ما هي الآلات المستخدمة في معالجة زيت النخيل: معدات المصنع والمصفاة

الإجابة على السؤال الأساسي:ما هي الآلات المستخدمة في معالجة زيت النخيل؟ تتم معالجة زيت النخيل على مرحلتين، ولكل منهما مجموعة آلاتها الخاصة. في المصنع، تمر عناقيد الفاكهة الطازجة عبر معقم عند 130-150 درجة مئوية لمدة 60-90 دقيقة، وجهاز فصل أو مقشر يفصل الثمار عن العنقود، وجهاز هضم عند 90-100 درجة مئوية يكسر أنسجة الثمار، وآلة ضغط مزدوجة اللولب تعصر الزيت الخام، وشاشة اهتزاز وخزان ترسيب أو جهاز طرد مركزي فاصل لفصل الزيت عن الماء والمواد الصلبة، ومجفف فراغ يخفض الرطوبة إلى أقل من 0.1% عند 40-80 ملي بار. يستخدم خط نواة متوازي كسارة جوز، وآلة طحن متموجة، وجهاز دوامي لفصل نواة النخيل. في المصفاة، يمر الزيت الخام عبر إزالة الصمغ، والتبييض باستخدام تراب مفعل بالحمض، والترشيح، وجهاز إزالة الروائح عند 240-270 درجة مئوية تحت 2-6 ملي بار. يتعامل المصنع النموذجي مع 30-90 طنًا من عناقيد الفاكهة الطازجة في الساعة وينتج زيت النخيل الخام بنسبة 20-24% من وزن العنقود.

1. معدات المصنع: من العنقود إلى الزيت الخام

وظيفة المصنع هي استخلاص الزيت من الثمار وفصله عن الماء والمواد الصلبة. تقوم تسع آلات بهذا العمل:

• المعقم: الآلة الأولى والأكبر من حيث الديناميكا الحرارية في المصنع. يتم تحميل عناقيد الفاكهة الطازجة في أوعية ضغط أفقية أو رأسية وطهيها بالبخار المشبع عند 130-150 درجة مئوية و 2.5-3.5 بار لمدة 60-90 دقيقة. يقوم التعقيم بثلاثة أشياء: فهو يعطل إنزيمات الليباز التي قد ترفع محتوى الأحماض الدهنية الحرة في الزيت في غضون ساعات، ويخفف الثمار من العنقود حتى يعمل جهاز الفصل بكفاءة، ويلين اللب ويتخثر البروتين حتى يتحرر الزيت بسهولة في آلة الضغط. تعتبر المعقمات الأفقية ذات القفص الدوار أو القفص الثابت مع نظام تحميل قطار الأقفاص قياسية للمصانع الكبيرة. استهلاكها للبخار هو أكبر بند للطاقة في المصنع، وعادة ما يكون 180-280 كجم من البخار لكل طن من عناقيد الفاكهة الطازجة، وهذا هو السبب في أن المصانع الحديثة تستعيد البخار العادم وأن تكثيف المعقم هو جزء كبير من مياه الصرف الصحي لمصنع زيت النخيل.
• جهاز الفصل وجهاز التقشير: بعد التعقيم، يجب فصل الثمار عن العنقود الفارغ. يقوم جهاز فصل أسطواني دوار، أو مقشر، بتقليب العناقيد داخل أسطوانة أفقية دوارة مزودة بقضبان رفع، بحيث يتم ضرب الثمار وفصلها وتسقط عبر شاشة مثقبة بينما يتم تفريغ العناقيد الفارغة في الطرف البعيد. يتم التحكم في الإنتاجية والكفاءة بواسطة سرعة الأسطوانة، عادة 20-30 دورة في الدقيقة، ووقت الإقامة، حيث أن عدم كفاية التقشير يترك ثمارًا على العنقود ويمثل خسارة مباشرة في الزيت، بينما يؤدي الإقامة المفرطة إلى تلف الثمار ورفع محتوى الأحماض الدهنية الحرة. تغادر العناقيد الفارغة بنسبة 20-23% من وزن العنقود وعادة ما يتم إعادتها إلى المزرعة كسماد عضوي أو استخدامها كوقود للغلايات، وهذا هو السبب في أن العديد من المصانع تقلل من استهلاك الوقود الأحفوري.
• جهاز الهضم وآلة الضغط اللولبية: جهاز الهضم هو وعاء رأسي مغلف بالبخار مع أذرع دوارة أو قضبان ضرب تعيد تسخين الثمار إلى 90-100 درجة مئوية وتطحنها إلى لب متجانس، مما يكسر الخلايا الحاملة للزيت ويمزق جدران الخلايا. الهضم الجيد هو الفرق بين 5% و 10% من الزيت المتبقي في كعكة الضغط. ثم يسقط اللب في آلة ضغط مزدوجة اللولب، حيث تقوم لولبان يدوران في اتجاهين متعاكسين في قفص مثقب بضغط المادة وعصر الزيت من خلال الثقوب بينما يتم تفريغ الكعكة في النهاية. تغادر كعكة الضغط بمحتوى زيت 5-8% ورطوبة 12-16%، وهذه الكعكة، ممزوجة بسائل الضغط، هي التي تذهب إلى الترسيب. يحدد تصميم آلة الضغط اللولبية التوازن بين إنتاجية الزيت وكمية المواد الصلبة والماء التي تنتقل مع الزيت.
• الشاشة الاهتزازية، وجهاز الترسيب، وجهاز الطرد المركزي الفاصل: يجب فصل السائل الناتج عن آلة الضغط، والذي يتكون تقريبًا من 60-70% زيت، و 25-35% ماء، و 5-10% مواد صلبة. تزيل الشاشة الاهتزازية الألياف الخشنة، ثم يتم تخفيف التيار بالماء الساخن إلى 30-40% ويتم الاحتفاظ به في خزان ترسيب عند 85-95 درجة مئوية، حيث يرتفع الزيت ويترسب الحمأة. تقوم أجهزة الترسيب المستمرة وأجهزة الطرد المركزي ثنائية أو ثلاثية المراحل بأداء نفس المهمة ميكانيكيًا وبشكل أسرع، مما يؤدي إلى انخفاض خسائر الزيت في الحمأة، عادة 0.5-1.5% مقابل 1.5-3% للخزان الثابت. لا يزال الزيت المستعاد يحتوي على 0.2-0.5% ماء وآثار من المواد الصلبة ويذهب إلى التنقية. أصبحت أجهزة الطرد المركزي بشكل متزايد هي المعيار في المصانع الكبيرة لأنها تقلل من خسارة الزيت وحمل النفايات السائلة، على الرغم من أنها تضيف آلة دوارة ذات متطلبات صيانة عالية.
• مجفف الفراغ والتخزين: قبل التخزين أو التكرير، يجب تجفيف الزيت إلى أقل من 0.1%، ويفضل أقل من 0.05% رطوبة، لأن الماء يؤدي إلى التحلل المائي ويرفع محتوى الأحماض الدهنية الحرة أثناء التخزين. مجفف الفراغ هو وعاء رأسي يتم فيه رش الزيت أو توزيعه في غرفة يتم الاحتفاظ بها عند 40-80 ملي بار و 60-90 درجة مئوية؛ يتبخر الماء المتبقي، ويتم تكثيف البخار في مكثف فراغ كما هو موضح لواجب مكثف زيت النخيل. يتم ضخ الزيت المجفف عبر جهاز تنقية لوحي أو طرد مركزي ثم إلى خزانات التخزين، والتي يتم الاحتفاظ بها عادة عند 40-55 درجة مئوية مع بطانية نيتروجين أو على الأقل ترتيب سقف عائم، لأن زيت النخيل يتصلب تحت حوالي 35-40 درجة مئوية ويتأكسد إذا تم الاحتفاظ به ساخنًا مع ملامسة الهواء لفترات طويلة.

2. استعادة النواة ومعدات المصفاة

استعادة النواة هي خط موازٍ، والمصفاة تحول الزيت الخام إلى درجات صالحة للأكل ودرجات كيميائية زيتية:

• خط استعادة النواة: تحتوي كعكة الضغط على 5-8% جوز، يتم فصلها بواسطة جهاز فصل قشور أو عمود تهوية باستخدام تيار هواء، ثم تجفيفها وتكييفها إلى حوالي 5-7% رطوبة. كسارة الجوز، وهي في الأساس كسارة طرد مركزي ذات تأثير تدور بسرعة 2000-3000 دورة في الدقيقة، تكسر القشور دون سحق النوى، ويمر الخليط إلى آلة طحن متموجة وجهاز فصل بالهواء أو حمام طيني يستغل فرق الكثافة بين القشرة والنواة، عادة 1.17 مقابل 1.07 جم/سم3، وغالبًا ما يستخدم جهاز دوامي أو حمام طيني بكثافة نوعية تبلغ حوالي 1.12. يتم تجفيف النوى إلى أقل من 7% رطوبة ويتم ضغطها أو استخلاصها بالمذيبات للحصول على زيت نواة النخيل بنسبة 45-50% من وزن النواة. قشرة النواة هي وقود حيوي ممتاز بقيمة حرارية تبلغ حوالي 18-20 ميجا جول/كجم وتباع على نطاق واسع أو تستخدم في غلاية المصنع.
• إزالة الصمغ والتبييض: يتم تكرير زيت النخيل الخام إما كيميائيًا بالصودا الكاوية، وهو أمر نادر الآن بالنسبة للنخيل بسبب خسارة التكرير العالية، أو فيزيائيًا بالتقطير بالبخار، وهو أمر قياسي لأن زيت النخيل يحتوي على نسبة منخفضة من الفوسفاتيدات. يبدأ التكرير الفيزيائي بإزالة الصمغ، حيث يتم خلط حمض الفوسفوريك أو الستريك بنسبة 0.05-0.2% في الزيت عند 80-100 درجة مئوية لتحويل الفوسفاتيدات المتبقية إلى صمغ قابل للترطيب، يليه إضافة 0.5-2% من تراب التبييض المفعل بالحمض عند 90-110 درجة مئوية تحت التفريغ. يمتص تراب التبييض الصمغ، ومنتجات الأكسدة، والمعادن النادرة، والأصباغ الكاروتينية، والصابون المتبقي، ويتم إزالته بواسطة مرشح ورقي مضغوط أو مكبس مرشح لوحي وإطاري. تغادر تراب التبييض المستهلك بنسبة 20-40% من محتوى الزيت وهي مشكلة كبيرة للتخلص منها أو استعادتها للمصفاة.
• جهاز إزالة الروائح واستعادة الأحماض الدهنية: جهاز إزالة الروائح هو قلب التكرير الفيزيائي والآلة التي تزيل الأحماض الدهنية الحرة. يتم تسخين الزيت المبيض إلى 240-270 درجة مئوية تحت ضغط مطلق يتراوح بين 2-6 ملي بار ويتم تقطيره بالبخار بنسبة 5-15 كجم من بخار الرش لكل طن من الزيت في عمود أو برج معبأ. يتم حمل الأحماض الدهنية الحرة، جنبًا إلى جنب مع مركبات الرائحة وجزء من التوكوفيرولات والستيرولات، كقطارة أحماض دهنية بنسبة 2-5% من العلف، وتكثيفها واستعادتها. نظام التفريغ، عادةً قاذفات بخارية مع مكثفات وسيطة ومكثف بارومتري أو سطحي، هو ما يجعل الضغط ممكنًا وهو أهم مرفق لجودة المنتج. يتم تبريد الزيت الخالي من الروائح إلى 50-60 درجة مئوية، وتلميعه، ثم تخزينه أو إرساله إلى التجزئة.
• التجزئة، والمرافق، ومياه الصرف الصحي: تقوم العديد من المصافي بتجزئة الزيت إلى أوليين وستيارين عن طريق التجزئة الجافة: يتم إذابة الزيت عند 60-70 درجة مئوية، وتبريده تحت ملف تعريف متحكم فيه يتراوح بين 0.5-5 درجة مئوية في الساعة في جهاز تبلور مع تحريك بطيء لتنمية البلورات، ثم ترشيحه على مرشح غشائي مضغوط عند 5-30 بار لفصل الأوليين السائل عن الستيارين الصلب. يتم تحديد نقطة تعتيم الأوليين، عادة 6-12 درجة مئوية للدرجات الشائعة، بواسطة ملف تعريف التبلور وضغط الترشيح. يدعم المصنع بأكمله غلاية ومولد توربيني يعملان على القشر والألياف، والتي توفر بخار العملية ومعظم طاقة المصنع، ونظام معالجة مياه الصرف الصحي، حيث يولد المصنع 0.5-0.9 متر مكعب من مياه الصرف الصحي لمصنع زيت النخيل لكل طن من عناقيد الفاكهة الطازجة مع طلب أكسجين كيميائي يتراوح بين 40000-100000 ملجم/لتر؛ تلتقط المصانع الحديثة الميثان من الهضم اللاهوائي لإنتاج الغاز الحيوي، والذي أصبح بشكل متزايد مصدرًا للإيرادات بحد ذاته.

مقارنة آلات معالجة زيت النخيل

أسئلة متكررة (FAQ)

س: ما هي أهم آلة في مصنع زيت النخيل؟

ج: سيسمي معظم مديري المصانع المعقم، لأنه يحدد جودة كل شيء لاحقًا. الفاكهة غير المعقمة بشكل كافٍ تحتفظ بإنزيم الليباز النشط، مما يرفع محتوى الأحماض الدهنية الحرة في الزيت في غضون ساعات ويقلل مباشرة من قيمة المنتج؛ الفاكهة غير المخففة بشكل جيد تقلل من كفاءة جهاز الفصل وتفقد الزيت في العنقود الفارغ؛ واللب غير المطري بشكل كافٍ يطلق كمية أقل من الزيت في آلة الضغط، مما يرفع محتوى الزيت في كعكة الضغط من 5% الممكنة إلى 8-10%، وهي خسارة مباشرة في الإنتاجية تبلغ عدة بالمائة من إجمالي الإنتاج. المعقم هو أيضًا أكبر مستهلك للبخار، لذا فإن كفاءته تدفع ميزان الطاقة للمصنع. ومع ذلك، فإن آلة الضغط اللولبية هي الآلة التي تستعيد الزيت فعليًا وهي الآلة التي تظهر حالتها بشكل واضح في معدل الاستخلاص اليومي، لذا في الممارسة العملية يتم إدارتهما معًا.

س: ما الفرق بين مصنع زيت النخيل ومصفاة زيت النخيل؟

ج: يقوم المصنع باستخلاص الزيت من الثمار؛ وتقوم المصفاة بتنقية الزيت الذي تم استخلاصه بالفعل. يستقبل المصنع عناقيد الفاكهة الطازجة، عادة في غضون 24 ساعة من الحصاد، وينتج زيت النخيل الخام ونواة النخيل، بالإضافة إلى الكتلة الحيوية ومياه الصرف الصحي. إنها عملية ميكانيكية وحرارية، تستخدم البخار والضغط والفصل الفيزيائي، ومؤشرات أدائها الرئيسية هي معدل استخلاص الزيت، واستعادة النواة، ومحتوى الأحماض الدهنية الحرة في الزيت الخام. تستقبل المصفاة زيت النخيل الخام وتنتج زيت النخيل المكرر والمبيض والخالي من الروائح، والأوليين، والستيارين. إنها عملية كيميائية، تستخدم الحمض، وتراب التبييض، والتفريغ، والتقطير بالبخار، ومؤشراتها الرئيسية هي عامل التكرير، والأحماض الدهنية الحرة المتبقية، واللون، ونسبة الإنتاج بين الأوليين والستيارين. تعمل العديد من المواقع المتكاملة بكليهما، لكنهما مصنعان منفصلان باقتصادات منفصلة.

س: كم تكلف مصنع معالجة زيت النخيل وما هي السعة النموذجية؟

ج: يتم تحديد السعة بالطن من عناقيد الفاكهة الطازجة في الساعة، والأحجام القياسية هي 30، 45، 60 و 90 طنًا في الساعة، مع كون 45 و 60 هما الأكثر شيوعًا للمصنع المستقل. أقل من حوالي 20 طنًا في الساعة، يصبح توازن البخار والطاقة غير فعال ولا يمكن للمصنع تبرير غلاية ومولد توربيني، بينما فوق 90 طنًا في الساعة، تصبح لوجستيات إمداد العناقيد ضمن نافذة الجودة البالغة 24 ساعة هي العامل المحدد. تتناسب التكلفة الرأسمالية تقريبًا مع القوة 0.7 للسعة، وتشمل التكاليف الرئيسية الغلاية ومحطة الطاقة، والمعقمات وأعمالها المدنية، ونظام معالجة مياه الصرف الصحي، والتي تشكل معًا عادة 50-65% من الإجمالي. إضافة مصفاة مع التجزئة يضاعف تكلفة المصنع تقريبًا، وإضافة مصنع لالتقاط الغاز الحيوي على مياه الصرف الصحي يضيف 10-15% إضافية مع فترة سداد مدفوعة إما بتصدير الطاقة أو بمبيعات أرصدة الكربون والطاقة المتجددة.

س: لماذا يجب معالجة عناقيد الفاكهة الطازجة في غضون 24 ساعة؟

ج: لأن اللحظة التي تنفصل فيها الثمرة عن العنقود، أو يتعرض العنقود للرضوض أثناء المناولة، تبدأ إنزيمات الليباز الموجودة بشكل طبيعي في اللب في تحلل الزيت إلى أحماض دهنية حرة وجلسرين. يكون المعدل أسرع في الساعات القليلة الأولى ويتسارع بسبب الرضوض، ودرجة الحرارة المحيطة المرتفعة، والنشاط الميكروبي على السطح. يمكن أن ترتفع نسبة الأحماض الدهنية الحرة في الثمار المحصودة المتروكة لمدة 48 ساعة من أقل من 1% إلى أكثر من 5%، وبما أن كل نقطة مئوية من الأحماض الدهنية الحرة فوق حوالي 5% تمثل خسارة مباشرة وتناسبية تقريبًا في إنتاجية الزيت المكرر، فإن عقوبة الجودة فورية وقابلة للقياس. لهذا السبب تقع المصانع ضمن دائرة نصف قطرها 50-100 كم من مزارعها الموردة، ولماذا تعاقب معايير جودة العناقيد الثمار السائبة والرضوض، ولماذا المعقم، الذي يعطل الإنزيم، هو أول آلة تلتقي بها الثمار.