Tài liệu Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện, năng suất 12.000 tấn sản phẩm năm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT DẦU HƯỚNG DƯƠNG TINH LUYỆN, NĂNG SUẤT 12.000 TẤN SẢN PHẨM /NĂM SVTH: VÕ THỊ DIỆU LINH Đà Nẵng – Năm 2019 i LỜI NÓI ĐẦU Chất lượng cuộc sống ngày càng được cải thiện nên người tiêu dùng luôn đòi hỏi những sản phẩm tốt nhất cho sức khỏe gia đình. Dầu ăn là thành phần không thể thiếu trong góc nội trợ để bữa ăn trở nên hoàn hảo, bên cạnh các loại dầu thực vật như: dầu oliu, dầu đậu nành, dầu mè... thì dầu hướng dương có xu hướng được nhiều bà nội trợ lựa chọn. Những dưỡng chất có trong dầu hướng dương tốt cho sức khỏe và được tổ chức y tế thế giới khuyên dùng. Trong dầu hướng dương có hai axít béo không bão hòa rất quan trọng cho cơ thể đó là: omega-3 và omega-6, hai thành phần này có tác dụng làm giảm cholesterol. Hàm lượng vitamin E có trong dầu cao nhất so với các loại dầu thực vật, do đó có tác dụng chống lão hóa, tăng cường hệ tuần hoàn nên có lợi cho hệ tim mạch, giảm thiểu tối đa nguy cơ mắc các bệnh tim mạch và đột quỵ. Thành phần vitamin A có trong dầu hướng dương tốt cho thị lực, giảm thiểu các bệnh về mắt. Ngoài những tác dụng rất tốt có lợi cho sức khỏe người dùng, dầu hướng dương còn được xem là một trong những phương pháp làm đẹp an toàn và hữu hiệu giúp chị em cải thiện vẻ đẹp bằng những công thức làm đẹp hoàn hảo trong việc chăm sóc da, chăm sóc tóc. Với những công dụng đó, ngành công nghiệp sản xuất dầu hướng dương ngày càng phát triển, nhu cầu tiêu dùng ngày càng tăng cao. Nắm bắt được xu hướng hiện nay nên em được giao đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện, năng suất 12.000 tấn sản phẩm /năm”. Sau hơn ba tháng thực hiện, cùng với sự giúp đỡ của thầy cô hướng dẫn, em đã hoàn thành được bản đồ án tốt nghiệp đúng thời gian quy định. Em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Trúc Loan đã tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian vừa qua. Trong suốt thời gian đó, em không chỉ vận dụng được những kiến thức đã học, mà còn học hỏi thêm được nhiều kiến thức, kỹ năng từ cô. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo bộ môn khoa Hóa nói riêng và thầy cô trường đại học Bách Khoa nói chung đã dạy bảo, giúp đỡ, dìu dắt em trong suốt những năm học vừa qua, giúp em có được một hành trang kiến thức để em có thể tự tin hơn khi ra trường. Em xin chân thành cảm ơn! ii CAM ĐOAN Em xin cam đoan rằng đồ án này là do em thực hiện, các số liệu, kết quả trong bài đồ án là trung thực. Tài liệu tham khảo trong đồ án được trích dẫn đầy đủ và đúng quy định. Mọi vi phạm quy chế của nhà trường, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về đồ án của mình. Sinh viên thực hiện Võ Thị Diệu Linh iii MỤC LỤC TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Bảng 2.1-Thành phần dinh dưỡng của 100g hạt hướng dương đã bóc vỏ………….9 Bảng 2.2- Thành phần hóa học của hạt hướng dương (tính theo % chất khô)…….10 Bảng 2.3- Tổng số chất béo trong 100g hạt hướng dương………………………...10 Bảng 2.4- Hàm lượng các nhóm lipit trong các sản phẩm chế biến hạt hướng dương (theo % lượng lipit chung có trong sản phẩm)……………………………………11 Bảng 2.5- Thành phần chất khoáng trong hạt hướng dương……………………...11 Bảng 2.6- Thành phần vitamin trong hạt hướng dương…………………………..12 Bảng 2.7- Đặc điểm kỹ thuật của dầu hướng dương thô theo TCNN Ukraine 4492: 2005……………………………………………………………………………… 15 Bảng 2.8- Các tiêu chuẩn chất lượng của dầu tinh luyện hướng dương………….16 Bảng 4.1Các thông số đầu…………………………………………33 Bảng 4.2 - Biểu đồ thời kỹ gian sản thuật ban xuất trong năm…………………………………34 Bảng 4.3- Mức hao hụt ở các công đoạn tính theo % so với khối lượng…………34 Bảng 4.4- Tổng kết cân bằng vật liệu…………………………………………….43 iv Bảng 5.1 – Thông số kỹ thuật làm sạch dạng sàng rung………………………….45 Bảng 5.2 – Thông số kỹ thuật thiết bị bóc vỏ cánh búa…………………………..45 Bảng 5.3 – Thông số kỹ thuật máy nghiền búa…………………………………...46 Bảng 5.4 – Thông số kỹ thuật nồi chưng sấy I và máy ép sơ bộ………………….47 Bảng 5.5 – Thông số đôi…………………………….…48 kỹ thuật máy nghiền trục Bảng 5.6- Thông số kỹ thuật thiết bị chưng sấy II và máy ép kiệt………………..48 Bảng 5.7Thông số kỹ thuật bể chứa dầu sau ép………………………………....49 Bảng 5.8Thông số kỹ thuật thiết bị lắng…………………………………………50 Bảng 5.9- Thông số kỹ thuật thiết bị gia nhiệt…………………………………....52 Bảng 5.10- Thông số kỹ thuật thùng chứa dầu sau gia nhiệt……………………..53 Bảng 5.11 – Thông số kỹ thuật thiết bị lọc khung bản……………………………54 Bảng 5.12- Thông số kỹ thuật thiết bị thủy hóa…………………………………..55 Bảng 5.13Thông số kỹ sáp……………………………………56 Bảng 5.14 – Thông số tâm…………………………………….…56 thuật kỹ thuật Bảng 5.15Thông số kỹ hòa………………………………….58 Bảng 5.16Thông số kỹ sấy…………………………………….60 thuật thiết thuật thiết thiết bị máy bị bị tách ly trung rửa Bảng 5.17- Thông số kỹ thuật thiết bị tẩy màu…………………………………...61 Bảng 5.18Thông số kỹ thuật thiết bị tẩy mùi……………………………………62 Bảng 5.19Thông số kỹ thuật thiết xitec chứa dầu……………………………….62 v Bảng 5.20 – Thông số kỹ thuật máy chiết rót…………………………………….62 Bảng 5.21- Thông số kỹ thùng kỹ thuật chứa acid thùng chứa citric……………………………….…..63 Bảng 5.22- Thông số NaOH………………………………...64 Bảng 5.23Thông số kỹ rửa……………………………...65 thuật thùng chứa nước Bảng 5.24- Thông số kỹ thuật thùng chứa nước muối…………………………....66 Bảng 5.25Thông số kỹ thuật thùng chứa than hoạt tính………………..……..…67 Bảng 5.26- Thông số kỹ thuật thiết thùng chứa đất……………………………....68 Bảng 5.27 – Thông số kỹ thuật bơm bánh răng…………………………………..68 Bảng 5.28 – Thông số kỹ thuật máy bơm ly tâm EBARA………………………..69 Bảng 5.29- Thông số kỹ thuật gầu tải đứng………………………………………70 Bảng 5.30- Thông số kỹ thuật băng tải …………………………………………..70 Bảng 5.31- Thông số kỹ thuật vít tải nằm ngang…………………………………71 Bảng 5.32Tổng kết tính và chọn thiết bị………………………………………...71 Bảng 6.1- Tổng kết cân bằng nhiệt……………………………………………….90 Bảng 6.2- Đặc tính kỹ thuật lò hơi…………………………………………..........91 Bảng 7.1- Số công nhân lao động trực tiếp……………………………………….95 Bảng 7.2Số nhân lực làm việc theo giờ hành chính……………………………..96 Bảng 7.3Tổng kết các dựng……………………………..............105 công trình xây Hình 2.1- Hình ảnh hoa hướng dương……………………………………..………7 Hình 2.2- Hạt hướng dương chưa bóc vỏ………………………………………….9 Hình 2.3- Sản phẩm dầu hướng dương………………………………………..….16 Hình 3.1- Sơ đồ quy trình công nghệ …………………………………………….24 vi Hình 5.1 – Sàng rung…………………………………………………………...…45 Hình 5.2 – Máy bóc vỏ cánh búa…………………………………………………45 Hình 5-3- Máy nghiền búa………………………………………………………..46 Hình 5.4- Nồi chưng sấy………………………………………………………….47 Hình 5.5– Máy nghiền trục……………………………………………………….48 Hình 5.6– Thiết bị chưng sấy và máy ép kiệt…………………………………….48 Hình 5.7- Bể chưa dầu…………………………………………………………....49 Hình 5.8- Thiết bị lắng…………………………………………………………….50 Hình 5.9- Thiết bị gia nhiệt. ………………………………………………….......51 Hình 5.10Thùng chứa dầu.....................................................................................53 Hình 5.11 – Thiết bị lọc khung bản……………………………….…….………..54 Hình 5.12 – Máy tâm………………………………………………………...…56 ly Hình 5.13- Thiết bị rửa sấy…………………………………………………….....58 Hình 5.14- Thiết bị tẩy mùi………………………………………………….…....61 Hình 5.15- Xitec chứa dầu……………………………………………………..…62 Hình 5.16 – Máy chiết rót ……………………………………………………..…62 Hình 5.17 – Bơm bánh răng………………………………………….……….…..68 Hình 5.18- Bơm ly tâm………………………………………………………..….69 Hình 5.19 – Gầu tải đứng……………………………………………………..…..70 Hình 5.20- Băng tải……………………………………………………………….70 Hình 5.21- tải………………………………………………………………….71 vii Vít DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT KÝ HIỆU: H: chiều cao D: đường kính L×W×H: dài × rộng × cao D×R×C: dài × rộng × cao T: thời gian t: nhiệt độ CHỮ VIẾT TẮT: FO: dầu Fuel Oil (còn gọi là dầu mazut viii Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 12.000 tấn sản phẩm/năm LỜI MỞ ĐẦU Trong thời đại công nghiệp hiện nay, việc sử dụng các loại thực phẩm từ thiên nhiên, có lợi cho sức khỏe đã trở nên quen thuộc. Trong đó, dầu thực vật là sản phẩm chiếm vị trí quan trọng trong đời sống của người dân. Trong khi, lượng dầu mỡ có nguồn gốc động vật lại chứa nhiều nguy cơ tiềm ẩn về bệnh cho con người, đồng thời khả năng bảo quản lại thấp, hiệu quả khai thác lại không cao thì dầu thực vật lại được các chuyên gia dinh dưỡng khuyên dùng vì chứa các acid béo không no, có tác dụng điều chỉnh lượng cholesterol…, có lợi cho sức khỏe. Sản lượng về dầu thực vật nói riêng và chất béo không ngừng tăng lên. Năm 2014 Việt Nam sản xuất kỷ lục 738.400 tấn dầu thực vật tinh luyện các loại, tăng 0,6% so với năm trước đó (733.400 tấn). Theo Kế hoạch phát triển ngành dầu thực vật Việt Nam tới 2020, tầm nhìn tới 2030, công suất lọc dầu trong nước cần phải tăng lên 1,59 triệu tấn vào năm 2020 và 1,93 triệu tấn vào năm 2025. Có nhiều loại dầu: Dầu dừa, dầu phụng, dầu đậu nành, dầu thầu dầu, dầu trẩu, dầu mè, dầu bông, dầu cám, dầu cá, dầu hướng dương… Dầu hướng dương với thành phần chính là acid linoleic, ngoài ra còn có các loại Vitamin A, D, E… chứa ít chất béo bão hòa nên là sản phẩm đặc biệt tốt cho sức khỏe. Ngoài ra còn được sử dụng trong ngành mỹ phẩm chăm sóc sắc đẹp. Sản xuất dầu hướng dương phổ biến đến người tiêu dùng là mục tiêu quan trọng, đưa ngành dầu nước ta phát triển ổn định hơn trong tương lai. Nắm bắt được tình hình và xu hướng phát triển ngày càng lớn về tiềm năng của ngành công nghiệp dầu hướng dương, em “Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện, năng suất 12000 tấn sản phẩm /năm” nhằm mục đích đáp ứng cho thị trường tiêu thụ ngày càng được mở rộng, phục vụ cho xuất khẩu dầu hướng dương tinh luyện. SVTH: Võ Thị Diệu Linh GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 1 Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 12.000 tấn sản phẩm/năm Chương 1 1.1. LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT Đặt vấn đề Dầu tinh luyện từ hoa hướng dương là sản phẩm phổ biến trên thế giới trong những năm gần đây với những công dụng tuyệt vời cho sức khỏe. Tuy nhiên do trình độ khoa học và công nghệ của nước ta còn bị hạn chế, vì vậy sản phẩm dầu hướng dương chưa được phổ biến trên thị trường Việt Nam. Để tạo được thương hiệu cho dầu hướng dương Việt Nam trên thị trường thì vấn đề thiết kế nhà máy sản xuất hiệu quả kinh tế cao có khả năng đứng vững trên thị trường là vấn đề hết sức quan trọng. Muốn vậy khi thiết kế một nhà máy cần chú ý đến việc lựa chọn công nghệ, trang thiết bị và địa điểm xây dựng. Để xây dựng một nhà máy sản xuất dầu tinh luyện từ hướng dương thì cần chú ý đến những vấn đề sau: + Tính khả thi. + Vị trí xây dựng. + Đường giao thông. + Nguyên liệu và thị trường tiêu thụ sản phẩm. + Nguồn cung cấp năng lượng: điện, nước, nhiên liệu. + Nguồn nhân lực. + Hợp tác hóa, liên hợp hóa. + Xử lý chất thải. 1.2. - Tính khả thi Đáp ứng nhu cầu trong nước Đất nước ta đang trên đường công nghiệp hoá và hiện đại hoá, đời sống người dân ngày càng cao. Nhu cầu sử dụng các sản phẩm được chế biến từ tự nhiên nói chung cũng như dầu hướng dương nói riêng đang tăng lên. Đặc biệt, theo dự báo của bộ Công thương, đến năm 2025 khi mà mức tiêu thụ dầu ăn của người Việt đạt ngưỡng 18,5 kg/người/năm thì sản lượng dầu ăn hướng dương được nhập vào Việt SVTH: Võ Thị Diệu Linh GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 2 Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 12.000 tấn sản phẩm/năm Nam để phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng sẽ tăng lên đáng kể. Chính vì việc xây dựng nhà máy sản xuất dầu hướng dương là cần thiết hiện nay. - Xuất khẩu Nhu cầu sử dụng dầu hướng dương trên thế giới đang tăng lên đây là thị trường xuất khẩu rộng lớn. Để ngày càng mở rộng được thị trường xuất khẩu thì bên cạnh việc phải đảm bảo chất lượng các sản phẩm còn phải xây dựng các dây chuyền sản xuất hiện đại. - Phát triển kinh tế xã hội Bên cạnh đó việc xây dựng các nhà máy còn tạo ra một lượng lớn việc làm cho người lao động góp phần giảm tỉ lệ người thất nghiệp ở nước ta. 1.3. Vị trí xây dựng Việc chọn địa điểm để xây dựng phân xưởng đóng vai trò quan trọng. Nhà máy phải đặt ở địa điểm sao cho vừa đảm bảo hoạt động tốt trong thời gian sản xuất đồng thời đáp ứng các yêu cầu công nghệ trang thiết bị của phương pháp mà ta lựa chọn để chế biến. Muốn vậy nhà máy được xây dựng cần phải thoả mãn các điều kiện sau: thuận tiện để nhập khẩu nguyên liệu và phân phối sản phẩm, gần sông hồ để tận dụng nguồn nước, gần mạng lưới điện quốc gia, các điều kiện khí hậu: nhiệt độ, độ ẩm, hướng gió thích hợp, nguồn lao động dồi dào… Căn cứ vào điều kiện trên, em quyết định đặt nhà máy chế biến dầu hướng dương tại khu công nghiệp Nam Cấm thuộc xã Nghi Thuận, Nghi Long, Nghi Xá, Nghi Quang của huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An. Các thông số về điều kiện khí hậu tại Nghệ An: + Nhiệt độ trung bình cả năm: 23 0C – 24 0C + Nhiệt độ mùa hè: 33 0C + Nhiệt độ mùa đông: 19 0C + Độ ẩm trung bình: 80- 90 % + Hướng gió chính: Tây Nam SVTH: Võ Thị Diệu Linh GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 3 Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 12.000 tấn sản phẩm/năm Nghệ An là tỉnh nằm ở trung tâm vùng bắc trung bộ, giáp tỉnh Thanh Hóa ở phía Bắc, tỉnh Hà Tĩnh ở phía Nam, nước cộng hòa dân chủ nhân dân Lào ở phía Tây và biển Đông [11]. 1.4. Hệ thống giao thông vận tải Khu công nghiệp Nam Cấm nằm ở huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An với quy mô diện tích được quy hoạch 327.83 ha, có vị trí hết sức thuận lợi về giao thông. Khu công nghiệp Nam Cấm nằm Nằm hai bên Quốc lộ 1A, có tuyến đường sắt Bắc Nam chạy qua, đường tỉnh lộ Nam Cấm nối quốc lộ 1A với cảng biển Cửa Lò, khu công nghiệp Nam Cấm: [31]. - Cách thành phố Vinh 18 Km về phía Bắc. - Cách sân bay Vinh 12 km. Cách ga Vinh 17 km và ga Quán Hành 2 km. - Cách cảng biển Cửa Lò 8 km. 1.5. Nguồn nguyên liệu Do cây hướng dương chưa được trồng phổ biến ở nước ta, chỉ trồng được một số ít, chất lượng hạt không đạt năng suất nên nguyên liệu này phải nhập từ nước ngoài về, chủ yếu từ nước Nga, Ukranie, Argentina qua đường biển hoặc đường sắt. 1.6. Nguồn cung cấp điện Nhà máy sử dụng nguồn điện được cấp từ trạm 110/35/22 KV Của Lò. Để đảm bảo sự hoạt động của nhà máy được liên tục, nhà máy chuẩn bị một máy phát điện dự phòng. 1.7. Nguồn cung cấp nước Nguồn nước được lấy từ Nhà máy nước thành phố Vinh đưa về KCN bằng đường ống Φ500, dùng trạm bơm cấp II công suất Q = 17.500 m3 /ngày đêm cấp vào mạng lưới đường ống khu công nghiêp. 1.8. Nguồn cung cấp hơi và nhiên liệu Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng lấy từ lò hơi riêng của nhà máy. Nước dùng trong lò hơi phải được lọc để đảm bảo các chỉ tiêu hoá lý cần thiết nhằm tăng tuổi thọ của lò và đảm bảo an toàn cho công nhân. Nhiên liệu dùng cho SVTH: Võ Thị Diệu Linh GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 4 Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 12.000 tấn sản phẩm/năm lò hơi là dầu FO được mua ngoài thị trường, nhà máy có kho chứa để đảm bảo sản xuất. 1.9. Nguồn nhân lực Dân số tỉnh Nghệ An có hơn 3,157 triệu người; trong đó lực lượng lao động có gần 1,9 triệu người đứng thứ 4 cả nước, hàng năm bổ sung khoảng 40 nghìn người và đang ở trong thời kỳ “dân số vàng”, đây là lợi thế về nguồn lao động dồi dào. Do đó đội ngũ công nhân của nhà máy được tuyển dụng trong vùng để có thể tận dụng được nguồn nhân lực tại địa phương, giảm được chi phí đầu tư nhà ở, sinh hoạt của công nhân, từ đó giảm được chi phí đầu tư xây dựng, đồng thời giải quyết vấn đề việc làm cho một lượng lớn lao động tại địa phương. Cán bộ quản lý, kỹ sư có thể tuyển tại các trường đại học và nhân tài trong cả nước như: Đà Nẵng, Huế và thành phố Hà Nội.Với đội ngũ đó chắc chắn sẽ lãnh đạo nhà máy đi vào hoạt động có hiệu quả và sinh lợi nhuận cao. 1.10. Vấn đề xử lý chất thải, thoát nước Nước thải được xử lý cục bộ trong từng Nhà máy, Xí nghiệp (đạt mức CTCVN 5945-195), sau đó theo đường ống riêng dẫn đến khu xử lý chung của KCN công suất 2x2.000 m3/ngày đêm, nước sau khi được xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường (mức B - TCVN 5945-195) được bơm về hồ điều hoà sau đó theo từng lưu vực thoát ra sông Cấm. Hệ thống thoát nước mưa tự chảy được xây dựng riêng, dọc theo các tuyến đường giao thông, dẫn ra hệ thống thoát nước dọc theo quốc lộ 1A, chảy vào đầm lầy phía Đông xã Nghi Thuận và đổ ra sông Cấm. 1.11. Nguồn tiêu thụ sản phẩm và hợp tác hóa Sản phẩm của nhà máy sản xuất phần lớn sẽ đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của người dân. Đồng thời một phần sẽ đáp ứng cho nhu cầu xuất khẩu theo đơn đặt hàng. Cần hợp tác với các doanh nghiệp trong và ngoài nước để được hỗ trợ kỹ thuật hiện đại và tiêu thụ sản phẩm. Nhà máy có thể liên hợp hóa với các nhà máy trong khu công nghiệp về việc mua bán nguyên liệu thay thế và phụ phẩm, phế phẩm từ nhà máy, tạo điều kiện cho nhà máy tăng lợi nhuận và giảm giá thành sản phẩm Kết luận: SVTH: Võ Thị Diệu Linh GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 5 Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 12.000 tấn sản phẩm/năm Từ những phân tích thực tế trên, việc xây dựng nhà máy dầu tinh luyện từ hướng dương tại khu công nghiệp Nam Cấm, tỉnh Nghệ An là hoàn toàn có cơ sở. Việc xây dựng nhà máy phù hợp với yêu cầu thực tế, vừa đảm bảo kinh tế vừa góp phần giải quyết việc làm, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ hiện nay. SVTH: Võ Thị Diệu Linh GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 6 Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 12.000 tấn sản phẩm/năm Chương 2 2.1. TỔNG QUAN Tổng quan về nguyên liệu 2.1.1. Sơ lược về hoa hướng dương Hướng dương (danh pháp khoa học: Helianthus annuus) là một loài thực vật chỉ sống một năm thuộc họ Asteraceae với bông hoa lớn. Thân cây hướng dương có thể cao tới 3 m, với đường kính bông hoa là 100 cm [12]. Dựa vào chiều cao của nó mà người ta chia hướng dương thành 3 loại: – Hoa hướng dương thân cao: cây cho hoa to, đường kính hoa có thể lên tới 30 cm, cây cao 2 m. – Hoa cho thân thấp: chiều cao trung bình từ 60 cm – 1 m. Cây có thể trồng thành từng luống, hạt màu đen sẫm. – Cây thân lùn: chiều cao của cây khá khiêm tốn từ 30 – 50 cm. Cây thích hợp trồng trong chậu trang trí trong nhà. ❖ Lịch sử Hướng dương là loài cây có từ châu Mỹ, và đã được con người trồng vào khoảng năm 1000 TCN. Từ Helianthus để chỉ hoa hướng dương có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, hoa hướng dương thuộc lớp thực vật hai lá mầm [12]. ❖ Hình dạng Hình 2.1- Hình ảnh hoa hướng dương [12] SVTH: Võ Thị Diệu Linh GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 7 Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 12.000 tấn sản phẩm/năm Từ hướng dương cũng được sử dụng để nói về tất cả các loài thực vật thuộc chi Helianthus, rất nhiều trong số đó là thực vật sống lâu năm. Hoa này trên thực tế là một cụm hoa dạng đầu, bao gồm những bông hoa con tập hợp cùng nhau. Ở vòng ngoài, những bông hoa con gọi là chiếc hoa tỏa tia. Chúng có thể có màu vàng, nâu sẫm, da cam hoặc các màu khác. Những bông hoa con này không có khả năng sinh sản. Các bông hoa con nối thành một vòng tròn ở bên trong các chiếc hoa toả tia được gọi là chiếc hoa dạng đĩa. Các chiếc hoa trong cụm này được sắp xếp theo kiểu xoắn ốc. Thông thường mỗi chiếc hoa hướng về phía chiếc tiếp theo theo một góc xấp xỉ bằng góc vàng, tạo ra một kiểu các vòng xoắn nối liền với nhau, trong đó số các vòng xoắn trái và số các vòng xoắn phải là các số kế tiếp trong dãy Fibonacci, điển hình là 34 vòng xoắn theo một hướng và 55 theo hướng kia; trên một bông hoa hướng dương rất to người ta có thể thấy 89 vòng xoắn theo một hướng và 144 theo hướng kia. Những bông hoa dạng đĩa khi trưởng thành phát triển thành những "hạt hướng dương". Tuy nhiên, các "hạt" đó thực sự là một loại quả của loài cây này, với những hạt thật sự nằm bên trong lớp vỏ không ăn được [12]. ❖ Tính hướng dương Những bông hoa đang ở giai đoạn nụ, chưa trưởng thành thì biểu lộ tập tính hướng dương (hướng theo Mặt Trời) của loài cây này. Khi mặt trời mọc vào buổi sáng, phần lớn hoa hướng về phía đông. Theo hành trình của một ngày, vào những ngày nhiều nắng, các nụ hoa theo hành trình của Mặt Trời di chuyển từ đông sang tây, thời gian buổi đêm nó lại trở về hướng đông. Sự vận động thực hiện bằng những tế bào vận động trong thân, một đoạn mềm dẻo của cuống ở vị trí thấp hơn nụ hoa. Khi giai đoạn chồi kết thúc thì cuống hoa bị cứng lại, và khi hoa nở thì nó không còn tính hướng dương nữa, cho dù nhiều bông hoa quay về hướng đông. ❖ Cách trồng và sử dụng Để phát triển tốt, hoa hướng dương cần đầy đủ ánh mặt trời. Chúng phát triển tốt nhất ở nơi đất phì nhiêu, ẩm ướt. Hạt giống nên trồng cách nhau 45 cm và gieo hạt sâu 2,5 cm. Khí hậu Việt Nam không phù hợp để trồng cây hướng dương lấy hạt (loại cây này phù hợp với nhiệt độ 25 – 28 0C kèm nắng). Đã có một số vùng trồng thử, song cây lại cho hạt lép. Nhiều nơi đã trồng thử, cây vẫn phát triển bình thường và ra hoa, nhưng hạt lại lép. Chỉ ở một số vùng có khí hậu thích hợp SVTH: Võ Thị Diệu Linh GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 8 Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 12.000 tấn sản phẩm/năm như Lâm Đồng, Lào Cai… có trồng được nhưng diện tích rất nhỏ, không thể đáp ứng đủ nhu cầu thị trường [12]. 2.1.2. Sơ lược về hạt hướng dương Hạt hướng dương cấu tạo gồm vỏ chiếm 30 % trọng lượng, nhân hạt và phôi chiếm 70 % trọng lượng. Vỏ hạt chiếm nhiều chất xơ, protein thấp, tỉ lệ sáp cao và chứa chỉ khoảng 2- 3 % dầu. Kích thước trung bình của hạt hướng dương dài 5 – 14 mm, dày 2 – 5 mm, khối lượng hạt khô 44 – 98 g. Năng suất của hạt hướng dương tốt nhất khoảng 35 – 36 tạ/ ha [9]. Hình 2.2- Hạt hướng dương chưa bóc vỏ [9] 2.1.2.1. Giá trị dinh dưỡng của hạt hương dương Hạt hướng dương là một loại thực phẩm kỳ diệu, giá trị dinh dưỡng của nó cao hơn cả trứng, thịt nhưng rất dễ tiêu hóa và hấp thụ vào cơ thể. Nó còn là loại hạt giàu chất dinh dưỡng tốt cho sức khỏe, đặc biệt đối với người mắc bệnh tim và nguy cơ mắc bệnh tim mạch cao. Bảng 2.1- Thành phần dinh dưỡng của 100g hạt hướng dương đã bóc vỏ [17] Năng lượng 570 Kcal Carbohydrat 18.67 g Đường 2.62 g Chất xơ 10.50 g Chất béo 49.57 g SVTH: Võ Thị Diệu Linh GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 9 Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 12.000 tấn sản phẩm/năm 22.78 g Protein Trong đó, 80 % năng lượng của hạt hướng dương do thành phần lipit của hạt tạo nên. 2.1.2.2. Thành phần hóa học của hạt hướng dương Bảng 2.2- Thành phần hóa học của hạt hướng dương (tính theo % chất khô) [18] Hạt và các thành phần của hạt Lipit Protein Xenlulo Tro Fitin Hạt quả 52.4- 54.9 15.6- 17 12.0- 14.0 2.98- 3.31 0.90- 0.99 Vỏ hạt 1.8- 2.8 5.1- 5.7 56.0- 59.4 2.7- 3.1 0.06- 0.07 Nhân kèm vỏ lụa 64.3- 66.5 13.9- 18.9 1.7- 2.1 2.83- 3.71 1.18- 1.27 Thành phần hoá học của hướng dương thay đổi tuỳ theo loại hướng dương, thời tiết, đất đai, điều kiện trồng trọt. Lipit của nhân, vỏ hạt và vỏ quả khác nhau giữa thành phần các nhóm, thành phần acid béo tạo nên triglixerin. ➢ Lipit Lipit là cấu tử hóa học quan trọng của hạt dầu, quyết định giá trị sử dụng công nghiệp của chúng. Hạt hướng dương có thành phần chất béo chiếm tỉ lệ cao, trung bình 50 % khối lượng nhân. Bảng 2.3- Tổng số chất béo trong 100 g hạt hướng dương [17] Tổng số chất béo 49.57 g Béo bão hòa 5.2 g Không bão hòa đơn 9.46 g Không bão hòa đa 32.74 g Trong đó, thành phần acid béo không bão hòa đa cao chiếm khoảng 65 % toàn phần lipit, phần lớn ở dạng acid linoleic. Acid không bão hào đơn khoảng 20 % lipit phần chính là acid oleic. SVTH: Võ Thị Diệu Linh GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 10 Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 12.000 tấn sản phẩm/năm Bảng 2.4- Hàm lượng các nhóm lipit trong các sản phẩm chế biến hạt hướng dương (theo % lượng lipit chung có trong sản phẩm) [8] Axit Photphobéo tự lipit do Sản phẩm Trigli -xerit Nhân 96,8 0,78 Vỏ hạt 32,4 Vỏ lụa 30,6 Sáp Diglixerit MonoCarotiSterola glixerit noit 1,12 0,43 0,87 _ 0,75 0,21 16,30 0,01 42,10 2,50 2,81 3,87 _ 37,30 0,02 19,20 3,10 5.54 4,21 _ Lipit của vỏ hạt và vỏ lụa có nhiều sáp, còn trong nhân lại rất ít, trong vỏ cũng có nhiều axit béo tự do. Sự có mặt của sáp và axit béo tự do làm giảm chất lượng của dầu. ➢ Chất khoáng và tro Thành phần khoáng chiếm khoảng 5 % trọng lượng chất khô của hạt hướng dương. Trong đó đáng chú ý nhất là Ca, P, K, Mn, Zn và Fe. Bảng 2.5- Thành phần chất khoáng trong hạt hướng dương [17] Chất khoáng Hàm lượng (mg) Calcicum 116 mg Sắt 6.77 mg Magie 3354 mg Mangan 2.02 mg Phospho 705 mg Kali 689 mg Natri 3 mg Kẽm 5.06 mg Phospho và kali, magie rất cần cho hoạt động của tim mạch. Lượng kali trong hạt hướng dương nhiều gấp 5 lần trong chuối. ➢ Vitamin SVTH: Võ Thị Diệu Linh GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 11 Thiết kế nhà máy sản xuất dầu hướng dương tinh luyện năng suất 12.000 tấn sản phẩm/năm Bảng 2.6- Thành phần vitamin trong hạt hướng dương [17] Vitamin B1 2.29 mg Vitamin B2 0.25 mg Vitamin B3 4.5 mg Vitamin B5 6.75 mg Vitamin B6 0.77 mg Vitamin C 1.4 mg Vitamin E 34.5mg Trong hướng dương chứa rất nhiều vitamin đặc biệt là vitamin E. 2.1.2.3. Một số thành phần hóa học khác Trong hạt hướng dương có chứa nhiều protein, nhiều magie cao hơn gấp 6 lần thực phẩm chức năng bình thường khác. Hạt hướng dương có chứa phytosterol rất cao (khoảng 270- 290 mg trong 100 g) phytosterol là hợp chất hóa học có nguồn gốc tự nhiên giúp kiểm soát mức cholesterol. Hạt hướng dương cũng chứa arginine- một acid amin đóng vai trò quan trọng trong việc củng cố các mạch máu và động mạch của cơ thể. Sáp ở hạt hướng dương có đến 1,2- 1,3 % khối lượng hạt trong vỏ chứa đến 83 % số sáp này, trong vỏ lụa 16 %, trong nhân 1 %. Do sự có mặt của sáp nên rất khó làm trong dầu hướng dương. Những hạt tinh thể sáp rất nhỏ, trong một thời gian dài vẫn không thể lắng thành cặn, tạo thành mạng các hạt lơ lững, giảm chất lượng dầu [9]. Quá trình tạo dầu ở hạt hướng dương Quá trình tạo thành dầu lipit dự trữ trong hạt dầu xảy ra khi hạt chín các hợp chất hữu cơ và vô cơ chuyển vào hạt từ các phần xanh của cây, lá và đất thông qua hệ rễ, từ đó chuyển thành các chất dự trữ ở trong hạt. 2.2. Quá trình tổng hợp trong dầu, lúc đầu tạo ra các chất gluxit điển hình là tinh bột. Sau đó hạt chín dần những hạt tinh bột sẽ chuyển thành các hạt lipit. Ngay từ ngày đầu khi hạt mới chín, trong một số hạt tinh bột của tế bào, bên cạnh tinh bột đã có một ít dầu chiếm chỗ. Giữa tinh bột và dầu có một vùng trung gian các sản phẩm của tinh bột chuyển thành dầu. Quá trình biến đổi này diễn ra SVTH: Võ Thị Diệu Linh GVHD: TS. Nguyễn Thị Trúc Loan 12