Chương 1.1 Các phƣơng pháp thu nhận dầu từ nguyên liệu : 1.1 Tách dầu bằng phƣơng pháp ép: 1.1 Sơ đồ quy trình công nghệ Hình 1.1:Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất dầu thô bằng phương pháp ép 3 do an 1.1 Giải thích quy trình công nghệ: Bóc tách vỏ: Mục đích: - Loại bỏ thành phần không chứa dầu, tạo điều kiện cho việc nghiền nhân được dễ dàng, đạt độ nhỏ mong muốn. - Giảm tổn thất dầu trong sản xuất vì vỏ có tính hút dầu cao. - Ngoài ra, vỏ là nơi tập trung nhiều chất màu, nếu không bóc vỏ trước khi ép, dưới ảnh hưởng của nhiệt độ cao chất màu tan mạnh vào dầu làm cho dầu có màu xấu. - Để hiệu suất bóc vỏ cao, khối nguyên liệu phải đồng đều về kích thước do đó cần phải phân loại trước khi bóc tách vỏ.
Người ta thường dùng sàng để phân loại. - Ngoài ra, trong quá trình bóc tách vỏ, độ ẩm của nguyên liệu đóng vai trò rất quan trọng. Nếu nguyên liệu quá khô khi vào máy xát sẽ làm cho nguyên liệu nát nhiều, các vụn vỡ này theo quạt hút ra ngoài làm tổn thất nguyên liệu, trong trường hợp nguyên liệu quá ẩm, vỏ không đủ độ dòn cho việc bóc tách nên hiệu suất kém. Nghiền: Mục đích - Phá hủy triệt để những tế bào nguyên liệu nhằm giải phóng dầu ra ở dạng tự do.
- Tạo cho nguyên liệu có kích thước thích hợp cho các công đoạn chế biến tiếp theo. - Tạo cho nguyên liệu có hình dáng và kích thước đồng đều. Chưng sấy bột nghiền: Nguyên liệu chứa dầu sau khi nghiền thành bột gọi là bột nghiền, bột nghiền sau khi chưng sấy (gia ẩm, gia nhiệt) gọi là bột chưng sấy, bột chưng sấy sau khi ra khỏi thiết bị chưng sấy còn có thể gọi là bột ép nếu đem ép lấy dầu hoặc gọi là bột trích ly nếu đem trích ly bằng dung môi để lấy dầu. Bột ép hoặc bột trích ly sau khi đã lấy dầu gọi là khô dầu (nếu ép) và bã dầu (nếu trích ly).
Muốn đạt hiệu quả tách dầu cao, trước khi đem ép hoặc trích ly, bột nghiền phải qua công đoạn chưng sấy. Mục đích: - Tạo điều kiện cho bột nghiền có sự biến đổi về tính chất lý học. - Làm cho độ nhớt của dầu giảm đi, khi ép dầu dễ dàng thoát ra. 4 do an - 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 từng loại nguyên liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn ép. Chưng sấy bột nghiền có thể dùng hai chế độ: - Chế độ chưng sấy ướt Trong quá trình chưng sấy tiến hành làm ẩm đến độ ẩm thích hợp (chưng) cho sự trương nở phần háo nước của bột rồi sau đó sấy để nguyên liệu có độ ẩm thích hợp cho viêc ép. Ở giai đoạn chưng, bột nghiền được làm ẩm bằng nước hoặc hỗn hợp của nước với hơi nước trực tiếp, bột sau khi chưng thường được sấy khô bằng hơi nước gián tiếp.
- Chế độ chưng sấy khô Trong quá trình chưng sấy không gia ẩm cho nguyên liệu mà chỉ đơn thuần sấy. Chế độ này ít được sử dụng vì hiệu suất tách dầu thấp do bột không được trương nở. Cơ chế 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, ta có thể chia ra làm 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. Quá trình xảy ra đối với phần rắn: khi lực nén tăng lên, sự biến dạng xãy ra càng mạnh cho đến khi các phần tử liên kết chặt chẽ với nhau thì sự biến dạng không xãy 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. Thiết bị ép: Để tiến hành ép dầu, người ta có thể dùng máy ép vít hoặc máy ép thủ công 5 do an Làm sạch: Đầu tiên cho dầu chảy vào bể chứa lắng sơ bộ các tạp chất lớn, sau đó bơm lên máy lọc khung bản để tách cặn huyền phù.
Độ nhớt của dầu ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ lọc, như vậy, tốc độ lọc phụ thuộc vào nhiệt độ của dầu. Nhiệt độ càng cao, độ nhớt càng thấp, lọc càng nhanh nhưng ở nhiệt độ cao một số cặn lọc lại tan vào dầu nên dầu không được lọc sạch, do đó, nhiệt độ lọc thích hợp khoảng 45 ÷ 650C. Cặn lọc còn chứa nhiều dầu, có thể đưa trở lại máy ép hoặc dùng dung môi trích ly thu hồi dầu. Dầu sau khi lắng lọc xong có hàm lượng cặn cơ học < 0.3 %, hàm lượng nước và các chất dễ bốc khác < 0.3 %, chỉ số axit <= 5mg KOH.
Xử lý khô dầu: Khô dầu sau khi ép thường chứa 14 ÷ 16 % dầu (ép thủ công) và 5 ÷ 6 % (nếu ép vít), trong khô dầu còn có nhiều chất dinh dưỡng như protit, gluxit.nên có một số loại nguyên liệu như lạc , đậu nành. sau khi ép lấy dầu, khô của nó có thể sử dụng làm nước chấm hoặc làm thức ăn gia súc [69].2 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của phƣơng pháp: Ưu điểm: - Chất lượng dầu đạt được tương đối sạch, an toàn phù hợp với sản xuất dầu sống. - Lượng ẩm trong bã còn lại thấp. - Chi phí năng lượng thiết bị thấp.
- Thích hợp cho các loại dầu có hàm lượng dầu trên 25% - Quy trình và thiết bị đơn giản. Nhược điểm: - Thiết bị cồng kềnh, tốn diện tích. - Khó tự động hóa. - Dầu lấy ra tiếp xúc trực tiếp với không khí nên dễ bị oxy hóa.
- Bao lưới của thiết bị khó vệ sinh.2 Tách dầu bằng phƣơng pháp trích ly : 6 do an 1.1 Sơ đồ quy trình công nghệ trích ly dầu thực vật: Nguyên liệu Bóc tách vỏ Vỏ Nghiền Nước, hơi Chưng sấy nước Trích ly Bã Làm sạch Chưng cất dung môi Dầu thô Hình 1.2 : sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất dầu thô bằng phương pháp trích ly dầu.2 Giải thích quy trình: Trích ly: Trong quá trình trích ly, dầu từ bột trích ly sẽ tan vào dung môi tạo thành một dung dịch gọi là mixen. Mixen sau khi ra khỏi thiết bị trích ly sẽ được làm sạch (lắng, lọc, li tâm) để chuẩn bị đưa vào công đoạn chưng cất, tách dung môi ra khỏi dầu. Làm sạch mixen: Tạp chất của mixen được chia theo đặc tính hòa tan gồm: dung dịch thực, dung dịch keo và huyền phù. Các lipit thuộc nhóm axit béo tự do, vitamin tan trong dầu, các sắc tố tạo thành dung dịch thực.
Các phần tử tạp chất có kích thước 1.5 ÷ 1000 μm có trong mixen tạo ra dung dịch keo và huyền phù. Các tạp chất có trong mixen dưới tác động của nhiệt khi chưng cất thu hồi dung môi (công đoạn sau) sẽ có phản ứng tương tác với mixen làm giảm phẩm chất dầu, tạo ra cặn rắn đóng kết bề mặt các thiết bị truyền nhiệt bố trí trong hệ thống chưng cất. Mixen được làm sạch bằng cách lắng, lọc và li tâm. Mixen được lắng trong các thùng hình trụ đáy côn làm việc liên tục có bộ phận nạo cặn cơ khí.
Lắng là giai đoạn đầu tiên tách sơ bộ các hạt không tan trong mixen. Sau đó tiến hành lọc mixen bằng các máy lọc ép hoặc chân không; có thể dùng các máy li tâm để tách các tạp chất có kích thước nhỏ hơn. Chưng cất: Nhằm mục đích tách dung môi ra khỏi dầu dựa trên độ bay hơi rất khác nhau của dầu và dung môi. Chưng cất mixen có thể thực hiện theo hai giai đoạn: giai đoạn đầu làm nhiệm vụ cô đặc nâng nồng độ dầu trong mixen đến một giá trị xác định, sau đó chưng cất để tách dung môi ra khỏi mixen.3 Ƣu và nhƣợc điểm của phƣơng pháp trích ly dầu: Ưu điểm: - Áp dụng trong quy trình sản xuất liên tục.
- Hiệu suất thu hồi cao, tách triệt để dầu. - Có thể tách dầu cho những nguyên liệu chứa ít dầu. - Dầu thô chứa ít bã. 8 do an Nhược điểm: - Dung môi khá đắt tiền.
- Bã rắn có hàm ẩm cao - Chi phí năng lượng cao, vốn đầu tư cao - Dầu còn chứa nhiều tạp chất vì thế cần phải tinh chế lại. - Ô nhiễm môi trường do thất thoát dung môi trong quá trình tách dung môi - Nguy cơ cháy nổ cao.3 Tách chiết dầu bằng phƣơng pháp enzyme. Chiết xuất dầu bằng enzym được xem là một kỹ thuật mới trong công nghiệp khai thác dầu và chất béo do nó có nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống []: - Hạn chế việc sử dụng dung môi, tiết kiệm chi phí đầu tư và năng lượng. - Có thể áp dụng với hầu hết các loại hạt có dầu, chất lượng dầu đáp ứng tiêu chuẩn của Codex.
- Không cần qua giai đoạn khử gum, cho phép loại bỏ các độc tố và các hợp chất phi dinh dưỡng có trong hạt. Hơn bốn thập niên gần đây, nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực chiết dầu bằng nước đã được thực hiện. So với phương pháp chiết bằng hexan, phương pháp này cho hiệu suất thu nhận dầu thấp hơn. Để nâng cao hiệu suất thu hồi dầu, người ta sử dụng phương pháp thủy phân bằng enzym để hỗ trợ quá trình giải phóng dầu.
Phương pháp này an toàn hơn đối với môi trường do hạn chế được hàm lượng các chất hữu cơ bay hơi và sự thất thoát dung môi trong quá trình thao tác. Trong phương pháp tách chiết dầu bằng enzym, người ta thường sử dụng các enzym như cellulasse, hemicellulase hay pectinase nhằm phá vỡ cấu trúc của vách tế bào hoặc protease để thủy phân protein trên màng tế bào cũng như bên trong tế bào chất. Ngoài ra, các protease còn có khả năng thủy phân màng túi dầu.