به نام خدا

فرآیند میکس کوتاه و بلند، در خنثی سازی روغنهای خوراکی

Long and short Mix Processes in Neutralization of Edible Oils

 

هدف از تصفیه روغن خوراکی:

اصطلاح ” تصصفیه” نشان دهنده فرآیند پالایشی است که برخی ناخالصی‌های نامطلوب روغن خام را کاهش داده یا بطور کامل حذف کند. هدف اصلی از فرآیند تصفیه، تولید روغن خوراکی با کیفیت بالاست که نتایج رضایت بخشی را در همه کاربردهای روغن ارائه دهد. روغن خام حاوی چندین ناخالصی کلی و جزئی (Major and Minor) می‌باشد. فرآیندهای تصفیه به منظور آماده‌سازی روغن برای مصارف غذایی، ناخالصی‌های عمده و جزیی غیر تریگلسریدی‌ها را کاهش داده یا بصورت کامل حذف می‌کنند.

 

ناخالصی‌های غیر تری گلیسریدی عمده:

ناخالصی‌های عمده در روغن خام به مقدار زیاد حضور دارند، تا آن‌جا که به عنوان درصدی از روغن خام بیان می‌شوند:

برخی از آن ها عبارتند از:

  • اسیدهای چرب آزاد
  • فسفولیپید ها
  • دی گلیسیرید
  • مونو گلیسیرید ها

علاوه بر این‌ها، روغن خام ورودی حاوی مقداری مواد معلق مانند کنجاله، فیبر، خاک و غیره است. این مواد معلق جامد باید قبل از ورود روغن به فرآیند تصفیه توسط فیلتراسیون از روغن خام جدا شوند. زیرا این ناخالصی‌ها باعث گرفتگی زودتر از موعد کاسه سپراتور‌ها می‌شوند و نیاز به بازدید دوره‌های پیشتر از موعد اتفاق می‌افتد و در نتیجه واحد بصورت مکرر نیاز به توقف و تعطیلی پیدا می‌کند. هر ناخالصی‌ای که در روغن نهایی بالاتر از سطح مشخص باشد، نامطلوب است. واحد تصفیه باید شرایط فرآیند را در محدوده تعیین شده حفظ کند تا روغن‌های نهایی با کمترین میزان از ناخالصی‌های فوق الذکر بدست آید.

ناخالصی‌های غیر تری گلیسریدی جزئی:

     این نوع ناخالصی‌ها در سطح ppm در روغن خام وجود دارند. ترکیبات غیر تریگلیسیریدی جزئی موجود در روغن عبارتند از:

  • توکوفرول ها
  • توکوترینول‌های موجود در روغن پالم و روغن سبوس برنج
  • استرول‌ها و استر‌های استرول
  • اسکوالن و فرولات در روغن ذرت
  • ترکیبات رنگی
  • محصولات حاصل از تجزیه مولکول‌های روغن مانند:پلیمرها، آلدئیدها و کتون ها
  • و سایر ترکیبات فرار و غیر فرار.

توکوفرول‌ها، توکوترینول‌ها، استرول‌ها، استرهای استرول و اسکوالن آنتی اکسیدان‌های طبیعی هستند. این ترکیبات ارزش تغذیه ای به روغن و غذاهای تهیه شده با آن می‌دهند. مطلوب است که این اجزا در روغن خنثی‌شده، بی‌رنگ شده و بی‌بو شده در بالاترین سطوح ممکن حفظ شوند تا پایداری اکسیداتیو بالا و همچنین ارزش غذایی بالاتر به روغن داده شود. ترکیبات رنگی و اجزای اکسید شونده روغن باید به کمترین سطح ممکن برسند. برخی از ترکیبات رنگی به منظور بهبود ظاهر روغن کاهش می‌یابد، در حالی که برخی دیگر از ترکیبات برای بهبود پایداری اکسیداتیو روغن کاهش می‌یابند. برای مثال رنگ قرمز در روغن پالم خام توسط تعدادی از ترکیبات کاروتنی ایجاد می‌شود. در بیشتر عملکرد‌های تجاری، کاروتنوئیدها در دمای بالا در خلاء بی‌رنگ می‌شوند. با این حال روغن پالم قرمز، که به دلیل ارزش غذایی به بازار عرضه می‌شود، حاوی مقدار زیادی کاروتن است. این روغن به‌منظور حفظ بیشتر کاروتنوئید‌ها با دقت تحت عملیات بی‌رنگ و بی‌بوسازی قرار می‌گیرد.

 

روش‌های تصفیه روغن خوراکی

دو روش اصلی برای تصفیه روغن‌های خوراکی وجود دارد:

  • تصفیه فیزیکی
  • تصفیه شیمیایی

از منظر ساختار فرآیندی نیز می‌توان فرآیند تصفیه را به دو دسته نا پیوسته و پیوسته نیز تقسیم کرد.  علاوه بر این ها دسته ای دیگری از فرآیند‌های تصفیه تحت عنوان تصفیه سرد وجود دارد که برای روغن آفتابگردان و دیگر روغن‌های خام موم‌دار استفاده می‌شود. فرآیندهای دیگری نیز وجود دارد که با تغییرات جزئی در روش‌های تصفیه فیزیکی و شیمیایی بدست آمده اند:

  • فرآیند اصلاح شده فیزیکی
  • فرآیند اصلاح شده شیمیایی
  • فرآیند تصفیه نیمه فیزیکی

انتخاب روش تصفیه فرآیند تصفیه روغن خوراکی به عوامل مختلفی بستگی دارد:

  • نوع روغن خام
  • کیفیت روغن خام، به ویژه محتوای فسفولیپید (فسفر)

زمانی که الزامات زیست محیطی سختگیرانه در بسیاری از نقاط جهان تصویب گردید، فرآیند تصفیه شیمیایی که بر صنعت تصفیه روغن خوراکی احاطه داشت، مورد بررسی و اصلاحات قرار گرفت. فرآیند تصفیه شیمیایی، صابون را به‌عنوان یک محصول جانبی تولید می‌کند که برای بازیابی اسید‌های چرب با اسید سولفوریک تصفیه می‌شد. پساب حاصل از این روش دارای COD و BOD  بسیار بالا  می‌باشد. به‌منظور کاهش این نوع از پساب‌ها، صنعت روغن خوراکی دسته‌ای از فرآیندهای تصفیه را تحت عنوان ” فرآیند تصفیه فیزیکی” توسعه داد. این فرآیند برای انواع روغن‌های خامی که دارای فسفولیپیدهای غیر قابل هیدراته کم و اسیدهای چرب آزاد بالا هستند مناسب می‌باشد. این فرآیند بویژه برای تصفیه روغن پالم و روغن نارگیل به دلیل فسفولیپیدهای کم و محتوای FFA بالا مفید است. تصفیه شیمیایی هر یک از این روغن‌ها مقدار زیادی صابون تولید می‌کند و منجر به از دست دادن بیش از حد روغن خنثی در صابون تولید شده می‌شود. این فرآیند برای دانه‌های روغنی با سطح بالای فسفولیپیدها نامناسب است. برای مثال روغن آفتاب گردان یا گلرنگ را با این فرآیند در شرایطی که در واحد صمغ زدایی سطح فسفر آن به کمتر از ppm 10 برسد می‌توان تصفیه کرد. روغن پالم و روغن نارگیل از جمله روغن‌هایی هستند که با روش فیزیکی تصفیه می‌شوند.

فرآیند تصفیه شیمیایی در مقیاس وسیع در ایالت متحده آمریکا و سایر نقاط جهان برای روغن‌های گیاهی و بویژه دانه‌های روغنی استفاده می‌شود. در این فرآیند، روغن خام با اسید فسفریک پیش تصفیه می‌شود و سپس در مرحله بعد با محلول سود (سدیم هیدروکسید) خنثی می‌شود و باقی‌مانده صابون بوسیله شستشو با آب جداسازی می‌شود. از جمله روغن‌هایی که با این روش تصفیه می‌شوند می‌توان روغن سویا، روغن کلزا، روغن آفتاب گردان و …. نام برد، فرآیند تصفیه شیمیایی برای روغن‌‍‌هایی که محتوی فسفولیپیدی پایین دارند مناسب نیست. فرآیند تصفیه شیمیایی را فرآیند خنثی‌سازی نیز می‌نامند. از مزایای فرآیند تصفیه شیمیایی کاهش فلزات و محتوی فسفر نسبت به تصفیه فیزیکی نام برد. دو دسته اصلی فرآیند خنثی‌سازی وجود دارد:

  • روش میکس طولانی آلفا لاوال (The Long Mix Process by Alfa Laval)
  • روش میکس کوتاه وستفالیا (The Short Mix Process by Westfalia)

لازم به ذکر است ما در گروه صنعتی دمیرچی، فرآیند خنثی‌سازی بر مبنای روش میکس کوتاه وستفالیا همراه با اصلاحات ساختاری به منظور بهبود کیفیت محصول خروجی و رساندن سطح محصول خروجی به کیفیت مورد تایید استاندارد جهانی اجرا می‌کنیم. دور نمای کلی از فرآیند میکس کوتاه ارائه شده توسط گروه صنعتی دمیرچی در زیر ارائه شده است:

فرآیند میکس کوتاه (Short Mix Process):

فرآیند میکس کوتاه از دمای تصفیه بالاتر و بدون ماندگاری طولانی مدت شبیه به فرآیند آلفا لاوال استفاده می‌کند. این فرآیند توسط وستفالیا معرفی گردیده . روغن تصفیه شده با آب شستشو داده می‌شود و با خلاء خشک خواهد شد، همانطور که در فرآیند میکس طولانی آلفا لاوال انجام می‌شود. از دیگر تفاوت‌ها این است که فرآیند میکس کوتاه در مقایسه با فرآیند میکس طولانی از محلول سود قوی‌تری استفاده می‌کند. به‌عنوان مثال وستفالیا برای دگامینگ روغن سویا از بومه 18 استفاده می‌کند، در حالی که آلفا لاوال برای همان روغن از بومه 14 استفاده می‌کند. در ایالت متحده ترجیح بر استفاده از فرآیند آلفا لاوال وجود دارد، انجمن روغن‌های خوراکی ایالت متحده آمریکا معتقدند که زمان طولانی تر بین سود رقیق‌تر و روغن خام به کاهش فسفولیپیدهای غیر قابل هیدراته بدون ایجاد واکنش قابل اندازه‌گیری بین روغن خوراکی (جز خالص روغن) و سود در روغن خام کمک می‌کند، از طرفی فرآیند‌های اروپایی میکس کوتاه وستفالیا را ترجیح می‌دهند. آنها معتقدند که درجه حرارت بالاتر موجب تسهیل اختلاط مناسب بین روغن خام و سود می‌شود. علاوه بر این، آنها معتقدند که محلول سود قوی برای دستیابی به واکنش در مدت زمان کوتاهی که برای میکس کوتاه در نظر گرفته شده است، نیاز است.

روش میکس کوتاه را به صورت مرحله به مرحله مرور می‌کنیم:

  • به روغن خام ورودی 0.2 درصد آب گرم تزریق می‌کنیم.
  • روغن خام صمغ‌زدایی شده تا 80 درجه سانتی‌گراد گرم می‌شود و با مقدار دقیق محاسبه شده از فسفریک اسید در یک میکسر گریز از مرکز برشی مخلوط می‌شود.
  • سپس روغن از راکتور ماند عبور کرده و با محلول سود بومه 18 در میکسر گریز از مرکز برشی دوم (قبل از ورود به سپراتور) مخلوط می‌شود.
  • یک راکتور ماند برای تصفیه روغن‌ خام قبل از ورود به سپراتور در نظر گرفته می‌شود.
  • روغن و صابون در سپراتور اول جدا می‌شوند. مقدار مشخصی از فشار برگشتی روی خط تخلیه روغن اعمال می‌شود تا مقدار روغن خنثی شده در صابون و صابون موجود در روغن تصفیه شده کنترل شود.
  • روغن پس از سپراتور تا دمای 90 درجه گرم می‌شود و با آب یون‌زدایی شده در همان دما در میکسر گریز از مرکز برشی دیگری مخلوط می‌شود. در این مرحله اسید سیتریک نیز به خط تزریق می‌شود.
  • مخلوط آب و روغن قبل از ورود به سپراتور دوم گرم نمی‌شود.
  • سپس روغن از سپراتور شستشوی آب عبور داده می‌شود.
  • روغن در دمای 80-85 درجه سانتی‌گراد از سپراتور دوم خارج می‌شود.
  • روغن شسته شده تحت خلا 60-70 میلی بار خشک می‌شود.
  • روغن خشک شده پس از خنک شدن تا دمای کمتر از 40 درجه، به واحد رنگبری یا ذخیره سازی می‌رود.

مهندسی نقاط بحرانی فرآیند

استانداردهای عملیاتی خاصی باید در ضمن فرایند تصفیه روغن اجرا شود. انحراف از این محدوده استانداردی توصیه شده مانع از تولید روغن تصفیه شده با کیفیت بالا توسط واحد تصفیه شود.  این امر همچنین می‌تواند در مراحل بعدی تصفیه روغن باعث مشکلات کیفیتی و فرآیندی شود که منجر به کیفیت پایین روغن و هزینه عملیاتی بیشتر می‌‌شود. به منظور توسعه و رسیدن به سطوح بین المللی تکنولوژی در صنعت تصفیه روغن، نقاط بحرانی فرآیند خنثی‌سازی در گروه صنعتی دمیرچی شناسایی و راه‌حل‌های کاربردی و محاسباتی برای آن‌ها ارائه شده است. در زیر تعدادی چند از این نقاط بحرانی معرفی، راه‌کارهایی ارائه و محاسبات مطرح می‌شود:

  • تزریق اسید

در بحث تزریق اسید همچنان مطالعات و محاسبات مهندسی در جریان می‌باشد و یکی از کلیدی‌ترین نقاط فرآیند خنثی‌سازی روغن می‌باشد. برای تزریق اسید دمای 75 تا 80 درجه سانتی‌گراد در نظر گرفته شده است. در دماهای کمتر از 75 درجه واکنش بین اسید و فسفولیپیدها کند است و دماهای بالاتر احتمال هیدرولیز روغن توسط اسید را بالا می‌برد که نهایتا باعث افزایش سطح FFA در روغن خنثی شده می‌شود و از طرفی میزان اتلاف (Loss) روغن در برج بی ‌بو را بالا می‌برد.

واحدهای تصفیه از ppm 400-200 اسید فسفریک بر مبنای شدت جریان روغن ورودی استفاده می‌کردند که این مقدار ممکن است صحیح و یا غلط باشد، مقدار صحیح اسید به مقدار فسفولیپیدهای غیر قابل هیدراته وابسته است.

  • مقدار کم تزریق اسید نمی‌تواند فسفولیپیدهای غیر قابل هیدراته شدن را در روغن خام کاهش دهد و تصفیه را دشوار می کند.
  • تزریق مقدار زیاد اسید ممکن است باعث تجزیه کلروفیل‌های روغن خام شود و باعث حساسیت بیشتر روغن به فوتو اکسیداسیون شود و نیاز به تصفیه با سود را بالا خواهد برد. سود زیاد، می‌تواند میزان تشکیل دی گلیسیریدها را در روغن تصفیه شده افزایش دهد که باعث افزایش اتلاف (loss ) روغن شود.

برای محاسبه دقیق مقدار اسید مورد نیاز دانستن محتوای کلسیم، منیزیم و حتی آهن نیاز است، در زیر نمونه‌ای از محاسبه مقدار اسید آورده شده است:

بعنوان مثال روغن خام سویا با محتوای کلسیم ppm 100 را در نظر بگیرید:

وزن مولکولی کلسیم = 40

وزن مولکولی اسید فسفریک = 98

می‌دانیم که برای خنثی‌سازی 3 عدد از مولکول‌های کلسیم، 2 مول اسید فسفریک مورد نیاز است، بر همین اساس برای محتوای ppm 100 کلسیم خواهیم داشت:

{((98*2))⁄((40*3))}*100 ppm=163 ppm Acid Phosphoric

بصورت تئوری گفته می‌شود که مقدار اسید فسفریک مورد نیاز برای فرآیند تصفیه 5-10 برابر مقدار اسید فسفریک لازم برای خنثی‌سازی کلسیم می‌باشد اما همانطور که گفته شد برای بدست آوردن مقدار دقیق اسید فسفریک، دانستن محتوی منیزیم، کلسیم و آهن مورد نیاز است.

  • اختلاط

در فرآیند خنثی سازی 3 نقطه اختلاط داریم، اختلاط روغن با اسید، اختلاط روغن با سود و اختلاط روغن با آب گرم؛ ابتدا نیاز است بصورت صریح بیان شود که کلمه اختلاط غلط مصطلحی است که در صنعت جا افتاده است چون روغن با هیچ کدام از ترکیبات نام برده قابل اختلاط نمی‌باشد و عملا بحث پراکندگی (Disperse) ترکیبات تزریقی در روغن مطرح می‌باشد. در بحث پراکندگی بحث مدت زمان و شدت پارامترهای اصلی می‌باشند، گروه صنعتی دمیرچی با تولید و مهندسی بومی میکسرهای گریز از مرکز برشی(high shear mixer)، پراکندگی این ترکیبات در روغن را کمترین زمان لازم و با بالاترین شدت انجام می‌شود.

 

اثر سوء عدم پراکندگی مناسب در نقاط مختلف:

  • اسید

پراکندگی ضعیف اسید در روغن باعث هیدراتاسیون ناقص فسفولیپیدهای غیر قابل هیدراته و در نتیجه افزایش محتوای فسفر در روغن تصفیه شده می‌شود. از طرفی احتمال خروج اسید در روغن بالا می‌رود و سبب خوردگی در تجهیزاتی حساسی نظیر سپراتورها، میکسرها، مخازن و … می‌شوند.

  • سود

اگر سود و روغن خام به درستی با هم مخلوط نشوند، مقدار FFA در روغن تصفیه شده کاهش نخواهد  یافت به این دلیل که اختلاط ضعیف روغن و سود مقدار اضافی سود آزاد را در روغن تصفیه شده باقی می‌گذارد. این امر به طور مصنوعی میزان محلول سود مورد نیاز برای خنثی سازی FFA در روغن تصفیه شده را نیز کاهش می دهد. سود اضافی در مرحله شستشو با آب از روغن تصفیه شده خارج می شود و FFA در روغن شستشو شده با آب بیشتر از حد انتظار به نظر می‌رسد. باید انتظار داشت 0.01 تا 0.02 درصد FFA (حداکثر 0.03 درصد) در روغن تصفیه شده و بیش از 0.05 درصد FFA در روغن شستشو شده با آب مشاهده نشود.

  • آب گرم شستشو

هدف از شستشو با آب گرم این است که مقدار صابون موجود در روغن را به سطح پایین‌تری برساند. پس برای این‌که کیفیت روغن خروجی از نظر محتوای صابون مطلوب باشد باید آب گرم با کیفیت بالایی در روغن پخش شود.

 

  • راکتور ماند اسید

حداقل زمان ماندگاری برای واکنش بین اسید و فسفولیپیدهای غیر قابل هیدراته در روغن خام 3- 6 دقیقه می‌باشد. مدت زمان ماندگاری بیشتر روند هیدراتاسیون را بهبود نمی‌دهد و اگر این زمان طولانی شود، مقداری اسید و مواد هیدراته شده جدا می‌شوند زیرا نمک‌های فلزی اسید فسفریک در روغن نامحلول هستند و به ته مخزن رسوب کرده و نهایتا عملکرد فیلترهای واحد رنگبری را با مشکل مواجه می‌کند.

 

  • تزریق سود

بحث تزریق سود نقطه‌ی اختلاف بین روش میکس کوتاه و میکس طولانی بوده است، همین عامل نشان دهنده اهمیت تزریق سود و اثر آن بر خنثی‌سازی است. مبنای فرآیند میکس کوتاه درجه حرارت بالاتر و غلظت بالاتر سود هنگام تزریق به فرآیند است. درجه حرارت بالاتر موجب بالا رفتن پخش سود در روغن می‌شود و از طرفی محلول سود قوی‌تر مدت زمان واکنش سود را پایین می‌آورد. دمای توصیه شده برای تزریق اسید در فرآیند میکس کوتاه 70-80 درجه سانتی‌گراد می‌باشد. در ارتباط با تزریق سود 3 مبحث مورد بحث انتخاب غلظت سود، محاسبه مقدار سود و زمان تماس سود مطرح می‌باشد که در زیر به آن‌ها پرداخته می‌شود:

  • انتخاب غلظت سود: بصورت کلی، روغن‌های با محتوای فسفولیپید کم به محلول‌های رقیق‌تر از سود نیاز دارد. از طرف دیگر، روغن‌های خام صمغ‌زدایی نشده به محلول‌های سود غلیظ‌تر نیاز دارد. برای دست‌یابی به نتایج مطلوب و جلوگیری از هدر رفت نامناسب روغن، لازم است غلظت سود بصورت مناسب انتخاب شود، زیرا: غلظت بالاتر سود می‌تواند باعث واکنش اضافی بین روغن خنثی شده و سود شود که باعث افزایش سطح دی‌گلیسیرید در روغن و افزایش اتلاف روغن در ضمن فرآیند تصفیه شود؛ از طرفی غلظت کمتر از میزان توصیه شده، ممکن است موجب کاهش متناسب رنگ روغن نشود و همچنین دانسیته صابون را کاهش می‌دهد که ممکن است دلیلی برای اتلاف بالای روغن به دلیل جداسازی ضعیف در سپراتور اولیه شود.

برای مثال گاهی اوقات کاهش رنگ قرمز در روغن کتان تصفیه شده با دشواری روبه‌رو می‌شود، این امر زمانی اتفاق می‌افتد که روغن خام کهنه باشد یا از دانه‌های بی‌کیفیت تولید شده باشد و یا تحت عملیات غیر استاندارد خورد شده باشند. در چنین حالتی، از سود قوی‌تری بدون تغییر در مقدار کل سود استفاده می‌شود. این عامل باعث از بین رفتن باندهای زنده رنگ قرمز در روغن تصفیه شده می‌شود. غلظت‌های پیشنهادی بر اساس انواع مختلف روغن‌ها در جدول زیر آورده شده است.

 

درجه غلظت (بومه) نوع روغن
18 روغن سویای خام
18-22 روغن ذرت
14 روغن آفتاب‌گردان
28-32 روغن کلزا
14 روغن سوپر دگامینگ شده

 

  • محاسبه مقدار سود: علاوه بر غلظت سود باید اطمینان حاصل شود که مقدار کل سود که برای فرآیند تصفیه تزریق می‌شود، تنظیم شده و محاسبه شده باشد. پیشتر توضیح داده شد که مقدار سود مورد نیاز بیشتر از مقدار مورد نیاز برای خنثی‌سازی FFA در روغن خام است به این دلیل که مقداری کمی از سود برای هیدرولیز کردن فسفولیپیدهای غیر قابل هیدراته شدن در روغن مورد نیاز است. جدول زیر درصد اضافی سود توصیه شده برای تصفیه انواع مختلف روغن های خوراکی آورده شده است.
درصد سود اضافی پیشنهادی نوع روغن
0.05-0.15 روغن سویای خام
0.1-0.4 روغن ذرت
0.05-0.15 روغن آفتاب‌گردان
0.1-0.4 روغن کلزا
0.05-0.1 روغن سوپر دگامینگ شده

 

محاسبه مقدار سود شامل دو بخش می‌باشد:

  • مقدار تئوری سود مورد نیاز برای خنثی سازی FFA و تشکیل صابون.
  • مقدار اضافی سود مورد نیاز برای تبدیل فسفولیپیدهای غیر قابل هیدراته به فسفولیپیدهای قابل هیدراته. این مورد به عنوان درصد اضافی سود نامیده می‌شود:

فرض می‌شود مقدار FFA در روغن خام  1 درصد  و درصد سود اضافی در نظر گرفته شده 0.15 باشد، مقدار کل سود مورد نیاز:

(0.142×1+0.15)=0.292 Kg causti for 100 Kg oil

از طرفی با استفاده از جدول بومه می‌دانیم، سود بومه 16 برابر با محلول 11.09% می‌باشد، پس:

(0.292⁄11.09)×100=2.63 Kg for 100 Kg oil

اگر ظرفیت روغن ورودی به واحد خنثی Kg/hr  15000باشد:

(2.63⁄100)×15000=394.5 Kg/hr

پس 394.5 کیلوگرم بر ساعت محلول سود بومه 16 مورد نیاز است، که به این مقدار به ازای هر کیلوگرم اسید فسفریک 1 کیلوگرم اضافه می‌شود.

  • زمان تماس سود: طی واکنش بین سود و فسفولیپیدهای غیر قابل هیدراته، این فسفولیپیدها قابل هیدراته می‌شوند و محتوای فسفر روغن کاهش می‌یابد، فرآیند میکس کوتاه این کار را با دمای بالاتر و زمان کمتر انجام می‌دهد. راکتور ماند سود به گونه‌ای طراحی می‌شود که تحت همزدن با سرعت بسیار پایین زمان ماند 6 الی 9 دقیقه‌ برای روغن بوجود آورد تا واکنش کامل شود. این زمان ماند متناسب با نوع روغن ورودی با تغییر سطح قابل تنظیم می‌باشد. بطور کلی می‌توان گفت بین محتوی فسفولیپیدها و زمان ماند ارتباط مستقیم و خطی وجود دارد.

 

  • آب گرم شستشو

     هدف از شستشو با آب این است که صابون را سطح پایین‌تری برساند. نسبت روغن به آب شستشو بسیار مهم است. روغن تصفیه شده باید با 10 تا 15 درصد آب دیونیزه مخلوط شود، نسبت کمتر از 10، در حذف صابون کارایی کمتری دارد و در درصد‌های بالاتر از 15، محلول صابون چگالی کمتری دارد و جداسازی با نیروی گریز از مرکز دشوار می‌شود که می‌تواند اتلاف روغن در آب و همچنین وجود صابون بیشتر در روغن خروجی را سبب شود. اگر میزان صابون ورودی به این سپراتور بالا باشد، سپراتور شستشو قادر به کاهش مقدار صابون نمی‌باشد. محتوای صابون ورودی به این مرحله نباید بیشتر از ppm 1000 باشد. اگر مقدار صابون در روغن تصفیه شده به ppm 1000 نزدیک شود، توصیه می‌شود مقداری اسید سیتریک به مخلوط آب و روغن اضافه شود. میزان اسید سیتریک اضافه شده بستگی به میزان صابون روغن تصفیه شده دارد. اضافه شدن اسید سیتریک مزایای زیر را دارد:

  • این اسید باعث تبدیل شدن صابون اضافی به FFA و سدیم استات می‌شود که بار خالص صابون روی سپراتور شستشوی آب کاهش می‌یابد.
  • باعث کاهش مصرف خاک رنگبر فعال شده با اسید در راکتور رنگبری می‌شود.
  • حتی اگر مصرف خاک فعال شده اسیدی در رنگبری کاهش یابد، هیچ صابونی به روغن بی‌رنگ شده وارد نمی‌شود.
  • کاهش صابون به صفر از گرفتگی پیش از موعد فیلترها جلوگیری می‌کند که به کاهش زمان فرآیند، به دلیل ذخیره زمان تمیزکاری فیلترها، کمک می‌کند.
  • حذف فلزات بیشتر و بهتر اتفاق می‌افتد.

روغن خروجی از سپراتور شستشوی آب،  معمولاً حاوی %0.4 تا %0.5 رطوبت،  ppm10 -100 صابون و کمتر از ppm 3 فسفر است. روغن شستشو شده با آب نباید بیش از چند ساعت نگه داشته شود، در غیر این صورت FFA در روغن شروع به افزایش کرده و روغن شروع به اکسید شدن می‌کند.

 

  • پارامترهای عملیاتی آب شستشو

دمای مخلوط آب شستشو و روغن پارامتر مهمی در فرآیند تصفیه می‌باشد که باید در محدوده 82-88 درجه سانتی‌گراد تنظیم شود. در دماهای پایین‌تر حذف صابون به خوبی انجام نمی‌شود، زیرا آب بطور مناسب در روغن پخش نمی‌شود و دمای روغن برای حذف رطوبت در خشک کن بسیار پایین است. از طرفی در دماهای بالاتر، مخلوط به نقطه جوش آب نزدیک می‌شود که می‌تواند موجب کاویتاسیون در پمپ و در تراشه (paring disc) صفحات سپراتور شود.

یکی دیگر از پارامترهای موثر در بحث شستشوی آب، سختی آب است، سختی آب باید کمتر از 20 باشد، در سختی‌های بالا، آب حاوی نمک‌های کلسیم و منیزیم محلول در آب است. این امر بر استخراج صابون از روغن اثر می‌گذارد. علاوه بر این، برخی نمک‌های کلسیم و منیزیم محلول در آب می‌توانند با FFA  واکنش دهند و در خروجی سپراتور صابون کلسیم و منیزیم ایجاد کنند. این امر در دراز مدت در کیفیت روغن تصفیه شده اثر می‌گذارد.

 

  • یکنواختی ترکیب خوراک روغن خام

باید به خاطر داشت که فرآیند دگامینگ، خنثی سازی  و هیدروژناسیون فرآیندهای شیمیایی هستند. بنابراین، باید هر یک از این واحدهای فرآیندی را راکتورهای شیمیایی در نظر گرفت که برای انجام عملکردهای خاص تحت استانداردهای عملیاتی خاص طراحی شده اند. این مطلب شامل خوراک سپراتورهای گریز از مرکز است، که باید پس از شروع فرآیند در یک ترکیب ثابت باقی بماند و بر اساس آن پارامترهای واکنش تنظیم شوند. تصفیه با سود بر اساس آنالیز روغن و شدت جریان آن تنظیم می‌شود. کیفیت غیر یکنواخت خوراک می‌تواند باعث تصفیه زیاد یا بیش از حد روغن شود.

 

  • عملکرد سپراتورها و تنظیم فشار برگشتی

     سپراتور برای رسیده به بهترین سطح جداسازی صابون از روغن باید بصورت دوره‌ای تمیز شود. سپراتور‌های قدیمی حالت شستشوی خودکار نداشتند و به همین منظور زمانی را برای تعمیر و نگهداری در نظر گرفته می‌شد. این امر باعث افزایش صابون در روغن خنثی شده و افزایش روغن خنثی شده در صابون می‌شود. بدون هیچگونه تغییر دیگری در روند فرآیند، افزایش محتوای صابون در روغن خروجی نشان‌دهنده این مورد است که کاسه سپراتور نیاز به تمیزکاری دارد. دیسک‌های سپراتور خارج می‌شوند و با استفاده از سود شستشو داده می‌شوند. سپراتورهای دارای حالت شستشوی خودکار تا چند هفته قبل از نیاز به تمیز کردن کار می‌کنند.

مطلب مهم دیگر در ارتباط با سپراتورها تنظیم فشار برگشتی (Back Pressure) در خروجی فاز سبک (روغن) است. مقدار صابون در روغن تصفیه شده و مقدار روغن خنثی در صابون وابسته به حفظ فشار برگشتی مناسب است زیرا هنگامی که فشار کم است، صابون بیشتری در روغن وجود دارد و برعکس، هنگامی که فشار بالاست، میزان صابون در روغن کمتر است، اما مقدار روغن خنثی در صابون زیاد است. مقدار صابون در روغن خنثی باید کمتر از ppm 100 (ترجیحا کمتر از ppm 50) باشد. صابون تولید شده توسط فرآیند حاوی 45 تا 50 درصد رطوبت است و میزان روغن خنثی در صابون نباید بیش از 30 درصد خشک باشد. در اکثر عملیات های مدیریت شده این مقدار 20 درصد می‌باشد.

 

  • خشک‌کن (درایر) خلاء

     در عملیات خنثی سازی زمانی که بحث ذخیره‌سازی روغن قبل از ورود به واحد رنگبری مطرح باشد، برای جلوگیری از افزایش سطح FFA و اکسیداسیون، روغن باید خشک شود. به این منظور روغن خروجی از سپراتور شستشو به هدر یا نازل پاششی مخزن خشک‌کن که تحت خلاء 70 الی 80 میلی‌بار می‌باشد فرستاده می‌شود. وظیفه خشک‌کن حذف رطوبت موجود در روغن می‌باشد و با توجه به این که روغن در محدوده دمایی 80 الی 88 درجه وارد خشک‌کن می‌شود، تحت خلاء قطرات آب موجود در روغن تبخیر شده و همراه با جریان خلاء به کندانسور فرستاده می‌شود. نحوه پاشش روغن درون خشک‌کن توسط اسپری نازل‌های مخروطی، ماند روغن در خشک‌کن و دمای ورودی روغن از پارامترهای مهم فرآیند خنثی‌سازی می‌باشد.

 

 

واحد تحقیقات شرکت دمیرچی

 

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.