مقدمه
روغن ها و چربی ها از زمان های بسیار دور یکی از اجزای اصلی و مهم تشکیل دهنده غذای انسان بوده که یک گرم آن حدود 2/9 کیلوکالری انرژی در بدن تولید می کند. همچنین غذای طبخ شده و چربی مزه و طعم مطلوبی را در بر دارد.
یک فرد در کشورهای صنعتی در طول عمر خودش در حدود 3 تن روغن و چربی مصرف می کند که بیش از نصف این مقدار به صورت روغن یا چربی غیر قابل رؤیت مانند پنیر، سوسیس و کالباس و گوشت و نظیر اینها می باشد اما در کشور های در حال توسعه مصرف چربی و روغن کمتر از مقدار پیشنهاد شده توسط WHOاست. از 1340 تا کنون مصرف سرانه روغن و چربی در جمهوری اسلامی ایران افزایش یافته و در سال 1379 میزان مصرف سرانه چربی وروغن یک ایرانی به 5/14کیلوگرم رسیده است.
فصل اول این مقاله راجع به آشنایی کلی با مکان کارخانه و محصولات جانبی آن و سال تاُسیس و…می باشد. به طور کلی هدف اصلی این شرکت تصفیه روغن های استخراج شده مثل روغن پنبه دانه، سویا، پالم و آفتابگردان بوسیله کارخانجات مختلف می باشد . فصل دوم ارزیابی بخش های مرتبط با رشته علمی ام و توضیح خط تولید است. فصل سوم توضیحی درباره ی آزمایشات انجام شده در آزمایشگاه می باشد.
فصل اول : آشنایی کلی فصل با مکان
مالکیت کارخانه بصورت سهامی خاص می باشد این کارخانه در سال 1342تا1344راه اندازی شد. روغن تصفیه شده در سال های اول حدود 5تن در روز در سال 1357 حدوداً 35تن و امروزه 80تن می باشد . تعداد مهندسین 10نفر و کارگران 130نفر است . لازم به ذکر است که این کارخانه دارای مهراستاندارد HACCP می باشد .سالن آزمایشگاه ، وسایل آن ، دستگاه های مختلف از دقت لازم برخوردار می باشد . در این کارخانه استخراج روغن صورت نمی گیرد بلکه روغن استخراج شده پس از انجام عملیات مختلف تصفیه به روش های خاص صورت می گیرد . محصولات جانبی این کارخانه یخ، هیدروژن و صابون می باشد . در این کارخانه روغن استخراج شده از پنبه دانه ، آفتابگردان ، سویا و پالم ، تصفیه می گردد .
هیدروژن تولیدی در اینجا در تانک های بزرگ ذخیره شده و در هنگام هیدروژناسیون مورد استفاده قرار می گیرد . صابون تولید شده بخاطر جدا کردن اسید های چرب به روش NaoHمرطوب می باشد که این صابون پس از طی مراحل مختلف با اسید بالا تولید و جهت مصارف رختشویی مورد استفاده قرار می گیرد . یخ نیز بخاطر وجود آمونیاک که برای سرد کردن سرد خانه ها است تولید می شود این کار بخاطر بهروری بیشتر از آمونیاک صورت می گیرد.
1-1واحد صابون سازی
صابون خروجی از سانتریفوژ از قسمت خنثی سازی وارد این قسمت شده و با آب گرم که حجمش زیاد است مخلوط می گردد و پخت آن انجام می شود مدت توقف در این قسمت 2ساعت است . سپس برای جدا کردن آب و خنثی کردن اسید های چرب و تشکیل صابون به آن نمک اضافه می گردد و تزریق بخار در این مرحله قطع می شود پس از اینکه نمک آب را جدا کرد صابون در بالا و آب در پایین قرار می گیرند و این آب به استخر های پشت ساختمان انتقال می یابد و وارد تانکر گشته از کارخانه خارج می شود ، و صابون با مقدار کمی آب مخلوط و وارد تانک های دوقلو شده مقداری نمک نیز اضافه می شود که هر 48 ساعت این تانک ها تعویض می گردد سپس مایع صابون داخل مخازنی می شود که دارای لوله های دو جداره است که درون لوله داخلی آب و داخل لوله خارجی بخار جریان دارد و این حرارت آب صابون را به داخل مخازنی خاص وارد کرده و صابون خشک شده به دیواره مخازن می چسبد و بوسیله کاردک هایی این صابون جدا شده و پس از خروج از خشک کن که به صورت مخروطی شکل است فشرده شده و بصورت شمش در می آید .
1-2 واحد الکترولیز
این واحد با برق 3فاز شهری کار می کند که باعث کاهش ولتاژ از 220به 40شده و آمپراژ را بین 800تا 1000افزایش می دهدکه این آیتم ها برای تجزیه آب لازم است داخل وان ها آب مقطر می ریزیم که برای افزایش واکنش مقداری سود هم اضافه می کنیم سپس NaoHتبدیل به
و و آب تبدیل به و در رقابتی که با هم دارند پتانسیل احیای یشتری دارد و پیشی می گیرد . در قطب کاتد تبدیل به می شود و که رقیبی ندارد در فطب آند الکترون می گیرد و تولید می کند و هیدروژن و اکسیژن از طریق لوله های U شکل جمع آوری و هیدروژن به داخل گاز متر از طریق لوله وارد می شوند سپس توسط پمپ از کمپرسور از سیکل سرد و تحت فشار عبور کرده در تانک ذخیره می شود در سرد کن گاز مقداری آب داشت که این آب گرفته شده و خالص می شود .
فصل دوم: توضیح خط تولید تصفیه روغن نباتی
تصفیه فرآیندی برای خارج کردن ناخالصی ها از روغن های خام است. در جریان تولید روغن های خام توسط هر یک از روش های استخراج معمول صنعتی مقداری از مواد غیر گلیسیریدی داخل روغن می شود که باید از روغن خارج شوند .
تمام ناخالصی های روغن خام غیر مفید نیستند، برای مثال استرول ها ترکیباتی بی رنگ و پایدار به حرارت و برای تمام مقاصد عملی خنثی بوده و تا وقتی مقدار آنها در حد طبیعی است مشکل ایجاد نمی کنند . همچنین توکروفول ها که به طور طبیعی در روغن ها وجود دارند، عمل محافظت از روغن را در برابر اکسیداسیون را بر عهده داشته و جزو ترکیبات مطلوب روغن به حساب می آیند .
وجود ناخالصی های نا مطلوب در روغن سبب تیرگی،کف کردن یا دود کردن و تشکیل رسوب در هنگام حرارت دادن روغن، کاهش پایداری روغن در مقابل اکسداسیون و سایر وا کنش هایی می شود که در جریان فرآیند روغن مشکلاتی را پدید آورده و ا ز کیفیت محصول نهایی می کاهد. این ناخالصی شامل اسید های چرب آزاد، فسفاتید ها و سایر مواد صمغی، مومها، رنگدامه ها، پراکسید هاو مواد حاصل از اکسیداسیون، مواد معطر، فلزات کمیاب و000 هستند.
هدف از تصفیه روغن خارج کردن ناخالصی های نا مطلوب از روغن است به نحوی که کمترین آسیب به گلیسیرید ها رسیده و افت روغن در حداقل ممکن باشد. تصفیه روغن شامل صمغ گیری ، تصفیه قلیایی ، بی رنگ، و بی بوکردن است. موم گیری و وینترایزاسیون، (زمستانه کردن )فرآیند خاص برای بعضی روغن های مایع است که در سرما به دلیل رسوب موم ها و تری گلیسرید های دارای نقطه ذوب بالا (نظیر استئارین)، شفافیت خود را از دست می دهند.
تصفیه پنج مرحله تشکیل شده است :
2-1خنثی سازی
2-2رنگبری
2-3هیدروژناسیون
2-4رنگبری ثانویه
2-5 بوگیری
2-1-خنثی سازی
خنثی سازی روغن با قلیا معمول ترین روش تصفیه روغن است. مخلوط کردن روغن با محلول قلیا سبب خارج کردن اسید های چرب آزاد از طریق تبدیل آنها به صابون های نا محلول در روغن می شود. سایر مواد اسیدی نیز با قلیا ترکیب و مقداری از صابون های نا محلول در روغن می شود. سایر مواد اسیدی نیز با قلیا ترکیب و مقداری از نا خالصی ها نیز توسط جذب بر روی صابون تشکیل شده از روغن خارج می شوند . به طور کلی در عمل تصفیه تمام موادی که توسط جذب آب در روغن نا محلول هستند خارج می شوند.
با توجه به بر داشتی که من از خط تولید و قسمت خنثی سازی داشتم، صمغ گیری در این کار خانه بروش مداوم صورت می گیرد زیرا در آنجا از سانتریفوژ جهت این عمل استفاده می گردید.تصفیه قلیایی مداوم
در این روش سود و روغن توسط دستگاه های مخلوط کن به طور مداوم مخلوط و سپس جدا کردن خمیر صابون و روغن بوسیله سانتریفوژ انجام می شود. در روش تصفیه مداوم استفاده از جدا کننده سانتریفوژی افت ها را در مقایسه با روش بچ کاهش داده است.
تصفیه قلیایی مداوم بطور کلی شامل مخلوط کردن روغن خام با محلول هیدروکسید سدیم دارای غلظت و سرعت و جریان معین است . شکستن امولسیون در دمای 90-65 درجه سانتی گراد توسط به هم چسبیدن ذرات صابون تشکیل شده انجام و سپس دو فاز روغن و خمیر صابون در یک سانتریفوژ جدا می شوند. در روغن خنثی شده هنوز مقدار صابون و ناخالصی وجود دارد که توسط شستشوی روغن با آب و دوباره جدا کردن دو فاز در یک سانتریفوژ دیگر عمل کامل می شود. روغن خارج شده از دومین سانتریفوژ توسط خلاُ خشک و برای بی رنگ کردن آماده است.
در این کارخانه ابتدا روغن در تانک گرم کن به درجه حرارت 80تا85درجه و فشار 1/5وات رسانیده شده سپس در میکسر یک برای صمغ گیری اسید فسفریک به آن اضافه می گردد و در میکسر دوسود به آن اضافه می شود، بعد از آن جذب اسید های چرب آزاد بوسیله سود صابون تولید می شود سپس 80درصد این صابون با سانتریفوژ یک جدا شده و برای جدا سازی 20درصد صابون باقی مانده در روغن به آن 10درصد آب اضافه می گردد . سپس این روغن وارد درایر گشته و خشک می شود که خشک کن از نوع مداوم و در خلاُ برای جلوگیری از اکسیداسیون شدن روغن می باشد درجه حرارت درایر 100و فشار آن psi 13-است با توجه به برداشت ها من نتیجه گرفتم که روش مخلوط کردن سود با روغن کوتاه مدت یا Short-Mix-Methode می باشد،در کارخانجات مختلف روغن و آب با مخلوط کن های تیغه ای، ثابت و صفحه ای مخلوط می شوند ولی در این کار خانه از مخلوط کن تیغه ای استفاده می گردد.
شستشو با آب می تواند یک مرحله ای، دو مرحله ای یا در خلاف جهت حرکت روغن انجام شود و بستگی به وضعیت اقتصادی و تجهیزات موجود در هر کارخانه دارد. با توجه به بازدید صورت گرفته شستشو در شرکت سه گل یک مرحله ای و دو مرحله ای است که فعلاُ شستشوی یک مرحله ای کار می کند.
ابندا روغن خام از یک تانک بزرگ که می تواند روغن کافی برای یک روز کار را در خود ذخیره کند به دستگاه تصفیه تغذیه می شود. شرایط اولیه کار بر اساس نتایج حاصل از آزمون های انجام شده بر روی روغن تانک ذخیره تنظیم می شود، نمونه ای از این آزمون ها در جدول زیر نشان داده شده است باید توجه داشت که برای مخلوط و یکنواخت کردن روغن در تانک های بزرگ نگه داری روغن خام، زمان نسبتاُ زیادی لازم است. اگر محتوبات تانک یکنواخت نباشد با خالی شدن تانک ترکیب روغن خام تغییر کرده و در نتیجه کیفیت روغن تصفیه شده و افت ها تحت تاُثیر قرار می گیرد.
روغن آزمون
سویا مواد غیر روغنی، اسید های چرب آزاد
تخم پنبه اندازه گیری افت تصفیه بروش آزمایشگاهی – اسید های چرب آزاد -رنگ
ذرت و بادام زمینی اندازه گیری افت تصفیه به روش آزمایشگاهی – مواد غیر روغنی – اسید های چرب آزاد
روغن و سود باید دقیقاُ متناسب باشند . سود معمولاً به صورت فله با غلظتی بیشتر از آنچه برای خنثی سازی لازم است، زیرا مقداری از سود صرف واکنش با اسید های چرب گشته و خنثی می شوند . غلظت و سرعت جریان سود باید دقیقاً با سرعت جریان روغن متناسب باشد اگر مقدار سود ناکافی باشد روغن تولید شده کییفیت خوبی ندارد . همچنین اگر مقدار سود مصرفی زیاد باشد بدلیل صابونی شدن و حبس روغن در خمیر صابون افت ها زیاد خواهد بود. به طور کلی استفاده از غلظت های پایین تر سود در هنگام خنثی سازی به روش مخلوط کردن طولانی می تواند افت های مربوط به صابونی شدن را کاهش دهد ولی سرعت جریان بیشتر بوده و افت در اثر از دست رفتن روغن در خمیر صابون زیاد تر است. با استفاده از یک کنترل کننده نسبتی می توان محلول سود را به صورت تزریقی وارد روغن کرد و سرعت جریان و غلظت سود را توسط یک فلومتر جرم اندازه گیری و کنترل کرد
2-2-رنگبری
در عمل بی رنگ کردن بعضی ناخالصی های روغن جذب خاک بی رنگ کننده یا کربن فعال می شوند. در این عمل علاوه بر کاهش رنگ، نا خالصی های دیگری نظیر فلزات کمیاب، صابون ها، پراکسیدها و ستن ها نیز از طریق جذب خارج می شوند.جداسازی ناخالصی ها در نهایت در کیفیت و خصوصیات طعم و پایداری محصول نهایی مؤثر است.
در رنگبری روغن ها یکی از مسائل مهم آماده سازی روغن برای رنگبری می باشد. برای به اپتیمم رساندن خاک رنگبر لازم است که از مقدار کمی خاک رنگبر استفاده شود و در ضمن از افت و هدر رفتن روغن جلوگیری گردد. اگر از خاک رنگبر زیادی استفاده شود میزان قابل ملاحظه ای روغن در خاک رنگبر باقی می ماند. بازیافت روغن از خاک رنگبر هزینه بسیار بالایی در بر دارد که موجب افزایش قیمت روغن پالایش شده خواهد گشت یکی از عوامل مهم که اثرات منفی بر روی رنگبری روغن دارد. میزان صابون باقی مانده در روغن می باشد.
به همین دلیل باید میزان صابون باقی مانده در روغن خنثی شده را به حداقل رساند. حتی المقدور با شستن روغن، می توان صابون را از روغن خنثی شده کاهش داد.
بی رنگ کردن در این کارخانه به روش مداوم بوسیله استوانه های مختلف و بیلیچرها انجام می شود .به این صورت که چهاردیگ بیرنگ کننده داریم ابتدا روغن وارد بیلیچینگ های 1و2 می گردد در قسمت بالا روغن با مقدار تجربی از خاک تونسیل مخلوط شده به وسیله لوله و خلاُیی که در تانگ ها وجود دارد به داخل بیلیچینگ ها کشیده می شود و همزمان با اضافه شدن خاک و به صورت مداوم دمای مخلوط به 110تا120 درجه رسانیده می شود روغن تانگ 1و2 از فیلتر های مرحله ی اول بی رنگ سازی عبور می کند پس از این مرحله روغن بی رنگ شده به قسمت هیدروژناسیون وارد می گردد .
لازم به ذکر است در این کارخانه بازیابی روغن از خاک رنگبر با تزریق هوا به فیلتر ها انجام می شود . پاک کردن فیلتر ها نیز هزینه زیادی را در بر دارد در نتیجه این کار صورت نمی گیرید بلکه صافی های روی فیلتر هاهر چند وقت یکبار تعویض می گردد.
2-3-هیدروژناسیون
هیدروژناسیون یک واکنش شیمیایی است که از طریق آن هیدروژن به محل پیوند های غیر اشباع که به طور طبیعی در تری گیلیسرید های با مبداُ حیوانی و نباتی وجود دارند اضافه به آنها را اشباع می کنند . انجام این واکنش نیاز به حضور یک کاتالیست نیاز دارد و در جامد سازی چربی ها و روغن های خوراکی تقریبا در اکثر موارد از کاتالیست نیکل استفاده می شود .
هیدروژناسیون بر خلاف سایر مراحل فرآوری چربی ها و روغن های خوراکی که اساساً به منظور خالص سازی روغن انجام می شود، تنها موردی است که بر ساختمان ملکولی و ترکیب استر گلیسرول مؤثر است هیدروژناسیون ویژگی های فیزیکی و شیمیایی چربی ها و روغن ها را تغییر داده ، روغن های مایع به چربی های نیمه جامد یا جامدی تبدیل شده و در نتیجه محدوده کاربرد آنها در صنایع غذایی وسیع تر می شود .
واکنش هیدروژناسیون گرچه به ظاهر ساده به نظر می رسد ولی در واقع به چند دلیل عمل پیچیده ای است . اولاً ایزومریزاسیون پیوند های دوگانه همزمان با هیدروژناسیون اتفاق می افتد، ثانیاً ایزومریزاسیون گرچه اساسا به شکل هندسی است ولی ایزومریزاسیون وضعیتی نیز می تواند اتفاق بیافتد، ثالثا استر ها می تواند دارای یک، دو، سه یا چند اتصال غیر اشباع در هر زنجیره کربنی بوده وهر پیوند غیر اشباع بر اساس وضیت قرار گرفتن درزنجیری کربنی یا شرایط محیطی ملکول تری گلیسرید ممکن است با سرعت های مختلف هیدروژنه یا ایزومریزه شود .
مکانیسم هیدروژناسیون
الکل ظرفییتی گلیسرول سه که با سه اسید چرب یک استر به نام چربی بوجود می آورد. بخصوص اگر روغن حاوی اسید چرب اشباع نشده باشد می تواند بطور سریع با هیدروژن واکنش ایجاد کند. ترکیب هیدروژن با اسید چرب اشباع نشده بستگی به زنجیره کربنی آن دارد . واکنش هیدروژناسیون طبق فرمول شیمیایی زیر انجام می شود :
واکنش هیدروژناسیون وقتی انجام می شود که روغن مایع غیر اشباع کاتالیست جامد و گاز با تماس پیدا کنند و هیدروژن بر روی اتصال مضاعف می نشیند در اثر این واکنش اسید های چرب اشباع نشده سیر می شود و سپس کاتالیست از آنها جدا می گردد .کاتالیست جدا شده در مراحل بعدی می تواند وارد مکانیسم هیدروژناسیون شود . معمولاً در مکانیسم هیدروژناسیون رقابتی بین اسیدهای چرب اشباع نشده برای جذب شدن در سطح کاتالیست وجود دارد . واکنش هیدروژناسیون ناهمگن (هستروژن) اساساً دارای مراحل مختلف می باشد
هر مولکول غیر اشباع روغن می تواند جذب سطح کاتالیست شده و یا یک اتم هیدروژن واکنش داده و یک ترکیب نا پایدار که پیوند غیر اشباع نیمه هیدروژنه است، تشکیل دهد . اگر این ترکیب با یک اتم هیدروژن دیگر واکنش دهد پیوند غیر اشباع بطور کامل اشباع و در غیر این صورت یک اتم هیدروژن از مولکول جدا و ترکیب غیر اشباع از سطح کاتلیست جدا می شود . ×شکل ص 285مالک
پس از اینکه روغن از مرحله رنگبری خارج شد وارد تانگ جامد سازی شده و در آنجا از پایین به آن گاز هیدروژن تزریق می شود این تانک دارای یک میکسر با دو همزن است که باعث اختلاط هیدروژن و روغن می گردد این تانک دارای کویل های گرم کننده و سرد کننده است که دمای روغن را در هنگام هیدروژناسیون بالا برده و در پایان عمل باعث کاهش دما می گردد .در تانگ برای سرعت جامد سازی به روغن کاتالیزور نیکل نیز اضافه می شود زمان و درجه حرارت جامد سازی بستگی به نقطه ذوب روغن دارد ولی به طور تقریبی دما 130تا138و فشار 2تا3 اتمسفر می باشد .پس از هیدروژناسیون روغن برای جداسازی نیکل وارد مرحله رنگبری ثانویه می شود .
صاف کردن روغن و تخلیه کاتالیست
روغن های هیدروژنه شده مخصوصاً آنهایی که با کاتالیست نیکل تهیه شده به روش احیای مرطوب یا با کاتالیست مس کرومیت هیدروژنه می شوند دارای مقادیر کمی نیکل یا مس به شکل صابون های کلوئیدی فلزی هستند که باید از محصولات خوراکی خارج شوند . خارج کردن نیکل از روغن پس از هیدروژناسیون انجام می شود و روغن هیدروژنه شده پس از صاف شدن در درجه حرارتی در حدود 180درجه فارنهایت با مقداری در حدود1/0تا2/0 درصد خاک رنگبر که بهتر است از نوع فعال شده باشد مخلوط و سپس صاف می شود . در بعضی مواقع افزودن مقدار خیلی کمی اسید فسفریک یا یک ماده بی اثر کننده فلزات می تواند در مرحله رنگبری مفید باشد، همچنین برای جذب و خارج کردن نیکل کلوئیدی استفاده از کربن توصیه شده است که همراه با کاتالیست قبل از هیدروژناسیون به روغن افزوده می شود .
وجود مقدار کم مس در روغن بخاطر قدرت پراکسیدانی (شروع کننده اکسیداسیون ) پایداری روغن را کاهش می دهد و روغن هایی که با کاتالیست کرومیت مس هیدروژنه شده اند ممکن است پس از صاف کردن در حدود 2/0تا4 قسمت در میلیون مس داشته باشند . خاک رنگبر و کربن فعال نمی توانند مس را تا حد مطمئن که به پایداری روغن آسیب نرساند از روغن خارج کنند . عمل آوری روغن با محلول اسیدسیتریک (در کار خانه مذکور نیز برای عمل آوری از اسیدسیتریک استفاده می شود) با یک رزین تبادل یونی و سپس اسیدسیتریک می تواند مقدار مس را به کمتر از 03/0 قسمت در میلیون برساند.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 18 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله کارخانه روغن نباتی
