92807715 Cac Qua Trinh Phan Rieng

GVBM: Trần Trọng Vũ 2012

Các quá trình phân riêng Nhóm 4 D09_TP01 Page 1

I. QUÁ TRÌNH LY TÂM.

1.1 Khái niệm.

- Ly tâm là một quá trình phân riêng các cấu tử có khối lượng riêng khác nhau trong

một hỗn hợp lỏng không đồng nhất dưới tác dụng của lực ly tâm.

1.2 Phân loại quá trình ly tâm.

- Ly tâm để phân riệng hai chất lỏng không tan vào nhau: như hệ nhũ tương nước

trong dầu hoặc hệ nhũ tương dầu trong nước.

- Ly tâm để tách pha rắn ra khỏi pha lỏng (huyền phù): làm trong nước quả trong

quá trình sản xuất nước quả trong.

C = R

m 2

Trong đó: m: khối lượng kg

: tốc độ thùng quay m/s

R: bán kính của thùng quay.

- Nếu R và của thiết bị ly tâm càng lớn thì tốc độ chuyển động của các hạt phân tán

trong hệ nhũ tương hoặc huyền phù sẽ cao.Vì vậy, sẽ giúp cho chúng ta rút ngắn

thời gian ly tâm và nâng cao được mức độ phân riêng.

1.3 Cơ sở khoa học của quá trình.

- Dựa vào ứng dụng chính của quá trình ly tâm mà quá trình ly tâm có các cơ sở lý

thuyết như:

Cơ sở của quá trình ly tâm là phân riêng hai chất lỏng không tan vào nhau (nhũ tương)

- Trong quá trình phân riêng hai chất lỏng không tan vào nhau. Nếu liên tục cho hỗn

hợp hai chất lỏng này vào một ống hình trụ có bán kính r và chiều cao là h với tốc

độ quay là (rad/s). Khi đó chất lỏng có khối lượng riêng lớn hơn sẽ phân bố sát

vào thành ống. Còn chất lỏng có khối lượng riêng thấp hơn sẽ phân bố ở gần tâm

ống. Giữa hai chất lỏng này sẽ hình thành bề mặt phân chia giữa hai pha, bề mặt

phân chia này rất quan trọng trong thiết kế thiết bị để xác định vị trí của ống

dẫn vật liệu và xả ra ngoài. Nhưng trong thực tế thì bề mặt phân chia giữa hai pha

này không rõ ràng.

Theo công thức: BA

BAAn

rr

222

- Trong đó: là khối lượng riêng.

r là bán kính.

- Chúng ta kí hiệu A là chất lỏng có khối lượng riêng lớn hơn, B là chất lỏng có

khối lượng riêng nhỏ hơn.

- Nếu muốn tách một chất lỏng có khối lượng riêng nhẹ (B) ra khỏi chất lỏng có

khối lượng riêng lớn hơn (A), ví dụ như tách chất béo ra khỏi sữa thì thời gian lưu



trong vùng vành khuyên A phải dài hơn thời gian lưu trong vùng vành khuyên B.

Khi đó mặt phân chia pha có xu hướng chuyển về phía tâm của ống ly tâm để thể

tích của vành khuyên A vượt trội hơn so với vành khuyên B. Lúc đó, chất lỏng B

sẽ chịu tác dụng của lực ly tâm trong một khoảng thời gian ngắn, còn chất lỏng A

chịu tác dụng của lực ly tâm trong thời gian dài hơn. Điều này đạt được khi bán

kính RA giảm bán kính Ri giảm. Để thực hiện quá trình tách chất lỏng A ra khỏi

chất lỏng B quá trình này sẽ diễn ra ngược lại. Sự thay đổi vị trí của mặt phân

chia pha có thể thực hiện được với những khoảng cách rất nhỏ ( có thể từ 25-

50 m). Tuy nhiên việc hiệu chỉnh vị trí này phụ thuộc vào kết cấu của thiết bị.

Việc hiệu chỉnh vị trí của mặt phân chia pha cũng có thể được thực hiện bằng cách

thay đổi lưu lượng của dòng ra.

Cơ sở của quá trình ly tâm tách pha rắn ra khỏi pha lỏng ( huyền phù )

- Trong quá trình ly tâm phân riêng hệ huyền phù. Khi huyền phù được cung cấp

vào thiết bị có dạng hình trụ từ đáy, thì dưới tác dụng của lực ly tâm các hạt rắn

trong hệ này sẽ dịch chuyển về phía thành ống. Nếu các hạt rắn này chuyển động

về phía thành ống trước khi ra khỏi ống thì chúng sẽ được giữ lại trong ống và

tách ra khỏi hệ huyền phù. Nếu như hạt rắn không dịch chuyển đến thành ống thì

nó vẫn ở lại trong dung dịch và đi ra ngoài ống ly tâm. Tỉ lệ giữa lượng hạt rắn

được giữ lại trong ống và lượng hạt rắn đi ra khỏi ống ly tâm phụ thuộc vào tốc độ

nhập liệu.

Phương trình thể hiện mối quan hệ giữa tốc độ nhập liệu, tốc độ ly tâm và kích thước của

ống ly tâm như sau:

2/12

2

2

1

2

22

1

2/ln2

18

)(2

RR

Rg

VDgq

ps



- Phương trình này được dử dụng để tính toán lưu lượng dòng nhập liệu trong ống

ly tâm hình trụ khi biết kích thước và tốc độ quay của ống ly tâm.

Trong đó: q: lưu lượng của dòng dung dịch

g: gia tốc trọng trường

s : tỷ trọng của huyền phù

1 : tỷ trọng của dung dịch

: độ nhớt của dung dịch

: tốc độ góc của ống ly tâm

R1 bán kính trong của vành khuyên tạo thành bởi chất lỏng

R2: bán kính trong của ống ly tâm

V: thể tích của phần chất lỏng được giữ lại trong ống ly tâm

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ly tâm

- Độ nhớt của pha lỏng: độ nhớt là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng rất lớn đến quá

trình ly tâm. Khi tác dụng cùng một lực, nếu độ nhớt của môi trường càng lớn thì

trở lực của nó càng cao vì thế mà tốc độ ly tâm càng chậm. Nếu muốn quá trình ly

tâm được nhanh hơn thì phải làm cho độ nhớt của nguyên liệu vào càng thấp. Để

đạt đựơc điều này thì nhiệt độ là yếu tố quan trọng tiếp theo ảnh hưởng đến quá

trình ly tâm. Tuy nhiên cũng cần phải chú ý, khi gia tăng nhiệt độ cho sản phẩm

cần chú ý đến các thành phần nhạy cảm với nhiệt độ như(vitamin, protein,…).

- Độ chênh lệch khối lượng riêng: nếu độ chênh lệch khối lượng riêng của hai cấu tử

càng lớn thì quá trình phân riêng càng dễ dàng và ngược lại. Trong quá trình phân

riêng hai chất lỏng, độ chênh lệch khối lượng riêng của hai chất lỏng không nên

thấp hơn 3%.

- Ngoài ra còn một số yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình ly tâm như:

o Vận tốc ly tâm.

o Bán kính ly tâm.

o Thời gian lưu.

1.5. Thiết bị:

Máy ly tâm được phân thành 3 nhóm:

- Máy ly tâm phân riêng hai chất lỏng không tan vào nhau.

- Máy ly tâm làm trong chất lỏng bằng cách loại bỏ số lượng nhỏ chất rắn (ly tâm

lọc).



- Máy ly tâm cho hệ huyền phù có tỷ lệ pha rắn cao

Phân riêng hai chất lỏng không tan vào nhau - Thiết bị ly tâm ống: Thiết bị này bao gồm một ống hình trụ có đường kính là 0.1

m và dài 0.75 m. Vận tốc quay bên trong ống ly tâm có thể đạt từ 15000-50000

vòng/phút và phụ thuộc vào đường kính. Tốc độ quay càng lớn đường kính ống

phải càng nhỏ. Ở thiết bị này thì nguyên liệu được đưa vào trong ống từ phía dưới.

Hai pha lỏng được tách ra trong ống và được thu hồi ở đỉnh trên của ống ly tâm

thông qua cơ cấu chảy tràn. Tuỳ thuộc vào đối tượng cũng như hiệu quả của quá

trình phân riêng có thể lắp thêm cơ cấu đĩa trọng lực.

- Thiết bị ly tâm dĩa: Thiết bị được cấu tạo bao gồm chén xoay than hình trụ có

đường kính từ 0.2-1.2 m, bao gồm những thanh kim loại xếp chồng lên nhau tạo

thành hình nón và khoảng cách giữa hai thanh kim loại là 0.5-1.27 mm với tốc độ

quay là 2000-7000 vòng/phút.

- Trên các đĩa được sắp xếp sao cho có thể tạo thành một dòng chảy từ đĩa trên

xuống đĩa cuối cùng của chén xoay. Tại khoảng trống giữa các thanh kim loại,

dưới tác dụng của lực ly tâm, pha nặng sẽ di chuyển ra xa tâm đĩa còn pha nhẹ sẽ

di chuyển vào gần tâm của đĩa và được đẩy lên trên đỉnh của chén xoay để thu hồi.

Thiết bị này được sử dụng để tách kem từ sữa và làm rõ các loại dầu, chiết

xuất cà phê và nước trái cây.



Ly tâm làm trong chất lỏng bằng cách loại bỏ số lượng nhỏ chất rắn (ly tâm lọc). - Thiết bị ly tâm có chén xoay dạng côn: cấu tạo gồm một chén xoay dạng côn quay

quanh một trục thẳng đứng. Tất cả được đặt trong vỏ cố định. Nguyên liệu đi vào

đáy của chén xoay, dưới tác dụng của lực ly tâm, các huyền phù sẽ di chuyển về

thành của chén xoay và bám trên đó. Phần dung dịch sẽ di chuyển lên phía trên và

chảy tràn ra ngoài.Trong các loại vòi phun, chất rắn liên tục được thải qua các

lỗ nhỏ ở ngoại vi của bát và được chứa trong một bình chứa, khi bã dày thiết bị

được ngừng hoạt động, lớp bã được tách bằng dao và tháo ra ngoài bằng cửa xả

của đáy chén xoay. Trong các loạivan, các lỗ được trang bị với van mở định kỳ.

Thiết bị này có thể áp dụng cho huyền phù có 3% rắn. Ưu điểm của thiết bị này là

hạn chế tổn thất pha lỏng và nồng độ các cấu tử thuộc pha phân tán trong dòng bã

có thể tăng cao hơn.

Ly tâm cho hệ huyền phù có tỷ lệ pha rắn cao. - Thiết bị này gồm một chén xoay hình trụ, có một đầu dạng côn, bên trong có trục

vis. Ở thiết bị này thì trục vis và chén xoay quay cùng chiều với nhau, nhưng tốc

độ của chén xoay cao hơn tốc độ của trục vis. Khi ấy, chất rắn sẽ được đẩy ra

thành của chén xoay và được trục vis đẩy về phía đầu côn và thoát ra ngoài, còn

pha lỏng sẽ di chuyển đến đầu còn lại và thoát ra ngoài.

http://www.google.com.vn/imgres?q=conveyor+bowl+centrifuges&um=1&hl=vi&sa=N&biw=1311&bih=504&tbm=isch&tbnid=qoNy8Ym0CuJaJM:&imgrefurl=http://www.hutch-hayes.com/prod-decantercentifuges.html&docid=6C-qbAb3vKz5GM&imgurl=http://www.hutch-hayes.com/images/decanter-1.png&w=600&h=291&ei=nNeCT6XLAaeeiAfY8birBA&zoom=1&iact=hc&vpx=551&vpy=136&dur=218&hovh=156&hovw=323&tx=135&ty=110&sig=100590789158637334709&page=4&tbnh=87&tbnw=180&start=44&ndsp=18&ved=1t:429,r:3,s:44,i:172





1.6. Ứng dụng của quá trình ly tâm o Chế biến sữa: trong công nghệ chế biến sữa, quá trình ly tâm được sử dụng để tách

chất béo ra khỏi sữa. Tuỳ theo mục đích mà có thể tách một phần hoặc hoàn toàn chất

béo. Để sản xuất các sản phẩm sữa gầy, quá trình ly tâm có thể làm giảm lượng béo

trong sữa xuống thấp hơn 0,05%

- Để tách chất béo ra khỏi sữa, người ta sử dụng thiết bị ly tâm dạng đĩa .Thiết bị

gồm có thân máy, bên trong là một thùng quay được nối với một motor truyền

động bên ngoài thông qua trục dẫn. Các đĩa quay có đường kính dao động từ 20-

120 cm và được xếp chồng lên nhau. Các lỗ trên dĩa ly tâm sẽ tạo nên những kênh

dẫn theo phương thẳng đứng. Khoảng cách giữa 2 đĩa ly tâm liên tiếp là 0,5-1,3

mm. Thiết bị hoạt động theo phương pháp liên tục. Đầu tiên sữa nguyên liệu sẽ

được nạp vào máy ly tâm, tiếp theo sữa sẽ theo hệ thống kênh dẫn để chảy vào các

khoảng không gian hẹp giữa các đĩa ly tâm. Dưới tác dụng của lực ly tâm, sữa

được phân chia thành 2 phần: phần cream có khối lượng riêng thấp sẽ chuyển

động hướng về phía trục của thùng quay, phần sữa gầy có khố lượng riêng cao sẽ

chuyển động về phía thành thùng quay. Sau cùng cả hai dòng cream và sữa gầy sẽ

theo những kênh để thoát ra ngoài. Hàm lượng chất béo trung bình trong sữa gầy

là 0,05%. Trước khi đưa vào tách béo sữa thường được gia nhiệt lên 55-650C.

o Sản xuất dầu tinh luyện: trong qúa trình tinh luyện dầu, dầu thô được xử lý với

nước, axit hoặc kiềm để loại các phosphatide và các chất gum. Sau khi xử lý xong,

dầu sẽ được đem đi ly tâm để tách các tạp chất đó ra. Nếu quá trình tách gum bằng

axit thì sau khi tách gum, dầu sẽ được đem đi ly tâm để tách các tạp chất đó ra. Nếu

qúa trình tách gum bằng axit thì sau khi tách gum, dầu sẽ được rửa lại bằng nước

nóng và nước rửa này cũng được tách ra bằng phương pháp ly tâm. Sau đó dầu sẽ

được tiếp tục đem đi trung hoà và các chất xà phòng sẽ được tách ra bằng phương

pháp ly tâm. Dầu tiếp tục được rửa bằng nước nóng và nước rửa cũng được tách ra

bằng phương pháp ly tâm.

o Sản xuất bia: Trong công nghệ sản xuất bia, phương pháp ly tâm có thể được sử dụng để làm trong dịch nha và bia. Qúa trình ly tâm cũng có thể được ứng dụng để

tách nấm men có trong bia. Trong quá trình ly tâm bia , cần đảm bảo độ kín của thiết

bị, vì nếu không sẽ gây ra tổn thất CO2 đồng thời O2 có thể xâm nhập vào bia, làm

giảm độ bền của sản phẩm. Quá trình này sử dụng khi lượng nấm men có trong bia

cần lọc rất nhiều (lên men nổi, chu kì lên men ngắn). ưu điểm của quá trình này là rút

ngắn thời gian và có thể sử dụng trước khi đưa bia vào lên men phụ. Với phương pháp



ly tâm cho phép giảm lượng nấm men xuống ít hơn 500.000 tế bào/ml. Tuy nhiên,

phương pháp này cũng có nhược điểm là:

Vốn đầu tư cao

Máy ly tâm cần được bảo dưỡng thường xuyên

Có nguy cơ hoà tan O2

Hao hụt nhiều

Áp suất tăng đột ngột (cần phải có thùng điều khiển áp suất).

o Sản xuất rượu vang: quá trình ly tâm có nhiều ứng dụng trong qúa trình sản xuất rượu vang. Quá trình ly tâm có thể sử dụng hoặc kết hợp với quá trình lọc. Để làm

trong dịch nho sau khi ép, ta có thể sử dụng phương pháp ly tâm. Để tách nấm men

sót trong rượu vang cũng có thể sử dụng phương pháp ly tâm.Trong sản xuất rượu

vang đỏ, qúa trình ly tâm cũng có thể được áp dụng để tách nấm men và tạp chất

trước khi cho vào thùng ủ.

o Chế biến rau quả: Trong công nghệ sản xuất các loại rau quả, qúa trình ly tâm đóng vai trò khá quan trọng. Quá trình ly tâm có thể được sử dụng để tách các loại chất

nhầy khi sản xuất nước ép từ citrus hay quả dứa . Nó cũng có thể được sử dụng để

tách các tạp chất trong quá trình làm trong các loại nước quả để sản xuất nước quả

trong. Nó còn ứng dụng trong sản xuất tinh dầu từ các loại quả có múi. Dịch trích

đường có chứa 0,5-3% w/w tinh dầu. Hỗn hợp này tiếp tục được ly tâm lần 2 để tách

tinh dầu có độ tinh sạch cao hơn.

o Trong công nghệ sản xuất đường: khai thác.

Đây là giai đoạn tách tinh thể ra khỏi mật bằng lực ly tâm trong các thùng quay với tốc

độ cao. Sau khi ly tâm nhận được đường, mật nâu và mật trắng.

Nguyên tắc thực hiện: máy ly tâm quay sinh lực ly tâm làm cho mật văng ra qua lưới ly

tâm bên thành máy, còn đường cát hạt to không lọt qua lưới nằm lại. Khả năng tách mật

phụ thuộc vào loại “ đường non” và tính năng máy ly tâm. Quá trình ly tâm được chia

thành hai giai đoạn:

Xử lý đường non trước khi ly tâm

Đường non được đưa xuống các thiết bị kết tinh làm lạnh. Thời gian kết tinh làm lạnh đối

với đường A khoảng 2 – 3h, đường non B: 6 – 8h, đường non C: 22 – 32h. Sau đó được

xả xuống máng phân phối để khuấy đều và phân phối đến các máy ly tâm.Máng phân

phối đường non là một thùng hình chữ U nằm ngang, bên trong có cánh khuấy loại vít tải

quay với tốc độ 1 vòng/phút.Để tinh thể đường không lắng xuống đáy máng, phía dưới

lắp thêm một cánh khuấy nhỏ có cào quay với tốc độ 3 vòng/phút.Máng đặt nghiêng về

phía máy ly tâm và có máng xả đường non xuống máy ly tâm. Đối với đường non C,

máng phân phối là thiết bị hai vỏ để nâng nhiệt độ đường non lên khoảng 2-50C nhằm

giảm độ nhớt đường non. Nhờ lực ly tâm phần lớn mật được tách ra gọi là mật nguyên

Rượu Rhum được sản xuất từ nguyên liệu chính là nước mía hoặc rỉ đường mía.



o Trong sản xuất rượu RHUM: ly tâm nhằm chuẩn bị cho quá trình chưng cất,

hoàn thiện giá trị cảm quan của sản phẩm.

Quá trình ly tâm nhằm tách bỏ bả men và những chất không hoà tan ra khỏi dịch dấm

chín trước khi chưng cất. thực tế cho thấy, nếu các nhà sản xuất chưg cất dịch dấm chín

không qua ly tâm thì thành phần hoá học của dịch cất thu được có thay đổi đôi chút so

với trường hợp sử dụng dịch dấm chín có qua ly tâm. Kết quả là rượu Rhum thành phẩm

có hương vị gần giống với rượu Cognac và bị mất đi hương vị đặc trưng của nó.

Trong quá trình này ly tâm sẽ phân riêng bã nấm men và một số chất không tan ra khỏi

pha lỏng của dịch dấm chín. Sau quá trình ly tâm, tỷ trọng của dịch dấm chín sẽ thay đổi.

Thiết bị: có thể sử dụng thiết bị ly tâm phân riêng hệ rắn-lỏng.

Trong sản xuất protein concentrate từ đậu nành (Soy protein Concentrate-SPC).

Trong quá trình này ly tâm được ứng dụng nhằm mục đích khai thác

Quá trình ly tâm sẽ thu nhận dịch chiết, đồng thời loại bỏ phần bã không hoà tan ra khỏi

dịch chiết.

Các biến đổi của nguyên liệu

Giảm thể tích và khối lượng của bán thành phẩm

Thay đổi trạng thái từ dạng huyền phù sang dạng dung dịch

Tổn thất một ít protein, vitamin, chất màu theo bã.

Phương pháp thực hiện:

Sử dụng ly tâm lọc để tách bã. Phần rắn thu được sau khi ly tâm lần 1 được đưa vào để

trích ly lần 2 nhằm tách kiệt các chất hoà tan còn sót trong bã, sau đó ly tâm lần 2 để loại

bã.

Trong sản xuất tinh bột sắn: ly tâm được ứng dụng trong quá trình tách dịch bào. Nhằm

mục đích loại dịch bào để hạn chế quá trình oxy hoá làm chuyển màu tinh bột và các

phản ứng hoá học, hoá sinh khác ảnh hưởng đến chất lượng của tinh bột thành phẩm. Để

tách dịch bào có thể sử dụng máy ly tâm dĩa và ly tâm lọc.

Những khó khăn thường gặp trong khi ly tâm: Ngoài trường hợp máy bị đảo do độ xuống

đường non không đều, hoặc các bộ phận tựa và giảm xóc hư hỏng, lưới ly tâm bị

thủng…, còn gặp các trường hợp ly tâm khó do thành phần các chất không đường trong

đường non ảnh hưởng đến sự tách mật khỏi đường, hoặc do độ nhớt lớn, đường non nấu



không đạt…, thường phải ly tâm lâu, hoặc dùng lượng nước và lượng hơi nhiều, rửa lâu,

do đó độ tinh khiết mật ly tâm cao, tăng tổn thất đường. Trong trường hợp đó có thể giảm

thời gian rửa hơi hoặc tăng lượng nước, đồng thời chờ hơi vào vỏ thùng quay để tăng tốc

độ chảy của mật. Có trường hợp còn cho không khí nóng vào vỏ thùng đậy kín để tránh

đường bị nguội và tăng tốc độ chảy của mật.

Ngoài ra quá trình ly tâm còn ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực khác như tách bã sau khi

trích ly trong quá trình sản xuất sữa đậu nành, làm trong các loại syrup, tách nước sau khi

lắng tinh bột, tách chất béo từ thịt xay, táchnước trong cà phê nhân sau khi rửa ca phê

trong qúa trình sơ chế, tách các tinh thể đá trong quá trình cô đặc, kết tinh.

II. QUÁ TRÌNH LỌC: - Quá trình lọc là quá trình tách các chất rắn không tan từ 1 huyền phù bằng cách

cho huyền phù đi qua vật liệu dạng lỗ xốp (hoặc gọi là vách ngăn). Kết quả phần

chất lỏng sẽ đi qua vách ngăn được gọi là chất lọc(dịch lọc) và chất rắn được giữ

lại gọi là bã lọc (bánh lọc).

2.1. Cơ sở khoa học của quá trình lọc:

- Khi phần dịch huyền phù đi qua máy lọc. Những phần đầu tiên sẽ đóng vai trò là

một cái bẫy trong môi trường lọc tức là các phần tử có kích thước lớn sẽ tụ lại

thành 1 đám hoặc những hạt nhỏ bị vướng vào những hạt lớn không qua vách

ngăn được và kết quả nó làm giảm diện tích trong vách ngăn và không cho các

phần sau đi qua. Khi hệ huyền phù có tính chất keo thì sau một thời gian, trên lớp

màng lọc xuất hiện một lớp gel có thể làm bít các lỗ của màng, những đám như

vậy được gọi là lớp màng thứ cấp ( secondary membrane hay layer).

- Điều này đã làm tăng lực cản của lưu lượng chất lỏng và độ chênh lệch áp suất

cũng cao hơn, vì vậy cần phải duy trì tốc độ dòng chảy của chất lọc.

Tốc độ trong quá trình lọc được biểu thị như sau:

Lực truyền( độ chênh lệch áp suất ngang qua máy lọc)

Tốc độ trong quá trình lọc =

Lực cản dòng chảy



Giả sử bã lọc không bị nén ép thì trở lực của dòng chảy qua máy lọc sẽ được sử dụng

công thức:

(

)

Trong đó: R (m-2) = trở lực của dòng chảy đi qua vách ngăn

( Nsm-2) = độ nhớt của chất lỏng

r ( m-2) = trở lực riêng của bã lọc

V (m3) = thể tích dịch lọc

Vc (m3) = thể tích phần bã lọc có trong huyền phù cần phân riêng

A (m2) = diện tích bề mặt lọc của vách ngăn

L (m) = độ dày của vách ngăn và lớp bã lọc

Trong trường hợp tốc độ lọc không đổi, tốc độ dòng chảy qua vách ngăn được tính theo

công thức sau:

Trong đó:

Q (V/t) (m3s

-1) = tốc độ chảy của dịch lọc

(Pa) = độ chênh lệch áp suất ở 2 bên vách ngăn

t(s) = thời gian lọc

- Phương trình này được dùng để xác định mức độ thay đổi trong quá trình lọc để

tốc độ lọc là một hằng số.

Trong trường hợp áp suất lọc thay đổi, tốc độ dòng chảy qua vách ngăn sẽ giảm dần do

trở lực bã lọc tăng dần. phương trình tr được viết lại như sau:

Dựa vào độ dốc

và giá trị

, chúng ta có thể xác định được trở lực riêng của bã

lọc, chiều dày của bã và vách ngăn.

Trong trường hợp bã lọc bị nén ép, tức trở lực riêng của bã thay đổi theo áp suất lọc, ta

có:

Trong đó:

r’: trở lực riêng của bã với sự chênh lệch áp suất là 101.103Pa

S: độ nén của bã.

- Trong một số trường hợp, người ta cần thực hiện quá trình rửa bã lọc. Nếu sản phẩm

cần thu nhận là dịch lọc thì việc rửa bã lọc là để tận thu các chất hòa tan và phần dịch

lỏng còn sót lại trong bã. Còn nếu sản phẩm cần thu nhận là bã lọc thì quá trình rửa bã

nhằm mục đích làm sạch bã, rửa trôi các chất hoà tan trong pha lỏng còn lẫn trong bã.



2.2. Mục đích công nghệ và phạm vi thực hiện:

- Mục đích khai thác: trong công nghiệp thực phẩm, quá trình lọc nhằm mục đích phân

riêng huyền phù, giữ lại những cấu tử cần thiết để tạo nên sản phẩm, đồng thời tách bỏ

các tạp chất trong hỗn hợp ban đầu. Theo quan điểm này, quá trình lọc có mục đích công

nghệ là khai thác.

Ví dụ: trong công nghệ sản xuất sinh khối nấm men bánh mì, sau quá trình lên men

chúng ta sẽ thu được một canh trường lỏng ở dạng huyền phù. Quá trình lọc sẽ giúp

chúng ta tách bỏ pha lỏng và thu nhận được sinh khối nấm men.

Trong công nghệ sản xuất sữa đậu nành quá trình lọc nhằm loại bỏ bã đậu và thu lấy dịch

huyền phù sữa, giúp cho quá trình truyền nhiệt tốt hơn trong các giai đoạn sau.

-Mục đích hoàn thiện: quá trình lọc giúp cải thiện một số chỉ tiêu chất lượng sản phẩm

như độ trong, tách bỏ cặn còn sót lại… nên có mục đích công nghệ là hoàn thiện.

Ví dụ: trong công nghiệp sản xuất rượu vang, sau quá trình tàng trữ, rượu vang vẫn còn

chứa một ít cặn lơ lửng. Đó là các hợp chất keo có bản chất là protein bị biến tính do quá

trình tàng trữ diễn ra ở nhiệt độ thấp. Quá trình lọc giúp chúng ta loại bỏ cặn, cải thiện độ

trong của sản phẩm. Tương tự như quá trình lọc bia, với mục đích làm trong bia sau quá

trình lên men người ta lọc bia để loại bỏ một số tạp chất, cặn bã làm bia trong hơn.

Trong công nghiệp thực phẩm, quá trình lọc thường được sử dụng trong sản xuất các sản

phẩm lên men (bia, rượu vang, nước giải khát lên men...), nước rau quả, thức uống dạng

pha chế, syrup, sản xuất các loại đường (glucose, maltose), maltodextrin, trà và café hòa

tan, dầu thực vật, một số sản phẩm từ sữa…

2.3. Các yếu tố ảnh hưởng và biến đổi của nguyên liệu:

- Vật lý: khi lọc huyền phù, chúng ta sẽ thu được dịch lọc và bã lọc. Một số chỉ tiêu vật lý

của dịch lọc sẽ thay đổi so với huyền phù ban đầu như tỷ trọng, độ trong…

- Hóa học: quá trình lọc không gây ra những biến đổi hóa học trong huyền phù. Tuy

nhiên, nếu chúng ta thực hiện quá trình lọc ở nhiệt độ cao hoặc trong điều kiện tiếp xúc

với không khí thì các cấu tử trong nguyên liệu có thể bị biến đổi hoặc tương tác với nhau

và tạo ra một số hợp chất hóa học mới.

- Hóa lý: quá trình lọc huyền phù sẽ phân riêng 2 pha lỏng và rắn.Thông thường không

xảy ra sự chuyển pha trong quá trình lọc. Tuy nhiên, một số cấu tử dễ bay hơi như các

hợp chất mùi trong dịch lọc có thể bị tổn thất.

- Sinh học: quá trình lọc không gây ra những biến đổi sinh học. Nếu thời gian lọc huyền

phù kéo dài thì hệ vi sinh vật có sẵn trong huyền phù hoặc các vi sinh vật từ môi trường

sản xuất bị nhiễm vào huyền phù sẽ phát triển. Để hạn chế vấn đề này, các nhà sản xuất

thực phẩm cần tiến hành lọc nhanh và trong điều kiện kín.

Các yếu tố ảnh hưởng: Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc có thể được chia thành ba nhóm liên quan đến

tính chất của vách ngăn, tính chất của huyền phù và điều kiện thực hiện quá trình.

- Tính chất của vách ngăn:



Tính chất quan trọng của vách ngăn trong quá trình lọc huyền phù là khả năng giữ pha

rắn và khả năng cho pha lỏng khuếch tán qua vách ngăn.

Khả năng giữ pha rắn được xác định bằng tỷ lệ phần trăm lượng pha rắn bị giữ lại trên

vách ngăn so với tổng lượng pha rắn có trong huyền phù ban đầu. Giá trị này nói lên hiệu

quả của quá trình phân riêng bởi vách ngăn. Khả năng giữ pha rắn của vách ngăn càng

cao thì hiệu quả phân riêng của quá trình lọc sẽ càng cao.

Khả năng khuếch tán của pha lỏng qua vách ngăn được xác định bởi tốc độ dòng dịch

lọc. Giá trị này giúp cho chúng ta dự đoán thời gian thực hiện quá trình lọc.

Các tính chất này phụ thuộc vào bản chất hóa học và cấu trúc hình học của vách ngăn.

Tùy theo từng trường hợp cụ thể mà các nhà sản xuất cần lựa chọn vật ngăn phù hợp để

thực hiện quá trình phân riêng.

- Tính chất của huyền phù:

Pha phân tán: tỷ lệ phần trăm khối lượng của pha phân tán trong huyền phù và các tính

chất của pha phân tán như kích thước, hình dạng, khả năng chịu nén,… sẽ ảnh hưởng đến

tốc độ lọc và độ phân riêng. Trong quá trình lọc, bã lọc sẽ được hình thành từ pha rắn của

huyền phù. Người ta chia bã lọc thành hai nhóm: không bị nén ép và bị nén ép. Trở lực

và lượng pha lỏng còn sót trong hai loại bã này sẽ thay đổi theo những quy luật khác

nhau.

Pha liên tục: thành phần định tính và định lượng các cấu tử có trong pha liên tục, giá trị

pH, độ nhớt,… sẽ ảnh hưởng đến tốc độ lọc và độ phân riêng.

Điều kiện lọc:

Áp suất lọc như đã đề cập ở phần trên, động lực của quá trình lọc là sự chênh lệch áp suất

ở 2 bên bề mặt của vách ngăn. Chênh lệch áp suất này càng lớn thì tốc độ lọc sẽ tăng

theo.

- Trong quá trình lọc, việc hình thành lớp bã lọc sẽ làm tăng trở lực cho quá trình và

tốc độ lọc sẽ giảm dần. Để tăng tốc độ lọc, các nhà sản xuất thường tăng độ chênh

lệch áp suất ở hai bên bề mặt vách ngăn, tức tăng áp lực bơm huyền phù (trường

hợp lọc áp lực) hoặc tạo áp suất chân không sâu hơn từ phía dịch lọc ( trường hợp

lọc chân không). Tuy nhiên, cần chú ý là nếu bã lọc thuộc dạng bị nén ép thì việc

tăng áp lực bơm huyền phù có thể làm cho các mao dẫn trong bã bị giảm kích

thước. Kết quả là trong khoảng thời gian đầu tăng áp suất thì tốc độ lọc sẽ tăng

lên, nhưng sau đó, tốc độ lọc bị chậm lại. Ngoài ra, việc tăng áp lực bơm huyền

phù quá lớn hoặc tạo chân không quá sâu từ phía dịch lọc có thể làm tổn thương

cấu trúc của một số vách ngăn.

Nhiệt độ lọc: nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến đô nhớt của pha lỏng trong huyền phù. Khi tăng

nhiệt độ, độ nhớt giảm, khả năng khuếch tán của các cấu tử trong pha lỏng sẽ gia tăng

nên tốc độ lọc cũng tăng theo. Tuy nhiên, nếu sử dụng nhiệt độ cao thì sẽ tăng chi phí



năng lượng cho quá trình lọc.Ngoài ra, nhiệt độ cao còn làm tổn thất các cấu tử mẫn cảm

với nhiệt có trong thực phẩm, đồng thời có thể xảy ra một số phản ứng hóa học không

mong muốn trong huyền phù.Trong công nghiệp thực phẩm, tùy thuộc vào bản chất của

nguyên liệu mà các nhà sản xuất sẽ lựa chọn nhiệt độ lọc thích hợp.

Ví dụ: trong sản xuất bia, sau quá trình nấu dịch nha, người ta thực hiện quá trình lọc ở

nhiệt độ 76-780C để tách bỏ bã malt. Còn sau quá trình lên men phụ, người ta tiến hành

lọc bia ở 2-40C nhằm mục đích tách bỏ cặn men và các tạp chất lơ lửng dạng keo.

2.4. Thiết bị:

- Trong công nghiệp thực phẩm, quá trình lọc có thể được thực hiện trên các thiết bị

hoạt động gián đoạn hoặc liên tục. Đối với các thiết bị hoạt động gián đoạn, quá

trình lọc thường gồm 5 giai đoạn: chuẩn bị huyền phù, lọc huyền phù, rửa bã, tháo

bã, vệ sinh thiết bị để sản xuất cho mẻ sản xuất tiếp theo

Dựa vào phương pháp tạo ra sự chênh lệch áp suất ở hai bên bề mặt vật ngăn, các thiết bị

lọc được chia làm ba nhóm: thiết bị lọc hoạt động nhờ áp suất thủy tĩnh, thiết bị lọc áp

suất và thiết bị lọc chân không.

2.4.1. Thiết bị lọc nhờ áp suất thủy tĩnh:

- Thiết bị dạng này ít được sử dụng do thời gian kéo dài. Ưu điểm quan trọng của

thiết bị là cấu tạo đơn giản, dễ vận hành và ít tốn chi phí năng lượng cho quá trình

lọc. Trong công nghiệp thực phẩm, thiết bị lọc nhờ áp suất thủy tĩnh hiện nay chỉ

được sử dụng cho một vài trường hợp như lọc nước công nghệ để phục vụ cho sản

xuất, lọc nước thải đã qua xử lý trước khi thải ra sông hồ, hoặc lọc dịch nha để

tách bã malt trong sản xuất bia. Việc sử dụng nồi lọc ( lauter tun) để tách bã malt

sau quá trình nấu dịch nha hiện nay vẫn phổ biến ở nhiều nhà máy bia trên thế

giới. Trong phương pháp này, người ta dùng bã malt làm vách ngăn và chiều cao

phần dịch lỏng trong nồi lọc làm động lực cho quá trình phân riêng. Ưu điểm của

việc sử dụng thiết bị lọc nhờ áp suất thủy tĩnh trong sản xuất bia là có thể cơ giới

hóa và tự động hóa quá trình lọc.

2.4.2. Thiết bị lọc áp suất:

Thiết bị lọc ép( filter press) : thiết bị làm việc gián đoạn. Việc nạp huyền phù vào thiết bị và tháo dịch lọc ra khỏi thiết bị có thể thực hiện liên tục trong một khoảng thời

gian, tuy nhiên việc tháo bã lọc dễ được thực hiện theo chu kỳ.

Thiết bị gồm có hai bộ phận chính là khung và bảng với tiết diện hình vuông.Khung có

chức năng chứa bã lọc và là nơi để bơm huyền phù vào.Còn bảng lọc với chức năng tạo

nên bề mặt lọc với các rãnh dẫn dịch lọc.

Vách ngăn sử dụng trong thiết bị lọc ép có dạng tấm với tiết diện xấp xỉ tiết diện của

bảng và khung.

Nguyên tắc hoạt động:

Đầu tiên, người ta sẽ đặt hai tấm vật ngăn lên hai bề mặt của một bảng, sau đó sẽ xếp xen

kẽ các khung và bảng lên hệ thống giá đỡ. Khi ép các khung và bảng sát lại với nhau thì



các lỗ trống tại bốn góc của khung và bảng sẽ hình thành nên đường dẫn huyền phù vào

và đường tháo dịch lọc ra.

Trong quá trình lọc, việc ép chặt các khung bảng là rất quan trọng để giữ cho áp suất lọc

được ổn định.Huyền phù được bơm vào thiết bị và được phân phối vào bên trong các

khung. Khi đó, pha rắn sẽ bị giữ lại trong khung bởi vách ngăn. Còn pha lỏng sẽ đi qua

vách ngăn và theo các rãnh trên bảng để tập trung về đường tháo dịch lọc rồi chảy ra

ngoài thiết bị.

Khi các khung chứa đầy bã, chúng ta cần dừng quá trình lọc và tiến hành rửa bã.Quá

trình rửa bã có thể thực hiện xuôi chiều hoặc ngược chiều quá trình lọc.

Ưu điểm của thiết bị lọc ép là vận hành đơn giản, chi phí đầu tư thiết bị không nhiều.

Nhược điểm chính của thiết bị là tốn nhiều nhân công trong việc tháo bã, vệ sinh và láp

ráp thiết bị trước mỗi mẻ lọc.

Thiết bị lọc ép sử dụng dĩa lọc: thiết bị có dạng hình trụ đứng hoặc nằm ngang. Bộ

phận chính của thiết bị là các dĩa lọc với tiết diện hình tròn. Mỗi dĩa lọc có hệ thống

giá đỡ bằng lưới. Phía bên ngoài giá đỡ được phủ một lớp vách ngăn. Phía bên trong

là kênh dẫn dịch lọc. Người ta sẽ gắn các dĩa lọc lên ống hình trụ để tạo thành hệ

thống kênh tháo dịch lọc.

Nguyên tắc hoạt động của thiết bị như sau:

Đầu tiên: Bơm huyền phù vào thiết bị. Các cấu tử của pha rắn sẽ bị giữ lại trên bề mặt

vách ngăn của các dĩa lọc. Riêng pha lỏng sẽ chui qua vách ngăn để đi vào kênh dẫn ở

bên trong dĩa lọc rồi chảy tập trung về ống thu hồi để thoát ra ngoài. Trong quá trình hoạt

động, ống thu hồi hoặc các dĩa lọc có thể xoay nhờ động cơ. Theo thời gian sử dụng, các

cấu tử pha rắn sẽ bám đầy bề mặt vách ngăn trên dĩa lọc. Để vệ sinh dĩa lọc, người ta sẽ

lần lượt tháo thân trụ, sau đó tháo các dĩa ra khỏi ống hình trụ.

Thiết bị lọc ép sử dụng cột lọc: thiết bị có dạng hình trụ đứng. Bộ phận chính của

thiết bị là các cột lọc hình trụ. Mỗi cột lọc có một giá

đỡ hình ống được làm bằng thép không rỉ và đục lỗ trên

thân. Phía bên ngoài giá đỡ được phủ một lớp vật liệu

lọc, còn phía bên trong là kênh dẫn dịch lọc. Các cột

lọc được gắn tên tấm đỡ. Tấm đỡ chia thiết bị thành 2

khoang: khoang trên để chứa huyền phù và khoang

dưới để chứa dịch lọc. Thiết bị được trang bị 2 cửa, cửa

phía trên là nơi để bơm huyền phù vào thiết bị. Cửa

phía dưới là nơi để tháo dịch lọc. Nắp đậy gắn trên thân

có thể tháo lắp được.

Trong quá trình hoạt động, người ta sẽ bơm huyền phù vào

cửa phía trên. Các cấu tử pha rắn sẽ bị giữ lại trên bề mặt

những cột lọc. Pha lỏng sẽ chui qua vách ngăn trên bề mặt

các cột lọc và theo kênh dẫn để đi xuống khoang phía bên

dưới rồi thoát ra ngoài thiết bị theo cửa phía dưới. Để vệ



sinh các cột lọc, người ta sẽ táo nắp ra khỏi thân hình trụ, rồi tách cột lọc ra khỏi tấm đỡ.

2.4.3. Thiết bị lọc chân không:

Hiện nay có nhiều dạng thiết bị lọc chân không. Có 2 dạng thiết bị thông dụng như sau:

Thiết bị lọc chân không dạng thùng quay:

Đây là thiết bị hoạt động liên tục. Nguyên tắc hoạt

động như sau: Thùng lọc dạng hình trụ nằm ngang, trên

thân thùng có đục lỗ và bề mặt ngoài được phủ một lớp

vách ngăn.

Người ta có thể phủ lên một lớp bột trợ lọc lên bề mặt

ngoài của lớp vách ngăn để tách các tạp chất có kích

thước nhỏ ra khỏi huyền phù.Bên trong thùng được

chia thành nhiều ngăn riêng biệt.Mỗi ngăn có đường

dẫn nối với ống trung tâm tại trục của thùng quay. Các

ống dẫn và ống trung tâm sẽ tạo nên một hệ thống

đường ống hút chân không và dẫn dịch lọc.

Thùng lọc được đặt bên trong bể chứa huyền phù ở một

độ sâu cố định.Mặt cắt ngang vuông góc với trục của thùng lọc được chia thành 6

vùng.Động lực của quá trình lọc được tạo ra là nhờ bơm chân không. Khi thùng lọc quay

trong bể huyền phù, áp lực chân không sẽ làm cho phần dịch lọc được hút qua vách ngăn

để chảy vào bên trong thùng rồi đi theo ống trung tâm để thoát ra ngoài. Các cấu tử pha

rắn của huyền phù sẽ bị bám lại trên bề mặt vách ngăn. Thiết bị có cấu tạo hiện đại khi có

vùng rửa bã lọc và tháo bã khỏi vách ngăn nhờ hệ thống nước rửa và dao cạo bã được

thiết kế ngay trên thành thiết bị.

Thiết bị lọc chân không dạng dĩa quay: Đây cũng là thiết bị hoạt động theo phương pháp liên

tục. Bộ phận chính của thiết bị là các dĩa lọc được xếp

song song theo phương thẳng đứng và gắn trên một trục

nằm ngang. Các dĩa có thể xoay xung quanh trục nằm

ngang này.Vách ngăn được phủ thành 1 lớp bên ngoài

xung quanh dĩa.Mỗi dĩa đều có bộ phận tháo bã

riêng.Bên trong dĩa cũng được chia thành nhiều khoang

và mỗi khoang đều có đường dẫn nối với ống trung tâm

để thoát dịch lọc.Trong quá trình lọc, mỗi dĩa sẽ hoạt

động tương tự như nguyên lý của thiết bị lọc chân

không dạng thùng quay.

http://www.google.com.vn/imgres?um=1&hl=vi&biw=1366&bih=580&tbm=isch&tbnid=1Gq-IfYSeQnkUM:&imgrefurl=http://en.wikipedia.org/wiki/Rotary_vacuum-drum_filter&docid=yDfqI1SlgTT2hM&imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a2/Rotary_vacuum-drum_filter.svg/420px-Rotary_vacuum-drum_filter.svg.png&w=420&h=350&ei=sj2KT76ACuXymAWk6Y3VCQ&zoom=1&iact=hc&vpx=775&vpy=135&dur=3302&hovh=205&hovw=246&tx=117&ty=123&sig=109854317231090891054&page=1&tbnh=120&tbnw=144&start=0&ndsp=24&ved=1t:429,r:5,s:0,i:71

http://www.google.com.vn/imgres?um=1&hl=vi&biw=1366&bih=580&tbm=isch&tbnid=1Gq-IfYSeQnkUM:&imgrefurl=http://en.wikipedia.org/wiki/Rotary_vacuum-drum_filter&docid=yDfqI1SlgTT2hM&imgurl=http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a2/Rotary_vacuum-drum_filter.svg/420px-Rotary_vacuum-drum_filter.svg.png&w=420&h=350&ei=sj2KT76ACuXymAWk6Y3VCQ&zoom=1&iact=hc&vpx=775&vpy=135&dur=3302&hovh=205&hovw=246&tx=117&ty=123&sig=109854317231090891054&page=1&tbnh=120&tbnw=144&start=0&ndsp=24&ved=1t:429,r:5,s:0,i:71



2.5. Ứng dụng của quá trình lọc:

Quá trình lọc được sử dụng để làm trong các chất lỏng bởi vì quá trình lọc đã tách một

lượng nhỏ các chất không tan( ví dụ từ rượu, bia…)

Ví dụ : Quá trình lọc trong sản xuất sữa đậu nành:

Nước

Nước

Đậu nành

Phân loại

Cân

Ngâm

Lọc

Bóc vỏ

Xay

Đồng hóa

Đun nóng

Đóng chai

Thanh trùng

Bã

Sản phẩm



Thuyết minh quá trình lọc:

Sau khi xay ta có một dung dịch huyền phù, gồm có dung dịch keo và những chất rắn

không tan trong nước.

Mục đích của quá trình lọc là:

- Loại bỏ thành phần bã đậu, thu lấy dịch huyền phù sữa

- Giúp cho quá trình truyền nhiệt tốt hơn trong các giai đoạn sau.

- Cải thiện giá trị cảm quan của sản phẩm.

Cách tiến hành.

Sau khi nghiền, ta thu được môt hỗn hợp rắn- lỏng (huyền phù).Đổ dịch huyền phù vào

thiết bị lọc để thu dịch sữa. Trong quá trình tách các dung dịch keo ra khỏi chất rắn sẽ

xảy ra hiện tượng các chất rắn sẽ giữ trên bề mặt nó những tiểu phần keo, vì vậy phải

dùng nước để rửa lại 2-3 lần phần bã. Lượng nước dùng để rữa bã không nên quá nhiều.

Trong giai đoạn lọc nên qua hai bước: lọc tinh và lọc thô.

=> Lọc là quá trình quan trọng quyết định hiệu suất thu hồi sản phẩm, dịch sữa thu được

phải đảm bảo tiêu chuẩn hàm lượng các chất khô, đặc biệt là hàm lượng protein và

lipit. Sau khi lọc xong dịch sữa có màu đặc trưng của sữa đậu nành, tinh thể đồng nhất,

không có cặn hay lợn cợn.

Đối với quá trình lọc, tách bã ra khỏi dịch sữa đậu, ta cần phải lưu ý không nên vắt cạn

kiệt dịch sữa vì nếu làm như vậy thì lượng dịch sữa đậu thu được có tăng lên nhưng đồng

thời cũng sẽ làm tăng hàm lượng các thành phần cặn trong dịch sữa, gây giảm giá trị cảm

quan của sản phẩm. Thiết bị có thể sử dụng là thiết bị lọc ly tâm hoặc thiết bị lọc khung

bản.

Trong công nghệ sản xuất đường mía: với mục đích là khai thác, quá trình lọc với mục

đích tận thu phần đường sót còn trong nước bùn. Trong quá trình lọc nước bùn, người ta

thường bổ sung thêm một phần các xơ mịn để làm chất trợ lọc, giúp quá trình lọc dễ dàng

hơn và đỡ tốn kém hơm khi mua các chất trợ lọc. Các dạng thiết bị thường dùng: thiết bị

lọc khung bản và lọc chân không thùng quay. Ngoài ra còn sử dụng thiết bị lọc dĩa và

thiết bị lọc ống.

Quá trình lọc trong sản xuất đường mạch nha: với mục đích công nghệ là hoàn thiện.

Quá trình lọc giúp phâ riêng 2 pha, pha phân tán gồm các hạt than đã hấp phụ các chất



màu và một số tạp chất bị lẫn trong dung dịch thủy phân, pha liên tục là dịch đường nha

đã được tinh sạch. Thiết bị thường sử dụng: thiết bị lọc khung bản với màng lọc vải có

phủ một lớp bột trợ lọc diatomite, ngoài ra cũng có thể sử dụng thiết bị lọc chân không

thùng quay. Đối với thiết bị lọc khung bản, người ta sẽ dùng bơm để đưa nguyên liệu vào

thiết bị lọc, tốc độ lọc dao động trong khoảng 200- 400 L/m2.giờ, khi quá trình lọc kết

thúc người ta thổi không khí sạch vào thiết bị để tận thu phần dịch lọc còn sót trong bã

lọc.

Quá trình lọc ứng dụng trong sản xuất kẹo: với mục đích là khai thác hỗn hợp sau phối

trộn. Hỗn hợp sau phối trộn được gia nhiệt để giảm độ nhớt, sau đó lọc để loại các tạp

chất hay các hạt đường chưa hòa tan hết.Quá trình lọc còn hạn chế được hiện tượng kết

tinh đường không mong muốn trong quá trình làm nguội sau này.Nhiệt độ khi lọc khoảng

700C.

Sản xuất Protein concentrate từ đậu nành( còn gọi là Soy Protein Conentrate – SPC), quá

trình lọc được sử dụng là lọc UF (Ultrafiltration), với mục đích công nghệ là khai thác,

tách bỏ các thành phần đường hòa tan, muối ra khỏi dung dịch, làm tăng tỷ lệ hàm lượng

protein đậu nành so với tổng hàm lượng chất khô của bán thành phẩm.

- Các biến đổi nguyên liệu: về vật lý: bán thành phẩm sẽ bị giảm thể tích và khối

lượng. Về hóa học: giảm hàm lượng carbohydrat, muối, vitamin trong dòng

retentate.

- Phương pháp thực hiện:

Thiết bị: sử dụng hệ thống siêu lọc UF với kích thước lỗ màng dao động

trong khoảng 10-4

-103µm, áp suất 1- 10 bar.

Dung dịch đi vào hệ thống siêu lọc có nồng độ chất khô khoảng 9-10%,

dòng retentate thu được có nồng độ chất khô khoảng 25- 30%.

Nhiệt độ dung dịch trong quá trình siêu lọc phải lớn hơn 600C và nhỏ hơn

64-650C.

Trong quá trình siêu lọc, các nhà sản xuất có thể hồi lưu dòng retentate về

thiết bị membrane và bổ sung nước vào dòng này với tỷ lệ 9:1 (v/v) nhằm

mục đích tách kiệt các chất hòa tan có phân tử lượng nhỏra khỏi dòng

retentate.

Ứng dụng quá trình lọc trong sản xuất nước uống pha chế (thức uống không có cồn): với

mục đích công nghệ là hoàn thiện, quá trình lọc sẽ tách bỏ các tạp chất và than hoạt tính,

làm tăng độ trong của syrup. Khi lọc các tạp chất sẽ bị giữ lại trên bề mặt của màng lọc,



phần bột trợ lọc bám trên bề mặt của màng lọc sẽ giúp chúng ta loại bỏ được các tạp chất

mịn bị lẫn trong syrup. Thiết bị được sử dụng là thiết bị lọc ép ( lọc khung bản). Nguyên

lý hoạt động: đầu tiên dung dịch syrup có chứa than hoạt tính và bột trợ lọc được bơm

qua thiết bị lọc khung bản, cần tiến hành hồi lưu dịch lọc cho đến khi dịch lọc trở nên

trong suốt thì bắt đầu thu nhận sản phẩm.

Ứng dụng quá trình lọc trong sản xuất nước uống pha chế (thức uống có cồn): quá trình

lọc nhằm mục đích hoàn thiện, quá trình lọc sẽ tách bỏ phần cặn mịn xuất hiện trong quá

trình tang trữ lần 2, từ đó cải thiện độ trong của sản phẩm. Khi lọc phần cặn mịn sẽ bị giữ

lại trên màng lọc, pha lỏng sẽ chui qua hệ thống mao dẫn của màng lọc và tạo nên dịch

lọc. Thiết bị thường sử dụng: thiết bị lọc có dạng hình trụ đứng như thiết bị lọc ép sử

dụng cột lọc hay thiết bị lọc ép sử dụng dĩa lọc, quá trình lọc cần được thực hiện ở nhiệt

độ phòng và trong điều kiện kín. Ngoài ra, người ta cũng có thể sử dụng thiết bị lọc ép

(lọc khung bản) với màng lọc vải, có dùng thêm bột trợ lọc diatomite. Thiết bị lọc ép có

chi phí vận hành thấp, tuy nhiên trong quá trình lọc, bụi và vi sinh vật dễ xâm nhập vào

sản phẩm.

Ứng dụng trong sản xuất bia ở 2 giai đoạn:

- Giai đoạn lọc dịch nha và rửa bã malt: với mục đích công nghệ là khai thác. Quá

trình lọc phân riêng dịch nha (pha lỏng) và bã malt chứa các hợp chất không tan

(pha rắn). Thiết bị sử dụng là nồi lọc với lưới lọc phía dưới và có bộ phận đánh tơi

bã lọc bên trên giúp quá trình lọc dễ dàng hơn, nhanh hơn. Nguyên lý hoạt động:

đầu tiên dịch nha sẽ được bơm vào thiết bị, cho cánh khuấy hoạt động trong một

thời gian ngắn rồi tắt cánh khuấy cho bã malt lắng trên lưới lọc và hình thành một

lớp vật liệu lọc. Cần hồi lưu phần dịch lọc đầu tiên cho đến khi dịch lọc đạt độ

trong theo yêu cầu thì bắt đầu thu nhận dịch nha. Để rửa bã, người ta bơm nước

nóng (780C) vào thiết bị. Cho cánh khuấy hoạt động để đánh tơi bã, giúp hòa tan

các chất chiết còn sót lại trong bã vào nước rửa. Sau đó, tắt cánh khuấy và chờ tái

hình thành lớp vật liệu lọc rồi thu nhận phần dịch lỏng.

- Giai đoạn lọc bia: mục đích công nghệ là hoàn thiện, giúp tách các cặn bã, các cấu

tử rắn ra khỏi bia, làm trong bia, cải thiện chất lượng bia. Thiết bị sử dụng là thiết

bị lọc ép sử dụng cột lọc hay thiết bị lọc ép sử dụng dĩa lọc, các vật liệu lọc thường

được phủ thêm một lớp bột trợ lọc diatomite hoặc polyvinylpyrrolidone (PVPP) để

tách các cấu tử thật mịn hoặc polyphenol. Trong một số trường hợp, người ta sử

dụng kết hợp nhiều thiết bị lọc với nhau để đảm bảo cho bia thành phẩm có độ



trong đạt yêu cầu. Quá trình lọc bia cần được thực hiện trong điều kiện kín để hạn

chế sự xâm nhập của vi sinh vật và oxy không khí vào bia.

Quá trình lọc trong sản xuất rượu vang: với mục đích là hoàn thiện, cải thiện đô trong

của sản phẩm. Khi lọc các tế bào nấm men và các cấu tử lơ lửng được tách ra khỏi

rượu vang.Thiết bị thường sử dụng là thiết bị lọc ép sử dụng cột lọc hay thiết bị lọc ép

sử dụng dĩa lọc hình trụ kín, lớp vật liệu lọc thường được phủ thêm bột trợ lọc

diatomite để sản phẩm đạt được độ trong như yêu cầu. Ngày nay, một số nhà sản xuất

còn sử dụng thiết bị phân riêng bằng membrane để tách vi sinh vật ra khỏi sản phẩm.

Cần lưu ý quá trình lọc rượu vang cần được thực hiện trong điều kiện kín để hạn chế

sự xâm nhập vi sinh vật từ môi trường bên ngoài vào bên trong sản phẩm, vì vậy thiết

bị lọc cần đặt trong môi trường kín, vô trùng…

Ứng dụng quá trình lọc trong sản xuất rượu rhum: tương tự như quá trình lọc trong

sản xuất rượu vang.

Sản xuất cà phê hòa tan: với mục đích công nghệ là hoàn thiện. Quá trình lọc sẽ loại

bỏ các tạp chất không tan có trong dịch trích cà phê để nâng cao chất lượng của sản

phẩm. Thông thường, dịch trích ly còn lẫn bã cà phê do bã không được giữ lại hoàn

toàn khi dòng dịch trích ra khỏi thiết bị trích ly. Quá trình lọc sẽ loại bỏ các tạp chất

này, đảm bảo khi hòa tan sản phẩm để sử dụng không có cặn xuất hiện. Phương pháp

thực hiện: Quá trình tách tạp chất không tan trong dịch trích có thể thực hiện bằng

phương pháp ly tâm hoặc lọc khung bản. Phương pháp lọc khung bản thường được sử

dụng vì hiệu quả kinh tế cao hơn so với phương pháp ly tâm. Tuy nhiên, cần chú ý là

bã cà phê là bã nén được, nên trong quá trình lọc, cần bổ sung bột trợ lọc để hạn chế

hiện tượng tắc nghẽn bề mặt lọc.

III. QÚA TRÌNH ÉP:

3.1. Khái niệm:

Quá trình ép là quá trình thu hồi các thành phần có giá trị bên trong nguyên liệu bằng

cách sử dụng áp lực để phá vỡ cấu trúc nguyên liệu và làm cho cấu tử thu hồi thoát ra

ngoài.

Quá trình ép thường sử dụng độc lập, hoặc phải kết hợp với các quá trình khác để tăng

cường hiệu quả thu hồi các cấu tử cần thiết có trong nguyên liệu. Trong thực phẩm, người

ta chia quá trình ép ra làm hai nhóm:



Quá trình ép không có quá trình hỗ trợ: phương pháp này thường áp dụng đối với các loại

nguyên liệu có cấu trúc mềm, dễ phá huỷ hoặc các loại nguyên liệu có độ ẩm cao như các

loại trái cây.

Quá trình ép có quá trình hỗ trợ: Quá trình hỗ trợ thường là quá trình nghiền hoặc xử lý

nhiệt. Phương pháp này thường dùng cho các loại nguyên liệu có độ ẩm thấp, có độ cứng

lớn ví dụ như các loại hạt có dầu.

3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ép:

Nguyên liệu: Nếu như nguyên liệu đưa vào quá trình có độ bền cơ học cao thì cần phải có

quá trình tiền xử lý để hỗ trợ cho quá trình ép như vậy năng suất ép giảm khi cấu trúc của

nguyên liệu càng cứng. Ngoài độ cứng của nguyên liệu, một số yếu tố khác cũng ảnh

hưởng đến như: khả năng đàn hồi của nguyên liệu, độ nhớt của dịch ép (khi độ nhớt của

dịch ép càng lớn thì trở lực càng cao, dịch ép khó khuyếch tán ra bên ngoài), khả năng

liên kết một số thành phần trong nguyên liệu. nếu muốn quá trình ép đạt thuận lợi thì cần

có quá trình xử lý các liên kết trong nguyên liệu. Ví dụ, khi ép chất béo trong hạt đậu

nành, trước khi ép đậu nành cần được nghiền và chưng sấy. Quá trình chưng sấy làm các

liên kết giữa lipit và thành phần khác trong đậu nành yếu đi và dễ thoát ra ngoài.

Độ xốp của nguyên liệu: Khi ép nguyên liệu có độ xốp càng cao thì quá trình ép sẽ càng

hiệu quả. Ngoài ra, khi độ xốp cao, tế bào nguyên liệu càng dễ bị phá vỡ khi chịu tác

dụng của lực ép, như vậy thí năng suất của quá trình sẽ tăng cao.

Áp lực ép: lực ép là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến quá trình. Khi ta tạo áp lực ép không đủ

lớn thì chúng ta sẽ không khai thác được hết những cấu tử mà ta mong muốn như vậy sẽ

lãng phí nguyên liệu.nếu ta sử dụng lực ép quá lớn, hàm lượng các cấu tử không mong

muốn trong dịch ép sẽ càng nhiều

Ngoài áp lực, nhiệt độ là yếu tố quan trọng không kém. Như chúng ta đã biết, khi nhiệt

độ càng tăng, độ nhớt của chất lỏng càng giảm, dịch ép sẽ thoát ra càng nhiều nhưng

cũng tuỳ vào từng loại nguyên liệu mà chúng ta có thể sử dụng hay không sử dụng nhiệt

độ. Khi chúng ta ép một số loại trái cây thì không cần phải gia nhiệt vì khi gia nhiệt sẽ

ảnh hưởng đến những vitamin, đồng thời làm tăng chi phí cho quá trình ép. Nhưng khi ép

những hạt có dầu thì quá trình ép thường được thực hiện ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ

nóng chảy của chất béo tương ứng có trong nguyên liệu

Ngoài ra, cũng còn một số yếu tố khác ảnh hưởng đến như: tốc độ tăng áp lực, quá trình

tiền xử lý.



Một số biến đổi của nguyên liệu:

Thay đổi chủ yếu về mặt vật lý, quá trình ép sẽ giảm thể tích và tỷ trọng có thể thay

đổi.khi ép cần chú ý một số thành phần dễ bị phân huỷ ( như vitamin, polyphenol) thoát

ra khỏi tế bào, tiếp xúc với không khí và dễ dàng bị oxy hoá. Để hạn chế hiện tượng này

có thể tiến hành xử lý nhiệt nguyên liệu để vô hoạt các enzyme hoá nâu. Không thay đổi

nhiều về hóa sinh, hóa học, sinh hóa (có thể tổn thất vitamin ). Tuy nhiên, đối với dịch ép

trái cây sau khi ép xong dịch ép cần được đưa đi chế biến để tránh nhiễm vi sinh vật.

3.3. Thiết bị

Đối với thiết bị trong quá trình ép thì được chia ra làm hai loại: thiết bị ép gián đoạn và

thiết bị ép liên tục.

Thiết bị ép gián đoạn:

Thiết bị ép dạng tank: đây là một thiết bị hình trụ, đặt nằm ngang. Bên trong thiết bị được

chia thành hai ngăn bằng một màng chất dẻo, lắp dọc theo chiều dài của tank. Nguyên

liệu sau khi được đưa vào một phái của tank thì khí nén sẽ được đưa vào phía còn lại và

ép lên khối nguyên liệu.Như vậy, chất lỏng trong nguyên liệu sẽ thoát ra ngoài qua các lỗ

trên tank ở khu vực nén.Sau khi ép xong, khí sẽ được xả ra và tank sẽ quay làm cho bã

được đánh tơi ra và thoát ra ngoài qua kênh tháo bã. Thiết bị này thường được sử dụng

trong quá trình ép gián đoạn với năng suất từ 3600 kg/mẻ đến 25000 kg/mẻ. Ưu điểm của

thiết bị này là làm việc tự động và năng suất cao.

Ngoài ra, còn một số thiết bị ép khác như: thiết bị ép khung bản, thiết bị ép dạng hình trụ.



Thiết bị ép khung bản Thiết bị ép dạng hình trụ

Thiết bị ép liên tục:

Thiết bị ép trục vis (screw press): thiết bị này bao gồm buồng ép hình trụ dài, bên trong

có trục vis bằng thép không gỉ. Trên buồng ép có các lỗ nhỏ để dịch ép có thể thoát ra

ngoài.Bã ép sẽ thoát ra ở cuối thiết bị thông qua lỗ tháo liệu và có thể hiệu chỉnh áp lực

thông qua việc thay đổi kích thước của lỗ tháo liệu này.Lực ép có thể thay đổi bằng tốc

độ của trục vis. Trong quá trình vận hành. Lực ma sát có thể làm gia tăng nhiệt độ của

khối nguyên liệu mà khi nhiệt độ tăng thì độ nhớt môi trường sẽ giảm. Do đó, dịch ép sẽ

dễ dàng thoát ra ngoài. Tuy nhiên cũng phải cẩn thận vì nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến các

thành phần nhạy cảm với nhiệt có trong nguyên liệu. Khi sử dụng thiết bị này thì phải sử

dụng chung với quá trình lọc hoặc ly tâm vì các bã mịn có thể lẫn trong dịch ép. Thông

thường, thiết bị này vận hành với tốc độ trục vis là 5-500rpm, áp lực 138-276NM/m2.



Thiết bị ép trục: Cấu tạo của thiết bị này bao gồm các trục hình trụ, thường được làm

bằng kim loại nặng. Trên bề mặt các trục có các rãnh.Khi nguyên liệu đi qua khe hẹp

giữa hai trục thì lực ép sẽ tác dụng lên nguyên liệu và dịch ép sẽ thoát ra ngoài. Thông

thường thiết bị này được thiết kế bao gồm nhiều trục nối tiếp với nhau để tăng hiệu quả

hơn.

Thiết bị ép băng tải: có ưu điểm là năng suất lớn nhưng khó vệ sinh và bảo trì, chi phí đầu

tư thiết bị đắt.

Một số thiết bị khác như:

• Ép vít: Ép quả , hạt có dầu sau khi đã nghiền và chưng sấy

• Thủy lực: Thích hợp cho vật liệu cứng( hạt có dầu)

• Trục: Vật liệu cứng và có sợi( mía)

• Khí nén: Vật liệu cần tránh vò nát( các loại quả)

3.4. Ứng dụng của quá trình ép:

Quá trình ép có mục đích là khai thác, thu hồi những cấu tử, thành phần mà ta mong

muốn. Vì thế, mà quá trình này được ứng dụng rất nhiều trong công nghệ thực phẩm.

Trong công nghệ sản xuất dầu béo, để thu hồi chất béo trong hạt có dầu, phương pháp ép

thường được sử dụng. Để tăng hiệu quả quá trình ép dầu, các hạt có dầu thường được

nghiền sơ bộ và xử lý nhiệt (chưng sấy) để tăng hiệu quả quá trình ép dầu. Ngoài ra, để

tăng hiệu quả thu hồi dầu, quá trình ép đựơc kết hợp với quá trình trích ly. Nguyên liệu

sau khi được sử lý sơ bộ và ép sẽ tiếp tục được trích ly để tận thu chất béo trong bả ép.

Trong công nghệ chế biến rau quả, để thu hồi dịch quả, quá trình ép thường được sử

dụng. Thông thường,đối với các loại trái cây, nguyên liệu thường không được xử lý trước



khi ép. Tuy nhiên trong quá trình ép các loại trái cây, cần chú ý đến chất lượng của dịch

ép vì trong quá trình ép các chất không mông muốn đặc biệt là các chất đắng có thể đi

vào sản phẩm và làm ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm.

Sau quá trình trích ly, có một lượng dung môi và các cấu tử mong muốn còn giữ lại trong

nguyên liệu. Để tận thu người ta thường đem nguyên liệu sau khi trích ly đi ép. Tuy

nhiên, trong trường hợp này cần tính đến hiệu quả kinh tế của quá trình thu hồi các cấu tử

mong muốn.

Trong sản xuất đường: Giai đoạn khai thác nước mía nhằm lấy kiệt lượng nước ía trong

cây mía. Giai đoạn khai thác nước mía là giai đoạn đầu tiên và quan trọng của dây

chuyền sản xuất đường chỉ tiêu quan trọng của giai đoạn này là năng suất ép và hiệu suất

ép mía.

Để lấy nước mía cần phá vỡ các tế bào của cây mía bằng cách dùng lực cơ học xé tơi và

ép dập thân cây. Giai đoạn khai thác nước mía chia làm 2 bước xử lý và ép mía:

Xử lí mía

Nhằm tạo điều kiện cho quá trình ép dễ dàng hơn, nâng cao năng suất và hiệu suất ép.

Ép mía

Dựa vào phương thức bổ sung nước mà quá trình ép mía được chia thành hai nhóm: ép

thẩm thấu hoặc ép khuếch tán

Trong công nghệ sản xuất bột ca cao: ca cao sau khi rang sẽ được ép để thu hồi chất béo

nhằm hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong bột ca cao. Đối với sản phẩm bột ca cao, hàm

lượng chất béo thường thấp hơn so với hàm lượng chất béo có trong nguyên liệu. Hàm

lượng chất béo trong bột ca cao thường dao động khoảng 10-20%

Do đó, để sản xuất bột ca cao, thì cẩn thực hiện quá trình ép để tách bớt hàm lượng chất

béo có trong ca cao sau khi rang và kiềm hoá.

Trong sản xuất SURIMI: sau quá trình rửa, độ ẩm trong thịt tăng lên đến 92%. Theo yêu

cầu, độ ẩm của thịt cá cho quá trình phối trộn và lạnh đông là 80-82%. Do đó, cần phải

loại bỏ bớt nước có trong thịt cá. Có thể sử dụng thiết bị ép trục vis để loại bỏ nước ra

khỏi cá.

Trong sản xuất rượu vang:

Ép được áp dụng vào quá trình ép và tách bã nho.



Mục đích công nghệ: khai thác

Sau quá trình lên men, phần dịch lỏng sẽ được bơm qua thiết bị tang trữ, còn phần bã nho

sẽ được đem ép để tận thu các chất chiết còn sót lại trong bã nho.

Các biến đổi của nguyên liệu:

Ép là một quá trình phân riêng đễ tách và thu hồi một phần dịch lỏng bị ;ẫn trong bã nho.

Thiết bị

Phần bã nho gồm có vỏ nho, một phần cuống nho và một phần dịch lỏng, sử dụng thiết bị

với hai bảng ép thẳng đứng và được xếp song song nhau.

Trong công nghệ sản xuất bột cacao:

Quá trình ép được ứng dụng trong giai đoạn Ép bơ.

Mục đích công nghệ: khai thác

Ca cao sau khi rang sẽ được ép thu hồi chất béo nhắm hiệu chỉnh hàm lượng chất béo

trong bột ca cao thành phẩm. Đối với sản phẩm bột ca cao, hàm lượng chất béo thường

thấp hơn so với hàm lượng chất béo có trong nguyên liệu.Hàm lượng chất béo trong bột

ca cao thường dao động trong khoảng từ 10-20%.Một số sản phẩm có thể có hàm lượng

chất béo cao hơn hoặc thấp hơn. Do đó, để sản xuất bột ca cao, thì cần thực hiện quá trình

ép để tách bớt hàm lượng béo có trong ca cao sau khi rang và kiềm hóa.

Các biến đổi của nguyên liệu



Trong quá trình ép ca cao, biến đổi quan trong nhất là hàm lượng chất béo trong ca cao sẽ

giảm.Hàm lượng chất béo còn lại trong ca cao phụ thuộc vào yêu cầu của sản phẩm.

Phương pháp thực hiện và thiết bị

Trong quá trình ép bơ ca cao, có 2 loại thiết bị ép thường được sử dụng là thiết bị ép thủy

lực và thiết bị ép trục vis.

Thiết bị ép thủy lực thường được sử dụng để sản xuất bột ca cao có hàm lượng béo cao

và ép ca cao đã được hóa lỏng.

Thiết bị ép vis thường được sử dụng để sản xuất bột ca cao có hàm lượng béo thấp và ép

dạng vật liệu rời. Bột ca cao khi được sản xuất bằng thiết bị ép trục vis có thể đạt hàm

lượng chất béo thấp hơn 8%.

Các thông số công nghệ

Kích thước của nguyên liệu đóng vai trò quan trọng.Kích thước nguyên liệu ca cao càng

lớn thì hiệu suất ép càng thấp.

Nhiệt độ của ca cao: trong quá trình ép bơ, nhiệt độ càng cao thì hiệu suất ép tăng vì ở

nhiệt độ cao, chất béo sẽ chuyển sang trạng thái lỏng và dễ khuếch tán ra ngoài. Thông

thường thì ca cao không cần phải gia nhiệt trước khi ép mà ca cao khi nghiền sẽ được

đem đi ép ngay.

Áp lực ép: áp lực ép càng cao thì hiệu suất ép càng cao. Áp lực ép trong quá trình ép phu

thuộc vào từng loại thiết bị cụ thể.

IV. TRÍCH LY BẰNG DUNG MÔI:

4.1. Giới thiệu về trích ly:

Trích ly là quá trình hòa tan chọn lọc một hay nhiều cấu tử có trong mẫu nguyên liệu

bằng cách cho nguyên liệu tiếp xúc với dung môi. Động lực của quá trình trích ly la sự

chênh lệch nồng độ của cấu tử ở trong nguyên liệu và ở trong dung môi. Đây là một quá

trình truyền khối.

Một số hoạt độngliên quan đến việctáchcácthànhphầncụ thể củathựcphẩm đều rất quan

trọng trong một số ứng dụng, bao gồm cả việc sản xuất ra các loại sản phẩm như:

Các loại dầu thực phẩm, các loại dầu có tính năng đặc biệt từ các loại hạt giống

thực vật



Các loại hương vị và các loại tinh dầu thiết yếu từ các nguyên liệu (ví dụ như : hạt

tiêu đen, bạch đậu khấu, đinh hương, gừng, hoa bia, rau mùi tây, vani,……)

Café

Đường

Loại bỏ caffeine từ café và trà

Một vài sản phẩm sau khi được tách ra từ thực phẩm bằng dung môi, có thể được sử

dụng trực tiếp (vd: dầu ăn) hoặc một vài sản phẩm khác tiếp tục được xử lý bằng phương

pháp cô đặc.

Nhiều phương pháp trích ly rất gẩn với nhiệt độ môi trường xung quanh, nhưng cũng có

khi ở nhiệt độ cao là tác nhân xúc tác quá trình trích ly diển ra nhanh hơn. Có rất ít thiệt

hại do nhiệt gây ra và nhiệt độ cũng ảnh hưởng không đáng kể đến chất lượng của sản

phẩm.

Một số loại dung môi chủ yếu được sử dụng để trích ly như nước, một số dung môi hửu

cô hoặc carbon dioxide siêu tới hạn.

4.2. Giới thiệu về dung môi:

Chọn dung môi là một ván đề quan trọng để thực hiện quá trình trích ly. Người ta thường

dựa vào những tiêu chí sau đây để chọn dung môi.

o Dung môi có khả năng hòa tan chọn lọc, tức cấu tử cần thu nhận trong mẫu

nguyên liệu có độ hòa tan cao trong dung môi. Ngược lại, các cấu tử khác có trong

mẫu nguyên liệu cấn trích ly thì không hòa tan được trong dung môi hoặc có độ

hòa tan kém.

o Dung môi phải trơ với các cấu tử có trong dung dịch trích ly.

o Dung môi không gây hiện tượng ăn mòn thiêt bị, khó cháy và không độc với

người sử dụng

o Dung môi có giá thành thấp, dễ tìm, các nhà sản xuất có thể thu hồi dung môi sau

quá trình trích ly để tái sử dụng.



Bảng 4.1: Dung môi sử dụng trích ly các thành phần thực phẩm:

Thực phẩm Dung môi Nộng độ chất tan

cuối

Nhiệt độ ( oC)

Café chưa tách

cafein

Carbon dioxide siêu

tới hạn, nước hoặc

methylene chloride,

N/A 30-50 (CO2)

Gan cá, các sp phụ

từ thịt

Acetone hay ethyl

ether

N/A 30-50

Trích ly hoa bia

CO2 siêu tới hạn N/A <100-180

Café hòa tan

Nước 25-30 70-90

Trà hòa tan

Nước 2,5-5 N/A

Dầu oliu

Carbon disulphide N/A

Hạt, đậu và các hạt

chứa dầu

Hexane, heptane

hay cyclohexene

N/A 63-70 (hexane)

90-99(heptane)

71-85(cyclohexane)

Củ cải đường

Nước Gần bằng 15 55-85

Nhiều loại dung môi thương mại được sử dụng để triếc tách các thành phần của thực

phẩm đều được trình bày ở bảng 4.1. Sự trích ly sử dụng dung môi là nước ( lọc ) có

được những ưu điểm trước mắt là chi phí thấp và an toàn, thường được sử dụng trong

việc trích ly đường , trà và café.... Để trích ly dầu và chất béo đòi hỏi một dung môi hữu

cơ. Tuy nhiên, dung môi hữu cơ là những chất rất dể cháy nên cần phải có sự chú ý cẩn

trọng cả việc vận hành các thiết bị và kiểm tra thiết bị thường xuyên, đảm bảo thiết bị đã

được khóa van chặt chẽ và cần có các thiết bị chống tia lủa điện.

Carbon dioxide siêu tới hạn được tìm thấy ngày càng rộng rãi trong các ứng dụng loại bỏ

caffeine từ trà và café và ứng dụng trích ly hoa bia trong sản xuất bia (Grader 1982). Nó

còn được sử dụng để trích ly và cô đặc các thành phần hương vị tứ các loại trái cây và các

loại hương liệu ( bao gồm hạt tiêu, đinh hương và gừng…) và đặc biệt hơn là các loại tinh

dầu từ họ nhà cây có múi, hàng loạt các loại hạt và hạt giống. Sự kết hợp của phương

pháp trích ly bằng carbon siêu tới hạn và phương pháp đùn sẽ tạo ra một dòng sản phẩm

mới cho bữa sáng bằng ngủ cốc, sản phẩm mì ống, và bánh kẹo được mô tả bởi Rizvi và

cộng sự ( 1995). Gaehrs (1990) .



Sự siêu tới hạn xuất phát sinh từ nhiệt độ và áp suất tới hạn thể hiện trên giản đồ nhiệt dộ-

áp suất của CO2( hình 4.1 ). Khu vực siêu tới hạn cho carbon dioxide là khi nó nằm trên

đường áp suất tới hạn ( 73,8 bar) và nằm bên phải đường nhiệt độ tới hạn ( 31o C )

(Brogle, 1982). Ở trạng thái siêu tới hạn, giống như một dung môi, nó hoạt động như

một chất lỏng và khuếch tán dễ dàng như một chất khí. Nó có ưu điểm là dễ bay hơi và

tách các các chất tan một cách dễ dàng và không để lại dư lượng trong thực phẩm. Nó

còn là chất không dễ cháy, không độc hại, ức chế vi khuẩn và chi phí thấp. Nó được sử

dụng dưới điều kiện gần điểm tới hạn ( near- critical fluid hay NCF) cho các ứng dụng

de-odourising hay cho các chất tan có khả năng hòa tan cao. Cho công việc trích ly được

hoàn thiện hơn hay các ứng dụng có liên quan đến các chất tan ít có khả năng hòa tan, nó

được sử dụng ở nhiệt độ và áp suất cao hơn ( Rizvi và các cộng sự. 1986). Giới hạn trên

cho nhiệt độ hoạt động là sự nhạy cảm bởi nhiệt của các thành phần thực phẩm và giới

hạn trên chi phí cho thiết bị áp suất (khoảng 40 MPa).

Hình 4.1: Giản đồ áp suất- nhiệt độ cho carbon dioxide

TP= ngã ba phân cách, , CP=điểm tới hạn, Pc= điểm áp suất tới hạn( 73.8 bar), TC=

nhiệt dộ tới hạn ( 31, 06oC).



4.3. Bản chất của quá trình trích ly bằng dung môi:

Trích ly rắn-lỏng: liên quan đến việc loại bỏ các thành phần mong muốn (chất tan) từ

một thực phẩm bằng cách sử dụng một chất lỏng (dung môi) mà có thể hòa tan được

nhiều chất tan. Điều này có nghĩa là chúng ta trộn lẫn thực phẩm và dung môi lại với

nhau, có thể trốn một lần duy nhất hoặc trộn nhiều lần, giữ ở một khoảng thới gian xác

định và sau đó tách dung môi ra. Trong suốt thời gian giữ thì khối lượng chất tan có sự

chuyển đổi từ thực phẩm sang dung môi, xảy ra trong ba giai đoạn sau:

1. Chất tan hòa tan vào dung môi.

2. Dung dịch di chuyển xuyên qua các phân tử tới bề mặt của phân tử

3. Dung dịch bất đầu phân tán với số lượng lớn vào trong dung môi.

Trong suốt quá trình trích ly, thời gian giữ nên đủ cho dung môi có thể hòa tan hết các

chất tan,và đủ thởi gian cho việc chuyển đổi các thành phân trong dung môi đạt đến điểm

cân bằng.

Các biến đổi của nguyên liệu trong quá trình trích ly:

o Hóa lý: biến đổi hóa lý được xem là nhóm biến đổi quan trọng nhất trong quá

trình trích ly. Đó là sự hòa tan của nguyên liệu ( pha rắn) vào dung môi (pha

lỏng). Cần lưu ý là tùy theo tính chọn lọc của dung môi mà thành phần và hàn

lượng các cấu tử hòa tan thu được trong dịch triết sẽ thay đổi. Thông thường

cùng với các cấu tử cần thu nhận, dịch trích còn chứa một số cấu tử hòa tan

khác. Các nhà sản xuất cần phải loại bỏ các tạp chất hòa tan và không tan ra

khỏi dịch trích ở trong công đoạn xử lý tiếp theo trong qui trình sản xuất.

Ví dụ: Trong quá trình trích ly để sản xuất dầu béo từ đậu nành, sử dụng dung môi

là hexane, cấu tử cần thu nhận là triglyceride. Tuy nhiên trong dịch trích luôn bị

lẫn một số tạp chất hòa tan khác như acid béo tự do, phospholipide..

Trong quá trình trích ly có thể xảy ra những biến đổi về pha khác như sự bay hơi,

sự kết tủa,…. Ví dụ như trong sản xuất cà phê hòa tan quá trình trích ly có thể làm

tốn thất một số cấu tử hương có trong nguyên liệu. Điều này ảnh hưởng không tốt

đến mùi của bột cà phê hòa tan.Hoặc trong quá trình sản xuất đường saccharose,

một số hợp chất keo có thể bị kết tủa trong quá trình trích ly.Biến đổi này góp

phần làm sạch dịch trích và giúp cho quá trình kết tinh sau đó diễn ra dễ dàng hơn.

o Vật lý: Sự khuếch tán là biến đổi vật lý quan trọng trong qua trình trích ly. Các

phân tử chất tan sẽ chuyển từ tâm nguyên liệu đến vùng bề mặt và dịch chuyển



từ vùng bề mặt vào dung môi. Các phần tử dung môi sẽ khuếch tán từ bên

ngoài nguyên liệu vào bên trong cấu trúc các mao dẫn của nguyên liệu. Sự

khuếch tán sẽ giúp cho quá trình chiết rút các cấu tử cấn trích ly từ nguyên liệu

vào dung môi xảy ra nhanh và triệt để hơn. Động lực của sự khuếch tán là sự

chênh lệch nồng độ.

o Hóa học: Trong quá trình trích ly, có thể xảy ra các phản ứng hóa học của các

cấu tử trong nguyên liệu. Tốc độ của các phản ứng hóa học sẽ gia tăng nếu

chúng ta thực hiện quá trình trích ly ở nhiệt độ cao.

Vd: Trong quá trình trích ly glyceride trong đậunành , nếu thực hiện ở nhiệt độ

cao dễ làm cho chất béo bị oxi hóa. Hiện tượng này làm cho dịch trích chứa nhiều

tạp chất và gây khó khăn cho quá trình tinh sạch tiếp theo.

o Hóa sinh và sinh học: Khi sử dụng dung môi là nước và thực hiện quá

trình trích ly ở nhiệt độ phòng thì một số biến đổi hóa sinh và sinh học có

thể xảy ra. Các enzyme trong nguyên liệu sẽ xúc tác phản ứng chuyển hóa

những cơ chất có nguồn gốc từ nguyên liệu. Hệ vi sinh vật trong nguyên

liệu sẽ phát triển. Tuy nhiên nếu chúng ta thực hiện quá trình trích ly ở

nhiệt độ cáo thì các biến đổi hóa sinh và sinh học xảy ra không đáng kể.

Tóm lại: Trong quá trình trích ly có thể xảy ra nhiều biến đổi khác nhau. Tùy thuộc vào

phương pháp trích ly và các thông số công nghệ mà mức độ của các biến đổi sẽ thay đổi.

Các nhà sản xuất cần lựa chọn phương pháp thực hiện và các thông số công nghệ phù

hợp để tăng cường các biến đội có lợi và hạn chế các biến đội có hại xảy ra làm ảnh

hưởng đến hiệu suất và chất lượng của sản phẩm.

4.4. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly:

Nhiệt độ trích ly: Nhiệt độ cao đồng thời tăng tốc độ hòa tan và tăng khả năng

khuếch tán với số lượng lớn chất tan vào dung môi. Nhiệt độ của đa số các quá

trình trích ly được giới hạn dưới 100oC do sự cân nhắc về kinh tế. Việc trích ly các

thành phần không mong muốn ở nhiệt độ cao hơn hoặc nóng hơn sẽ gây ra hư

hỏng các thành phần của thực phẩm.

Kích thước của nguyên liệu : tốc độ chuyển đổi về khối lượng tỉ lệ thuận với

diện tích bề mặt tiếp xúc vì vậy giảm kích thước phân tử đồng nghĩa với việc tăng

khả năng tiếp xúc thì có thề tăng khả năng trích ly lên đên tới hạn nhất định.Tuy

nhiên, nếu kích thước của nguyên liệu quá nhỏ thì chi phí cho quá trình nghiền, xé

ngyên liệu sẽ giia tăng. Ngoài ra, việc phân tiêng pha lỏng và pha rắn khi kết thúc

quá trình trích ly sẽ khó khăn hơn.



Độ nhớt của dung môi: Độ nhớt của dung môi cần đủ thấp để cho phép dung

môi dễ dàng xâm nhập vào bên trong phân tử để hòa tan được các chất tan có

trong phân tử.

Lưu lượng của dung môi: Nếu dòng dung môi được bơm với một tốc độ cao vào

thiết bị chứa nguyên liệu cần trích ly thì sẽ làm giãm đi kích thước lớp biên bao

bọc xung quanh nguyên liệu, đây là nơi tập trung các cấu tử hòa tan. Do đó tốc độ

trích ly các cấu tử trong nguyên liệu sẽ gia tăng. Tùy thuộc vào hình dạng thiết bị,

kích thước của lớp nguyên liệu trong thiết bị mà tốc dộ dung môi bơm vào thiết bị

sẽ được lựa chọn sao cho thời gian trích ly là ngắn nhất và hiệu suất thu hồi chất

chiết là cao nhất.

Thời gian trích ly: Khi tăng thời gian trích ly thì hiệu suất thu hồi chất chiếc sẽ

gia tăng. Tuy nhiên nếu thời gian trích ly quá dài , thì hiệu suất thu hồi chất chiếc

sẽ tăng thêm không đáng kể. Các nhà sản xuất phải xác định được thời gian trích

ly tối ưu cho quá trình trích ly bằng phương pháp thực nghiệm.

Tỷ lệ khối lượng giữa nguyên liệu và dung môi: Với cùng một lượng nguyên

liệu, nếu ta tăng tăng lượng dung môi sự dụng thì hiệu suất trích ly sẽ tăng theo.

Đó là sự chênh lệch nồng độ của cấu tử cần trích ly trong nguyên liệu và trong

dung môi sẽ càng lớn. Tuy nhiên nếu lương dung môi sử dụng quá lớn thì sẽ làm

loãng dịch trích. Khi đó, các nhà sản xuất phải thực hiện quá trình cô đặc hoặc xử

lý dịch trích bằng phương pháp khác để tách bớt dung môi. Như vậy chúng ta cần

xác định tỷ lệ phù hợp giũa khối lượng nguyên liệu và dung môi

Vd :Trong công nghệ sản xuất thức uống từ thảo mộc, tỷ lệ khối lượng giau74 nguyên

liệu và dung môi ( nước ) thường dao động trong khoảng 1/6 -1/10.

Áp suất :Trong phương pháp trích ly bằng lưu chất siêu tới hạn, áp suất và

nhiệt độ là hai yếu tố ảnh hưởng quyết định đến hiệu suất thu hối chất chiết.

Thông thường, khi tăng áp suất và nhiệt độ thì quá trình trích ly diễn ra càng

nhanh và hiệu suất trích ly sẽ tăng theo. Tuy nhiên, việc tăng áp suất sẽ làm

tăng chi phí vận hành và giá thành thết bị cũng tăng cao.

Trong nghiên cứu của trích ly carotenoids và chlorophyll từ tảo nannochloropsis

gaditana bằng CO2 siêu tới hạn, người ta đã thấy rằng, khi tăng áp suất tứ 10Mpa -40Mpa

thì hiệu suất trích ly tăng theo, nhưng nếu tiếp tục tăng áp suất lên 50Mpa thì hiệu suất

trích ly bị giảm nhẹ. Các tác giả cho rằng ở áp suất quá cao, tương tác giũa oah rắn và

pha lỏng bị giảm đi nên làm giảm hiệu suất trích ly. Do đó trong trường hợp này, áp suất

thích hợp cho quá trình trích ly là 40 Mpa.



4.5. Thiết bị dùng trong quá trình trích ly:

Trích ly trong một thiết bị gián đoạn hay liên tục qua một giai đoạn hoặc nhiều giai

đoạn. Các thành phần đơn vị đặc trưng của sự trích ly được trình bày ở hình 4.2

Hình: Cách bố trí của hệ thống trích lysử dụng CO2siêu tới hạn.

Các thành phần chủ yếu bao gồm, thùng trích ly, một thùng tách, một thiết bình ngưng tụ

và thiết bị bơm CO2. Trong phương pháp CO2 siêu tới hạn, CO2 được lưu trữ gần như là

một chất lỏng siêu tới hạn trong thiết bị ngưng tụ, sau đó được bơm lên thiết bị trích ly

thông qua một thiết bị trao đổi nhiệt bằng một máy bơm vói áp suất cao. Trạng thái của

CO2 trong thiết bị trích ly được xác định bằng áp suất, được điều khển bằng van giảm áp,

ngoài việc xác định bằng áp suất còn xác định được trạng thái của CO2 bằng nhiệt độ,

điều khiển sự ổn nhiệt bằng một chất lỏng tuần hoàn thông qua lớp vỏ bọc xung quanh

thiết bị. Vật liêu được trích ly được tẩy đi bằng khí CO2 để loại bỏ hết không khí, sau đó

CO2 lỏng được bơm vào trong với một tốc độ phù hợp sao cho thời gian lưu của CO2 vửa

đủ để điều kiện cân bằng được thiết lập.Dung dich tiếp theo se được truyền tới thiết bị

tách, trong đó các điện kiện được điều chỉnh để tối thiểu hóa khả năng hòa tan của cán

thành phần trích ly (thường bằng phương pháp giải nén). CO2 sau đó được quay trở vể



thiết bị ngưng tụ để làm lạnh và tái sử dụng, thành phần trích ly được tách ra tử thiết bị

tách.

Thiết bị trích ly một bậc:

Đây là những cái bồn khép kin, được gắn một cái lưới để hổ trợ các thành phấn rắn

của thực phẩm. Dung môi được đun nóng sẽ thấm vảo các phần tử rắn mắc kẹt trên

lưới và được thu nhận dưới đáy lưới. Có hoặc không có sự tuần hoàn dung môi.

Chúng được sử dụng để trích ly dầu hoặc để sản xuất café hay trích ly trà. Sản phẩm

café hòa tan được mô tả chi tiết bởi Clarke (1990). Mặc dù có ưu điểm là vốn và chi

phí vận hành thấp, trích ly một bậc có thể đòi hỏi một hệ thống phục hồi dung môi đắt

tiền hoặc chi phí cao cho các biện pháp xử lý ô nhiểm nước khi nước được sử dụng

như lá một dung môi.

Thiết bị trích ly nhiều bậc:

Phương pháp này bao gồm một loạt14- 15 bồn chứa, mỗi bồn đóng vai trò quan trọng

như trong thiết bị trích ly một bậc, chúng được liên kết với nhau, vì thế dung môi nồi

lên sẽ được bơm tới các bồn tiếp theo, có thể bổ bổ sung hay đổi mới dung môi hoạc

cho dung môi cũ hoạt động trong các thiết bị còn lại.



Phương pháp này được sử dụng để sản xuất dầu, trich ly trà và café , trích ly đường từ

củ cải đường.

Sơ đồ nguyên lý hệ thống trích ly nhiều bậc ngược dòng

Thiết bị trích ly liên tục:

Có rất nhiều các thiết kế về trích ly, mỗi cái có thể hoạt động ỏ dạng truy cập-hiện tai

hoặc hợp tác hiện tại. Ví dụ, một trong những thiết kế có một cái bồn chứa kèm theo 2

thùng thang máy theo chiều dọc được làm từ những cái thùng đục lỗ và liên kết với

một cái chuông. Nguyên liệu tươi được tải vào một cái thùng bán kính nhỏ dần của

thang máy và dung môi được bơm vào ở phía trên để trích ly chất tan theoco –

currently.

Những cái thùng sau đó sẽ hướng lên trên, và dung môi tươi được chuyển lên phía

trên của cái thang máy thứ hai để trích ly chất tan theo counter – currently. Dung dịch

được thu nhân tại đáy và được bơm lên phía trên của thang máy thứ nhất để trích ly

thêm chất tan, hoặc nó được tách ra để tiếp tục quá trình. Những thiết kế khác của

thiết bị trích ly sử dụng băng tải vít đục lổ thay vì thang máy thùng.

Những thiết kế khác sử dụng băng chuyền luân phiên, được phân thành nhiều đoạn,

mỗi đoạn được đục lổ ở đáy để chứa cơ chất. Dung môi được phun lên mỗi đoạn, và

được thu nhận ở dưới đáy và được bơm lên các phân đoạn trước đó đẻ sản xuất ra



trích ly counter – currently. Trích ly liên tục và ly tâm tách được sử dụng để trích ly

dầu, café, củ cải đường, và trong việc chuẩn bị phân lập protein. Chi tiết hơn của các

quá trình được thể hiện bởi Brennan và cộng sự ( 1990 )

Giới thiệu kiểu thiết bị trích ly liên tục – thiết bị Hildebrandt. Thiết bị có 2 tháp, dạng

hình trụ đứng, chúng nối với nhau bởi một ống hình trụ nằm ngang ở bên dưới. Bên

trong thiết bị có các vis tải để vận chuyển nguyên liệu. Nguyên liệu được nạp liên tục

theo cửa nạp và được vis tải đưa xuống bên dưới tháp 2 để qua ống hình trụ nằm

ngang rồi theo tháp 1 lên phái trên. Cuối cùng nguyên liệu được tháo ra ngoài thiết bị

theo cửa tháo bã, dung môi sẽ được nạp vào thiết bị từ tháo 1 và sẽ chuyển động qua

ống trụ nằm ngang rối đi qua tháp 2, cuối cùng dịch trích được tháo ra ngoài cửa chắn.

Như vậy dòng nguyên liệu và dung môi chuyển động ngược chiều nhau. Trục vis

trong thiết bị chuyển động xoay với tốc độ 1vòng/phút.

Hiện nay, thiết bị này được sử dụng để trích ly saccharose từ củ cải đường, chất béo

từ nguyên liệu thực vật giàu béo.Năng suất thiết bị có thể lên tới 40 tấn nguyên liệu/

giờ.

4.6. Các ứng dụng của quá trình trích ly:

+ Thẩm thấu ngược (RO) (hay còn gọi là “hyperfiltration”) và siêu lọc (UF) là hai đơn vị

hoạt động ứng dụng quá trình trích ly, trong đó nước và các chất tan trong dung dich

được loại bỏ một cách chọn lọc thông qua một cái màng bán thấm. Hai quá trình này

tương tự nhau trong đó áp suất tác dụng lên cơ chất làm động lực vận chuyển các chất



qua màng. Tuy nhiên, sự thẩm thấu ngược được sử dụng để tách nước từ những phân tử

có khối lượng thấp ( ví dụ như muối, đường, hợp chất thơm,...), những phân tử này có áp

suất thẩm thấu cao. (bảng 4.2) . Một áp suất nẳm trong khoảng 5-10 lần được sử dụng

trong siêu lọc UF (4000-8000x103 pa), do đó cần thiết để vượt qua ( đây là giới hạn của

thẩm thấu ngược).

+ Ứng dụng thương mại lớn nhất trong thực phẩm của thẩm thấu ngược là cô đặc sữa từ

các nhà máy sản xuất phô mát, hoạc các giai đoạn trước cô đặc, trước khi sấy khô hoặc

được ứng dụng trong các nhà máy sản xuất kem. Thẩm thấu ngược cũng được sử dụng

để:

Cô đặc và lọc sạch nước ép trái cây (Robe,1993), enzyme, lên men rượu và dầu

thực vật.

Để cô đặc bột lúa mì, axit citric, lòng trắng trứng, sữa, cà phê, xi rô, chiết xuất

thiên nhiên và hương liệu.

Làm rượu vang và bia.

Khử khoáng và lọc nước từ các lổ khoan trong lòng đất hoặc lòng sông, hoặc khử

muối của nước biển.

+ Ứng dụng cuối cùng, những ion hóa trị 1 và đa hóa trị, phân tử, vi khuẩn, vật liệu hữu

cơ với khối lượng phân tử lớn hơn 300 thì sẽ được loại bỏ đến 99,9% để đạt được sự tinh

khiết cao cho sản xuất nước, cho các nhà máy sản xuất nước giải khát và những ứng dụng

khác.

+ Những ứng dụng khác bao gồm sản xuất rượu bia có nồng độ thấp, rượu táo, rượu vang

và phục hồi protein hoặc các chất rắn khác từ việc chưng cất cặn, pha loãng nước ép, xử

lý nước thải từ việc xay xác ngô hay các thiết bị làm sạch nước. Màng siêu lọc còn được

sử dụng cho việc chuẩn bị trích ly café và chất lỏng của trứng cho quá trình sấy và trước

khi cô đặc.



Bảng 4.2.áp suất thẩm thấu của một số loại dung dịch.

Dung dịch Nồng độ Áp suất thẩm thấu

Nước ép táo 15o Brix 2.04

Nước ép họ cam 10o Brix 1.48

Café trích ly 28% TS 3.4

Đường 1% w/v 0.37

Sũa - 0.69

Dung dịch muối 15% TS 13.8

Dung dịch đuòng 44o Brix 6.9

Siro đường 20o Brix 4.41

Nước sốt cà chua 33o Brix 6.9

protein - 0.69

Trong sản xuất cà phê hoà tan: trích ly nhằm mục đích khai khác các chất tạo hương,

các chất hoà tan trong cà phê rang. Đây là giai đoạn quan trọng nhất, ảnh hưởng quyết

định đến hiệu suất của toàn bộ quy trình sản xuất.

Trong quá trình này ta có thể sử dụng phương pháp trích ly gián đoạn: Trong

phương pháp này cà phê được cho vào các tank chứa nước với tỉ lệ phù hợp. các

tank chứa có cấu tạo hình thân trụ, đáy côn, có vỏ áo. Hỗn hợp cà phê và nước

được gia nhiệt bằng hơi nước. sau khi đủ thời gian trích ly, dịch trích ly đựơc tháo

ra ở đáy. Để nâng cao hiệu quả quá trình trích ly, hiện nay người ta sử dụng hệ

thống trích ly nhiều bậc. nhiệt độ trích ly trong khoảng 90-1000C, thời gian trích ly

trong 1 bình xắp xỉ 45 phút. Phương pháp này có ưu điểm là cấu tạo thiết bị đơn

giản, dễ vận hành, giá thành rẻ nhưng tốn thời gian và hiệu suất thấp.

Phương pháp trích ly liên tục: Phương pháp này sử dụng thiết bị trích ly dạng trục

vis. Cấu tạo thiết bị gồm trục vis, trục vis này sẽ làm cà phê di chuyển trong buồng

trích ly. Nước nóng thường là 1000C sẽ di chuyển theo chiều ngược lại. Khi cà phê

và nước tiếp xúc nhau quá trình trích ly sẽ diễn ra

Kết hợp cả hai phương pháp: Đầu tiên, cà phê được trích ly theo phương pháp

trích ly gián đoạn. Sau đó được đưa đi trích ly tiếp trong thiết bị trích ly liên

tục.Ưu điểm của phương pháp này là nâng cao hiệu quả trích ly đối với phương

pháp trích ly gián đoạn.

V. ỨNG DỤNG CHUNG CHO CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG:

Ứng dụng trong quy trình sản xuất dầu tinh luyện.



to = 100 – 110oC

pck= 500 – 760mmHg Tẩy màu

Khử mùi

Lọc ép

Thành phẩm

Cặn đất

Đất hoạt tính (0,1-

3%)

Than hoạt tính (0,2-

1%)

Trung hoà

Nước

(to: 90-

1000C)

Cặn

photpho

lipit

Thủy hóa

Ly tâm tách cặn

Rửa nước

Cặn xà phòng

phòng

Nước

rửa

Dung dịch NaOH

12 – 16oBe.

Nước

(to: 80- 90

0C)

Ly tâm

toC :110-115

0C

t : 50 - 60 phút

toC :16 - 20

oC

Nguyên liệu

Sàng loại tạp chất

Nghiền

Ép

Chưng sấy

Bã ép

Lọc

Hạt

lép,

đất

đá…

Bột

chưng sấy

Bã lọc

Dầu thô



p dầu: Hiện nay, việc khai thác dầu ở quy mô trung bình và quy mô lớn thường sử

dụng các loại máy ép vít với cơ cấu khác nhau:

Cơ chế của quá trình ép:

Khi ép, dưới tác dụng của ngoại lực, trong khối bột xảy ra sự liên kết bề mặt bên trong

cũng như bên ngoài của các phần tử, ta có thể chia ra làm hai quá trình chủ yếu:

* Quá trình xảy ra đối với phần lỏng: đây là quá trình làm dầu thoát ra khỏi các khe vách

giữa các bề mặt bên trong cũng như bên ngoài của tế bào. Khi bắt đầu ép, do lực nén các

phần tử bột sít lại gần nhau, khi lực nén tăng lên, các phần tử bột bị biến dạng. Các

khoảng trống chứa dầu bị thu hẹp lại và đến khi lớp dầu có chiều dày nhất định, dầu bắt

đầu thoát ra. Tốc độ thoát dầu phụ thuộc vào độ nhớt của lớp dầu và phụ thuộc vào áp lực

ép, độ nhớt càng bé, áp lực càng lớn thì dầu thoát ra càng nhanh.

* Quá trình xảy ra đối với phần rắn: khi lực nén tăng lên, sự biến dạng xảy ra càng mạnh

cho đến khi các phần tử liên kết chặt chẽ với nhau thì sự biến dạng không xảy ra nữa.

Nếu như trong các khe vách không bị giữ lại một ít dầu và áp lực còn có thể tiếp tục tăng

lên thì từ các phần tử bột riêng biệt sẽ tạo thành một khối chắc dính liền nhau. Trên thực

tế, áp lực ép cũng chỉ đạt đến một giới hạn nhất định, có một lượng nhỏ dầu còn nằm lại

ở những chỗ tiếp giáp nhau, cho nên khô dầu vẫn còn có tính xốp. Đặc biệt khi ra khỏi

máy ép, tính xốp của khô dầu lại tăng lên khi không còn tác dụng của lực nén nữa.

Một điều quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả lấy dầu là nếu tốc độ tăng áp lực quá nhanh

thì sẽ làm bịt kín các đường thoát dầu làm dầu không thoát ra được, điều này thấy rất r ở

các máy ép mà trong đó nguyên liệu không được đảo trộn (máy ép thủ công).

Ngoài ra, nếu chỉ xét đơn thuần về sự chuyển dịch của dầu qua các khe vách, các hệ ống

mao quản của tế bào nguyên liệu, ta có thể rút ra những điều kiện để đảm bảo việc tách

dầu đạt hiệu quả sau đây:

- Áp suất chuyển động của dầu trong các khe vách và các ống mao quản của tế bào

nguyên liệu càng lớn, dầu chảy ra càng nhanh, muốn như thế thì ngoại lực tác dụng lên

dầu phải lớn. Ngoại lực tác động lên nguyên liệu (bột ép) gồm có hai phần: một phần tác

động lên dầu và một phần tác động lên các phần tử rắn để làm các phần tử này biến dạng.

Do đó, để cho áp lực tác động lên dầu lớn, ta cần phải thay đổi tính chất cơ lý của các

phần tử rắn (qua công đoạn chưng sấy) để làm giảm phần áp lực làm cho các phần tử biến

dạng, nhờ đó, áp lực tác động lên phần dầu sẽ tăng. Tuy nhiên, việc tăng ngoại lực cũng

thực hiện đến một giới hạn nào đó, nếu vượt quá giới hạn này sẽ dẫn đến sự co hẹp các

ống mao quản dẫn dầu hoặc các khe vách chứa dầu một cách nhanh chóng làm hiệu quả

thoát dầu giảm.



- Đường kính các ống mao quản chứa dầu cần phải đủ lớn trong suốt quá trình ép để tránh

việc dầu thoát ra quá chậm hoặc không thoát ra được. Trên thực tế, hiện tượng này

thường xảy ra và để khắc phục cần phải tăng áp lực ép từ từ nhằm đảm bảo đủ thời gian

cho lượng dầu chủ yếu kịp chảy ra. Nếu áp lực ép tăng đột ngột, các ống mao quản chứa

dầu nhanh chóng bị hẹp lại hoặc bị bịt kín, dầu sẽ chảy ra chậm. Mặt khác, nếu áp lực ép

tăng mạnh trong giai đoạn đầu sẽ làm rối loạn sự chuyển động của nguyên liệu trong máy

ép do dầu chảy ra mãnh liệt kéo theo nhiều cặn dầu.

- Chiều dài các ống mao quản chứa dầu phải ngắn vì sự thoát dầu khi ép thường đi theo

một phương chung và về phía có đoạn đường ngắn nhất. Nếu đường chảy dầu càng dài

thì thời gian chảy qua đoạn đường ấy càng lớn. Ngoài ra, khi đường chảy dầu ngắn, số

ống mao quản bị tắc trong quá trình ép cũng ít hơn. Vì thế, để thực hiện việc ép dầu một

cách triệt để thì lớp nguyên liệu trong máy ép phải đủ mỏng.

- Thời gian ép phải đủ lớn, nếu thời gian ép quá ngắn, dầu chảy ra chưa hết, ngược lại,

nếu thời gian ép quá dài sẽ ảnh hưởng đến năng suất máy ép. Việc cải tiến cơ cấu máy ép

cũng có thể rút ngắn được thời gian ép.

- Độ nhơ t của dầu phải bé để trở lực khi dầu chuyển động bé, từ đó thời gian để dầu thoát

ra khỏi nguyên liệu sẽ ngắn. Để độ nhớt của dầu bé, bột ép phải có nhiệt độ cao và trong

quá trình ép nhiệt độ phải ổn định. Khi bột ép bị nguội, độ nhớt của dầu tăng và tính dẻo

của bột giảm ảnh hưởng đến sự thoát dầu. Tuy nhiên, khi nhiệt độ bột ép quá cao, dầu sẽ

bị oxy hóa mạnh, dầu sẽ bị sẩm màu và khô dầu sẽ bị cháy khét. Vì thế, việc dùng nước

hoặc dầu nguội để làm mát lòng ép là việc làm rất cần thiết, tránh được hiện tượng phát

nhiệt khi máy ép làm việc.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất ép:

- Đặc tính cơ học của nguyên liệu ép ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất ép, đặc tính này do

các công đoạn chuẩn bị, đặc biệt là khâu chưng sấy quyết định. Ngoài ra, mức độ nghiền

bột, nhiệt độ, độ ẩm của bột cũng là những yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất

ép.

- Các điều kiện hình thành trong quá trình ép như áp lực ép, nhiệt độ ép, cơ cấu máy ép

Thiết bị ép:

Để tiến hành ép dầu, người ta có thể dùng máy ép vít hoặc máy ép thủ công (máy ép thủ

công không giới thiệu). Máy ép vít gồm ba loại: loại áp lực thấp, áp lực trung bình và áp

lực cao, máy ép vít làm việc liên tục, bên trên là các tầng nồi chưng sấy, vì thế sau khi

chưng sấy xong, có thể tiến hành ép ngay.

Áp lực trong lòng máy ép vít được tạo thành là do sự nén nguyên liệu và sức phản kháng

của nguyên liệu, áp lực này lớn hay bé tùy thuộc vào cấu tạo lòng ép và trục vít.



Do tiết diện khe côn tại cửa ra khô bé hơn bất cứ điểm nào trong lòng ép, vì thế nên

nguyên liệu chuyển động sẽ bị nén trở lại tức là tạo cho máy ép có áp lực. Mặt khác, do

trục vít có sự thay đổi bước vít (ngắn dần về phía ra khô dầu), đường kính của lòng ép

cũng thay đổi, nhỏ dần về phía ra khô dầu, cho nên muốn chứa được lượng nguyên liệu từ

đoạn sau chuyển tới buộc phải xảy ra sự nén, tức là tạo nên áp lực.

Trên thực tế, nếu ta cho vào máy ép một lượng bột quá nhão, khi trục vít quay hầu như

không có một áp lực nào. Điều này chứng tỏ rằng đặc tính của bột ép quyết định sự tạo

thành áp lực trong máy ép. Đặc tính của bột ép lại do công đoạn chưng sấy quyết định, vì

vậy có thể nói rằng áp lực trong máy ép do khâu chưng sấy bột quyết định.

Khi làm việc với máy ép vít, cần chú ý một số điểm sau:

- Không cho máy chạy trong điều kiện quá tải, không để các tạp chất như kim loại, sỏi, đá

rơi vào máy ép,

- Thường xuyên quan sát vị trí của dầu chảy ra từ bên dưới máy ép, nếu dầu chảy ra nhiều

nhất ở giữa lòng ép, chứng tỏ bột ép đạt yêu cầu, còn nếu dầu chảy ra ở đầu hoặc cuối

máy ép, chứng tỏ bột ép quá ướt hoặc quá khô. Lúc đó cần phải đóng cửa cấp bột ép

xuống máy ép và điều chỉnh lại chế độ chưng sấy cho thích hợp.

- Thường xuyên quan sát đường ra của khô dầu, trong điều kiện bình thường, khô dầu ra

thành từng mảng nhỏ, chiều dày đồng đều, không nát vụn, một mặt hơi gồ ghề có nhiều

vết rạn, một mặt nhẳn bóng. Màu của khô dầu tươi, không có mùi cháy khét, không có

vết dầu loang lỗ.

- Máy chạy êm, dầu không theo khe côn thoát ra ngoài.

Trích ly:Ngày nay, phương pháp trích ly đã được áp dụng rộng rãi vì nó mang lại hiệu

quả kinh tế cao hơn phương pháp ép và có khả năng tự động hóa cao. Phương pháp trích

ly có thể lấy được triệt để hàm lượng dầu có trong nguyên liệu, hàm lượng dầu còn lại

trong bả trích ly khoảng từ 1 1,8 %, ít hơn nhiều so với phương pháp thủ công (5

6%). Trong thực tế sản xuất, người ta thường kết hợp cả hai phương pháp: ép và trích ly.

Ngoài ra, phương pháp trích ly có thể khai thác được những loại dầu có hàm lượng bé

trong nguyên liệu và có thể khai thác dầu với năng suất lớn. Tuy nhiên, do dung môi còn

khá đắt tiền, các vùng nguyên liệu nằm rải rác không tập trung nên phương pháp này

chưa được ứng dụng rộng rãi trong nước ta.

Cơ sở lý thuyết của phương pháp trích ly.

Độ hòa tan vào nhau của hai chất lỏng phụ thuộc vào hằng số điện môi, hai chất lỏng có

hằng số điện môi càng gần nhau thì khả năng tan lẫn vào nhau càng lớn. Dầu có hằng số

điện môi khoảng 3 3,2 các dung môi hữu cơ có hằng số điện môi khoảng 2 10, do đó



có thể dùng các dung môi hữu cơ để hòa tan dầu chứa trong nguyên liệu. Như vậy, trích

ly dầu là phương pháp dùng dung môi hữu cơ để hòa tan dầu có trong nguyên liệu rắn ở

điều kiện xác định. Vì vậy, bản chất của quá trình trích ly là quá trình khuếch tán, bao

gồm khuếch tán đối lưu và khuếch tán phân tử. Dung môi dùng để trích ly dầu thực vật

phải đạt các yêu cầu sau:

- Có khả năng hòa tan dầu theo bất cứ tỉ lệ nào và không hòa tan các tạp chất khác có

trong nguyên liệu chứa dầu,

- Có nhiệt độ sôi thấp để dễ dàng tách ra khỏi dầu triệt để,

- Không độc, không ăn mòn thiết bị, không gây cháy nổ vơi không khí, phổ biến và rẻ

tiền.

Trong công nghiệp trích ly dầu thực vật, người ta thường dùng các loại dung môi như

hidrocacbua mạch thẳng từ các sản phẩm của dầu mỏ (thường lấy phần nhẹ), hidrocacbua

thơm, rượu béo, hidrocacbua mạch thẳng dẫn xuất clo; trong số đó phổ biến nhất là

hexan, pentan, propan và butan. Ngoài ra còn có các loại dung môi khác như sau:

- Rượu etilic: thường dùng nồng độ 96%v để trích ly.

- Axêton: chất lỏng có mùi đặc trưng, có khả năng hòa tan dầu tốt. Axêton được xem là

dung môi chuyên dùng đối với các nguyên liệu có chứa nhiều phôtphatit vì nó chỉ hòa tan

dầu mà không hòa tan phôtphatit.

- Frêon 12: là một loại dung môi khá tốt, không độc, bền với các chất oxy hóa, dễ bay

hơi, trơ hóa học với nguyên liệu và thiết bị. Ngoài ra việc sử dụng Frêon 12 cho ta khả

năng phòng tránh cháy nổ dễ dàng.

Những yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc và độ kiệt dầu khi trích ly.

a: Mức độ phá vỡ cấu trúc tế bào nguyên liệu: là yếu tố cơ bản thúc đẩy quá trình trích ly

nhanh chóng và hoàn toàn, tạo điều kiện cho nguyên liệu tiếp xúc triệt để với dung môi.

b. Kích thước và hình dáng các hạt ảnh hưởng nhiều đến vận tốc chuyển động của dung

môi qua lớp nguyên liệu, từ đó xúc tiến nhanh hoặc làm chậm quá trình trích ly. Nếu bột

trích ly có kích thước và hình dạng thích hợp, sẽ có được vận tốc chuyển động tốt nhất

của dung môi vào trong các khe vách cũng như các hệ mao quản của nguyên liệu; thường

thì kích thước các hạt bột trích ly dao động từ 0,5 10mm.

c. Nhiệt độ của bột trích ly: như ta đã biết, bản chất của quá trình trích ly là quá khuếch

tán, vì vậy khi tăng nhiệt độ, quá trình khuếch tán sẽ được tăng cường do độ nhớt của dầu

trong nguyên liệu giảm làm tăng vận tốc chuyển động của dầu vào dung môi. Tuy nhiên,



sự tăng nhiệt độ cũng phải có giới hạn nhất định, nếu nhiệt độ quá cao sẽ gây tổn thất

nhiều dung môi và gây biến tính dầu.

d. Độ ẩm của bột trích ly: khi tăng lượng ẩm sẽ làm chậm quá trình khuếch tán và làm

tăng sự kết dính các hạt bột trích ly do ẩm trong bột trích ly sẽ tương tác với protein và

các chất ưa nước khác ngăn cản sự thấm sâu của dung môi vào bên trong của các hạt bột

trích ly làm chậm quá trình khuếch tán.

e. Vận tốc chuyển động của dung môi trong lớp bột trích ly gây ảnh hưởng đến quá trình

khuếch tán. Tăng vận tốc chuyển động của dung môi sẽ rút ngắn được thời gian trích ly,

từ đó tăng năng suất thiết bị.

f. Tỉ lệ giữa dung môi và nguyên liệu ảnh hưởng đến vận tốc trích ly, lượng bột trích ly

càng nhiều càng cần nhiều dung môi. Tuy nhiên, lượng dung môi lại ảnh hưởng khá lớn

đến kích thước thiết bị.

Sau khi thực hiện phương pháp ép hoặc trích ly thì dầu thô cũng chứa các thành phần như

chất dạng hạt phân tán, các hạt rắn có trong dầu thô. Chúng ta có thể thực hiện các

phương pháp cơ học để tách các tạp chất cơ học như: lắng, lọc, ly tâm

Ly tâm:

Nếu dầu có lượng tạp chất trên 0.5% thì dùng phương pháp lắng; lượng tạp chất dưới

0.5% thì sử dụng phương pháp ly tâm; lượng tạp chất nhỏ hơn 0.1% thì dùng phương

pháp ly tâm siêu tốc. sau quá trình ly tâm, hầu hết những cặn tạp chất không tan sẽ được

tách ra, tuy nhiên quá trình ly tâm không tách được các loại sáp tạo thành mạng tinh thể

lơ lửng trong dầu ở nhiệt độ thường.

Lọc: với mục đích hoàn thiện. Lọc dầu sẽ loại bỏ các tạp chất rắn ra khỏi dầu, chủ yếu là

chất hấp phụ và các tạp chất đã bị hấp phụ.Lọc nóng ở nhiệt độ 50-550C, tách được các

tạp chất không tan có kích thước nhỏ và phân tán trong dầu, sau đó hạ nhiệt độ xuống 20-

250C để lọc nguội, tách các phức photpholipid.

Các biến đổi của nguyên liệu: khối lượng giảm do lọc tách các chất hấp phụ

khỏi hỗn hợp, dầu thu được trong, màu sáng.

Phương pháp thực hiện: quá trình lọc dầu thường dùng máy lọc ép khung bản,

áp suất bơm nén dầu vào máy là 0,25- 0,35 MPa, nhiệt độ dầu vào là 55- 600C.

Để trích ly dầu trong bã hấp phụ, sử dụng dung môi hexan hay ether ethylic.

Bã hấp phụ và dung môi được trộn đều trong thiết bị trích ly. Dầu trong bã sẽ

hòa tan vào dung môi, sau đó ly tâm tách riêng bã và dung môi có chứa dầu,



rồi tiến hành chưng cất để thu hồi dung môi và dầu. Dầu thu được có thể đem

tinh luyện lại hoặc nấu xà phòng.



MỤC LỤC

I. QUÁ TRÌNH LY TÂM. ...................................................................................................................... 1

1.1 Khái niệm. ........................................................................................................................................... 1

1.2 Phân loại quá trình ly tâm. .................................................................................................................. 1

1.3 Cơ sở khoa học của quá trình. ............................................................................................................. 1

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ly tâm ........................................................................................ 3

1.5. Thiết bị: ............................................................................................................................................. 3

1.6. Ứng dụng của quá trình ly tâm .................................................................................................. 6

II. QUÁ TRÌNH LỌC: ......................................................................................................................... 9

2.1. Cơ sở khoa học của quá trình lọc: ...................................................................................................... 9

2.2. Mục đích công nghệ và phạm vi thực hiện: ..................................................................................... 11

2.3. Các yếu tố ảnh hưởng và biến đổi của nguyên liệu: ........................................................................ 11

2.4. Thiết bị: ............................................................................................................................................ 13

2.5. Ứng dụng của quá trình lọc: ............................................................................................................. 16

III. QÚA TRÌNH ÉP: .................................................................................................................................. 20

3.1. Khái niệm: ........................................................................................................................................ 20

3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ép:........................................................................................... 21

3.3. Thiết bị ............................................................................................................................................. 22

3.4. Ứng dụng của quá trình ép: .............................................................................................................. 24

IV. TRÍCH LY BẰNG DUNG MÔI: ......................................................................................................... 27

4.1. Giới thiệu về trích ly: ................................................................................................................ 27

4.2. Giới thiệu về dung môi: ............................................................................................................ 28

4.3. Bản chất của quá trình trích ly bằng dung môi: .................................................................... 31

4.4. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly: ................................................................... 32

4.5. Thiết bị dùng trong quá trình trích ly: ................................................................................. 34

4.6. Các ứng dụng của quá trình trích ly: ...................................................................................... 37

V. ỨNG DỤNG CHUNG CHO CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG:........................................................ 39



Documents

92807715 Cac Qua Trinh Phan Rieng