Giáo trình Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm

Cấu tạo thiết bị: Sự thay đổi đường kính lòng ép, chiều dài bước vít, thanh gạt ở cửa ra khô. - Đặc tính cơ lý của bột ép: + Bột nhão, nước đặc, máy không tạo áp lực. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 41 + Bột khô, trục vít không quay được, gây hư máy. Trường hợp thiết bị có thể làm việc được, áp lực tạo thành thường rất cao, nhiệt độ ép cao, bột sẫm màu, khô dầu có màu nâu xám. Nếu áp lực tăng cao, tính chảy dẻo của bột cũng tăng, làm tắc khe căn thoát dầu. 3.1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách dầu (i) Mức độ nghiền hạt Bột chưng sấy không đồng đều, khả năng hút ẩm với lượng cần thiết cũng không đồng đều về tốc độ, lượng ẩm phân phối không đồng nhất ở toàn khối bột, hiệu suất chiết tách giảm. Ngoài ra, cấu trúc bột nghiền phải được phá vỡ ở mức tối đa vì nếu bột nghiền có kích thước lớn, đường đi của dầu dài nên dầu khó thoát ra dưới tác dụng của lực khuấy. (ii) Số lượng vỏ lẫn trong khối bột nghiền Vỏ lẫn trong khối bột nhiều, lượng nước làm ẩm cũng tăng, thời gian, ngoài ra vỏ có thành phần chủ yếu là cellulose khả năng hút dầu cao làm giảm hiệu suất. (iii) Mức độ làm ẩm và nhiệt độ chưng sấy Mức độ làm ẩm và nhiệt độ chưng sấy phải thích hợp để bột có tính chất cơ lý thích hợp (dẻo, đàn hồi). Ở trạng thái này, dưới tác động của cánh khuấy, dầu thoát ra dễ dàng. - Nếu bột quá khô khi chưng sấy bột không dẻo, không bị vón thành cục có kích thước nhất định. Khi ép, bột rời rạc, dầu không thoát ra được. - Nếu bột quá nhão, dầu được giữ lại trong các khe vách tế bào, các tế bào lại liên kết chặt chẽ với nhau do bột quá ướt, làm tắc các đường thoát dầu. (iv) Thời gian thoát dầu Ứng với mỗi thiết bị (có thể tích, tốc độ khuấy, diện tích và những vị trí những lỗ lưới thoát dầu khác nhau) cần thời gian thoát dầu nhất định. Thời gian thoát dầu được tính bằng hiệu số giữa thời gian từ lúc bột đi vào đến khi khô dầu thoát ra. Chính vì thế, nếu thời gian thoát dầu ngắn, dầu thoát ra chưa hết; ngược lại, thời gian thoát dầu dài, năng suất giảm. (v) Cấu tạo thiết bị Mức độ tách kiệt dầu từ bột còn phụ thuộc vào những nét đặc biệt của kết cấu lòng ép, cỡ hình gân vít, bước vít... 3.1.4.3. Các biện pháp ép dầu cơ bản Tùy thuộc vào tính chất nguyên liệu, việc chiết tách dầu từ hạt dầu được thực hiện theo các biện pháp khác nhau: Chiết tách theo 2 giai đoạn (ép sơ bộ trước khi ép kiệt hay trích ly) hay ép trực tiếp (1 giai đoạn). Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 42 - Ép sơ bộ: sử dụng thiết bị ép dầu có áp suất tạo thành thấp, điều này dẫn đến lượng dầu còn sót lại trong bánh dầu khoảng 15-25%. Lượng dầu còn lại được tách chiết bằng biện pháp trích ly hay sử dụng thiết bị ép kiệt. - Ép trực tiếp: máy ép được thiết kế với áp suất tạo thành trong ép cao hơn, dầu được chiết tách ra khỏi nguyên liệu với hiệu suất cao, lượng dầu còn lại trong khô dầu dao động trong khoảng 4-7%. Kỹ thuật này yêu cầu năng lượng sử dụng lớn hơn, đồng thời nhiệt độ của bánh dầu gia tăng trong suốt tiến trình ép. Điều này có thể là nguyên nhân làm cho dầu dễ bị oxy hóa và ôi hóa, đồng thời xảy ra các biến đổi làm giảm phẩm chất dầu. Chính vì thế, việc làm lạnh hệ thống trong suốt quá trình ép cần thiết phải được tiến hành nhằm ngăn cản tác động xấu của nhiệt độ. Cho đến trước năm 1990, quá trình tách chiết dầu bằng ép kiệt một lần ít khi sử dụng do lượng dầu sót lại sau khi ép vẫn cao. Tuy nhiên, do vấn đề bảo vệ môi trường, quá trình ép kiệt được áp dụng rộng rãi hơn nhằm hạn chế lượng dung môi sử dụng và thải loại. Ngoài biện pháp ép trục vít thông thường, một số loại dầu có chất lượng cao như dầu olive thường được tách chiết bằng ép lạnh. Ở phương pháp này, không có giai đoạn xử lý nhiệt được áp dụng cho nguyên liệu trước khi tách chiết ở thiết bị ép trục vít. Quá trình ép lạnh được sử dụng nhằm mục đích ngăn cản quá trình phát sinh mùi trong dầu. Sơ đồ tổng quát của quá trình chiết tách dầu từ hạt chứa dầu được tổng hợp ở hình 3.2. Hạt dầu, thu hoạchNguyên liệu Tiền xử lý Làm sạch, sấy khô Hạt dầu, bảo quản Giảm kích thước Tách vỏ, nghiền Xử lý nhiệt - ẩm Chưng sấy bột nghiền Chiết tách dầu 1 Ép sơ bộ Nghiền tơi Giai đoạn trung gian Bánh dầu Bột (flakes) Chiết tách dầu 2 Ép kiệt Trích ly Sau xử lý Sản phẩm cuối Dầu thô Bánh dầu Bã dầu Toasting Loại dung môi Thủy hóa Dầu thô 2 Lecithin Hình 3.2. Sơ đồ chiết tách dầu từ hạt dầu Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 43 3.1.5. Chiết tách dầu bằng phương pháp trích ly Trích ly dầu được thực hiện dựa trên đặc tính hòa tan tốt của dầu thực vật trong các dung môi hữu cơ không cực như xăng, hecxan, dicloetan ..., chủ yếu là hexan. Việc chuyển dầu phân bố bên trong cũng như mặt ngoài các cấu trúc vật thể rắn như hạt, bột chưng sấy, khô dầu vào pha lỏng của dung môi là một quá trình truyền khối xảy ra trong lớp chuyển động, dựa vào sự chênh lệch nồng độ đầu trong nguyên liệu và dòng chảy bên ngoài. Khai thác dầu bằng phương pháp trích ly đem lại hiệu quả kinh tế cao, được nhiều nước trên thế giới áp dụng do có nhiều ưu điểm: - Máy móc thiết bị được cơ giới hóa và tự động hóa hoàn toàn nên quy trình sản xuất liên tục, năng suất thiết bị cao, thao tác dễ dàng, hiệu suất lao động cao. - Trích được triệt để hàm lượng dầu từ nguyên liệu, hàm lượng dầu còn lại trong bã rất thấp (0,1- 0,3%). Do đó, dầu tổn thất trong quá trình sản xuất không đáng kể. - Đối với các loại nguyên liệu có chứa hàm lượng dầu thấp (17- 18%) và loại nguyên liệu chứa dầu quý thì chỉ dùng phương pháp trích ly có hiệu quả khai thác cao. Tuy nhiên, quá trình trích ly đòi hỏi hệ thống trích ly phải đảm bảo, tránh hiện tượng cháy nổ do dung môi có nhiệt độ sôi thấp, dung môi sử dụng có chất lượng cao, phù hợp với từng loại nguyên liệu nhằm tránh tổn thất cũng như giảm phất chất của dầu. 3.1.5.1. Bản chất hóa lý của quá trình trích ly Bản chất của quá trình trích ly là quá trình ngâm chiết dầu trong dung môi hữu cơ. Đây là kết quả của 4 quá trình kết hợp: - Sự di chuyển vật lý của dầu từ hạt, - Khử dung môi và hạt đã tách dầu: sản phẩm là khô dầu được sử dụng trong chế biến thức ăn gia súc, - Tách loại dung môi từ dầu đã trích ly, - Thu hồi dung môi cho các quá trình sử dụng lại. Việc chuyển dầu từ nguyên liệu vào dung môi được thực hiện nhờ vào quá trình khuếch tán, trong đó: - Khuếch tán phân tử (20%): Chuyển dầu từ nội tâm nguyên liệu vào dung môi. - Khuếch tán đối lưu (80%): Chuyển dầu từ bề mặt nguyên liệu vào dung môi. Quá trình trích ly dầu thực vật diễn ra theo 2 giai đoạn: Giai đoạn đầu (Khuếch tán đối lưu của dầu thực vật vào dung môi) Trước tiên diễn ra sự thấm ướt dung môi trên bề mặt nguyên liệu, sau đó đó thấm sâu vào bên trong nguyên liệu tạo ra mixen (dung dịch dầu trong dung môi). Sau khi đẩy các bọc không khí trong khe vách tế bào ra ngoài, mixen chiếm đầy các khe vách trống Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 44 đó và thực hiện hòa tan dầu trên lớp bề mặt. Sau đó nhờ dung môi đã thấm sâu vào các lớp bên trong, tiếp tục hòa tan dầu đã phân bố trong các ống mao dẫn bọc kín. Quá trình hòa tan dầu vào dung môi tiếp tục diễn ra đến khi đạt sự cân bằng nồng độ mixen ở lớp bên trong với lớp mặt ngoài của nguyên liệu. Việc tạo mức chênh lệch thường xuyên ổn định giữa nồng độ mixen trong nguyên liệu và bên ngoài nhờ dòng dung môi chuyển động mang nguyên liệu trích ly. Giai đoạn hai (Khuếch tán phân tử của dầu thực vật vào dung môi) Dung môi tiếp tục thấm sâu qua các thành tế bào chưa bị phá vỡ và hòa tan dầu trong các khe vách tế bào. Lượng dầu còn sót lại trong nội tâm nguyên liệu chỉ chiếm khoảng 20% do đó dung môi thấm rất khó khăn vào các tế bào chưa bị phá vỡ này. Độ hòa tan các chất phụ thuộc vào lực tương tác giữa các phân tử dung môi và chất tan. Cường độ lực tương tác này do độ thấm điện môi quyết định, thể hiện mức phân cực của các thành phần hợp thành phân tử chất đó. Do đó các loại dầu thực vật sẽ hòa tan tốt trong các dung môi có độ thấm điện môi gần với độ thấm điện môi của dầu thực vật (Độ thấm điện môi của các loại dầu thực vật nằm trong khoảng 3,0- 3,2). Các dung môi có độ thấm điện môi >20 có khả năng hòa lẫn trong nước (bảng 3.1). Bảng 3.1. Độ thấm điện môi của một số dung môi hữu cơ (nhiệt độ 20oC) Dung môi hữu cơ Độ thấm điện môi Xăng Hexan Benzen Dicloetan Axeton 2,00 1,89 2,20 10,36 21,50 Ngoài ra, trong dầu thực vật còn có một lượng acid béo tự do, số lượng acid béo tự do tăng, tính hòa tan của dầu trong dung môi tăng. Dầu trong các dung môi hữu cơ tạo thành dung dịch phân tử (dung dịch thật: lipid, acid béo tự do cần thiết, vitamin tan trong dầu,lipid mang sắc tố...), trong lúc đó, dầu chiết từ nguyên liệu có dầu trong điều kiện sản xuất bao giờ cũng kéo theo với dầu một lượng các hợp chất không có tính béo (phospholipid, sáp, cặn xà phòng) chuyển vào dung môi làm cho mixen có tính keo. Vì vậy, mixen vừa là dung dịch có đặc tính phân tử vừa có đặc tính keo. 3.1.5.2. Các dạng thiết bị trích ly dầu Thiết bị trích ly thường có cấu tạo phức tạp do đảm bảo tính an toàn. Tùy thuộc từng loại nguyên liệu mà các quá trình trích ly khác nhau được áp dụng. Hiện tại có hai loại thiết bị trích ly được sử dụng phổ biến: Thiết bị trích ly ngâm chiết (Percolation extractor) và thiết bị trích ly kiểu nhúng (Immersion extractors) Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 45 (i) Thiết bị trích ly ngâm chiết (Percolation extractor) - Dung môi được bơm vào hệ thống và phân phối thông qua hệ thống băng chuyền của bánh dầu, có chiều dày thay đổi theo kiểu trích ly ngược dòng. - Kiểu thiết kế khác nhau tùy thuộc vào hãng thiết kế, quá trình sản xuất. (ii) Thiết bị trích ly kiểu nhúng (Immersion extractors) - Hạt được ngâm hoàn toàn trong dung môi. - Quá trình trích ly cần khuấy đảo liên tục nhằm trách việc hình thành nồng độ dung môi cục bộ ở một số vị trí. Trong trường hợp này, sự hình thành những phần tử nhỏ tăng. - Thiết bị hoạt động liên tục hoặc gián đoạn. Thiết bị trích ly Hildebrandt được sử dụng phổ biến nhất trong quá trình trích ly kiểu nhúng (hình 3.3). Dung môi Bã dầu sau trích ly Nguyên liệu trích ly Hình 3.3.Thiết bị trích ly Hildebrandt 3.1.5.3. Dung môi trích ly dầu (i) Các loại dung môi thông dụng ♣Xăng: Cấu tạo gồm một chuỗi những hydrocacbon mạch thẳng, chưa no hay dẫn xuất của hexobenzen và các đồng đẳng. Ngoài ra, trong thành phần của xăng còn có các hydrocacbon no. Nhiệt độ sôi khoảng 70- 120oC. Xăng không tan trong nước. Khả năng hòa tan dầu mỡ của xăng là 1:5, khả năng hòa tan dầu mỡ tăng khi tăng phần nhẹ có nhiệt độ sôi thấp. ♣n- hexan: Chất lỏng, dễ bay hơi, nhiệt độ sôi từ 66,7- 69,3oC. Khối lượng riêng 663 kg/m3 ở 15oC. n- hecxan là một loại xăng trong thành phần không lẫn hydrocacbon chưa no và thơm, có khả năng hòa tan dầu và mỡ ở bất kỳ tỷ lệ nào. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 46 ♣Propan và butan: Dung môi tiên tiến, khi sử dụng dưới áp suất dư 0,4- 1,2 MPa sẽ rút ngắn được quá trình trích ly 2- 3 lần. Dung môi này chỉ hòa tan một lượng rất nhỏ các chất không có đặc tính béo. ♣ Rượu etylic: Chất lỏng, nhiệt độ sôi 78,3oC, nhiệt độ bắt lửa 404oC. Rượu tan trong nước ở bất kỳ tỷ lệ nào. Tuy nhiên, có thể dùng rượu etylic 96% để trích ly dầu nành. ♣Axeton: Chất lỏng, có mùi đặc trưng, nhiệt độ sôi 56oC. Hơi aceton trong không khí có thể bắt lửa, axeton hòa tan tốt trong nước ở bất kỳ tỷ lệ nào, khả năng hòa tan dầu mỡ là 1:5. Axeton là dung môi chuyên dùng đối với nguyên liệu chứa dầu có lẫn nhiều phospholipid. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc (ii) Yêu cầu chung đối với dung môi trích ly dầu - Đáp ứng yêu cầu kinh tế, đảm bảo vận tốc quá trình trích ly, ít tổn thất khi thu hồi, trích kiệt dầu trong n - Thành phần đồng nhất, không xảy ra sự phân ly dung môi thành các hợp phần. - Dung môi cần có độ sạch cao, không hòa tan các hợp chất lạ có trong nguyên liệu ngoài dầu, không tham gia phản ứng với các nguyên liệu thành các hợp chất mới, trung tính đối với nguyên liệu. - Nhanh chóng hòa tan dầu với bất kỳ tỷ lệ nào ở nhiệt độ thấp, dễ cất ra khỏi bã dầu, dễ ngưng tụ. - Không có tác dụng phá hoại thiết bị, không có độc chất khi còn lại trong dầu và bã dầu, không gây mùi vị lạ cho sản phẩm. - Độ nhớt thấp nhằm tạo thuận lợi cho quá trình ngâm chiết đạt hiệu quả cao. - Dễ cất ra khỏi bã dầu, dễ ngưng tụ. hân tố ảnh hưởng đến vận tốc và độ kiệt dầu khi trích ly 3.1.5.4. Những n (i) Nhiệt độ trích ly Dưới tác động của nhiệt độ tă hỗn loạn làm tăng vận tốc ch trích ly đạt hiệu quả cao. Tùy động khác nhau, tuy nhiên ứn gia tăng nhiệt độ (hình 3.4). Hiệu suất trích ly (%) Hình 3.4. Ảnh hưởn Sưu tguyên liệu. 47 ng, các phân tử dung môi và dầu xảy ra sự chuyển động uyển dầu từ nguyên liệu vào dung môi, nhờ đó quá trình thuộc vào từng loại nguyên liệu, hiệu suất thu được dao g với mỗi loại, hiệu suất trích ly thường gia tăng theo sự Nguyên liệu được trích ly A: Bánh đậu nành B: Bánh đậu phộng C: Hạt hướng dương D: Bánh hạt cải dầu E: Bánh hạt thầu dầu Nhiệt độ trích ly (oC) g của nhiệt độ đến hiệu suất trích ly ầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 48 (ii) Mức độ phá vỡ cấu trúc tế bào Đây là một trong các yếu tố cơ bản thúc đẩy nhanh quá trình trích ly. Việc phá vỡ tối đa cấu trúc tế bào nguyên liệu chứa dầu tạo điều kiện cho sự tiếp xúc triệt để dung môi với dầu. (iii) Độ ẩm nguyên liệu trích ly Khi tăng độ ẩm sẽ làm chậm quá trình khuếch tán, bột quá ẩm sẽ tăng sự kết dính các hạt bột nguyên liệu trích ly, làm tắc đường thoát dầu, giảm tốc độ trích ly. Độ ẩm thích hợp cho các nguyên ly trích ly khoảng 8%. Ẩm trong nguyên liệu trích ly sẽ tương tác với protein và các chất ưa nước khác, ngăn cản sự thấm sâu của dung môi vào bên trong nguyên liệu làm chậm quá trình khuếch tán phân tử và đối lưu. (iv) Kích thước và hình dạng hạt Kích thước và hình dạng hạt ảnh hưởng đến vận tốc chuyển động của dung môi qua lớp nguyên liệu. Nguyên liệu trích ly bền, không bị vỡ vụn, trong quá trình trích ly sẽ tạo các hạt mịn lắng đọng trên những phần nguyên liệu chưa bị phá vỡ cấu trúc, làm tắc các ống mao dẫn, dung môi sẽ lưu thông trên toàn bề mặt lớp nguyên liệu. Mặt khác, các hạt mịn này sẽ bị dòng dung môi cuốn vào mixen, làm cho mixen ra khỏi thiết bị có nhiều thành phần phân tán, gây phức tạp cho quá trình làm sạch mixen. (v) Vận tốc chuyển động của dung môi Tăng vận tốc chuyển động của dung môi tức làm tăng nồng độ mixen, tăng tốc độ khuếch tán, rút ngắn thời gian trích ly. Tuy nhiên, nồng độ mixen thu được loãng, hao tốn nhiều dung môi. (vi) Tỷ lệ dung môi và nguyên liệu Lượng nguyên liệu trích ly tỷ lệ thuận với lượng dung môi, tùy thuộc vào đặc tính hòa tan dầu của từng loại dung môi. Tỷ lệ phù hợp xúc tiến nhanh quá trình trích ly, tách kiệt dầu trong nguyên liệu, giảm thấp hàm lượng dầu trong bã. 3.1.5.5. Phương pháp trích ly dầu thực vật trong công nghiệp Để trích ly dầu từ nguyên liệu có dầu người ta có thể áp dụng 2 phương pháp trích ly dầu gián đoạn và trích ly liên tục. Tuy nhiên, phương pháp trích ly gián đoạn không hoàn chỉnh nên hiện nay ít được sử dụng. Trích ly liên tục là phương pháp cơ bản để tách dầu thực vật hiện nay. Trong quá trình trích ly, nguyên liệu và dung môi có thể chuyển động cùng chiều hoặc ngược chiều (quá trình trích ly ngược chiều, cùng chiều). Phương pháp tiến hành: - Ngâm nguyên liệu trong dòng chuyển động ngược chiều chuyển động của dung môi. - Dội tưới liên tục nhiều đợt dung môi (hoặc mixen loãng) lên lớp nguyên liệu chuyển động. Trên đường chuyển động của nguyên liệu ra khỏi thiết bị trích ly gặp dung môi nạp vào ngược chiều. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 49 Quá trình trích ly dầu từ nguyên liệu có dầu không phụ thuộc vào kết cấu thiết bị mà xảy ra chủ yếu do tương tác giữa dung môi và dầu tạo thành dung dịch mixen. Mixen sau khi ra khỏi khu vực trích ly, đem phân ly thành dầu vào dung môi bằng cách làm bốc hơi dung môi sẽ thu được bã dầu sạch dung môi. Hơi dung môi bốc ra đem ngưng tụ - tái sinh hay phục hồi từ trạng thái hơi thành trạng thái lỏng, thu được dung môi gọi là dung môi thu hồi hoặc dung môi hồi lưu. Sản xuất dầu bằng phương pháp trích ly cần một lượng lớn hơi nước làm chất tải nhiệt (sử dụng để bốc hơi dung môi từ mixen và bã trích ly), điện năng cần sử dụng ít hơn so với ép. 3.1.5.6. Làm sạch mixen Mixen thu được sau trích ly, ngoài thành phần dầu hòa tan trong đó còn kéo theo các chất màu, phức phospholipid, các hạt bã dầu và các tạp chất cơ học khác. Các tạp chất này có thể 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 mixen, làm giảm phẩm chất dầu, tạo ra lớp cặn đóng kết trên bề mặt thiết bị. Các chất này còn làm cho dầu tăng chỉ số acid, sẫm màu. Do đó, để thu được dầu trích ly có chất lượng tốt, cần phải làm sạch các tạp chất hòa tan và không hòa tan trong mixen trước khi đem chưng cất dung môi. Các phương pháp làm sạch mixen chủ yếu hiện nay: (i) Lắng Đây là giai đoạn đầu tiên được sử dụng nhằm tách sơ bộ các hạt tạp chất không tan trong mixen. Khi lắng các hạt này tự tách ra dưới ảnh hưởng của trọng lượng bản thân. (ii) Lọc Lọc mixen là quá trình tách tạp chất không tan trong mixen bằng cách cho mixen chảy qua một bề mặt vật liệu lọc. Các loại vải lọc khác nhau có khả năng lọc sạch tạp chất của mixen với mức độ khác nhau. (iii) Ly tâm Đây là quá trình tách tạp chất rắn có kích thước nhỏ ra khỏi mixen dưới tác động của lực ly tâm. 3.1.5.7. Chưng cất mixen Chưng cất mixen là quá trình phân ly dung dịch mixen trong dung môi bằng cách cất cho dung môi bay hơi ra khỏi dầu không bay hơi. Thực hiện bằng cách đun mixen đến nhiệt độ bay hơi của dung môi, tiến hành cho đến khi hơi dung môi bốc ra khỏi mixen hoàn toàn. Hơi dung môi khi bay hơi được đưa qua thiết bị ngưng tụ để thu hồi lại. Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 50 3.2. SẢN XUẤT DẦU TỪ THỊT QUẢ CHỨA DẦU (FRUIT FLESH OIL, PULP OIL) Quá trình chiết tách dầu từ thịt quả chứa dầu khá khác biệt so với việc chiết tách từ hạt dầu. Nguyên nhân chủ yếu có lẽ do sự khác biệt về tính chất và thành phần nguyên liệu. Nguyên liệu thô là thịt quả chứa nhiều nước, điều này làm cho thời gian bảo quản trước khi chế biến giới hạn, thông thường quả được tách chiết dầu ngay sau thu hoạch. Trong quá trình xử lý, các mức độ khác nhau về cơ học và tự động hóa đều được sử dụng. Ngoài ra, việc áp dụng phương pháp sản xuất thủ công rất khác biệt so với sản xuất lớn. Hai loại dầu được chế biến phổ biến từ thịt quả là dầu cọ và dầu olive. 3.2.1. Dầu cọ Dầu cọ được sản xuất và sử dụng rất rộng rãi ở các quốc gia chuyên trồng cọ như các nước thuộc Châu Phi, ước tính có hàng ngàn cơ sở trích ly dầu cọ ở những vùng này. Cho đến ngày nay, việc chiết tách dầu cọ vẫn chủ yếu thực hiện theo các phương pháp ép truyền thống. Hiệu suất tách ép dầu theo các phương thức này thường dao động trong khoảng từ 40-65%. Việc trích ly dầu theo quy mô công nghiệp bị hạn chế do quả cọ dễ bị biến đổi, sinh độc tố và không đảm bảo chất lượng khi vận chuyển xa. Về mặt lý thuyết, quá trình trích ly dầu được thực hiện theo phương pháp cổ điển. Tuy nhiên, trên thực tế sản xuất, hầu hết các bước thực hiện đều được cơ giới hóa. Ở thời điểm thu hoạch, lượng acid béo tự do trong dầu cọ thường nhỏ hơn 1%. Giá trị này sẽ gia tăng nhanh chóng, do đó yêu cầu phải có sự kết hợp thật nghiêm ngặt giữa quá trình thu hoạch và chế biến dầu. Các bước chủ yếu trong quá trình ép tách dầu từ thịt quả cọ bao gồm: - Quá trình tiệt trùng: mục đích của tiến trình này là làm mềm phần cuống nối giữa quả cọ trong buồng lớn, đồng thời tạo khoảng trống giữa phần thịt quả và hạt, nhằm tách loại dễ dàng phần hạt cọ ở bước tiếp theo. Quá trình tiệt trùng còn nhằm vô hoạt các enzyme và vi sinh vật có mặt trong quả, có khả năng gây ôi hóa, làm tăng lượng acid béo tự do trong dầu. Tiến trình xử lý này đều có thể được thực hiện trong thiết bị tiệt trùng với dung tích khác nhau: từ nhỏ đến lớn, tùy vào công suất của nhà máy. - Phân tách: Buồng cọ sau quá trình tiệt trùng được đưa qua thiết bị phân tách kiểu trống (trục quay thẳng đứng) nhằm tách riêng phần quả ra khỏi quầy. - Giai đoạn “chưng” (digestion): nhằm mục đích phân tách thịt quả từ hạt và phá vỡ màng tế bào để giải phóng dầu, giúp quá trình ép tách dầu được dễ dàng. Điều kiện chưng phù hợp cho quả cọ là 20 phút ở nhiệt độ 90-100oC. Thiết bị chưng thường được thiết kế là thiết bị gia nhiệt hai vỏ hình trụ thẳng đứng có cánh khuấy; nhiệt cung cấp chủ yếu là hơi nước. - Giai đoạn ép: Bột nghiền (hay cháo - mash) thu được sau giai đoạn chưng được chuyển qua thiết bị ép trục vít liên tục. Giống như quá trình ép thu dầu từ hạt dầu, thiết bị ép trục vít liên tục cũng được thiết kế với phần trục vít nằm trong lồng Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 51 ống hình trụ thẳng đứng, hoạt động theo cơ chế áp suất tạo thành trong lòng ống tăng dần theo sự gia tăng bước vít sẽ tác động lên nguyên liệu, nhờ đó dầu được giải phóng ra khỏi nguyên liệu. Sản phẩm của quá trình ép được phân tách thành hai phần: phần rắn là chất xơ và hạt cọ (khô dầu); phần lỏng bao gồm dầu và nước. Với quá trình chưng phù hợp (90-100oC, 20 phút), lượng dầu còn sót lại trong phần khô dầu có thể giảm còn 5%, đồng thời tỷ lệ hạt cọ bị phá vỡ có thể giảm thấp dưới 15%. Điều này có nghĩa là, chỉ một phần trong tiến trình xảy ra sự trộn lẫn của dầu cọ từ thịt quả với dầu từ hạt cọ. Lượng dầu hỗn hợp này hầu như không đáng kể, chiếm tối đa 3% tổng lượng dầu tách chiết được. - Giai đoạn lọc (gạn) dầu thô: trong thành phần dầu thô thu được sau giai đoạn đầu quá trình gạn lọc vẫn kèm theo sự hiện diện với một tỷ lệ đáng kể chất xơ, cát, sạn. Các tạp chất này sẽ được tách khỏi dầu thô dựa vào sự khác biệt về trọng lượng riêng của mỗi thành phần. - Sấy dầu: Dầu cọ sau lọc còn chứa một tỷ lệ rất nhỏ phospholipid hay dạng gum. Nếu dầu không được làm khô, các thành phần này sẽ hút nước có trong dầu. Quá trình này diễn ra chậm, đến một thời điểm nhất định sẽ trở nên không hòa tan, đây chính là nguyên nhân tạo nên các cặn kết tủa trong thiết bị bảo quản dầu thô. 3.2.2. Dầu olive Trong quá trình chiết tách dầu olive từ thịt quả olive, 2 phương pháp cơ bản có thể được áp dụng là ép và phân tách bằng ly tâm. Phụ thuộc vào cách thức phân tách dầu được chọn lựa, quả olive sẽ được tiến hành tiền xử lý theo các kiểu khác nhau. Trên thực tế, phương pháp thu hái là cơ sở quan trọng nhất cho việc chọn lựa kiểu chiết tách. Trong trường hợp thu hái tự nhiên (hái quả bằng tay), rất ít tạp chất như lá cây, đất, đá…lẫn vào nguyên liệu khi so sánh với thu hái quả bằng thiết bị cơ học. - Làm sạch và loại tạp chất: công đoạn này không cần thiết đối với ép tách dầu do lượng lá cây và tạp chất lẫn vào không gây ảnh hưởng đến quá trình ép, đồng thời không có tác hại đến thiết bị ép. Trong trường hợp tách chiết dầu bằng ly tâm, việc loại tạp chất rất quan trọng do chúng dễ dàng làm hỏng thiết bị. Các tạp chất này có thể được loại ra bằng thiết bị tự động khi quả olive được rửa với nước luân lưu. - Nghiền quả “Oil crushing”: Mục đích chính của công đoạn này là sử dụng lực cơ học để phá vỡ màng tế bào, giúp dầu giải phóng ra ngoài bề mặt, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tách kiệt dầu. Hai thiết bị cơ bản được sử dụng là nghiền bằng kim loại và nghiền đá. Ở thiết bị nghiền bằng kim loại, quả olive được ném đập vào tường kim loại, quá trình này tiêu tốn ít năng lượng hơn nghiền đá. Tuy nhiên, ưu điểm của nghiền đá là không lẫn vết kim loại vào trong dầu sau tách chiết. Mặc dù vậy, không Sưu tầm bởi: www.daihoc.com.vn Công nghệ chế biến dầu mỡ thực phẩm Trần Thanh Trúc 52 có sự khác biệt đáng kể về chất lượng dầu khi nghiền với các phương pháp khác nhau. Quá trình nghiền quả có thể tiến hành liên tục hay gián đoạn. - Sau khi nghiền, khối bột nghiền (paste) sẽ được trộn lẫn, giúp các giọt dầu kích thước nhỏ kết hợp thành giọt lớn, dầu được tách ra dễ dàng hơn. Quá trình này được tiến hành bằng thiết bị khuấy. - Chiết tách dầu: Quá trình ép hay trích ly bằng ly tâm đều được sử dụng. • Đối với phương pháp ép, dầu được chiết tách bằng t