Đồ án Thiết kế nhà máy tinh luyện dầu thực vật năng suất 50 m3/ngày

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy tinh luyện dầu thực vật năng suất 50 m3/ngày Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy tinh luyện dầu thực vật năng suất 50 m3/ngày GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 1 Mục lục PHẦN 1 .................................................................................................................................................... 5 CÔNG NGHỆ DẦU THỰC VẬT .......................................................................................................... 5 CHƢƠNG I. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ DẦU THỰC VẬT ...................................... 5 1.1.Tình hình sản xuất ............................................................................................................................ 5 1.2. Tình hình tiêu thụ dầu thực vật ...................................................................................................... 6 CHƢƠNG II. NGUYÊN LIỆU DẦU THÔ ........................................................................................... 7 2.1.Thành phần hóa học của dầu thô .................................................................................................... 7 2.1.1.Triglycerit ....................................................................................................................................... 7 2.1.2. Glicerin .......................................................................................................................................... 7 2.1.3. Axit béo .......................................................................................................................................... 8 2.1.4.Phospholipit .................................................................................................................................... 8 2.1.5. Sáp .................................................................................................................................................. 8 2.1.6. Sterols ............................................................................................................................................. 9 2.1.7. Các chất mầu ................................................................................................................................. 9 2.1.8. Vitamin ........................................................................................................................................... 9 2.1.9. Các chất mùi .................................................................................................................................. 9 2.2. Phân loại các tạp chất có trong dầu thô ....................................................................................... 10 CHƢƠNG III. SẢN PHẨM DẦU TINH LUYỆN ............................................................................. 12 CHƢƠNG IV. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU TINH LUYỆN ..................................................... 13 4.1.Mục đích của quá trình tinh luyện dầu ......................................................................................... 13 4.2.Các phƣơng pháp tinh luyện .......................................................................................................... 14 4.3. Quy trình tinh luyện chính ............................................................................................................ 15 4.3.1.Quá trình thủy hóa ....................................................................................................................... 15 4.3.2. Quá trình trung hòa .................................................................................................................... 24 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy tinh luyện dầu thực vật năng suất 50 m3/ngày GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 2 4.3.3.Quá trình rửa dầu ........................................................................................................................ 29 4.3.4. Quá trình sấy dầu ........................................................................................................................ 30 4.3.5. Quá trình tách sáp ...................................................................................................................... 31 4.3.6.Quá trình tẩy màu ........................................................................................................................ 32 4.3.7. Quá trình khử mùi ...................................................................................................................... 36 V. CHỌN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ................................ 41 5.1.1. Quy trình công nghệ ................................................................................................................... 41 5.1.2. Thuyết minh quy trình công nghệ ............................................................................................. 42 5.2. Tính cân bằng vật chất .................................................................................................................. 44 5.2.1. Tính cân bằng cho quá trình thủy hóa. ..................................................................................... 44 5.2.2. Tính cân bằng cho quá trình trung hòa .................................................................................... 45 5.2.3. Tính cân bằng cho quá trình rửa và sấy dầu ............................................................................ 47 5.2.4. Tính cân bằng cho quá trình tẩy mầu và tẩy mùi .................................................................... 47 CHƢƠNG VI. TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ...................................................................................... 50 6.1. Tính và chọn thiết bị chính............................................................................................................ 50 6.1.1. Thiết bị thủy hóa kết hợp với trung hòa ................................................................................... 50 6.1.2. Tính toán thiết bị trung hòa và thủy hóa : ................................................................................ 51 6.1.3. Thiết bị sấy tẩy màu .................................................................................................................... 54 6.1.4. Thiết bị khử mùi .......................................................................................................................... 55 6.2. Chọn thiết bị phụ ........................................................................................................................... 57 6.2.1. Thiết bị ly tâm tách cặn .............................................................................................................. 57 6.2.2. Thiết bị lọc lá ............................................................................................................................... 57 6.2.3. Bơm ly tâm ................................................................................................................................... 58 Chƣơng VII . TÍNH ĐỊNH MỨC TIÊU HAO NĂNG LƢỢNG ....................................................... 60 7.1.Tính hơi và chọn nồi hơi ................................................................................................................. 60 7.1.1. Tính hơi ........................................................................................................................................ 61 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy tinh luyện dầu thực vật năng suất 50 m3/ngày GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 3 7.1.2. Chọn nồi hơi ................................................................................................................................ 64 7.2. Tính điện ......................................................................................................................................... 65 7.2.1. Điện động lực ............................................................................................................................... 65 7.2.2. Điện chiếu sang ............................................................................................................................ 65 7.2.3. Xác định hệ số công suất và dung lƣợng bù .............................................................................. 69 7.2.4. Chọn máy biến áp ....................................................................................................................... 70 7.2.5. Tính điện năng tiêu thụ hàng năm ............................................................................................ 71 Chƣơng VIII : Cấp thoát nƣớc ............................................................................................................ 71 8.1. Tiêu chuẩn nƣớc cấp cho sản xuất và sinh hoạt .......................................................................... 71 8.2. Nhu cầu sử dụng nƣớc toàn nhà máy ........................................................................................... 74 8.2.1.Nƣớc dung trong sản xuất ........................................................................................................... 74 8.2.2. Nƣớc dùng trong sinh hoạt ......................................................................................................... 75 8.2.3. Bể nƣớc – Đài nƣớc ..................................................................................................................... 75 8.3. Thoát nƣớc ...................................................................................................................................... 76 PHẦN 2 ...................................................................................................... Error! Bookmark not defined. TÍNH TOÁN KINH TẾ ............................................................................ Error! Bookmark not defined. Tài liệu tham khảo ................................................................................................................................ 77 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy tinh luyện dầu thực vật năng suất 50 m3/ngày GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 4 MỞ ĐẦU Protein, gluxit, lipit là 3 thành phần thiết yếu để xây dựng nên cơ thể và đảm bảo năng lượng duy trì hoạt động của con người. Ngày nay khi mà dân số tăng nên, con người cũng trở nên hoạt động hơn thì nhu cầu về năng lượng là rất lớn, cụ thể với 1 gam dầu thể khi oxy hóa giải phóng 9,3 kcal, và tham gia vào thành phần nguyên sinh chất của tế bào,… Do vậy dầu thực vật có vị trí quan trọng trong nghành công nghiệp thực phẩm và nhu cầu năng lượng của con người. Dầu thực vật được các chuyên gia dinh dưỡng khuyên dùng vì có chứa nhiều thành phần không no Oleic, Linoleic chuyển hóa trong cơ thể thành vitamin F có tác dụng điều chỉnh làm giảm lượng cholesterol. Về phương diện năng lượng dầu thực vật cung cấp năng lượng lớn hơn các thực phẩm Protein, Gluxit khác. Dầu thực vật cung là dung môi cung cấp cho nghành công nghiệp, Mỳ ăn liền, sơn vecni, đánh bóng đồ da… Do những đóng góp quan trọng như vậy nên việc đưa vào sản xuất dầu thực vật là vô cùng cần thiết. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy tinh luyện dầu thực vật năng suất 50 m3/ngày GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 5 PHẦN 1 CÔNG NGHỆ DẦU THỰC VẬT CHƢƠNG I. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ TIÊU THỤ DẦU THỰC VẬT 1.1.Tình hình sản xuất Hiện nay tại nước ta các nhà máy sản xuất dầu thực vật được bố trí xây dựng ở cả 3 miền của cả nước nhưng không đều, phần lớn các nhà máy dầu thực vật tập chung ở khu vực Miền Nam. Điển hình là đơn vị Vocarimex hoạt động bao gồm các công ty con, Công ty cổ phẩn dầu thực vật dầu Tường An, Công ty cổ phần dầu thực vật Tân Bình, Công ty cổ phần trích ly dầu thực vật, Công ty cổ phần thương mại dầu thực vật. Các công ty liên kết làm ăn Công ty dầu ăn Golden, Công ty TNHH dầu thực vật Cái Lân, Công ty TNHH Mỹ Phẩm LG VINA. Hiện nay Vocarimex nắm giữ 95% thị phần tiêu thụ sản phẩm dầu ăn, 20% thị phần mỹ phẩm với tổng vốn 674,533 tỷ đồng, 2010.[6] Ngày 28 tháng 6 năm 2010, Bộ công thương đã ban hành quyết định phê duyệt quy hoạch phát triển nghành dầu thực vật Việt Nam 2020 – 2025 + Giai đoạn 2011-2015 giá trị sản xuất công nghiệp toàn ngành tăng bình quân từ 17,37%/năm. Đến năm 2015, sản xuất 1.138 ngàn tấn dầu tinh luyện; 268 ngàn tấn dầu thô; xuất khẩu 50 ngàn tấn dầu các loại. + Giai đoạn 2016-2020 giá trị sản xuất công nghiệp toàn ngành tăng bình quân từ 7,11 %/năm. Đến năm 2020, sản xuất 1.587 ngàn tấn dầu tinh luyện 370 ngàn tấn dầu thô; xuất khẩu đạt 80 ngàn tấn dầu các loại. + Giai đoạn 2021-2025 giá trị sản xuất công nghiệp toàn ngành tăng bình quân từ 3,69%/năm. Đến năm 2025, sản xuất và tiêu thụ 1.929 ngàn tấn dầu tinh luyện; 439 ngàn tấn dầu thô; xuất khẩu đạt 100 ngàn tấn dầu các loại.[5] Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy tinh luyện dầu thực vật năng suất 50 m3/ngày GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 6 Tổng sản lượng dầu tinh luyện tại Viêt Nam tính theo đơn vị nghìn tấn từ năm 2011 là 805. 1.2. Tình hình tiêu thụ dầu thực vật Các nhà sản xuất trong nước ước tính năm 2010 tiêu thụ dầu thực vật nước ta vào khoảng 690.000 tấn (bảng 1). Mặc dù không có số liệu chính thức về tiêu thụ dầu thực vật theo đầu người, nhưng FAO dự báo trong vòng 15 năm tới nhu cầu về dầu thực vật nước ta sẽ tăng mạnh do nền kinh tế tăng trưởng nhanh (năm 2010 GDP tăng 6,78%) và chiến dịch marketing rầm rộ về việc thay thế mỡ động vật bằng dầu thực vật để bảo vệ sức khỏe của các nhà sản xuất. Viện Nghiên cứu chiến lược, chính sách công nghiệp (IPSI) ước tính tiêu thụ dầu thực vật trên đầu người năm 2010 vào khoảng từ 7,3 – 8,3kg/người. Tuy nhiên, con số này vẫn còn khá xa so với khuyến nghị của Tổ chức Y tế thế giới (13,5kg/người/năm). IPSI dự báo tiêu thụ dầu thực vật trên đầu người nước ta năm 2015 sẽ tăng ở mức 16,2-17,4 kg/người/năm và đến năm 2020 là 18,6-19,9 kg/người/năm. Hầu hết các loại dầu đậu nành và dầu cọ hiện được dùng để sản xuất thực phẩm, chỉ một số nhỏ được sử dụng trong các ngành công nghiệp và sản xuất mỹ phẩm. Năm 2010, tổng tiêu thụ dầu đậu nhành nước ta là 175.000 tấn và tiêu thụ dầu cọ là 525.000 tấn. FAO dự báo năm 2011 sức tiêu thụ dầu đậu nành và dầu cọ tương ứng là 200.000 tấn và 560.000 tấn. Bảng 1: Tiêu thụ dầu thực vật ở nước ta1 Đơn vị 2008 2009 2010 2015 Tổng tiêu thụ dầu thực vật trong nước Nghìn tấn 607 660,42 690 1200 Tiêu thụ dầu tính theo đầu người Kg/người/năm 7,04 7,6 7,8 14,5 1 Tổng cục thống kê, Bộ công thương Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy tinh luyện dầu thực vật năng suất 50 m3/ngày GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 7 CHƢƠNG II. NGUYÊN LIỆU DẦU THÔ 2.1.Thành phần hóa học của dầu thô Dầu thô là những bán thành phẩm thu được từ nguyên liệu là các hạt , quả chứa dầu, oliu, cọ dầu, đậu nành, ngô, hướng dương, lạc … - Ép: ép 1 lần, ép kiệt, ép nóng. - Trích ly bằng dung môi hữu cơ. Dầu thô là nguyên liệu mới chỉ qua làm sạch sơ bộ lọc cặn tạp, ngoài thành phần chính là glycerit còn có lẫn các thành phần hòa tan khác nhau có thể gọi là tạp chất. 2.1.1.Triglycerit Là thành phần chiếm chủ yếu trong dầu, chiếm hơn 90% khối lượng dầu thô là este của rượu 3 chức gliceril và axit béo. Thành phần glycerit của dầu thô rất phức tạp có từ hàng chục đến hàng trăm. Triglyxerit dạng hóa học tinh khiết không có mầu, 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 với các lipit tự nhiên thoát ra từ hạt dầu cùng với triglycerit. Dầu thực vật do khối lượng phân tử của các triglycerit rất cao nên khó bay hơi ngay cả trong điều kiện chân không. Ở nhiệt độ trên 240 - 250°C, triglicerit mới bị thủy phân hủy thành các sản phẩm bay hơi. 2.1.2. Glicerin Chiếm 10% khối lượng hợp chất trong glixerit. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy tinh luyện dầu thực vật năng suất 50 m3/ngày GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 8 2.1.3. Axit béo Chiếm 90% khối lượng trong hợp chất glicerit. Tính chất của dầu do thành phần của axit béo và vị trí của chúng trong phân tử triglycerit quyết định vì glycerin đều như nhau trong tất cả các loại dầu. Tính chất vật lý và hóa học của axit béo do số nối đôi và số nguyên tử cacbon tạo ra. Các axit béo no thường bền với các tác động khác nhau. Các axit béo không no dễ bị oxi hóa bởi oxi không khí làm cho dầu bị hắc đắng. Các axit béo trong dầu thường có mạch cacbon với số nguyên tử chẵn. Các axit béo không no trong dầu dừa có tỉ lệ thấp so với các loại dầu khác. 2.1.4.Phospholipit Là dẫn xuất của triglycerit. Phospholipit chiếm 0,5-3% trong dầu tùy thuộc loại dầu. Hàm lượng phosphatit càng nhiều thì chất lượng dầu càng giảm nên cần loại bỏ dầu bằng phương pháp thủy hóa. 2.1.5. Sáp Là este của các axit béo có mạch cacbon dài và rượu đơn hoặc đa chức. Sáp nằm trên các mô bì của hạt và quả, nó có trong thành phần tế bào của chúng tạo vai trò bảo vệ mô thực vật. Sáp rất trơ hóa học, không bị tách thành cặn mà tạo thành mạng các hạt lơ lửng làm giảm hình thức của dầu. Sáp không tan trong nước mà tạo thành nhũ tương trong nước, tan trong rượu… Sáp có nhiều trong một số loại dầu thô như dầu bắp dầu lanh, dầu canola, dầu hướng dương…chứa hàm lượng sáp lớn. Sáp là thành phần không tiêu hóa do đó cần phải tách sáp ra khỏi dầu. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy tinh luyện dầu thực vật năng suất 50 m3/ngày GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 9 2.1.6. Sterols Chiếm 1-2% khối lượng trong dầu, không có tác hại trong quá trình bảo quản dầu nhưng cũng không làm tăng thêm giá trị nên loại bỏ. 2.1.7. Các chất mầu Bản thân glycerit không có màu nhưng dầu sản xuất ra lại có màu, đó là do sự có mặt của các sắc tố hòa tan trong chất béo và các lipit mang màu. a. Chlorophyll ( diệp lục tố ): làm dầu có màu vàng xanh, làm tăng các quá trình oxi hóa xảy ra trong quá trình bảo quản và chế biến. b. Caroten: làm dầu chuyển từ vàng sang đỏ sẫm, mang bản chất là chứa các provitamin. Thành phần này ở các loại dầu thô rất ít ngoại trừ dầu cọ, chứa 0,05 đến 0,2% carotene so với tổng lượng chất khô có trong dầu thô. c. Gossypol: là hydrocacbua mạch vòng, có màu vàng da cam và rất độc, thường có trong dầu bông chiếm 0,1 -0,2% so với tổng lượng chất khô có trong dầu thô. Ngoài ra còn có các dẫn xuất khác như; gossypuapurin, anhydricgossypola, gossyphotphatit… đều không có lợi cho dầu. Nên dầu bông bắt buộc phải tinh luyện bằng phương pháp hóa học để loại hợp chất này. 2.1.8. Vitamin Chủ yếu là vitamin có thể tan trong dầu, A, E, D, K… 2.1.9. Các chất mùi Ngoài một số loại mùi có sẵn trong dầu, đại bộ phận các chất có mùi là sản phẩm phân hủy của dầu trong quá trình chế biến. Anhydrit, ceton thường là những chất gây mùi khó chịu cho sản phẩm, một số chất có độc tính với người và động vật khi nồng độ của chúng đáng kể trong thức ăn. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy tinh luyện dầu thực vật năng suất 50 m3/ngày GVHD: Ts.Vũ Hồng Sơn SVTH: Phạm Anh Toàn Lớp: Kỹ thuật sinh học - K53 Page 10 Ngoài ra trong thành phần dầu còn có lẫn các axit béo tự do, các chất protein sẽ làm giảm chất lượng dầu. Bảng 1: Thành phần tạp chất của các loại dầu thô. 2.2. Phân loại các tạp chất có trong dầu thô Các tạp chất trong dầu tồn tại dưới dạng dung dịch thực, dung dịch keo hay huyền phù, chia làm hai loại :  Tạp chất loại một: các chất chuyển vào trong quá trình ép, trích ly từ nguyên liệu có dầu.  Tạp chất loại hai: tất cả các chất xuất hiệ