Đồ án thực phẩm Thiết kế phân xưởng trích ly

Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

MỤC LỤC

Chương I : Giới Thiệu chung ..................................................................................2
I. Sơ lược về nguyên liệu hạt có dầu..............................................................2
II. Đònh hướng và các giải phát triển nghành dầu thực vật Việt Nam.........3
III. Tổng quan về cám gạo..............................................................................5
Chương II :Tổng quan về trích ly..........................................................................10
I.Nguyên lý trích ly dầu................................................................................10
II. Các loại dung môi thường sử dụng..........................................................12
III. Các thiết bò trích ly..................................................................................15
c
Chương III: Thiết lập quy trình công nghệ.........................................................19
I. Quy trình công nghệ...................................................................................19
II. Thuyết minh quy trình..............................................................................21
II. Tính toán cân bằng vật chất.....................................................................24
III. Tính toán máy móc thiết bò.....................................................................30
Chương IV: Cung cấp năng lượng – cấp thoát nước..........................................39
Chương V : Thiết kế phân xưởng.........................................................................41
Chương VI: An toàn lao động................................................................................42
I. Chống ồn và chống rung............................................................................42
II. An toàn về sử dụng điện..........................................................................42
III. An toàn lao động.....................................................................................42
IV. Phòng cháy chữa cháy............................................................................44
Phụ lục .....................................................................................................................45
Tài liệu tham khảo..................................................................................................50

11

Đồ án thực phẩm

CHƯƠNG I:

GVHD:TS.Lại Mai Hương

GIỚI THIỆU CHUNG

I. SƠ LƯC VỀ NGUYÊN LIỆU HẠT CÓ DẦU
Hạt chứa dầu là loại sản phẩm nông nghiệp phổ biến và ngày càng đóng vai trò
quan trọng trong nền kinh tế. Xu hướng chung trên thế giới ngày nay là diện tích
trồng cây dầu thực phẩm đang không ngừng được mở rộng nhanh chóng, còn diện
tích cây dầu công nghiệp ngày càng bò thu hẹp lại. Điều ấy một phần do sự thay
thế dầu công nghiệp bằng các hoá chất, nhưng chủ yếu do vai trò cực kỳ quan
trọng của dầu ăn đối với cơ thể và ngày càng được khoa học khẳng đònh.
Ở nước ta, do điều kiện có nhiều vùng khí hậu và đất đai khác nhau, nên những
hạt chứa dầu rất phong phú. Nhiều cây cho quả, hạt để lấy dầu rất qúi đã được
trồng phổ biến như: đậu phộng, đậu nành, mè, dừa, hướng dương, thầu dầu, cải
dầu, cám, oliu,...
Trong công nghiệp ép dầu chỉ có những loại hạt có hàm lượng dầu từ
15- 20% trở lên mới có giá trò thực tế để tổ chức sản xuất và đảm bảo được các
hiệu quả kinh tế kỹ thuật trong khi sản xuất. Vì vậy người ta chia nguyên liệu sản
xuất dầu làm 3 loại:
+ Loại có hàm lượng dầu cao: từ 40% trở lên.
+ Loại có hàm lượng dầu trung bình: từ 30- 40%.
+ Loại có hàm lượng dầu thấp: từ 15- 30%.
Theo thời vụ thu hoạch và kỹ thuật cây trồng có thể chia nguồn
thực vật cho hạt dầu làm hai nhóm chính:

+ Nhóm cây hàng năm: như lạc, vừng, hướng dương, đậu tương… Loại này
mỗi năm thu hoạch một vụ, năm sau phải trồng lại. Đây là nhóm thực vật chủ
yếu, dễ trồng quy hoạch, tiện lợi luân canh, dễ dàng cơ giới hóa kỹ thuật chăm
bón và thu hoạch. Loại này thường được gieo trồng ở vùng đồng bằng, đất màu
mỡ, các vùng thuộc lưu vực sông Hồng, Mã, Gianh cónăng suất khá cao. Thuộc
nhóm này còn gồm phụ phẩm của các sản phẩm nông nghiệp: như cám gạo, phôi
ngô, hoặc cây công nghiệp như: hạt bông, hạt cao su, hạt đay, hạt gai, hạt thuốc
phiện, cải dầu…
+ Nhóm cây lâu năm như dừa, cọ dầu, trấu, sở, lai, bời lời, dọc, cây đen, mù
u… Các cây này thường cho nguyên liệu sản xuất dầu đặc sản vùng nhiệt đới. Đặc
điểm thuận lợi của thực vật loại này là có thể phát triển mạnh ở các vùng đất đai
không thuộc phạm vi sản xuất cây lương thực, như các miền rừng núi, miền trung
du, ven sông, kênh lạch, ven đường, ven đê và dọc bờ biển. Tuy nhiên việc thu
hoạch hạt của chúng gặp nhiều khó khăn, hiện tại chỉ bằng thu nhặt hạt rụng hoặc
hái bằng tay. Trừ dừa ra, đại bộ phận hạt thu hoạch do rơi rụng nên có phẩm chất
không đồng đều, thậm chí rất xấu, sâu mọt nhiều. Vì vậy dầu sản xuất ra màu
xẫm, có chỉ số acid cao (30- 40). Cần lưu ý là loại này hầu hết có vỏ cứng, độ ẩm
lớn nên phương thức sản xuất ít nhiều có gặp khó khăn.
22


Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

Theo phạm vi sử dụng sản phẩm, có thể chia nguyên liệu sản xuất dầu làm hai
nhóm:
+ Nhóm thực phẩm: như lạc, dừa, đậu tương, cám gạo, phôi ngô, hạt cải, đại
bái… Khô dầu và dầu thành phẩm chủ yếu sử dụng cho thực phẩm. Khô dầu kém
phẩm chất dùng làm thức ăn gia súc.

+ Nhóm công nghiệp: như trẩu, lai, dọc, bời lời, thầu dầu… Dầu và khô dầu
chủ yếu dùng vào công nghiệp sản xuất sơn dầu, xà phòng, y tế…
Ngoài ra cũng có thể chia nguồn nguyên liệu sản xuất dầu theo giá trò công
nghiệp:
+ Nhóm cho dầu thô (chỉ số iod >130) như trẩu, gai dầu, lanh… Công dụng
chủ yếu là sản phẩm màng khô như sơn dầu, vecni, vật liệu tổng hợp của các hợp
chất cao phân tử…
+ Nhóm cho dầu nữa khô(chỉ số iod =100- 130): như lạc, vừng, đậu tương,
sở, hướng dương, bông, ô liu… là loại dầu lỏng, nguồn dầu thực phẩm chủ yếu trên
thế giới.
+ Nhóm cho dầu không khô (chỉ số iod < 100). Lớp màng dầu của chúng
không tạo thành màng khô ngoài không khí. Thuộc nhóm này là dầu dừa, dầu thòt
cọ, dầu ca cao… Trước đây loại dầu này chủ yếu dùng sản xuất xà phòng rắn, ngày
nay trở thành nguồn nguyên liệu quan trọng trong sản xuất bơ nhân tạo, mỡ sào
rán, và dùng trong sản xuất bánh kẹo ở nhiều nước Châu u.
Dự báo nhu cầu về dầu thực vật của toàn thế giới khoảng hơn 100 triệu
tấn/năm, của thò trường Việt Nam năm 2005 khoảng trên 300 nghìn tấn (hiện nay
nhu cầu của Việt Nam khoảng trên dưới 200 nghìn tấn/năm, gần 3 kg/người).
Hàng năm các nhà máy chế biến dầu thực vật phải nhập khoảng 90% nguyên liệu
dầu thô để chế biến. Vì vậy phát triển các cây có dầu để hạn chế nhập khẩu là rất
cần thiết.
II. Đònh hướng và các giải pháp phát triển ngành dầu thực vật Việt Nam
1. Định hướng chiến lược phát triển ngành: [27]
Phát triển ngành theo hướng đa dạng hoá sản phẩm, đáp ứng nhu cầu thò
trường trong nước và xuất khẩu, nâng cao năng lực cạnh tranh của ngành, chủ
động hội nhập thông qua áp dụng công nghệ và kỹ thuật tiên tiến. Đẩy mạnh
phát triển các loại cây có dầu có hiệu quả kinh tế cao, có khả năng cạnh tranh
thành các vùng nguyên liệu lớn. Nghiên cứu tuyển chọn các cây có dầu chủ lực
cho ngành. Thực hiện việc xây dựng một số cơ sở ép, trích ly dầu thô quy mô lớn,
hiện đại tại các cảng, ban đầu sử dụng nguyên liệu nhập khẩu sau đó thay dần

bằng nguyên liệu trong nước.

33


Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

Bảng 1.1: Các mục tiêu chủ yếu phát triển nghành thời kỳ 2001-2010: [27]
T
Tổng chỉ tiêu
Đơn vị
2005
2010
T
A
B
C
1
2
Giá trị sản xuất công
nghiệp
4.0006.001
Tỷ đồng
(Giá cố định năm
4.500
6.500
1994)
Tốc độ tăng trưởng

7,52
%/năm
13-14
GTSXCN
8,5
620Sản lượng dầu tiêu thụ
1000 tấn
420-460
660
3
- Trong đó: để xuất
80-100
80khẩu
120
Dầu thô sản xuất trong
2104
1000 tấn
70-75
nước
220
Công suất tinh luyện
5
1000 tấn
663
783
dầu
Công suất trích ly dầu
1000 tấn nguyên
9336
628,6

thô
liệu
1.306
Sản lượng hạt , trích ly
1000 tấn nguyên
253,15267
dầu
liệu
261,9
675
Tỷ trọng dầu thô trong
18,38
%
14,3-15
nước
33
Bảng1.2 :Quy hoạch phát triển nguồn nguyên liệu: [27]
I- Diện tích gieo trồng (1.000 ha); II- Khối lượng để chế biến dầu (1.000 tấn)
2005
2010
Loại cây có
dầu
I
II
I
II
Đậu tương
169,10
29,17
205,00-400,00

31,40-433,20
Lạc
302,40
15,90-17,80
368,60
32,90-47,20
Vừng
49,90
10,80-17,73
58,10
18,50-358,10
Dừa (copra)
151,00
39,32
159,10
39,36-53,30
Sở
20,00
0,9
100,00
18,00-72,00
Cám gạo
150,00
300,00

44


Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

Trẩu

-

1,8

28,00

12,60

Bơng

60

30,00

150,00

90,00

Bảng 1.3: Quy hoạch công suất trích ly dầu thô như sau: [27]
Công suất trích ly
Công suất
Tổng công suất
Nă
(tấn nguyên
(tấn nguyên
(tấn nguyên

m
liệu/năm)
liệu/năm)
liệu/năm)
200
420.000
208.600
628.600
5
201
660.000-900.000
273.100-406.000
933.100-1.306.000
0
(NguồnM.O.I)
2. Nhận xét :
Nước ta là một nước xuất khẩu gạo đứng hàng thứ hai trên thế giới nên nguồn
nguyên liệu cám gạo rất dồi dào. Khu vực đồng bằng sông Cửu Long có thể cung
cấp 800.000 tấn cám gạo/năm từ 16 triệu tấn lúa . Đồng thời, cám gạo cũng nằm
trong quy hoạch phát triển nguồn nguyên liệu của bộ Công nghiêp, dầu cám gạo
cũng là một sản phẩm có giá trò . Còn bã cám gạo sau trích ly dầu được bổ xung
làm thức ăn gia súc.
Thực tế , hiện nay ở nước ta đã có một số nhà máy sản xuất dầu cám gạo để tiêu
thụ trong nước và xuất khẩu. Tiêu biểu là nhà máy trích ly dầu từ cám gạo có quy
mô lớn ở đồng bằng sông Cửu Long, thuộc liên doanh giữa VOCARIMEX ( Việt
Nam) và Siteki Investments (Singapore), đầu tư xây dựng với tổng vốn 7 triệu
USD. Nhà máy có công suất 100.000 tấn cám gạo/năm để cho ra 15.000 tấn dầu
cám gạo chất lượng cao, được xây dựng ở khu công nghiệp Hưng Phú, TP Cần
Thơ.
Dựa vào thực tế sản xuất, tình hình trong nước, các điều kiện khách quan nên

em chọn nguyên liệu để trích ly là cám gạo
III . TỔNG QUAN VỀ CÁM GẠO[17]
1. Cám gạo

55


Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

Cám gạo là phụ phẩm chính thu được từ lúa sau khi xay xát và thường chiếm
khoảng 10% trọng lượng lúa. Cám gạo được hình thành từ lớp vỏ nội nhũ, mầm
phôi của hạt, cũng như một phần từ tấm. Cám gạo có màu sáng và mùi thơm đặc
trưng. Thành phần hoá học và giá trò dinh dưỡng của cám gạo biến động rất lớn,
phụ thuộc nhiều vào kó thuật xay xát gạo.
Tỷ lệ vỏ trấu sau khi xay xát ảnh hưởng nhiều tới hàm lượng protein, béo và
xơ của cám gạo thành phẩm. Tỷ lệ Protein trong cám gạo mòn có thể đạt đến 12 –
14%. Lượng protein thô ở cám gạo cao hơn so với bắp hạt. Hàm lượng chất béo
trong khoảng 13 – 20 % và xơ 7- 8 % . Tuy nhiên, theo kết quả phân tích thì sự
biến động này rất lớn. Cụ thể, hàm lượng béo thô khoảng 110 -180 g/kg vật chất
khô (VCK) và lượng xơ biến động trong khoảng 90 – 120 g/kg VCK. Theo báo cáo
của Gene và ctv (2002) và Creswell ( 1987) qua phân tích nhiều mẫu cám gạo thu
thập được từ các nước Đông Nam Á cho thấy thành phần dinh dưỡng của chúng
rất biến động. Hàm lượng chất béo trong các mẫu cám gạo nói trên biến động từ
12 -22 % .
Cám có thành phần xơ chủ yếu như arabinixylan, cellulose và ligin.
Bảng1.4: Thành phần xơ và giá trị dinh dưỡng của các nguyên liệu [29]
Chi tiêu
Bắp

Cám
Lúa
Cám
Cám gạo
nguyên
gạo
mì
lúa
dầu
Trích
mì
dầu
Protein (%)
8
15
12
16
13
Xơ (%)
2,2
11
2,5
11
8
Xơ tổng số
9,5
27
10,5
44
19

(%)
Cellulose (%)
2,0
7
2,5
11
5
Lignin (%)
0,5
6
1
5,8
4
Arabinoxylan
3,7
11
5,5
21
9
(%)
(nguồn: Gene và ctv, 2002)

Bột
mì

16
9
27
8
3,5

15

66


Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

Arabinoxylan là những thành phần chủ yếu có trong cấu thành của xơ ở cám gạo.
Đâây là một loại đường đa do những đường đơn arabinose và xylose tạo nên nhờ
các liên kết 1- 3, 1 - 4 glucoside, động vật có dạ dầy đơn không thể tiêu hóa được
chúng.
Cám gạo cũng như các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật khác thường chứa hàm
lượng phốt pho khá cao ở dạng phytate. Mặc khác, gốc phốt phát từ phytate thường
tạo liên kết với các chất như axít amin và chất khoáng làm giảm sự tiêu hoá các
dưỡng chất này khi bổ sung vô khẩu phần. Thường thường có khoảng 2/3 hàm
lượng phốt pho có trong những loại nguyên liệu thô được sử dụng làm thức ăn gia
súc, hiện diện dưới dạng phytate. Cám gạo có lượng phốt pho khá cao nhưng trên
50% là ở dạng phytate.
Nghiên cứu dược lí thực nghiệm cho thấy cám gạo có tác dụng bảo vệ chống viêm
dây thần kinh và trị các bệnh về da. Cám tinh thu được sau khi chàxát gạo có tác
dụng làm tăng huyết sắc tố trong máu, chống thiếu máu. Thử nghiệm lâm sàng trên
người cho thấy hoạt chất trong dầu cám gạo có tác dụng làm hạ nồng độ cholesterol
trong máu. Dầu cám gạo và một hoạt chất chiết từ cám gạo có tác dụng chống ung
thư, có thể do khả năng kích thích hoạt tính miễn dịch của cơ thể bệnh nhân ung thư.
Bảng1. 5: So sánh các chất chống oxi hoá của các loại dầu [17]
Loại
dầu
Cám

gạo
Olive
Canol
a
Dầu
hướng
dương
Dầu
nành
Dầu
cọ

VITAMIN E
TOCOPHERO
L (ppm*)

VITAMIN E
TOCOTRIENO
L (ppm*)

ORYZANO
L (ppm*)

TOTAL
NATURAL
ANTIOXIDANT
S (ppm*)

81

336

2,000

2,417

51

0

0

51

650

0

0

650

487

0

0

487

1,000

0

0

1,000

256

149

0

405

Bảng 1.6: Hàm lượng các loại chất béo trong một số loại dầu [15]
Loại dầu

Smoke
point

monounsaturated fat

polyunsaturated

saturated
fat
77

Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương
fat

Cám gạo

4900

47%

33%

20%

Olive

3600

77%

9%

14%

Canola

4500

61%

33%

7%

Đậu phụng

4600

48%

34%

18%

Đậu nành

4400

24%

61%

15%

Hạt nho

4850

14%

77%

9%

Bảng 1.7: Hàm lượng các acid béo trong một số loại ngun liệu có dầu [17]
acid béo(%)

Cám gạo

Đậu
phộng

Đậu nành Hạt cotton

Myristic (14:0)

0.2

0

0.2

0.8

Palmitic (16:0)

15.0

8.1

10.7

27.3

Stearic (18:0)

1.9

1.5

3.9

2.0

Oleic (18:1)

42.5

49.9

22.8

18.3

Linoleic (18:2)

39.1

35.4

50.8

50.5

Linolenic (18:3)

1.1

0

6.8

0

Arachidic (20:0)

0.5

1.1

0.2

0.3

Behenic (22:0)

0.2

2.1

0.1

0

Hình 1.1 : Biểu đồ sử dụng cám gạo cho việc sản xuất dầu qua các năm
88


ẹo aựn thửùc phaồm

GVHD:TS.Laùi Mai Hửụng

2. Du cỏm go : [16]
Du cỏm go cha :
- 2% gadoleic acid
- 30 -35% linoleic aicd
- 40 45 % oleic acid
- 18- 20 % palmitic acid
- 2-3% stearic acid
Ch s Idod : 99 108
Bng 1.8 : Thnh phn ca du cỏm go [10]

99


Đồ án thực phẩm

CHƯƠNG 2 :

GVHD:TS.Lại Mai Hương

TỔNG QUAN VỀ TRÍCH LY

Lipid được gắn kết với các thành phần khác thông qua các lực : Van de wall, lực
tónh điện, liên kết hydro. Vì thế để tách và thu được lipids từ tế bào, ta cần tiến hành
xử lý hoá học và vật lý khác nhau. Khả năng không tan trong nước là tính chất quan
trọng được chú ý khi tiến hành phân tách lipid từ tế bào. Các quy trình trích ly dầu
béo từ mô tế bào động vật và thực vật hiện nay bao gồm rất nhiều các bước :
a) Xử lý nguyên liệu : bao gồm các quá trình sấy, làm giảm kích thước, hay là thuỷ
phân.
b) Cho nguyên liệu đã được xử lý tiếp xúc đều với dung môi.
c) Sự phân tách của pha lỏng ( bao gồm lipid và các chất tan trong nước ) và phần
rắn.
d) Loại bỏ các tạp chất không phải là lipid.
1010


Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

e) Loại dung môi.
I.

Nguyên lý của trích ly dầu :
1. Nguyên lý :
- Trích ly dầu từ các nguyên liệu hạt chứa dầu là một quá trình trích ly lỏng
rắn. Sự di chuyển của dầu từ hạt chứa dầu ra dung môi có thể chia làm ba

bước :
o Sự khuếch tán dung môi vào chất rắn
o Sự hoà tan các giọt dầu vào dung môi
o Sự khuếch tán của dầu từ các mảnh nguyên liệu rắn vào dung môi xung
quanh.
- Dùng dung môi hoà tan dầu trong nguyên liệu, sau đó tách dung môi ra
khỏi dầu. Đây là phương pháp thường dùng để tách dầu có hàm lượng dầu
thấp hơn 20%. Đối với những nguyên liệu chứa nhiều dầu, người ta thường
ép sơ bộ trước, sau mới trích ly.
- So sánh giữa trích ly và ép :
 Ưu điểm : tách dầu triệt để hơn , sử dung nhiệt độ thấp nên dầu không bò oxy
hoá, protein không bò oxy hoá, chất lượng sản phẩm cao hơn. Hiệu suất cao
hơn so với ép.
 Nhược điểm : Trích ly nhiều tạp chất không phải là dầu, nên khó tinh luyện
hơn, tổn thất khi tinh luyện cao hơn.
- Sự chênh lệch về nồng độ dầu trong miscella và dầu trong nguyên liệu càng
lớn , tốc độ trích ly càng cao.
- Tỷ lệ dầu : dung môi ảnh hưởng đến độ nhớt và sức căng bề mặt của miscella
- Thời gian trích ly được quy đònh bằng thời gian tốc độ đạt được trạng thái cân
bằng. Tốc độ đạt trạng thái cân bằng gọi là tốc độ trích ly.
2. Các yếu tố ảnh hưởng đến trích ly :[6]
- Bản chất của nguyên liệu và dung môi.
- Kích thước, hình dáng, cấu trúc nguyên liệu. Tốc độ trích ly tỷ lệ nghòch
với kích thước hạt nguyên liệu.
- Khả năng hoà tan của dầu xót trong dung môi. Khi hàm lượng dầu xót lại
thấp (0.5-5% dầu so với hạt khô ) dung môi trở nên ít hoà tan dầu hơn, và
hoà tan nhiều tạp chất hơn.
3. Các biện pháp làm tăng tốc độ trích ly:
• Xử lý nguyên liệu trước trích ly:[5, 6, 7, 8, 9, 10 ,11]
- Độ cứng : quá cứng sẽ làm dung môi dễ chảy tràn, quá mềm sẽ làm tắt dòng

chảy của dung môi, nguyên liệu bò vỡ nát

1111


Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

-

•
•

Hàm ẩm: nếu hàm ẩm quá cao se khó khăn khi trích ly vì các protein háo
nước sẽ tạo hệ keo. Nếu hàm ẩm quá thấp sẽ khiến nguyên liệu dễ bò vỡ vụn
khi vào trích ly. Đối với cám gạo thì ẩm vào trích ly thích hợp là 8%
- Kích thước ngyên liệu : càng nhỏ càng tốt, nhưng nếu quá nhỏ sẽ dễ vỡ vụn
và dung môi bò chảy tràn.
Ngâm hạt trong dung môi một thời gian nhất đònh
Bề dày của nguyên liệu vào trích ly phải thích hợp . Bề dày càng mỏng, thời
gian trích ly càng nhanh.

Hình 2.1 :nh hưởng của bề dày nguyên liệu vào thiết bò trích ly lên hiệu quả trích
ly [11]
•

Nhiệt độ trích ly:
Nếu tăng nhiệt độ trích ly, độ nhớt miscella giảm, tăng khả năng hoà tan dầu, tăng
khả năng khuếch tán của dầu vào dung môi. Nhưng nếu nhiệt độ tăng quá cao sẽ

ảnh hưởng đến chất lượng dầu và phụ phẩm, đồng thời dễ gây cháy nổ. p suất
cao đòi hỏi máy móc phù hợp, và dễ tổn thất dung môi.

•

Vì chênh lệch gradient nồng độ quyết đònh khả di chuyển của dầu từ nguyên
liệu vào dung môi, nên cần giữ sự chênh lệch gradient này cao ở mọi điểm trong
thiết bò trích ly. Điều này có thể đạt được nhờ sử dụng nguyên tắc cho dung môi
di chuyển ngược chiều chuyển động của nguyên liệu. Dung môi và nguyên liệu
di chuyển ngược chiều nhau, nhờ đó mà nguyên liệu có nồng độ dầu thấp nhất
sẽ được tiếp xúc với dung môi tinh sạch nhất, nên đạt được hiệu quả trích ly cao.
1212


Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

Hình 2.2 :Nguyên tắc trích ly ngược dòng ứng dụng cho thiết bò "Carrousel
Extractor" (Courtesy of Extractionstechnik G.A.m.b.H.) [11]

II. CÁC LOẠI DUNG MÔI THƯỜNG SỬ DỤNG [6, 7, 8 ,11, 18, 22 ]
Dung môi: Dùng các loại dung môi hữu cơ có độ thẩm điện môi gần bằng độ
thẩm điện môi của dầu.
Độ thẩm điện môi của các loại dầu thực vật trong khoảng 3,0-3,2 .
Yêu cầu của dung môi:
- Thành phần đồng nhất, có độ tinh sạch cao.
- Nhanh chóng hòa tan dầu và hỗn hợp với dầu theo bất cứ tỉ lệ nào.
- Dễ bay hơi, có thể loại dung môi khỏi miscella và bã khô dầu được dễ dàng
bằng cách cho bay hơi.

- Độ nhớt thấp.
- n nhiệt hoá hơi thấp, để ít tốn năng lượng khi bay hơi dung môi.
- Không hòa tan các chất lạ trong nguyên liệu ngoài dầu, trung tính với nguyên
liệu.
- Không ăn mòn thiết bò, không gây độc cho người, không gây mùi vò lạ cho sản
phẩm.
Giá thành thấp.
Trong công nghiệp trích ly dầu thực vật ta thường dùng các loại dung môi sau:
hydrocacbua mạch thẳng từ các sản phẩm dầu mỏ (thường là phần dầu nhẹ),
1313


Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

hydrocacbua thơm, rượu béo, hydrocacbua mạch thẳng dẫn xuất clo nhưng phổ
biến nhất là xăng và hexan.
Thường dùng các hydrocacbon:
1. Hecxane :
Nhiệt độ sôi khoảng 69oC
Ưu điểm :
- Trích ly dầu triệt để.
- Nhiệt độ sôi thấp, dễ bay hơi dung môi
- Dễ thu hồi và tái sử dụng dung môi
- Không gây độc hại đối với sức khoẻ con người
- Giá thành tương đối rẻ
Nhược điểm :
- Dễ cháy nổ nên phải có máy móc trang thiết bò phù hợp
2. Heptane :

Nhiệt độ sôi khoảng 88 -89oC, thường dùng để trích ly dầu hạt hạt cải ( do dầu
hạt cải không hoà tan ở điều kiện thường)
Nhược điểm : tốn nhiều năng lượng để chưng cất dung môi ra khỏi dầu hơn.
3. Propane : nhiệt độ sôi tại áp suất khí quyển là thấp (khoảng -42oC ). Do đó
dùng ở dạng khí nén
o Giá thành khá rẻ
o Không tạo ra chất độc
o p suất bay hơi của propane thấp nên không cần phải chưng cất dung
môi.
4. Pentane :
Nhiệt độ sôi khoảng 55-60oC, thường là metyl pentane để trích ly tốt hơn.
Dễ tách dung môi ra khỏi dầu, không gây ô nhiễm môi trường.
5. Dung môi chứa halogen:
Thường dùng là tricloroethylene, hiện nay không dùng trong công nghệip nữa.
Ít gây cháy nổ hơn so với các hydrocacbon.
Có thể tác dụng với các hợp chất chứa S trong nguyên liệu tạo thành những
hợp chất mà gia súc ăn vào không tiêu hoá được.
6. Nước :
Là dung môi rẽ tiền
Nhược điểm là dầu sót nhiều, tốn nhiều năng lượng để làm khô dầu
Thường được dùng để trích ly sữa dừa
7. Enzyme:
1414


Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

Bổ sung vào nước. Thường dùng các enzyme phá huỷ thành tế bào thực vật như

cellulase, hemicellulase, glucanase… Dầu tách ra nổi lên bề mặt ( nước ở giữa, bã
ở đáy). Có thể dùng bể lắng hay ly tâm để tách dầu thô.
Dầu thu được là tinh sạch, có thể không cần qua khâu tinh sạch.
Hiện nay chưa áp dung cho quy mô công ghiệp vì giá thành enzyme đắt.
8. Acetone :
Rẻ tiền, phù hợp với trích ly dầu.
Có thể hoà tan được gossypol ( độc tố trong hạt bông), afla toxin (độc tố hạt
mốc) để sử dụng bã khô dầu
Không hoà tan phospholipid ( tạp chất)
Có thể dùng acetone để đònh tính phospholipid
Nhược điểm: tạo màu tối cho dầu ( rất khó loại đi khi tinh luyện), còn lại mùi
trên bã.
Hiện nay, acetone không được dùng trong công nghiệp.
9. Alcohols:
Thường dùng etanol, isopropanol
Ưu điểm :
o Không gây ô nhiễm
o Có khả năng hoà tan gossypol, afla toxin
o Giá thành tương đối rẻ
Nhược điểm:
o nhiệt độ thường không hoà tan dầu, phải thực hiện ở nhiệt độ cao
o Rượu tạo hỗn hơp đẳng phí với nước nên khó khăn khi tách nước ra
khỏi rượu, nên khó thu hồi và tái sử dụng
Hiện nay, alcohols cũng không được sử dụng trong công nghiêp
10. Chất lỏng siêu tới hạn:
Đây là một phương pháp mới, đang được nghiên cứu, chưa ứng dụng vào quy
mô công nghiệp.
Thường dùng là CO2 (20-103 kPa, 50 – 80 0-C)
Ưu điểm:
o Không độc hại

o Không gây cháy nổ
o Trơ về mặt hoá học
o Giá thành rẻ
o điều kiện siêu tới hạn, hoà tan dầu rất tốt
o Thu hồi dầu hoàn toàn tinh sạch
Nhược điểm:
1515


Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

o Trang thiết bò đòi hỏi phải chòu được áp suất cao, nên chi phí trang thiết
bò đắt tiền
11. Kết hợp với enzyme [5] :
Trong những nghiên cứu hiện nay, dầu cám có thể được trích bằng cách dùng kết
hợp với enzyme tan trong nước. Theo nghiên cứu này, người ta đã dùng
ProtizymeTM ( protease, α- amylase,cellulase)
III. CÁC THIẾT BỊ TRÍCH LY
Phân loại : Thiết bò làm việc liên tục, bán liên tục, hay gián đoạn. Cũng có thể phân
loại theo nguyên lý làm việc của thiết bò.
1.Theo nguyên lý làm việc: [6, 11]
Có hai loại thiết bò trích ly cơ bản : thiết bò trích ly dạng ngâm ( immerson extractor)
và thiết bò trích ly dạng xối tưới ( percolation extractor)
Thiết bò trích ly dạng ngâm: Thiết bò này đòi hỏi nhiều dung môi hơn. Trong loại thiết
bò này, nguyên liệu được ngâm hoàn toàn trong một dòng dung môi chuyển động
chậm và liên tục. Thiết bò dạng ngâm thích hợp với loại nguyên liệu mà sự cản trở
việc truyền khối của dầu lớn.
Thiết bò trích ly dạng xối tưới : Thiết bò dạng xối tưới có năng suất trích ly cao hơn, ít

tốn diện tích hơn, vận hành tốt hơn so với thiết bò trích ly dạng ngâm. Trong loại thiết
bò này, dung môi được phun lên 1 lớp nguyên liệu dày nhưng không làm ngập hoàn
toàn. Một lớp mỏng dung môi chảy rất nhanh qua bề mặt của các hạt rắn và lấy đi
một cách hiệu quả lượng dầu đã được khuếch tán từ trong ra ngoài.
2. Theo nguyên lý làm việc :
2.1. Thiết bò làm việc gián đoan:
Một lượng xác đònh nguyên liệu được tương tác với một lượng xác đònh dung môi.
Miscella được tháo ra, chưng cất, và dung môi được hoàn lưu lại thiết bò trích ly cho
đến khi hàm lượng dầu sót trong nguyên liệu đạt được yêu cầu. Phương pháp này hiện
nay đã lỗi thời, chỉ được xử dụng với mục đích thí nghiệm.
2.2. Thiết bò làm việc bán liên tục :
Hệ thống bán liên tục này gồm nhiều thiết bò trích ly gián đoạn nối tiếp nhau. Dung
môi hoặc miscella được di chuyển từ thiết bò trích ly này đến thiết bò tiếp theo.
Nguyên lý này được áp dụng đối với thiết bò trích ly dạng giỏ đứng (Stationary Basket
Extractor) .

1616


Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

Hình 2.3 : Thiết bò trích ly dạng giỏ đứng (The FRENCH Stationary Basket Extractor
,courtesy of The FRENCH Oilmill Machinery Co.) [11]

Thiết bò có dạng bình hình trụ đứng, được phân thành nhiều ngăn nhỏ theo phương
bán kính. Các ngăn này đứng yên. Dung môi hay miscella được dẫn vào từ phía trên
và chảy tràn qua lớp nguyên liệu rắn. Nguyên liệu được tương tác với dung môi theo
nguyên tắc ngược chiều.

2.3. Thiết bò trích ly liên tục:
Cả nguyên liệu và dung môi đều được đưa vào thiết bò một cách liên tục. Các dạng
thiết bò liên tục này khác nhau bởi cấu trúc hình học của thiết bò và cách di chuyển
dung môi và nguyên liệu, vẫn theo nguyên tắc ngược dòng.
2.3.1 .Thiết bò trích ly dạng băng tải :

1717


Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

Hình 2.4 : Thiết bò trích ly dạng băng tải và thiết bò chưng sấy dung môi của hãng
De Smet [22]

2.3.2. Thiết bò trích ly dạng giỏ chuyển động ( moving basket extractor)
Trong loại thiết bò này, nguyên liệu không được tạo thành một khối mà được chia ra
và đổ đầy vào các khoang ( giỏ) . Các khoang này được đục thủng ở đáy. Các giỏ này
có thể di chuyển thẳng đứng (bucket elevator extractors), theo chiều ngang ( frame
belt and sliding cell extractors), hay quay quanh 1 trục (carrousel extractors).

Hình 2.5: Thiết bò trích ly của hãng Lurgi [11]

1818


Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

Hình 2.6. Thiết bò trích ly HSL basket của HSL ltd. [11]

Hình 2.7 : The "CARROUSEL" Extractor (Extractionstechnik G.A.m.b.H.) [11]

1919


Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

Chương 3: THIẾT LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
I.

Quy trình công nghệ

Cám gạo

Thu nhận

Dung môi

Làm sạch -sàng

Hơi nước

Chưng sấy

Tạp chất

Nước lạnh

Tách nước

Nước

Nước

Ngưng tụ
Dung môi + hơi

Dung môi

Trích ly

Hơi nước
Bã khô dầu

Hơi nước

Lọc

Tạp chất

Chưng cất

Dung môi
Hơi

Chưng sấy
Bã khô dầu
Làm nguội

Bã khô dầu

Dầu thô

2020


Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

II.Thuyết minh quy trình :
1. Thu nhận
• Mục đích : chuẩn bò
• Tiếp nhận nguyên liệu để ổn đònh sản xuất.
• Các biến đổi chính :
Cám gạo có hàm ẩm khoảng 10% được tiếp nhận vào nhà máy từ các nhà
máy xay xát lúa. Cần được kiểm tra chỉ số AV của dầu, hàm ẩm, và tạp
chất trước khi nhập vào.
Cám gạo mà có chỉ số AV dưới 30 sẽ được đưa vào quy trình sản xuất.
Biến đổi chủ yếu trong quá trình tồn trữ là sự tăng chỉ số AV của cám gạo
do tác động của enzyme lipase . Ngoài ra còn có các biến đổi vật lý khác
như sự thay đổi hàm ẩm. Biến đổi sinh học do côn trùng, vi sinh vật gây
nên khi tồn trữ.
• Thiết bò : kho chứa
2. Làm sạch :

• Mục đích: chuẩn bò
• Tách khỏi hạt những tạp chất có hại lẫn bên trong khối cám gạo ,
• Các biến đổi chính : chủ yếu là biến đổi vật lý. Tỷ trọng khối cám gạo thay
đổ, tách loại được các tạp chất như gạo vỡ, bụi, kim loại, đá, cát …
• Thiết bò: Máy sàng kết hợp với khí động.
.

3.Chưng sấy:
• Mục đích: chuẩn bò, khai thác.
• Là quá trình gia nhiệt cho khối bột nghiền ở điều kiện nhiệt độ và độ ẩm nhất
đònh. Gồm có hai giai đoạn: Đầu tiên bột nghiền sẽ được làm ẩm ở nhiệt độ
tương đối thấp bằng cách xông hoặc phun trực tiếp hơi bão hòa (8 – 12% ẩm).
Sau đó bột nghiền sẽ được tăng nhiệt độ lên và sấy khô đến độ ẩm nhất đònh.
• Các biến đổi chủ yếu:
Phá vỡ tiếp tế bào chứa dầu .
Làm liên kết giữa các phân tử dầu và phân tử phi dầu yếu đi, dầu đễ được giải
phóng ra ngoài.
Ở nhiệt độ cao và độ ẩm cao làm biến tính protein và vô hoạt enzyme trong hạt.
Ở nhiệt độ cao, độ nhớt của dầu giảm.
Tiêu diệt một phần vi sinh vật trong hạt.
Làm yếu liên kết giữa dầu và các phần tử ưa nước (protein, …), dầu dễ tách ra hơn.
- Giai đoạn đầu:
2121


Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

Khối lượng nước trong hạt tăng, hạt trương nở và trở nên dẻo hơn. Một số hạt

trong khối bột nghiền sẽ bò vón cục. Thể tích khối bột nghiền tăng.
Dầu thoát ra trên bề mặt.
Một số protein bò biến tính, enzyme bò vô hoạt, độ nhớt của dầu giảm.
Một số biến đổi không có lợi: lipid bò oxy hóa.
- Giai đoạn sau:
Thay đổi cấu trúc hạt, hạt trở nên ít dẻo hơn (dễ ép hơn).
• Yêu cầu chất lượng sau chưng sấy:
m của cám gạo: 7 – 12 %.
Nhiệt độ cám gạo: 95 – 115oC
• Thực hiện: Thực hiện trong nồi chưng sấy ở nhiệt độ 90 – 115oC .
4. Trích ly:
• Mục đích : khai thác
• Dùng dung môi hoà tan dầu trong nguyên liệu.
o Các biến đổi chính : biến đổi hoá lý. Hòa tan dầu, các chất màu, mùi,
hợp chất chứa nitơ vào dung môi
o Biến tính một phần protein.
• Các thông số công nghệ
- Dung môi : hexane
- Tỷ lệ hexane : cám là 2,2 : 1
- Nhiệt độ :50oC
- Thời gian : khoảng 40 phút
• Thiết bò : thiết bò trích ly dạng ngâm
5. Quá trình sử lý miscella :
• Mục đích : hoàn thiện, bảo quản. Nhằm mục đích tách dung môi, dầu sạch, và
bã khô dầu.
• Bao gồm bốn quá trình:
- Loại tạp chất
- Chưng cất miscella
- Ngưng tụ dung môi và nước
- Tách dung môi và nước

5.1 . Lọc :
• Mục đích: chuẩn bò.
• Mixen thu được sau khi trích ly ngoài thành phần dầu hoà tan còn có các chất
màu, các phức photpholipid và các hạt bã dầu cùng một số tạp chất cơ học
khác. Các chất hòa tan trong mixen ở dạng keo và không tan trong mixen, dưới
tác động của nhiệt khi chưng cất sẽ có phản ứng tương tác với mixen làm giảm
phẩm chất dầu (bò tăng chỉ số axid, sẫm màu), tạo ra cao đóng kết bề mặt các
2222


Đồ án thực phẩm

GVHD:TS.Lại Mai Hương

thiết bò truyền nhiệt trong hệ thống chưng cất và khi chưng cất dầu sẽ gây ra
hiện tượng trào nổi do sủi bọt
Do đó để thu được dầu trích ly có chất lượng tốt ta phải làm sạch các tạp chất
hòa tan và không hòa tan trong mixen trước khi đem chung cất.
• Các biến đổi của nguyên liệu:
Biến đổi vật lý: kết lắng các cặn mùn
• Thông số kỹ thuật:
Tỷ lệ cặn mùn trong mixen: <0,1%
Hàm lượng dầu của cặn mùn: 1,25 – 1,6%
Độ ẩm của cặn mùn: 8 – 8,5%
• Thiết bò: máy

-

-

-

5.2. Chưng cất miscela :
• Mục đích : khai thác, hoàn thiện.
• Dùng nhiệt độ làm bay hơi dung môi khỏi hỗn hợp ( kéo theo cả ẩm) để tách
riêng dung môi và thu lấy dầu.
• Các biến đổi chính:
Vật lý: tăng nhiệt độ của mixen
Hóa lý: dung môi từ pha lỏng chuyển sang pha hơi
• Thiết bò :
Miscella được chưng cất theo nhiều cấp. Đối với chưng cất 2 cấp:
Thiết bò chưng cất sơ bộ: tháp màng dạng ống chùm. Dầu thu được có nồng độ
từ 60 -70 %
Nguyên tắc: Mixen sôi trong bộ ống chùm và dâng theo thành ống ở dạng màng
và bốc hơi dung môi
Thiết bò chưng cất kiệt dung môi: tháp màng dạng tấm (máng) xếp song song.
Nguyên tắc: Mixen đặc quá nhiệt với áp suất dư qua mỏ phun vào buồng thiết bò
trong điều kiện hút chân không sẽ bốc hơi dung môi rất mạnh. Các giọt mixen
đặc rơi xuống hệ thống máng thành các lớp màng mỏng. Dưới ttác động của hơi
quá nhiệt tiếp xúc trực tiếp lên màng mixen dung môi lại tiếp tục bốc hơi. Dầu
trích ly chảy dồn xuống bồn khử mùi đang được đun nóng nhằm đảm bảo cất kiệt
dung môi trong dầu. Dầu được cô đến nồng độ 93-95 %.
5.3. Ngưng tụ dung môi:
• Mục đích : tách nước khỏi dung môi
• Các biến đổi chính: biến đổi hoá lý: có sự thay đổi pha.
• Thiết bò : hệ thống ống sinh hàn
5.4. Tách nước khỏi dung môi
• Mục đích: thu được dung môi tinh sạch .
• Các biến đổi chính: hoá lý. Có sự tách pha,
2323

Đồ án thực phẩm
•

GVHD:TS.Lại Mai Hương

Thiết bò : bể lắng, có đáy côn. Dung môi phía trên, nước phía dưới. Nước có
thể lẫn một ít dung môi, còn dung môi thì tinh sạch.

6. Xử lý bã khô dầu
• Mục đích : chế biến, hoàn thiện, bảo quản.
• Bã sau trích ly có chứa 25-30% dung môi, cần tách dung môi ra khỏi bã. Dung
môi bay hơi được đưa về thiết bò ngưng tụ để thu hồi dung môi.
• Các biến đổi chính:
- Vật lý: thay đổi về tỷ trọng, hàm ẩm.
- Hoá lý : có sự tách pha, bay hơi dung môi.
• Thiết bò : nồi chưng sấy
III. Tính toán cân bằng vật chất :
Tính cân bằng vật chất cho sản phẩm chính là : dầu thô và bã khô dầu
Nguyên liệu ban đầu là cám gạo.
1. Các thông số để tính toán : [6, 8, 9 ,10, 11, 22]
• Cám gạo :
- Hàm ẩm ban đầu : 12%
- Hàm ẩm trước khi vào trích ly : 8%
- Dầu : 20%
- Tạp chất ban đầu trước sàng : 3%
- Bã : 67%
• Miscella :
- Dầu : 30% khối lượng miscell

- Cặn : 0.1%
- Hàm ẩm trong miscella : 3%
• Dung môi :
- Tổn thất dung môi trong chưng cất là 0.1% .
- Hexane với tỷ lệ hexane : cám gạo = 2.2 : 1.
- Hàm ẩm của dung môi khi vào ngưng tụ là 10%
• Dầu :
- Hàm ẩm : 1%
- Cặn : 0,1 %
• Cặn (bã khô dầu sót trong miscell, sau khi lọc) :
- Hàm ẩm trong cặn : 0,1%
- Dầu sót trong cặn : 1%
• Bã khô dầu :
- Hàm ẩm cuối cùng :12%
- Hàm ẩm trước chưng sấy là : 10%
2424


Đồ án thực phẩm
•

GVHD:TS.Lại Mai Hương

Dầu trong bã cuối : 0.4%
Dung môi trong bã ngay sau trích ly : 28%
Hao hụt cho mỗi quá trình là 0,1 %

2. Tính toán cân bằng vật chất :
Lấy 100kg cám gạo nguyên liệu
Khối lượng nước có trong cám gạo ban đầu :

mnước = 12% * 100 = 12 (kg)
Khối lượng dầu trong 100kg nguyên liệu :
mdầu = 0,2 * 100 = 20 (kg)
2.1. Cho quá trình sàn :
- Khối lượng cám gạo sau khi sàn :
mcám gạo = 100 – 3%100 = 97 (kg)
- Khối lượng sau khi tính đến hao hụt :
mcám gạo = 97 – 0,1% * 97 = 96,903 (kg)
2.2. Quá trình chưng sấy :
- Khối lượng trước vào chưng sấy :
mcám gạo = 96,903 (kg)
- Khối lượng sau khi chưng sấy :
mcám gạo = 96,903 – (12% -8% ) * 96,903 = 93,02688 (kg)
Hàm ẩm trước khi vào chưng sấy là 12% . Hàm lượng sau chưng sấy là 8%.
- Lượng nước đã thoát ra :
mnước = 3,87612 (kg)
- Khối lượng sau khi tính đến hao hụt :
mcám gạo = 93,02688 – 0,1% * 93,02688 = 92,9339 (kg)
2.3. Quá trình trích ly :
- Khối lượng cám gạo vào trích ly : mcám gạo = 92,9339 (kg)
- Tỷ lệ dung môi : cám gạo = 2,2 : 1
- Khối lượng dung môi sử dụng :
mdung môi = 2,2 * 92,9339 = 204,45 (kg)
- Hàm ẩm trước khi vào trích ly là 8%.
- Khối lượng nước :
mnước = 8% * 92,9339 = 7,345 (kg)
- Khối lượng miscella thu được :
mmiscella = m1
- Khối lượng bã vào nồi chưng sấy :
mbã = m2

Ta có : m1 + m2 = 204,45 + 92,9339 = 297,3839 (kg)
(1)
2525