu:
a. Mục đích: hoàn thiện, bảo quản.
- Để trung hòa acid béo tự do có trong dầu thô, hạ chỉ số AV của dầu đến mức thấp nhất. Ngoài ra trong quá trình trung hòa còn khử 1 phần các tạp chất tan trong dầu như các chất keo, photphatide, màu…
b. Các biến đổi:
- Hóa học: chỉ số AV giảm, xảy ra phản ứng trung hòa acid béo tự do bằng kiềm. Khi trung hòa, một phân tử acid béo sử dụng 1 phân tử kiềm. Sản phẩm của phản ứng là xà phòng natri và nước:
RCOOH + NaOH = RCOONa + H2O
- Hóa lý: Cặn xà phòng là hỗn hợp gồm có xà phòng, nước, một phần chất màu và tạp chất cơ học. Vì cặn xà phòng có khối lượng riêng lớn hơn dầu nên dễ dàng tách ra khỏi dầu.
- Cảm quan: cải thiện mùi của sản phẩm.
* Hóa chất có thể sử dụng cho quá trình trung hòa: có thể dùng nhiều loại base và các muối của các base mạnh, bao gồm NaOH, Ca(OH)2, natri carbonate, amoniac, natri silicat và một số chất khác.
* Hiệu quả trung hòa dầu bằng kiềm được đáng giá bằng chỉ số acid của dầu sau khi trung hòa.
c. Thieát bò:
- Cấu tạo: Nồi chế tạo bằng tôn đen, thân hình trụ, đáy nón, phía trên có nắp. Các chi tiết kèm theo có máy khuấy, vòng ống phun kiềm hoặc lắp thêm các loa phun, phía dưới gần đáy có cấu tạo 2 vỏ để đun nóng bằng hơi nước, nếu những nồi lớn còn thêm hệ thống ống xoắn đun nóng gián tiếp ở trong nồi.
- Hoạt động: Chế độ làm việc của thiết bị trung hòa hoạt động gián đoạn bao gồm: nạp dầu (0.5h), đun nóng dầu (1.5h), cho kiềm vào và khuấy(1h), cho vào dung dịch muối (0,3h), lắng (6h), bơm chuyển dầu (0,5h), tháo nước muối (0,2h), tháo cặn xà phòng (0,5h). toàn bộ 1 vòng làm việc của thiết bị trung hòa là 10,5h.
* Chế độ trung hòa: phun đều kiềm lên mặt dầu trung hòa. Sau đó cho tiếp dung dịch muối ăn với nồng độ 3-4%. Dung dịch muối ăn có tác dụng xúc tiến nhanh việc phân ly cặn xà phòng ra khỏi dầu.
Nhiệt độ trung hòa đối với các loại dầu khác nhau được khống chế khác nhau, tuỳ thuộc độ acid và tính chất tự nhiên của dầu, trong phạm vi từ 30-95C. khi xử lý dầu bằng dung dịch kiềm loãng thì nhiệt độ cao hơn, còn dung dịch kiềm đặc thì thực hiện ở nhiệt độ thấp, vì thực hiện ở nhiệt đô cao lương dầu trung tính bị xà phòng hóa sẽ tăng lên cao. Dầu tự tăng nhiệt độ khi cho xút vào. Nhiệt độ của dung dịch kiềm đưa vào dầu: nồng độ đặc ở 20-25C; loãng ở 95-97C và thực hiện trung hòa cũng ở các nhiệt độ này. Khi trung hoà dầu bằng dung dịch kiềm đặc, sau khi cho hết kiềm cần khuấy tiếp 15-20 phút, để phản ứng xảy ra hoàn toàn và hình thành kết tủa với kích thước lớn hơn.
Tính lượng kiềm dùng để trung hòa dầu: căn cứ vào kết quả phân tích chỉ số acid của dầu, khối lượng kiềm cần thiết để trung hòa có thể tính theo công thức sau:
Kdd = (A*D*40*100)/(1000*56*a) = (A*D)/(14*a)
Trong đó: Kdd: khối lượng dung dịch NaOH tính theo lý thuyết (kg).
A: chổ soỏ acid cuỷa daàu (mg KOH) D: lượng dầu đem trung hòa (kg) a: nồng độ % của dung dịch NaOH
Tuy nhiên lượng kiềm sử dụng trong thực tế thường nhiều hơn lượng tính theo lý thuyết, vì ngoài tác dụng với tạp chất cơ học có tính acid còn có nhiều tác dụng khác tuỳ thuộc vào thành phần và phẩm chất của dầu. Lượng dư thông thường trong khoảng 5-50% so với lý thuyết (cá biệt có trường hợp lượng dư cần tới từ 100-200%).
d. Thoõng soỏ coõng ngheọ:
- Thời gian làm việc: 10.5 giờ.
- Nồng độ dung dịch kiềm: 9-10%.
- Nồng độ muối ăn: 3-4%.
- Nhiệt độ trung hòa: 90-95C
-
Hình 10: Cấu tạo nồi trung hòa
1- thân nồi 2- lớp vỏ kép để đun nóng
3- máy khuấy kiểu chấn song 4- trục khuấy
5- bộ phận giảm tốc 6- môtơ
7- các loa phun 8- nhiệt kế
9- thước đo mức dầu 10- van an toàn 6.2.3. Rửa dầu:
a. Mục đích: hoàn thiện
- Để loại hoàn toàn xà phòng ra khỏi dầu, cần tiến hành rửa daàu lieõn tuùc nhieàu laàn.
b. Các biến đổi:kết lắng xà phòng.
c. Thiết bị: sử dụng chung với thiết bị tẩy màu.
d. Thoõng soỏ coõng ngheọ:
- Lượng nước rửa mỗi lần khoảng 15-20% so với dầu.
- Nồng độ dung dịch muối ăn NaCl: 8-10%.
- Nhiệt độ nước muối 90-95C.
- Nhiệt độ nước: 95-97C
6.2.4. Sấy dầu:
a. Mục đích: hoàn thiện
- Do sau khi rửa còn lại 1 ít nước trong dầu, để loại trừ nước cần phải tiến hành sấy dầu.
b. Biến đổi: giảm hàm lượng ẩm có trong dầu.
c. Thiết bị: sử dụng chung với thiết tẩy màu.
d. Thoõng soỏ coõng ngheọ:
- Thời gian sấy: 1 giờ.
- Độ ẩm dầu sau khi sấy: < 0.1%.
6.2.5. Tẩy màu dầu:
Là phương pháp hóa lý để tinh luyện dầu, dựa vào khả năng hấp phụ của các chất có tính hấp phụ bề mặt. Sự hấp phụ này có tính chọn lọc, đối với dầu chủ yếu là hấp phụ các chất màu, sau khi hấp phụ xong tiến hành tách chất hấp phụ ra khỏi dầu.
Trong dầu thô có chứa một lượng sắc tố nhất định, các sắc tố này làm cho dầu có màu sẫm, do vậy ta cần loại bỏ các sắc tố này. Nguyên lý của phương pháp tẩy màu bằng phương pháp hóa lý là sử dụng các chất phụ bề mặt để hấp phụ các chất màu trong dầu , làm cho dầu có màu sáng nhạt hơn. Sau khi hấp phụ xong ta tiến hành tách các chất hấp phụ ra khỏi dầu.
a. Mục đích: hoàn thiện
Nhằm loại các chất gây màu ra khỏi dầu để tăng chất lượng của dầu và tạo màu như mong muốn.
b. Các biến đổi:
Hóa lý: xảy ra sự tương tác giữa các chất màu tan trong dầu và chất hấp phụ. Lực hấp phụ của đất tẩy trắng và than hoạt tính được dùng để thực hiện liên kết các chất màu lên bề mặt của chất hấp phụ. Khi tăng bề mặt hấp phụ, khả năng hấp phụ chất màu cuõng taêng leân.
* Trong các nhà máy tẩy dầu hiện đại thường sử dụng phối hợp giữa than hoạt tính và đất hoạt tính tạo thành hỗn hợp chất hấp phụ.
Với tác dụng hấp phụ chung của chúng hiệu quả tẩy màu sẽ tốt hơn so với sử dụng riêng từng loại.
Cảm quan: cải thiện màu của sản phẩm.
c. Thiết bị: kết hợp với thiết bị rửa và sấy dầu, thân có cấu tạo hình trụ, đáy nón, trên có nắp kín có lắp máy khuấy và được nối liền với thiết bị tạo chân không.
d. Thoõng soỏ coõng ngheọ:
Nhiệt độ khi tẩy màu khoảng 90-105oC.
Lượng chất hấp phụ cho vào khoảng 0,5-4% so với trọng lượng dầu.
Thời gian tẩy màu khoảng 20-30 phút, không nên kéo dài làm cho dầu biến đổi và sinh mùi do tiếp xúc quá lâu với chất hấp phụ, nhất là dùng đất tẩy màu thường sinh mùi đất.
Hình 11: Nồi dùng để rửa, sấy khô, tẩy màu dầu
1- thân nồi 2- vách đun nóng
3- tai treo nồi 4- loa phun nước
5- cánh khuấy 6- trục khuấy
7- môtơ 8- bộ phận giảm tốc
9- nắp nồi 10- lỗ soi đèn
11- nhiệt kế 12- ống thoát nước
13- ống tháo dầu 6.2.6. Tẩy muứi daàu:
Mục đích: hoàn thiện
Tách ra khỏi dầu các hợp chất gây mùi, là khâu cuối cùng không thể thiếu trong quá trình tinh luyện dầu.
Các biến đổi:
-Hóa lý: làm bay hơi các chất gây mùi ra khỏi dầu.
- Cảm quan: cải thiện mùi của sản phẩm.
Thieát bò:
- Thiết bị dùng tẩy mùi chủ yếu gồm có nồi tẩy mùi và nồi làm nguội, hoặc có thể kết hợp cả 2 nồi vào 1 thiết bị. Các nồi tẩy mùi hiện nay thường có dung tích khoảng 5 tấn, thân nồi hình trụ, đáy và nắp hình cầu. Trên nắp có ống bọt khí, lỗ soi đèn và màng chắn bọt. Trong nồi có lắp 2 lớp ống xoắn để đun nóng gián tiếp hoặc thông nước lạnh làm nguội phía dưới nồi, ở đó có ống hơi trực tiếp để phun hơi vào dầu.
- Thiết bị để tao chân không trong khi tẩy mùi dầu hiện nay phần lớn đều dùng kiểu ống tuy-e điều khiển bằng hơi nước.
Thoõng soỏ coõng ngheọ:
- Nhiệt độ: không quá 200-210C.
- Độ chân không: 660mmHg.
- Nhiệt độ hơi quá nhiệt: 325-375C.
Hình 12: Cấu tạo nồi tẩy mùi
1- thân nồi 2- đáy nồi
3- nắp nồi 4- chóp khí
5- lỗ soi đèn 6- màng chắn bọt
7- ống xoắn hơi gián tiếp 8- ống phun hơi
9- bơm tuần hoàn 10- ống phun
11- cửa lòn 12- ống thoát khí