Đồ án Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
Chương 1. MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Dầu thực vật là một món ăn không thể thiếu trong hầu hết tất cả các bữa ăn
của con người. Để có một loại dầu ăn đạt chất lượng tốt cho người tiêu dùng thì phải
có một quy trình công nghệ sản xuất dầu tốt. Hiểu được những ý nghĩa đó cũng như
sau một quá trình đi thực tập ở công ty TNHH Bunge Việt Nam tôi cảm thấy quy trình
sản xuất dầu thô của công ty có rất nhiều vấn đề cần nghiên cứu trong đó vấn đề thủy
hóa dầu thô để tách gum đạt hiệu suất cao là điều mà tôi quan tâm vì đó là một chỉ tiêu
quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng của sản phẩm dầu của công ty để phân phối ra
ngoài thị trường, từ tính cấp thiết đó mà tôi đã chọn đề tài “Phân tích các yếu tố ảnh
hưởng đến hiệu suất tách gum dầu thô đậu nành của công ty Bunge bằng phương pháp
thủy hóa sử dụng nước ở quy mô phòng thí nghiệm” làm đề tài chính để nghiên cứu.
Ngoài ra, đề tài này còn mang một ý nghĩa hết sức quan trọng đối với những sinh viên
muốn nghiên cứu quy trình sản xuất dầu thô trong thực tế ở trường đại học Bà Rịa –
Vũng Tàu vì đây là một đề tài hoàn toàn mới đối với tất cả các sinh viên trong trường.
Điều đặc biệt nhất của đề tài này là chúng ta có thể so sánh được giữa quy mô phòng
thí nghiệm và quy mô công nghiệp có những gì giống và khác nhau. Điểm khác nhau
giữa hai quy mô là lớn hay nhỏ để từ đó chúng ta có thể đưa ra một nhận xét mang tính
thực tế cho những đề tài nghiên cứu tiếp theo được tốt hơn.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Chất lượng của sản phẩm dầu thô của công ty TNHH Bunge phụ thuộc vào
rất nhiều yếu tố trong đó có quá trình thuỷ hoá và ly tâm tách gum dầu thô, đây là một
trong những công đoạn quan trọng nhất ảnh hưởng tới chất lượng của dầu thành phẩm
ở công ty TNHH Bunge. Ngoài ra do gum có ảnh hưởng tới rất nhiều công đoạn tiếp
theo trong quá trình tinh chế dầu ăn như trung hoà, tẩy màu, khử mùi… Do đó để tạo
ra sản phẩm dầu thô có giá trị về chất lượng và cảm quan để phân phối đến các nhà
máy tinh chế dầu khác trên thị trường tôi sẽ nghiên cứu về quá trình ly tâm tách gum
này để hiệu suất tách gum được cao hơn. Đây vừa là điều kiện thuận lợi đảm bảo cho
các công đoạn tiếp theo thực hiện được tốt hơn, vừa là nhân tố để làm giảm chi phí cho
SVTH: Trần Mạnh Linh
1
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
quy trình công nghệ sản xuất dầu, do vậy tôi tiến hành khảo sát các yếu tố sau trong
quá trình tách gum dầu thô ở công ty TNHH Bunge:
➢ Khảo sát hàm lượng dầu trong quá trình thủy hóa dầu thô.
➢ Khảo sát hàm lượng nước cho vào dầu thô trong quá trình thủy hóa.
➢ Khảo sát nhiệt độ của quá trình thủy hóa dầu.
➢ Khảo sát thời gian trong quá trình thủy hóa dầu.
➢ Khảo sát số vòng khuấy trong quá trình thủy hóa dầu thô.
SVTH: Trần Mạnh Linh
2
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
Chương 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Nguyên liệu
2.1.1. Dầu thô
Dầu thô ở công ty TNHH Bunge Việt Nam được sản xuất từ đậu nành qua các
công đoạn khác nhau như sấy, tách vỏ, ép nóng, trích ly… Dầu thô là sản phẩm chỉ
qua làm sạch sơ bộ, ngoài thành phần chính là triglyceride thì trong dầu thô còn có lẫn
các tạp chất tan hoặc không tan trong dầu. Thành phần triglyceride chiếm hơn 93%
khối lượng dầu thô. Tạp chất trong dầu được chia làm hai loại, tạp chất loại một là các
chất chuyển vào dầu trong quá trình ép hoặc trích ly từ nguyên liệu đậu nành; tạp chất
loại hai là tất cả các chất xuất hiện do kết quả của các phản ứng xảy ra trong dầu khi
bảo quản, lưu trữ. Các tạp chất vô cơ thường gặp như đất, cát, nước, các muối kim
loại… và tạp chất hữu cơ như phosphorlipid, sáp, các loại sterol, hydrocarbide,
glucide, glucoside, acid béo, protein, enzyme, nhựa, tanin, chất màu, chất mùi, vitamin
và các sản phẩm của quá trình oxy hóa (peroxide, ketone, aldehyde), quá trình thủy
phân (glycerol, acid béo, monoglyceride và diglyceride). Ngoài ra còn có các loại
thuốc trừ sâu, độc tố thực vật và các độc tố vi sinh vật. Sự có mặt của acid béo tự do
làm tăng chỉ số acid (AV) của dầu. Các acid béo mạch ngắn, ketone, aldehyde thường
có mùi khó chịu. Diglyceride, monoglyceride, phosphorlipid là những chất hoạt động
bề mặt, thường tạo nhũ và ảnh hưởng đến quá trình tinh luyện và chế biến. Các hợp
chất glucide sẽ làm dầu bị sẫm màu dưới tác động của nhiệt độ cao (chưng sấy, trung
hòa, tẩy mùi). Sáp có trong thành phần dầu thô khá nhiều nên làm cho hệ thống tiêu
hóa khó tiêu hóa, do đó cần phải tách chúng ra khỏi dầu. Dầu thô đậu nành còn là
nguyên liệu chính để sản xuất dầu tinh luyện cho các nhà máy tinh chế dầu khác. [2],
[5], [6]
2.1.1.1. Thành phần hóa học của dầu thô
* Lipid
Lipid là thành phần quan trọng và chủ yếu của nguyên liệu dầu, quyết định giá trị sử
dụng trong công nghiệp của nguyên liệu dầu. Đó là những chất hòa tan tốt trong dung
môi không phân cực và chiếm hàm lượng từ 1/4 đến 3/4 khối lượng nguyên liệu.
Trong nguyên liệu dầu, lipid thường kết hợp với một số chất khác như protid, glucide
SVTH: Trần Mạnh Linh
3
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
để tạo thành những hợp chất khác nhau và những hợp chất này rất bền vững. Một số
lớn lipid thuộc dạng này bị phá vỡ khi nghiền, sau đó có thể tách ra ở dạng tự do.
Thành phần chủ yếu của lipid là triglyceride, chiếm 95 – 98 % trong nguyên liệu dầu.
Các acid béo của triglyceride thường là mạch thẳng, no hoặc không no, nghĩa là các
acid béo này có thể chứa 1, 2 hoặc 3 nối đôi và có số lượng nguyên tử cacbon từ 16 –
22. Thông thường là số cacbon từ 16 – 18. Ví dụ acid oleic (C18 : 1), acid panmitic
(C16:0)...Những dầu thực vật chứa nhiều acid béo không no dễ được cơ thể hấp thụ
nhưng dễ bị oxy hóa nên dễ bị ôi khét và dễ bị polyme hóa (trùng hợp). Tính chất của
dầu do thành phần các acid béo và vị trí của chúng trong phân tử triglyceride quyết
định, bởi vì thành phần cấu tạo thứ hai trong phân tử triglyceride là glycerin đều như
nhau trong tất cả các loại dầu. Triglyceride dạng hóa học tinh khiết không có màu,
không mùi, không vị. Màu sắc, mùi vị khác nhau của dầu thực vật phụ thuộc vào tính
ổn định của các chất kèm theo thoát ra từ nguyên liệu dầu cùng với triglyceride. Dầu
thực vật đa số gồm các phân tử triglyceride có khối lượng phân tử lớn nên không bay
hơi ngay cả trong điều kiện chân không cao. Dưới tác động của các ezym thủy phân,
khi có nước và nhiệt, triglyceride dễ bị phân cắt ở các mối liên kết este và bị thủy phân
tạo thành các acid béo tự do, do đó các acid này bao giờ cũng có mặt trong dầu thực
vật. [4], [7]
* Phosphorlipid
Phosphorlipid: là một lipid phức tạp, trong thành phần cấu tạo của nó có
phosphor và nitơ, thường chiếm 0,25 – 2 % so với tổng lượng dầu có trong nguyên
liệu. Acid phosphatid có trong nguyên liệu chứa dầu ở dạng muối kim loại. Tùy thuộc
vào việc tác động của các giai đoạn công nghệ lên quá trình chế biến mà hàm lượng
phosphorlipid có mặt trong dầu thay đổi trong phạm vi tương đối lớn. Ta có bảng sau:
SVTH: Trần Mạnh Linh
4
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
Bảng 2.1. So sánh hàm lượng phosphorlipid trong dầu đậu nành ở từng quy trình chế biến
Phương pháp sản xuất
Dầu đậu nành (% so với khối lượng
dầu)
Ép sơ bộ
Ép kiệt
1,1 – 2,1
2,7 – 3,4
3,0 – 4,5
Trích ly bằng dung môi hữu cơ
Công thức cấu tạo của phosphorlipid là như sau:
CH2OCOR1
CHOCOR2
CH2O
OH
PH
O
O
X
Phosphorlipid có hàm lượng dinh dưỡng cao, nhưng lại có hoạt động hóa học
lớn nên rất dễ dàng bị oxy hóa làm hỏng sản phẩm, do đó, trong quá trình chế biến
người ta tìm cách loại phosphorlipid ra khỏi dầu bằng cách xử lý với một lượng nhỏ
nước (thủy hóa). Khi kết hợp với nước, phosphorlipid mất khả năng hòa tan trong dầu
nên kết tủa thành cặn. Tuy nhiên, tách phosphorlipid bằng phương pháp thủy hóa là
biện pháp không hoàn chỉnh. Thường trong dầu đã thủy hóa còn đến 0,2 – 0,4%
phosphorlipid và chúng được gọi là những phosphorlipid không thủy hóa, ví dụ như
acid phosphatid. Khi chế biến nguyên liệu chứa dầu, phosphorlipid sẽ kết hợp với
glucide tạo thành những sản phẩm có màu sẫm. [4], [7]
* Sáp
Sáp: là một lipid đơn giản, nó là este của các acid béo mạch cacbon dài, (số nguyên tử
carbon từ 24 – 26) và rượu một hay hai chức.
Công thức cấu tạo của sáp như sau:
R1CH2OC = OR2
R1: gốc rượu
R2: gốc axit béo
SVTH: Trần Mạnh Linh
5
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
Sáp có trong hạt và quả của hầu hết các loại nguyên liệu thực vật chứa dầu, sáp
làm nhiệm vụ bảo vệ quả và hạt chống lại tác động xấu của môi trường bên ngoài.
Trong quá trình sản xuất, nếu có sáp trong dầu thì dầu thường bị đục do những hạt tinh
thể sáp rất nhỏ tạo thành "mạng" các hạt lơ lửng, khó tách ra. Ở nhiệt độ thấp sáp sẽ
đông đặc. Do đó để tách sáp cần phải hạ nhiệt độ của dầu. [4], [7]
* Những chất không béo, không xà phòng hóa
Những chất này là nhóm các hợp chất hữu cơ có cấu tạo khác nhau, hòa tan
tốt trong dầu và trong các loại dung môi của dầu. Khi sản xuất dầu, các chất này sẽ
tách ra theo dầu làm cho dầu có màu sắc mùi vị riêng. Hàm lượng chất không béo,
không xà phòng hóa trong các loại dầu dao động trong phạm vi lớn từ 0,4 – 2,9 % tùy
thuộc vào đặc điểm của từng giống hạt, vào điều kiện sinh trưởng của thực vật và vào
phương pháp tách dầu. Những tác động công nghệ mạnh khi tách dầu sẽ làm cho
lượng các chất không béo, không xà phòng hóa sẽ chuyển vào dầu nhiều lên. Những
chất này có thể là carotin (có màu vàng tươi đến đỏ sẫm), clorofin (có màu xanh), các
chất gây mùi như tecpen, hidrocacbua. Ngoài ra, trong dầu còn có các rượu đa vòng
không no như sterol, tocopherol. Cholesterol là một sterol, có mặt trong chất béo là
một trong những nguyên nhân gây ra bệnh tim mạch. [4], [7]
* Những hợp chất có chứa nitơ
Các hợp chất này thường hàm lượng từ 1/5 đến 1/4 khối lượng nguyên liệu,
trên 90 % hợp chất có chứa nitơ là protein. Ở một số nguyên liệu chứa dầu, hàm lượng
protein rất cao (ví dụ đậu nành, protein chiếm 1/3 – 1/2 khối lượng hạt), do đó trong
quá trình sản xuất, bã dầu được sử dụng để làm thức ăn cho người (nước chấm) hoặc
làm thức ăn gia súc. Các protein đều háo nước, do đó trong những điều kiện phối hợp
về nhiệt độ và độ ẩm nhất định, các protein sẽ trương nở tạo điều kiện cho dầu thoát ra
dễ dàng. Nhờ biết được những tính chất này, người sản xuất có thể chọn những chế độ
về nhiệt, ẩm thích hợp cho từng loại nguyên liệu nhằm đạt được hiệu suất thu hồi dầu
lớn nhất. [2], [4], [7]
* Các glucide và dẫn xuất của nó
Glucide là sản phẩm ban đầu của quá trình quang hợp và được dùng làm
"nguyên liệu" để xây dựng tất cả các hợp chất có trong hạt chứa dầu. Trong nguyên
SVTH: Trần Mạnh Linh
6
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
liệu chứa dầu, glucide tự nhiên chủ yếu là cellulose và hemicellulose. Lượng cellulose
chủ yếu tập trung ở vỏ. Những loại nguyên liệu chứa dầu khác nhau sẽ có hàm lượng
cellulose và hemicellulose khác nhau, thường dao động trong khoảng 6 – 46 %. [2],
[4], [7]
* Nguyên tố khoáng (chất tro)
Là những nguyên tố còn lại trong tro sau khi đốt cháy nguyên liệu chứa dầu
với không khí, hàm lượng nguyên tố khoáng có trong các nguyên liệu chứa dầu nhiều
hơn từ 1,8 – 2,2 lần so với lượng nguyên tố khoáng có trong các loại thực vật khác.
Thường các nguyên tố khoáng trong các nguyên liệu chứa dầu là oxit của phosphor,
kali, ma-giê, ba oxit này chiếm 90 % tổng lượng tro. Nguyên tố khoáng đóng vai trò
quan trọng trong các hoạt động sống của hạt (có trong thành phần của các enzym,
tham gia vào việc vận chuyển năng lượng của cơ thể sống). Ngoài ra, còn có một số
nguyên tố phóng xạ như uran, rađi...hàm lượng tùy thuộc vào vùng đất canh tác.
2.1.1.2. Các tính chất của dầu [7]
* Tính chất vật lý
- Nhẹ hơn nước, d = 0,91 – 0,976. Mức độ không no càng lớn thì tỷ trọng
càng lớn.
- Chỉ số khúc xạ từ 1,448 – 1,474. Chỉ số khúc xạ càng lớn, mức độ không no
càng lớn.
- Nhiệt độ càng cao tính nhớt càng giảm.
- Dầu không tan trong nước, cồn lạnh. Tan trong dung môi hữu cơ như C6H6,
CHCl3, CCl4, các ankan…
* Tính chất hóa học
- Phản ứng thủy phân
Với sự hiện diện của nước hoặc hơi nước, dầu bị thủy phân thành acid béo và
glycerine.
SVTH: Trần Mạnh Linh
7
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
Phương trình phản ứng:
CH2OCOR
CH2OH
CHOH
CH2OH
CHOCOR + 3H2O ↔
+ 3RCOOH
CH2OCOR
- Phản ứng xà phòng hóa
Trong điều kiện nhiệt độ, áp suất, chất xúc tác thích hợp thì dầu tác dụng với
kiềm để tạo thành muối kiềm.
Phương trình tổng quát:
C3H5(COOR)3 + 3NaOH → 3RCOONa + C3H5(OH)3
- Tác dụng oxy hóa
Dầu có chứa nhiều acid béo không no sẽ dễ bị oxy hóa bởi oxy không khí.
Đa số các phản ứng xảy ra trên các nối đôi của cacbon.
Kết quả của quá trình oxy hóa là làm xuất hiện những chất mới gây mùi và vị
khó chịu cho dầu.
Chất béo + O2 → hydroperoxid → aldehyd, cetol, acid, este, alcohol.
- Phản ứng cộng hợp
Phản ứng hydro hóa: là phản ứng cộng hydro vào nối đôi của các acid béo
trong dầu khi có mặt chất xúc tác thích hợp nhằm làm giảm số nối đôi trên mạch
cacbon, làm cho dầu ổn định hơn, hạn chế các quá trình oxy hóa, giữ cho dầu không bị
trở mùi khi bảo quản lâu.
-CH = CH- + H2 → -CH2-CH2-
Dầu cũng có thể bị sunfua hóa với acid sunfuric đậm đặc tạo thành sản phẩm
có tính tan trong nước.
- Phản ứng rượu phân
Glyceride khi đun nóng với rượu có xúc tác với KOH có thể bị phân giải
thành glycerine và metyleste.
C3H5(COOR)3 + CH3OH → C3H5(OH)3 + 3RCOOCH3
SVTH: Trần Mạnh Linh
8
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
- Phản ứng đồng phân hóa
Dưới tác dụng của base hòa tan trong rượu thích hợp có sự chuyển đổi đồng
phân nối đôi từ vị trí cũ không liên hợp đến vị trí mới liên hợp, làm tăng tính khô của
dầu.
2.1.1.3. Vai trò và ứng dụng của dầu trong đời sống [1]
* Vai trò
Lipid có một vai trò hết sức quan trọng trong hoạt động sống của cơ thể.
Lipid có trong cơ thể thực vật, có thể ở dạng chất béo dự trữ hoặc là ở dạng các cấu tử
của nguyên sinh chất tế bào. Lipid dự trữ cũng như lipid nguyên sinh chất đều hoàn
thành những chức năng sinh hóa học khác nhau. Lipid dự trữ được tích lũy trong
những cơ quan nhất định của thực vật, trước hết là ở trong hạt, và sau đó được sử dụng
với vai trò là vật liệu sinh năng lượng, còn lipid nguyên sinh chất là cấu tử của tế bào
và có trong tế bào với những lượng không đổi.
* Ứng dụng
Dầu đậu nành chủ yếu dùng làm thực phẩm, trong dầu đậu nành có nhiều
phosphorlipid mà chủ yếu là lecithin có nhiều giá trị dinh dưỡng, do đó thành phần này
sẽ được tách ra trong qua trình tinh chế dầu để dùng trong sản xuất kẹo bánh và bánh
mỳ để làm tăng giá trị dinh dưỡng của những sản phẩm đó.
2.1.1.4. Đánh giá chất lượng dầu degum [6]
* Trạng thái cảm quan
Dầu thô sau khi tách gum có màu vàng sáng và trong hơn so với dầu thô ban
đầu. Về mùi vị thì dầu degum có mùi vị đặc trưng của dầu đậu nành. Độ nhớt của dầu
cũng giảm hơn so với dầu thô chưa tách gum.
SVTH: Trần Mạnh Linh
9
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
* Chỉ tiêu hóa lý
Bảng 2.2. Chỉ tiêu hóa học của dầu degum
Tên chỉ tiêu chất
Dầu degum
ĐVT
lượng
Acid béo tự do
%
< 1
0,2
0,2
Độ ẩm
%
%
Tạp chất, max
Hàm lượng
phosphorus
Chỉ số iod
Hàm lượng chất
không xà phòng
hóa
ppm
< 200
g I2/100g dầu
110 - 130
%
1,5
mg KOH/g
dầu
Chỉ số xà phòng
180 - 190
Chỉ số acid
mg KOH/g
Meq/kg
< 1
< 2
Chỉ số peroxide
2.1.2. Gum
2.1.2.1. Định nghĩa
Gum trong dầu thô là một hỗn hợp gồm nhiều hợp chất khác nhau như
phosphorlipid, protein, sáp nhưng thành phần chủ yếu của gum là phosphorlipid. Các
hợp chất này được tách ra trong quá trình thủy hóa và tách gum dầu. [5], [6]
2.1.2.2. Tính chất của gum
* Tính chất vật lý
Gum là một hỗn hợp màu vàng tươi, ở trạng thái rắn, không tan trong nước
nhưng tan trong các dung môi hữu cơ không phân cực. [6]
SVTH: Trần Mạnh Linh
10
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
* Tính chất hóa học
Gum là một hỗn hợp chứa thành phần chủ yếu là phosphorlipid nên gum rất
dễ bị oxy hóa ở môi trường ngoài không khí để tạo màu sẫm cho gum. Ngoài ra do
gum chứa khá nhiều chất béo nên rất dễ bị ôi hóa gây nên mùi vị khó chịu. Gum còn
có phản ứng thủy phân với nước để tạo các glycerine và acid béo. [1], [6]
2.1.2.3. Ứng dụng
Vì gum có chứa thành phần chủ yếu là phosphorlipid nên gum được ứng
dụng để sản xuất lecithine dùng làm chất nhũ hóa trong công nghệ thực phẩm. Ngoài
ra gum còn dùng để trộn vào trong bã đậu nành sau khi trích ly dầu nhằm làm tăng
hàm lượng lipid trong bột đậu nành để cung cấp cho các công ty chế biến thức ăn gia
súc trong nước. [1], [6]
2.1.3. Nước
2.1.3.1. Vai trò của nước trong cơ thể người
Nước là hợp phần quan trọng và chiếm lượng chủ yếu của cơ thể sống. Mọi
biểu hiện đặc trưng cho sự sống có thể bị rối loạn khi lượng nước trong tế bào giảm tới
một mức nhất định. Nhiều dẫn liệu đã cho thấy nếu làm mất mỡ hoàn toàn hoặc giảm
hàm lượng protein trong cơ thể đi một nửa (nhịn đói) không nguy hiểm bằng lúc cơ thể
mất đi 10 – 20% nước. Nước có vai trò rất quan trọng về nhiều mặt.
Trước hết, nước là dung môi tuyệt diệu đối với nhiều chất của cơ thể sống, là
môi trường để diễn ra mọi phản ứng hóa học liên quan với trao đổi chất. Chỉ trong môi
trường nước lỏng, các quá trình tiêu hóa và đồng hoá thức ăn trong đường vị tràng mới
được hoàn thành và do đó sự tổng hợp các chất sống của cơ thể mới xảy ra. Do có
hằng số điện môi lớn, nước có tác dụng phân giải mạnh mẽ các chất điện ly thành các
ion giúp cho các phản ứng hóa học diễn ra nhanh chóng, tạo nên áp suất thẩm thấu
nhất định cần thiết cho các mô cũng như làm cơ sở cho sự dẫn truyền các xung động
điện học ở trong cơ thể.
Nước còn là phương tiện vận chuyển nhanh chóng các chất hoà tan trong nội
bộ từng tế bào và trong cơ thể nói chung, nhờ đó đảm bảo được sự thống nhất các quá
trình trao đổi chất bên trong và tác động qua lại giữa cơ thể và môi trường.
SVTH: Trần Mạnh Linh
11
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
Do có nhiệt dung, tỷ nhiệt và khả năng dẫn nhiệt cao hơn phần lớn các chất
lỏng nên nước có vai trò quan trọng trong việc điều hòa thân nhiệt của cơ thể người và
động vật. Khi nhiệt độ của không khí bên ngoài cao thì bằng cách cho nhiệt thừa do sự
bốc hơi nước mà ngăn cản được sự quá nóng cơ thể.
Bằng cách trao đổi nước mà thải được ra ngoài các sản phẩm không cần thiết
của sự trao đổi chất, đôi khi có các vi khuẩn và độc tố của chúng.
Nước còn có tác dụng bảo vệ các mô và cơ quan của động vật (các khớp
xương, não tủy), chống các thương tổn cơ học lúc cử động.
Nước không chỉ là môi trường mà còn tham gia tích cực và trực tiếp trong
nhiều phản ứng trao đổi chất của cơ thể. Các phản ứng thủy phân, hydrate hóa và khử
nước, oxy hóa và nhiều phản ứng tổng hợp đều gắn liền với sự kết hợp nước hay tách
nước.
Vì những lý do trên nên khi thiếu nước không chỉ ảnh hưởng sâu sắc đến
cường độ mà còn đến cả chiều hướng của nhiều quá trình trao đổi chất. [4], [5]
2.1.3.2. Thành phần, cấu tạo của nước [5]
Nước là một hợp chất hoá học rất đặc biệt, trong đó mỗi nguyên tử hiđro góp
một điện tử vào đôi điện tử dùng chung với nguyên tử oxy để tạo thành liên kết cộng
hóa trị. Trong mỗi phân tử nước có hai nguyên tử hiđro và một nguyên tử oxy. Nước là
một phân tử phân cực, nên các phân tử nước có tính chất hấp dẫn lẫn nhau nhờ lực hút
tĩnh điện. Sự hấp dẫn này tạo nên mối liên kết hiđro, nhờ đó ở nhiệt độ thường chúng
ở trạng thái lỏng. Giữa các nhóm phân tử nước tồn tại xen kẽ với các phân tử nước đơn
lẻ.
2.1.3.3. Một số tính chất của nước [5]
0
0
- Ở áp suất khí quyển là 1 atm, nước đông đặc ở 0 C, sôi ở 100 C, rất cao so
với điểm sôi của các hợp chất tương tự cùng nhóm.
- Nước là một loại dung môi rất tốt, có khả năng hòa tan một số chất rắn, khi
nồng độ chất tan trong nước càng lớn thì nhiệt độ sôi càng cao và nhiệt độ đông đặc
của dung dịch càng thấp.
- Độ hoà tan của các khí trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất.
- Sức căng bề mặt của nước lớn hơn sức căng bề mặt của các chất lỏng khác.
SVTH: Trần Mạnh Linh
12
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
- Nước là chất lỏng không có màu, trong suốt, cho ánh sáng và sóng dài đi qua
(hấp thụ ánh sáng sóng ngắn mạnh hơn) giúp cho quá trình quang hợp có thể thực hiện
ở độ sâu trong nước.
- Nước có khối lượng riêng (tỷ trọng) cực đại ở 3,98 0C (≈ 4 0C) không phải là
điểm đóng băng, do vậy mà nước đã nở ra khi đóng băng. Tỷ trọng của nước thay đổi
theo nhiệt độ.
2.2. Quy trình thủy hóa dầu thô (Tài liệu công ty Bunge Việt Nam) [6]
Dầu thô
Gia nhiệt
Nước
Hỗn hợp nước - dầu
Gia nhiệt và khuấy
Ly tâm
Gia nhiệt
Gum
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình thủy hóa ly tâm tách gum dầu thô
2.3. Cơ sở lý thuyết của quá trình thủy hóa ly tâm tách gum dầu thô
2.3.1. Gia nhiệt nước và dầu thô
2.3.1.1. Mục đích
Mục đích của việc gia nhiệt nước và dầu thô nhằm làm tăng tính linh động của
các phân tử nước và phân tử dầu cũng như các phân tử tạp chất tạo điều kiện thuận lợi
cho quá trình tiếp theo nhờ sự phân tán của các phân tử nước vào trong các phân tử
dầu để quá trình thủy hóa dầu diễn ra tốt hơn. Ngoài ra việc gia nhiệt nước và dầu còn
SVTH: Trần Mạnh Linh
13
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
làm cho các liên kết của dầu, của nước hay của tạp chất yếu đi tạo điều kiện cho quá
trình thủy hóa diễn ra được tốt hơn. [2], [3], [6],
2.3.1.2. Sự hình thành các liên kết yếu trong các phân tử dầu và phân tử nước
Khi dầu được gia nhiệt các phân tử dầu có sự biến đổi về mặt cấu trúc đó chính
là các tạp chất trong dầu sẽ trở nên linh động hơn và chúng không còn liên kết chặt chẽ
với các phân tử dầu nữa, chúng tách dần ra khỏi phân tử dầu và khi có các phân tử
nước đã được gia nhiệt vào thì các phân tử nước này sẽ len lỏi vào các tạp chất trong
dầu để tạo điều kiện cho các liên kết trở nên yếu đi diễn ra dễ dàng hơn. Khi các phân
tử nước gặp các phân tử tạp chất chúng sẽ kết hợp với nhau nhờ liên kết hydro giữa
các đầu ưa nước của các tạp chất với các phân tử nước. [1], [3], [6]
2.3.1.3. Các biến đổi của phân tử dầu và phân tử nước
Trong quá trình gia nhiệt các phân tử nước sẽ trở nên linh động hơn, trong cấu
trúc của phân tử nước cũng có sự thay đổi đó chính là liên kết giữa nguyên tử hydro
với nhóm OH sẽ trở nên yếu hơn từ đó tạo điều kiện cho các phân tử khác khi gặp
phân tử nước đều có thể phản ứng dễ dàng hơn. Còn đối với các phân tử dầu khi được
gia nhiệt chúng cũng trở nên linh động hơn và liên kết của chúng đối với các thành
phần khác như phosphorlipid, protein hay sáp cũng trở nên yếu đi. Ngoài ra do các liên
kết giữa phần ưa nước và phần kỵ nước trong bản thân của phosphorlipid, protein hay
sáp cũng yếu đi nên chúng rất dễ dàng phản ứng với nước bằng phản ứng hydrate hóa
khi chúng gặp nước. Đặc biệt khi có thêm nhiệt độ thì phản ứng hydrate hóa diễn ra
càng thuận lợi và nhanh hơn. [3], [5], [6]
2.3.1.4. Phương pháp
Ở quá trình gia nhiệt nước và dầu thô này tôi thực hiện bằng cách lúc đầu tôi
cân lần lượt các mẫu vào trong các ống nghiệm theo các tỷ lệ mà tôi đã lập ra cho cả
nước và dầu, sau đó tôi cho các ống nghiệm chứa mẫu đó đi gia nhiệt trên bếp điện từ
bằng cách đun cách thủy và có thêm sự kiểm soát nhiệt độ bằng cách dùng nhiệt kế để
đo. Tôi tiến hành đun cách thủy trên bếp điện cho đến khi nhiệt độ của dầu và nước
đều đạt 90 0C thì dừng đun và chuẩn bị làm các công đoạn cho giai đoạn tiếp theo. [6]
SVTH: Trần Mạnh Linh
14
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
2.3.2. Gia nhiệt và khuấy
2.3.2.1. Mục đích
Tạo cho sự phân tán của các phân tử nước vào các phân tử dầu được đồng đều
hơn từ đó tạo điều kiện cho quá trình thủy hóa đạt hiệu quả tốt nhất nhờ phản ứng
hydrate hóa giữa các phân tử dầu và các tạp chất trong dầu như phosphorlipid, sáp…
để hiệu suất quá trình tách gum là tốt nhất. Ngoài ra gia nhiệt và khuấy còn tạo điều
kiện để các phân tử nước tiếp xúc với các phân tử phosphorlipid, protein, hay sáp dễ
dàng hơn do đó quá trình hydrate hóa diễn ra thuận lợi hơn từ đó hiệu suất tách gum là
tốt nhất. Một số protein bị biến tính bởi nhiệt cũng sẽ bị biến tính và tủa lại trong quá
trình này. Tất cả những quá trình này đều tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ly tâm
tách gum đạt hiệu quả tốt nhất. [2], [3], [4], [6]
2.3.2.2. Các biến đổi của dầu thô trong quá trình gia nhiệt và khuấy
* Sự biến tính protein
Một số protein bị biến tính bởi nhiệt do nhiệt độ của quá trình thủy hóa cao ở
nhiệt độ 90 0C nên các protein này bị biến tính. Sự biến tính này dựa trên cơ chế phân
tử protein có cấu tạo bởi hai phần: phần thứ nhất là lớp vỏ nước hydrate và phần thứ
hai là lớp vỏ mang điện tích, ở nhiệt độ cao thì lớp vỏ nước hydrate bị phá vỡ do đó
phân tử protein bị mất lớp vỏ nước hydrate. Sự mất lớp vỏ nước hydrate này tạo điều
kiện cho các phân tử protein dễ dàng tiếp cận với nhau hơn và kết tụ tạo thành các tập
hợp lớn rồi kết tủa lại. Đây chính là nguyên nhân giúp cho quá trình tách protein trong
dầu thô dễ dàng hơn. [4], [5]
* Sự hydrate hóa của phosphorlipid
Sự hydrate hóa của phosphorlipid cũng liên quan đến cấu tạo của phân tử
phosphorlipid. Các phân tử phosphorlipid được cấu tạo từ những este của các rượu đa
chức với các acid béo cao và có gốc acid phosphoric và những base chứa nitơ đóng vai
trò là những nhóm phụ bổ sung. Do đó gốc cacbuahydro của các acid béo cao tạo
thành khu kỵ nước, còn các gốc của acid phosphoric và của base chứa nitơ vốn có khả
năng ion hóa thì tạo thành khu ưa nước. Do phân tử phosphorlipid có cấu trúc như vậy
nên ở nhiệt độ cao và khi có mặt của nước chúng sẽ tương tác với nước bằng phản ứng
hydrate hóa nhờ đầu ưa nước để tạo thành các huyền phù phosphate hoặc một số các
SVTH: Trần Mạnh Linh
15
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
dung dịch keo. Các huyền phù và dung dịch keo này rất dễ dàng tách ra khỏi dầu thô
trong quá trình ly tâm. Ngoài ra các dung dịch keo này còn có thể hấp phụ thêm một số
phân tử protein và một số vết kim loại nên chúng cũng sẽ dễ dàng tách ra hơn. Nói một
cách cụ thể thì quá trình hydrate hóa dầu thô sẽ diễn ra theo các bước sau đây:
- Phân tán nước vào trong dầu, phần ưa nước của các tạp chất háo nước sẽ hấp
thụ nước tạo ra các phức dạng hydrate.
- Các chất háo nước mất tính tan trong dầu, chuyển về dạng dung dịch keo.
- Tạo thành các hạt keo đông tụ. [3], [5], [6]
* Sự chuyển động của các phân tử nước và phân tử dầu
Lúc đầu các phân tử nước do được gia nhiệt sẽ trở nên hoạt động mạnh và khi ở
trong môi trường có chứa dầu cũng được gia nhiệt chúng sẽ phân tán đồng đều trong
dầu một cách dễ dàng hơn, hơn nữa khi các phân tử dầu được gia nhiệt thì liên kết giữa
chúng với các phân tử tạp chất như phosphorlipid, protein hay sáp sẽ bị yếu đi rất
nhiều, đây chính là điều kiện để các phân tử nước dễ dàng tiếp xúc với các phân tử tạp
chất trong dầu hơn và khi các phân tử nước này đã tiếp xúc với các phân tử tạp chất,
rồi thêm vào nữa là chúng được gia nhiệt thì phản ứng hydrate hóa giữa chúng sẽ xảy
ra nhanh hơn. Chính vì phản ứng này mà đã tạo ra được các dung dịch keo và các hạt
keo để có thể tách ra được khỏi dầu trong quá trình ly tâm. [3], [6]
2.3.2.3. Phương pháp
* Nguyên tắc:
Dựa vào cơ sở lý thuyết của quá trình thủy hóa dầu và những kiến thức thực
tế mà tôi thực tập ở công ty TNHH Bunge Việt Nam mà tôi thực hiện công đoạn này
vì khi gia nhiệt hỗn hợp cả nước và dầu thì nước sẽ có phản ứng hydrate hóa với các
tạp chất háo nước trong dầu để tạo dung dịch keo là gum, khi hỗn hợp được khuấy trộn
trong lúc gia nhiệt thì quá trình tạo gum sẽ diễn ra nhanh hơn. [2], [6]
* Cách tiến hành:
Sau khi dầu và nước đã được gia nhiệt thì ta cho nước vào trong dầu với tỷ lệ
thích hợp cho từng thí nghiệm rồi cho hỗn hợp lên máy khuấy từ vừa gia nhiệt vừa
khuấy theo số vòng khuấy và nhiệt độ của từng thí nghiệm thì chúng ta đã hoàn tất
công đoạn gia nhiệt và khuấy trộn hỗn hợp dầu : nước. Ở mỗi thí nghiệm chúng ta đều
SVTH: Trần Mạnh Linh
16
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
dùng nhiệt kế để đo nhiệt độ và từ đó chúng ta có thể giữ được mức nhiệt cho từng thí
nghiệm. Để kết quả thí nghiệm có độ chính xác cao chúng ta nên thực hiện các thao
tác một cách tỉ mỉ và cẩn thận. [6]
2.3.3. Ly tâm tách gum dầu thô
2.3.3.1. Mục đích
Mục đích chủ yếu của quá trình ly tâm tách gum là làm cho các huyền phù
phosphorlipid tập hợp lại thành những phân tử có kích thước lớn và lắng xuống sau đó
nhờ áp lực để đẩy các huyền phù đó ra ngoài. Đây chính là nguyên nhân làm giảm hàm
lượng phosphorlipid trong dầu thô từ đó đảm bảo được chất lượng dầu của công ty để
phân phối ra thị trường. [2], [3], [6]
2.3.3.2. Các biến đổi xảy ra trong quá trình ly tâm dầu thô
* Biến đổi vật lý: khối lượng dầu giảm, hàm ẩm tăng, lượng các tạp chất
phosphorlipid, protein giảm đáng kể, chỉ số acid giảm vì một số acid béo cũng bị lôi
cuốn theo kết tủa.
* Biến đổi hóa học: các hạt keo sẽ tập hợp lại thành những hạt lớn hơn có khối
lượng lớn hơn và nhờ vào lực ly tâm mạnh làm cho chúng lắng xuống đáy, dễ dàng
tách ra được sau quá trình ly tâm nhờ áp lực của máy ly tâm. [2], [4], [5]
2.3.3.3. Phương pháp
* Nguyên tắc:
Nguyên tắc của quá trình ly tâm là dựa vào lực ly tâm và trọng lực của các hạt
rắn để làm cho chúng lắng xuống và sau đó là quá trình nén để tách chúng ra khỏi
dung dịch ban đầu.
* Cách tiến hành:
Dầu sau khi được thủy hóa xong sẽ được mang đi ly tâm ngay, ở quá trình ly tâm
này tôi tiến hành ly tâm với số vòng quay và thời gian cố định như ở công ty TNHH
Bunge đối với tất cả các mẫu dầu thô mà tôi làm thí nghiệm là 4000 vòng/phút và thời
gian là 30 phút. [2], [6]
2.3.4. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm
Chất lượng của sản phẩm dầu thô được đánh giá thông qua hàm lượng
phosphor có trong dầu, hàm lượng này nằm trong khoảng từ 80 – 200 ppm là đạt. [6]
SVTH: Trần Mạnh Linh
17
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
Chương 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Phương tiện
3.1.1. Địa điểm
Tất cả các thí nghiệm mà tôi tiến hành khảo sát và thu thập kết quả đều được thực
hiện tại phòng thí nghiệm hoá, cơ sở 3, Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm của
trường đại học Bà Rịa Vũng Tàu
3.1.2. Thiết bị, dụng cụ
Thiết bị và dụng cụ để tiến hành khảo sát gồm có:
- Máy ly tâm
- Cân phân tích
- Bếp điện
- Ống nghiệm
- Pipet hút
- Bình định mức
- Bóp cao su
- Bình tia
- Nhiệt kế
- Cốc thủy tinh
- Chén nung
- Lò nung
- Máy đo quang
- Bể điều nhiệt
- Cuvet thạch anh
3.1.3. Hóa chất
Hóa chất sử dụng trong đề tài gồm có:
- Kẽm Oxit: ZnO
- Acid Chlohydric 1:1
- Dung dịch Kali Hydroxit 50%
- Hydrazine Sulfate 0,015%
- Sodium Molybdate 2,5%
SVTH: Trần Mạnh Linh
18
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
3.1.4. Nguyên liệu
Nguyên liệu chính của đề tài mà tôi thực hiện là dầu thô đậu nành của công
ty TNHH Bunge Việt Nam được sản xuất bằng sự kết hợp giữa phương pháp ép và
phương pháp trích ly. Và dầu thô này chỉ mới qua công đoạn đuổi dung môi mà chưa
qua công đoạn xử lý tạp chất. Ngoài ra còn có thêm nguyên liệu phụ là nước, nước sử
dụng cho quá trình thủy hóa là nước thủy cục.
3.1.5. Thời gian thực hiện
Thời gian bắt đầu thực hiện đề tài là từ ngày 17 tháng 5 năm 2012 cho đến
ngày 25 tháng 6 năm 2012, tổng thời gian mà tôi thực hiện đề tài là 39 ngày.
3.2. Phương pháp nghiên cứu
3.2.1. Phương pháp đánh giá sự ảnh hưởng của hàm lượng dầu đến hiệu suất tách
gum của dầu thô trong quá trình ly tâm tách gum dầu thô
Hàm lượng dầu thô dùng để thực hiện đề tài này hết sức quan trọng vì nó ảnh
hưởng đến tất cả các yếu tố còn lại. Nếu hàm lượng dầu thô dùng cho mỗi thí nghiệm
quá nhiều thì độ chính xác của đề tài không được cao và lượng dầu không đáp ứng đủ
cho đề tài, còn nếu lượng dầu sử dụng cho thí nghiệm ít quá thì việc thực hiện thí
nghiệm sẽ rất khó khăn. Vậy nên tôi đã tiến hành khảo sát để tìm ra hàm lượng dầu tốt
nhất thích hợp cho đề tài này.
3.2.2. Phương pháp đánh giá sự ảnh hưởng của hàm lượng nước đến hiệu suất
tách gum của dầu thô trong quá trình ly tâm tách gum dầu thô
Sau khi đã cố định được hàm lượng dầu thích hợp tôi đã tiến hành khảo sát
hàm lượng nước. Hàm lượng nước có ảnh hưởng rất nhiều đến khả năng tạo gum của
quá trình thủy hóa dầu cũng như đến chất lượng và chi phí sản xuất của dầu thành
phẩm sau này. Nếu hàm lượng nước sử dụng cho quá trình thủy hóa ít quá thì khả năng
tạo gum sẽ thấp đây chính là nguyên nhân gây ảnh hưởng cho những quá trình tinh chế
dầu sau này, còn nếu hàm lượng nước sử dụng cho quá trình thủy hóa dầu quá lớn thì
khả năng tạo gum tốt tuy nhiên sẽ làm cho độ ẩm của dầu tăng lên đây chính là nguyên
nhân gây tổn thất nhiên liệu tiêu thụ cho quá trình đuổi ẩm trong dầu.
SVTH: Trần Mạnh Linh
19
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
3.2.3. Phương pháp đánh giá sự ảnh hưởng của nhiệt độ thủy hoá đến hiệu suất
tách gum của dầu thô trong quá trình ly tâm tách gum dầu thô
Nhiệt độ trong quá trình thủy hóa cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến hiệu
suất tách gum trong dầu thô. Nhiệt độ trong quá trình thủy hóa giúp cho các phân tử
dầu dễ dàng tiếp xúc với các phân tử tạp chất từ đó quá trình thủy hóa dầu thô diễn ra
nhanh hơn và đạt hiệu suất cao nhất. Yếu tố nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình thủy hóa
như sau: nếu nhiệt độ của quá trình thủy hóa cao thì các hạt keo sau khi tập hợp lại sẽ
bị phân tán ra do lực khuấy cũng như nhiệt độ cao vì vậy hiệu suất tách gum không
cao. Ngược lại nếu nhiệt độ thủy hóa thấp sẽ làm cho sự tiếp xúc giữa các phân tử dầu
và phân tử tạp chất trong dầu kém đi nên quá trình thủy hóa diễn ra chậm hơn và hiệu
suất thu hồi gum cũng bị giảm sút.
3.2.4. Phương pháp đánh giá sự ảnh hưởng của thời gian thủy hóa đến hiệu suất
tách gum của dầu thô trong quá trình ly tâm tách gum dầu thô
Thời gian thủy hóa cũng là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất
tách gum dầu thô. Thời gian ảnh hưởng tới hiệu suất tách gum như sau: nếu thời gian
thủy hóa dài thì quá trình thủy hóa diễn ra lâu hơn đây chính là nguyên nhân làm giảm
dần hiệu suất của quá trình tách gum vì thời gian khuấy sẽ ảnh hưởng tới các yếu tố
nhiệt độ và số vòng khuấy mà đây chính là những yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất tách
gum của dầu thô. Còn nếu thời gian thủy hóa ít sẽ làm cho sự tập hợp của các hạt keo
trong dầu giảm xuống từ đó hiệu suất tách gum dầu cũng bị giảm sút.
3.2.5. Phương pháp đánh giá sự ảnh hưởng của số vòng khuấy trong quá trình
thủy hóa đến hiệu suất tách gum của dầu thô
Tương tự thì số vòng khuấy cũng có ảnh hưởng tới hiệu suất tách gum dầu
thô. Nếu số vòng khuấy ít thì khả năng tập hợp của các phân tử keo thấp do sự tiếp xúc
giữa nước và các tạp chất trong dầu thấp mà đây chính là hai yếu tố tạo nên các phân
tử keo đó từ đó hiệu suất tách gum sẽ thấp ngược lại nếu số vòng khuấy nhiều thì sau
khi các hạt keo đã tập hợp đầy đủ nhưng do tốc độ khuấy tăng lên làm cho các hạt bị
phân tán ra bởi lực khuấy quá mạnh.
SVTH: Trần Mạnh Linh
20
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
3.3. Bố trí thí nghiệm
3.3.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng dầu hiệu suất tách gum
trong quá trình ly tâm tách gum của dầu thô.
* Mục đích: Xác định được hàm lượng dầu thích hợp cho quá trình thủy hóa để
hiệu suất tách gum trong quá trình ly tâm là cao nhất.
* Chuẩn bị thí nghiệm: nguyên liệu và dụng cụ được bố trí sẵn sàng
Thành phần nguyên liệu cùng các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy hóa ly
tâm tách gum dầu thô
• Dầu: 2,5g; 3g; 3,5g
• Nước: 0,5 ml
• Nhiệt độ của nước và dầu: 900 C
• Thời gian thủy hoá: 30 phút
• Số vòng khuấy: 50 vòng/phút
*Bố trí thí nghiệm:
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với một nhân tố thay đổi và ba
lần lặp lại.
Nhân tố A: thay đổi hàm lượng dầu với 3 mức độ
A1 = 2,5g
A2 = 3g
A3 = 3,5g
SVTH: Trần Mạnh Linh
21
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
*Quy trình bố trí thí nghiệm:
Dầu thô
A1
A2
A3
Gia nhiệt
Nước
Hỗn hợp nước - dầu
Gia nhiệt và khuấy
Ly tâm
Gia nhiệt
Gum
Hình 3.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1
*Thực hiện thí nghiệm:
Sau khi đã chuẩn bị xong nguyên liệu và các dụng cụ cần thiết cho quá trình thí
nghiệm, ta tiến hành cân lần lượt vào 3 ống nghiệm 3 hàm lượng dầu như trên kèm
theo đó ta cũng cho nước vào cốc mỏ và gia nhiệt trên bếp điện, dùng nhiệt kế để đo
nhiệt độ trong các ống nghiệm và trong cốc mỏ đến nhiệt độ 90 0C thì dừng đun. Ngay
lập tức cho các mẫu lên máy khuấy từ và canh đúng thời gian 30 phút ở nhiệt độ 900 C
thì dừng lại, sau đó mang đi ly tâm để tách gum các mẫu dầu. Sau công đoạn đó tôi
tiến hành tách gum qua bông thấm dầu và mang mẫu đi kiểm nghiệm chỉ tiêu về hàm
lượng phosphor có trong dầu mà tôi vừa tách gum xong.
*Chỉ tiêu theo dõi:
- Dựa vào chỉ tiêu kiểm nghiệm phosphor.
SVTH: Trần Mạnh Linh
22
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
3.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng nước đến hiệu suất tách gum
trong quá trình ly tâm tách gum dầu thô.
* Mục đích: Xác định hàm lượng nước thích hợp cho quá trình thủy hóa dầu để
hiệu suất tách gum của quá trình ly tâm là cao nhất.
* Chuẩn bị thí nghiệm:
Từ thí nghiệm 1 chọn ra được hàm lượng dầu thích hợp để tiến hành tiếp tục thí
nghiệm 2.
Nguyên liệu và dụng cụ được bố trí sẵn sàng
•
Dầu thô: 3g
•
Nước: thay đổi với 3 mức độ 0,4 ml/0,5 ml/0,6 ml
Nhiệt độ của dầu và nước: 900 C
Thời gian thủy hóa: 30 phút
Số vòng khuấy: 50 vòng/phút
•
•
•
*Bố trí thí nghiệm:
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với một nhân tố thay đổi và ba
lần lặp lại.
Nhân tố B: thay đổi lượng nước với 3 mức độ
B1 = 0,4 ml
B2 = 0,5 ml
B3 = 0,6 ml
SVTH: Trần Mạnh Linh
23
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
*Quy trình bố trí thí nghiệm:
Nước
Dầu thô
B1
B2
B3
Gia nhiệt
Hỗn hợp nước - dầu
Gia nhiệt và khuấy
Ly tâm
Gia nhiệt
Gum
Hình 3.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2
*Thực hiện thí nghiệm:
Các thao tác thí nghiệm được tiến hành tương tự thí nghiệm 1 với sự cố
định của hàm lượng dầu và các yếu tố khác nhưng hàm lượng nước thay đổi ở 3 mức
độ 0,4 ml/0,5 ml/0,6 ml.
*Chỉ tiêu theo dõi:
- Dựa vào chỉ tiêu kiểm nghiệm hàm lượng phosphor.
3.3.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ thủy hóa đến hiệu suất tách
gum trong quá trình ly tâm tách gum dầu thô
* Mục đích: Xác định nhiệt độ thủy hóa thích hợp để hiệu suất tách gum trong quá
trình ly tâm là cao nhất.
* Chuẩn bị thí nghiệm:
Từ thí nghiệm 1 và 2 chọn ra được hàm lượng dầu và hàm lượng nước thích
hợp để tiến hành tiếp thí nghiệm 3.
SVTH: Trần Mạnh Linh
24
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
Thành phần nguyên liệu và phụ gia cho từng mẫu:
• Dầu thô: 3g
• Nước: 0,5 ml
• Nhiệt độ của quá trình thủy hóa thay đổi theo 3 mức độ: 850 C/900 C/950
C
• Thời gian thủy hóa: 30 phút
• Số vòng khuấy: 50 vòng/phút
*Bố trí thí nghiệm:
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với một nhân tố thay đổi và ba
lần lặp lại.
Nhân tố C: nhiệt độ của nước và dầu thay đổi với 3 mức độ
C1 = 850 C
*Quy trình bố trí thí nghiệm:
C2 = 900 C C3 = 950 C
Dầu thô
Gia nhiệt
Nước
Hỗn hợp nước - dầu
Gia nhiệt và khuấy
Gia nhiệt
D1
D2
D3
Ly tâm
Gum
Hình 3.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3
SVTH: Trần Mạnh Linh
25
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
*Thực hiện thí nghiệm:
Các thao tác thực hiện tương tự thí nghiệm 1 nhưng với nhiệt độ nước và dầu
thay đổi ở 3 mức độ khác nhau các yếu tố còn lại giữ nguyên.
*Chỉ tiêu theo dõi:
- Dựa vào chỉ tiêu kiểm nghiệm hàm lượng phosphor.
3.3.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thủy hóa đến hiệu suất tách
gum trong quá trình ly tâm tách gum dầu thô
* Mục đích: Xác định thời gian thích hợp cho quá trình thủy hóa để hiệu suất
tách gum trong quá trình ly tâm là cao nhất.
* Chuẩn bị thí nghiệm:
Từ thí nghiệm 1, 2, 3 tìm được hàm lượng dầu, hàm lượng nước cũng như nhiệt
độ của nước và dầu thích hợp để tiến hành tiếp thí nghiệm 4.
Tương tự thí nghiệm 1 nhưng thời gian thủy hóa dầu thay đổi theo 3 mức độ
còn các yếu tố khác giữ nguyên.
*Bố trí thí nghiệm:
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với một nhân tố thay đổi và ba lần
lặp lại.
Nhân tố D: thời gian thủy hóa thay đổi với 3 mức độ
D1 = 25 phút; D2 = 30 phút; D3 = 35 phút
SVTH: Trần Mạnh Linh
26
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
*Quy trình bố trí thí nghiệm:
Dầu thô
Gia nhiệt
Nước
Hỗn hợp nước - dầu
Gia nhiệt và khuấy
Gia nhiệt
D1
D2
D3
Ly tâm
Gum
Hình 3.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4
*Thực hiện thí nghiệm:
Các thao tác thí nghiệm được tiến hành tượng tự thí nghiệm 1 nhưng thời
gian thủy hóa thay đổi các yếu tố còn lại không thay đổi.
*Chỉ tiêu theo dõi:
- Dựa vào chỉ tiêu kiểm nghiệm hàm lượng phosphor.
3.3.5. Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của số vòng khuấy của quá trình thủy hóa
đến hiệu suất tách gum trong quá trình ly tâm tách gum dầu thô
* Mục đích: Xác định số vòng khuấy thích hợp cho quá trình thủy hóa để
hiệu suất của quá trình ly tâm là cao nhất.
SVTH: Trần Mạnh Linh
27
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
* Chuẩn bị thí nghiệm:
Từ thí nghiệm 1, 2, 3 và 4 tìm được hàm lượng dầu, hàm lượng nước, nhiệt
độ của dầu và nước cũng như thời gian thủy hóa thích hợp để tiến hành tiếp thí nghiệm
5.
Tương tự thí nghiệm 1 nhưng số vòng khuấy thay đổi.
*Bố trí thí nghiệm:
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với một nhân tố thay đổi và ba
lần lặp lại.
Nhân tố E: Số vòng khuấy thay đổi theo 3 mức độ.
E1 = 40 vòng/phút; E2 = 50 vòng/phút; E2 = 60 vòng/phút.
*Quy trình bố trí thí nghiệm:
Dầu thô
Gia nhiệt
Nước
Hỗn hợp nước - dầu
Gia nhiệt và khuấy
Gia nhiệt
E1
E2
E3
Ly tâm
Gum
Hình 3.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 5
*Thực hiện thí nghiệm:
Các thao tác thí nghiệm được tiến hành tương tự thí nghiệm 1 nhưng số
vòng khuấy thay đổi với 3 mức độ như trên các yếu tố còn lại không thay đổi.
*Chỉ tiêu theo dõi:
- Dựa vào chỉ tiêu kiểm nghiệm hàm lượng phosphor.
SVTH: Trần Mạnh Linh
28
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
3.4. Phương pháp phân tích
3.4.1. Phương pháp nghiên cứu xử lý số liệu
- Xử lý số liệu theo phương pháp thống kê toán học.
- Phân tích xử lý số liệu trên các bảng ANOVA theo phần mềm stagraphics 7
(phiên bản 5.1)
- Số liệu được xử lý để vẽ đồ thị trên excel.
3.4.2. Chỉ tiêu kiểm tra
Hàm lượng phosphorus trong dầu thô sau khi tách gum đo bằng máy đo
quang phổ.
Xác định hàm lượng phosphorus có trong dầu degum
* Định nghĩa: Phương pháp này xác định hàm lượng phosphorus hay hàm lượng
phosphatide tương đương bằng cách tro hóa mẫu với xúc tác ZnO, bằng phương pháp
đo quang phổ với sự xuất hiện của phức acid phosphormolybdic màu xanh da trời.
* Tiến hành:
+ Cân 0,5g ZnO vào cốc chịu nhiệt và cân tiếp 3 – 3,2 g dầu degum.
+ Gia nhiệt từ từ trên bếp điện sau đó tăng dần nhiệt độ đến khi mẫu than hóa
hoàn toàn.
+ Cho cốc đã than hóa vào cốc lò nung trong 2 giờ ở nhiệt độ 550 – 6000C.
+ Thêm 10 ml HCl 1:1 (1 HCl : 1 H2O) và gia nhiệt bằng bếp điện từ từ trong 5
phút rồi để nguội.
+ Lọc mẫu vào bình định mức 100 ml, dùng nước cất nóng để rửa cốc khoảng 4
lần.
+ Thêm từ từ dung dịch KOH 50% (50 g dung dịch KOH pha trong 50 ml nước
cất) cho đến khi xuất hiện kết tủa trắng đục, thêm HCl 1:1 cho đến khi kết tủa hòa tan
hoàn toàn thì thêm dư 2 giọt HCl 1:1, định mức đến 100 ml.
+ Dùng pipet hút 10 ml dung dịch trên vào bình định mức có dung tích 50 ml
(nếu kết quả nằm ngoài đường chuẩn thì thay đổi thể tích cho phù hợp).
+ Thêm 8 ml dung dịch hydrazine sulfate 0,015 % và thêm tiếp 2 ml dung dịch
sodium molybdate 2,5%.
SVTH: Trần Mạnh Linh
29
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Trường ĐH Bà Rịa – Vũng Tàu
Đồ án tốt nghiệp
Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm
Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum
Ở đây dung dịch hydrazine sulfate 0,015 % và dung dịch sodium molybdate
2,5% được pha chế như sau:
- Đối với dung dịch hydrazine sulfate 0,015 %: cân 1,5 g hydrazine sulfate cho
vào bình định mức 1000 ml sau đó định mức lên đến vạch và trộn đều.
- Đối với dung dịch sodium molybdate 2,5% : trộn 140 ml dung dịch acid
sunfuric đậm đặc trong 300ml nước cất. Làm lạnh tới nhiệt độ phòng, thêm 12,5 g
natri molybdate. Pha loãng với nước cất thành 1000 ml trong bình định mức rồi trộn
đều.
+ Đậy kín nắp và lắc đều 3 – 4 lần, mở nắp và đun cách thủy 10 –15 phút.
+ Lấy ra và làm nguội đến nhiệt độ phòng, thêm nước đến vạch định mức 50 ml,
để yên 10 phút.
+ chuẩn bị mẫu trắng và thực hiện tương tự các bước như trên.
+ Tiến hành đo ở bước sóng 650 nm. Sau khi có kết quả thì dựa vào đường chuẩn
đã lập và tính ra kết quả.
Dựng đường chuẩn: chuẩn bị 6 mẫu trong bình định mức 50 ml như sau rồi thực
hiện từ bước:
+ Đậy kín nắp và lắc đều 3 – 4 lần, mở nắp và đun cách thủy 10 – 15 phút.
+ Lấy ra và làm nguội đến nhiệt độ phòng, thêm nước đến vạch định mức 50 ml,
để yên 10 phút.
+ Tiến hành đo ở bước sóng 650 nm.
Bảng 3.1. Bảng số liệu lập đường chuẩn
Mẫu
1
0
2
1
9
8
2
3
2
8
8
2
4
4
6
8
2
5
6
4
8
2
6
8
2
8
2
Dung dich P 0,01 mg/ml, ml
Nước cất, ml
10
8
Hydrazine sulfate 0,015%, ml
Sodium molybdate 2,5%, ml
Số đo OD
2
0
0,017 0,034 0,068 0,103 0,137
10 20 40 60 80
Hàm lượng phosphorus, ppm
0
SVTH: Trần Mạnh Linh
30
GVHD: Th.S Chu Thị Hà
Tải về để xem bản đầy đủ
43 trang
22/12/2024
20
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách gum", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- do_an_phan_tich_cac_yeu_to_anh_huong_den_hieu_suat_tach_gum.doc
