مقاله طرح ریزی و محاسبه افت فرآیند تصفیه روغن های خوراکی با استفاده از نرم افزار متلب

بخشی از مقاله

خلاصه

تصفیه شیمایی حساس ترین و مشکل ترین مرحله تصفیه روغن می باشد که نه تنها از بعد کیفیت محصول نهایی که در اختیار مصرف کننده قرار می گیرد حائز اهمیت است، بلکه از بعد اقتصادی نیز اهمیت شایانی دارد و کنترل صحیح این مرحله از فرایند، تأُثیر به سزایی در کاهش افت روغن و در نتیجه در کاهش قیمت تمام شده محصول دارد. در بررسی محاسبه افت روغن در خطوط تصفیه روغن یکی از کارخانجات روغن نباتی که روغن خام را تصفیه می نمود، مرحله خنثی سازی قلیایی مورد مطالعه قرار گرفت.

منابع ایجاد افت شناسایی و دسته بندی شد. روش اندازه گیری افت بر مبنای تجزیه های آزمایشگاهی و محاسبات موازنه جرم ارائه گردیده است.نتایج به دست آمده و روابط به صورت مقدماتی در نرم افزار اکسل تدوین و تنظیم گردید و در نهایت با استفاده از نرم افزار MATLAB به صورت یک نرم افزار با کاربری ساده و راحت در محاسبه افت تصفیه روغن های خوراکی ارائه گردید نتایج به دست آمده از محاسبه افت با برخی از منابع علمی انجمن شیمیست های روغن آمریکا بسیار نزدیک بود .

.1 مقدمه

تصفیه روغن عبارت است از حذف کلیه ناخالصی های موجود در روغن به کمک مواد شیمیایی، ابزارهای فیزیکی یا مخلوطی از این دو . روشهای مختلف شیمیایی، فیزیکی و تلفیقی جهت حذف اسیدهای چرب بکار رفته است که بسیاری از آنها بامحدودیت های صنعتی مواجه شده اند. متداولترین روش حذف اسیدهای چرب آزاد همراه روغن، استفاده از یکماده قلیایی است که نوعاً سود کاستیک بکار می رود به همین دلیل تحت عنوان تصفیه کاستیک شناخته می شود.

تصفیه قلیایی نوعی تصفیه شیمیایی روغن است. یعنی عامل اصلی در حذف برخی ناخالصیهای روغن بستگی به واکنشی دارد که بین سود به عنوان قلیا و ناخالصیهای روغن انجام می گیرد. خنثی سازی اسیدهای چرب آزاد در این مرحله انجام می گیرد. واکنش اسید چرب آزاد با سود فوری است ولی برای حذف بخشی از مواد رنگی و همچنین آبدار کردن بیشتر فسفاتیدهای غیر متمایل به آب ضرورت دارد تا قلیا در مدت زمان مناسبی همراه با روغن مخلوط شود .

خنثی سازی روغن خام به وسیله سود در تصفیه خانه ها موجب تولید صابون سدیم می شود که با استفاده از جدا کننده های ثقلی و یا سانتریفوژ به صورت خلط صابون دفع می گردد .در عملکرد ایده آل عملیات خنثی سازی فقط اسیدهای چرب آزاد می بایست به صابون تبدیل شده و دفع شوند لیکن این جداسازیمعمولاً به صورت کاملاً اختصاصی صورت نمی گیرد و واکنشهای ثانویه بین سود و روغن اتفاق می افتد که معروفترین آنها واکنش صابونی شدن روغن خالص است که نوعی هیدرولیز و تجزیه روغن می باشد. در واقع این مرحله با افت های اضافی روغن ناشی از هیدرولیز بخشی از روغن خنثی و همچنین خروج تری گلیسرید ها با خلط صابون همراه است

تصفیه تحت تأ ثیر عوامل مختلفی قرار داشته و عامل اصلی، غلظت و مقدار سود مصرفی می باشد از طرفی وجود روغن در جریان خروجی خمیر صابون که تا 50 درصد وزنی می تواند حاوی روغن باشد یکی از محل های هدر رفتن روغن در جریان تصفیه شیمیایی می باشد. لذا تصفیه شیمایی حساس ترین و مشکل ترین مرحله تصفیه روغن می باشد که نه تنها از بعد کیفیت محصول نهایی که در اختیار مصرف کننده قرار می گیرد حائز اهمیت است، بلکه از بعد اقتصادی نیز اهمیتشایانی دارد و کنترل صحیح این مرحله از فرایند، تأُثیر به سزایی در کاهش افت روغن و در نتیجه در کاهش قیمت تمام شدهمحصول دارد. اصولاً چهار عامل موجب افت در مرحله خنثی سازی می شوند که عبارتند از:

1 اسیدهای چرب آزاد

2 فسفاتیدها، مواد رنگی و سایر ناخالصیهای همراه روغن

3 صابونی شدن روغن خام توسط سود اضافی

4 ورود روغن خام به جریان خلط صابون سپراتور

از چهار عامل فوق دو عامل اول اجتناب ناپذیرند ولی باید از دو عامل دیگر ممانعت کرد که البته عملکرد صحیح نقش مهمی در کاهش این افتها دارد .بخشی از این افتها اجتناب ناپذیر است که در این تحقیق از آن به عنوان افت اجباری نام برده می شود، اما بخش دیگر که قابل کنترل و کاهش است را افت انتظاری می نامیم. به عنوان یک قاعده کلی افت قابل قبول در فرآیند خنثی سازی با سود که از جداسازی ثقلی استفاده می کند 1/5برابر درصد اسیدهای چرب آزاد همراه روغن خام است

تعیین افت تصفیه دارای اهمیت اقتصادی است. روغن از دست رفته در خمیر صابون از نظر کیفیت، روغن کم ارزشی است ولی در سیستم های تصفیه ی مداوم که سرعت جریان زیاد است از نظر کمیت قابل توجه است. علیرغم اهمیت حیاتی که میزان این افت برای یک کارخانه روغن نباتی دارد، متأسفانه تاکنون محاسبات همه جانبه و عملیاتی به روی میزان افت واحد تصفیه در صنایع روغن نباتی گزارش نشده است.

روش معمول در محاسبه افت در صنایع روغن نباتی کشور میزان ورودی روغن به مخازن منهای میزان فروش روغن در یک بازه زمانی خاص می باشد به نظر می رسد پیچیدگی های موجود در نمونه برداری و اندازه گیری های عملیاتی از یک واحد خنثی سازی در حال کار و همچنین مشکلات مربوط به آنالیز های آزمایشگاهی و محاسبات مربوطه، از جمله موانع انجام چنین تحقیقی تا کنون بوده است.در این مقاله قصد بر این است تا با استفاده از تجربیات عملی نویسنده و نیز روابط شیمایی و ریاضی ما بین روغن خام ،سود و روغن تصفیه شده بتوان قبل از شروع فرایند عملی تصفیه شیمایی روغن خام و با اتکا به ویزگی های کیفی و شیمیایی روغن و نیز مشخصات سود مصرفی افت مورد انتظار از فرایند تصفیه شیمایی را تخمین زد که در نتیجه بتوان بر اساس آن از تحمیل میزان افت اضافی به فرایند جلوگیری نمود .

در سال 1386 صراف زادگان و همکاران در مقاله ای به بررسی ارتباط افت تصفیه شیمیایی با پارامتر های کیفی روغن پرداختند و نتیجه گیری کردند که اتباط معنا داری بین اسیدیته و افت تصفیه شیمیایی روغن های خوراکی خام وجود ندارد. [1] روش تجربی و متداول در اروپا جهت محاسبه تصفیه روغن های خوراکی بر طبق رابه زیر می باشد 

که در این رابطه FFA میزان اسیدچرب آزاد روغن خام بر حسب درصد اسید اولئیک P مقدار فسفاتید بر حسب درصد
M مقدار رطوبت بر حسب درصد و Im مقدار ناخالصی نامحلول در استن برحسب درصد می باشد .

2.    شناسایی افت و طرح ریزی محاسبه

مسئله مهمی که امروزه در صنایع روغن با آن موجه هستیم نبود روشی علمی و قابل قبول در محاسبه افت می باشد که این ضعف به دلیل عدم شناخت ماهیت افت می باشد به وطر معمول ما در تصفیه روغن های خوراکی با دو نوع افت مواجه هستمی افت مشخص و افت نامشخص . در افت مشخص منبع ایجاد افت قابل تعریف، شناسایی ، محاسبه کنترل و کاهش می باشد ولی در افت نامشخص به دلیل شفاف نبودن منبع ایجاد آن بایستی با روش های محاسباتی آن را تخمین بزنیم . روش برخورد در صنایع روغن کشور با افت به غلط کاهش افت به هر قیمت و تمرکز بر نقاط غیر مهم در شناسایی افت است در صورتی که بایستی به فراخور هر تکنولوزی و صنعتی نسبت به برنامه ریزی لازم جهت مدیریت افت اقدام نمود . مراحل مدیریت افت عبارتند از :

1.    شناسایی جریان کلیه مواد و اقلام فرایند

2.    شناسایی نقاط کلیدی موثر بر افت

3.    اندازه گیری عوامل موثر بر افت در هرمرحله

4.    ارائه راه حل جهت جلوگیری از افت در هر مرحله

5.    هدف گذاری

6.    اولیت بندی مراحل بهبود افت

7.    مشخص نمودن مراحل انجام کار

اندازه گیری نامناسب دما در اندازه گیری های معمول ماهیانه مخازن اندازه گیری نامناسب موجودی مواد رطوبت زدگی موادی مانند خاک رنگبر و آنتی اکسیدان نفوذ آب در مخازن روغن خام استفاده از سود با غلظت بالا باقی ماندن روغن در مسیر ها ،نقص در کارکرد دبی سنج ها ،وجود خطای فاحش در نتایج آزمایشگاهی از جمله عوامل موثر بر افت می باشند در یک تقسیم بندی عملی اگر بخواهیم عوامل ایجاد افت در فاریند تصفیه روفن های خوراکی را دسته بندی نماییم می توانیم آنها را به 5 طبقه مختلف مطابق جدول 1 تقسیم بندی نماییم .