ماشین آلات مورد استفاده در فرآوری روغن پالم: تجهیزات آسیاب و پالایشگاه

پاسخ به سوال اصلی: چه ماشین آلاتی در فرآوری روغن پالم استفاده می شود؟ فرآوری روغن پالم در دو مرحله انجام می شود و هر مرحله مجموعه ماشین آلات خاص خود را دارد. در آسیاب، خوشه های میوه تازه در دمای 130-150 درجه سانتیگراد به مدت 60-90 دقیقه از یک استریلیزر عبور می کنند، یک دستگاه کوبنده یا جداکننده که میوه را از خوشه جدا می کند، یک هضم کننده در دمای 90-100 درجه سانتیگراد که بافت میوه را خرد می کند، یک پرس دو پیچ که روغن خام را فشرده می کند، یک صفحه لرزان و یک مخزن شفاف سازی یا سانتریفیوژ جداکننده که روغن را از آب و جامدات جدا می کند، و یک خشک کن خلاء که رطوبت را در فشار 40-80 میلی بار به زیر 0.1% می رساند. یک خط موازی هسته از یک دستگاه پوست کن، یک آسیاب موج دار و یک هیدروسیکلون برای بازیابی هسته پالم استفاده می کند. در پالایشگاه، روغن خام از مراحل حذف صمغ، سفید کردن با خاک فعال شده با اسید، فیلتراسیون و یک دستگاه بو زدایی در دمای 240-270 درجه سانتیگراد تحت فشار 2-6 میلی بار عبور می کند. یک آسیاب معمولی 30-90 تن خوشه میوه تازه در ساعت را پردازش می کند و روغن پالم خام با وزن 20-24% از وزن خوشه تولید می کند.

1. تجهیزات آسیاب: از خوشه تا روغن خام

وظیفه آسیاب استخراج روغن از میوه و جداسازی آن از آب و جامدات است. نه دستگاه این کار را انجام می دهند:

• استریلیزر: اولین و از نظر ترمودینامیکی بزرگترین دستگاه در آسیاب. خوشه های میوه تازه در مخازن فشار افقی یا عمودی بارگیری شده و با بخار اشباع در دمای 130-150 درجه سانتیگراد و فشار 2.5-3.5 بار به مدت 60-90 دقیقه پخته می شوند. استریلیزاسیون سه کار انجام می دهد: آنزیم های لیپاز را که در غیر این صورت محتوای اسید چرب آزاد روغن را در عرض چند ساعت افزایش می دهند، غیرفعال می کند، میوه را از خوشه شل می کند تا دستگاه کوبنده بتواند به طور موثر کار کند، و گوشت میوه را نرم کرده و پروتئین را منعقد می کند تا روغن به راحتی در پرس آزاد شود. استریلیزرهای افقی با قفس چرخان یا قفس ثابت با سیستم بارگیری قطار قفس برای آسیاب های بزرگ استاندارد هستند. مصرف بخار آنها بزرگترین قلم انرژی در آسیاب است، معمولاً 180-280 کیلوگرم بخار در تن خوشه میوه تازه، به همین دلیل است که آسیاب های مدرن بخار خروجی را بازیابی می کنند و چرا میعان استریلیزر بخش عمده ای از پساب آسیاب روغن پالم را تشکیل می دهد.
• دستگاه کوبنده و جداکننده: پس از استریلیزاسیون، میوه باید از خوشه خالی جدا شود. یک دستگاه کوبنده بشکه ای دوار، یا جداکننده، خوشه ها را در داخل یک بشکه افقی چرخان مجهز به میله های بالابر می غلتاند، به طوری که میوه به بیرون کوبیده شده و از یک صفحه سوراخ دار عبور می کند در حالی که خوشه های خالی در انتهای دیگر تخلیه می شوند. توان خروجی و راندمان توسط سرعت بشکه، معمولاً 20-30 دور در دقیقه، و زمان ماند تعیین می شود، زیرا جدا شدن ناکافی میوه از خوشه باقی می گذارد و منجر به از دست دادن مستقیم روغن می شود، در حالی که ماندن بیش از حد به میوه آسیب می رساند و اسید چرب آزاد را افزایش می دهد. خوشه های میوه خالی با وزن 20-23% از وزن خوشه خارج می شوند و معمولاً به عنوان مالچ به مزرعه بازگردانده می شوند یا به عنوان سوخت دیگ بخار استفاده می شوند، که چگونه بسیاری از آسیاب ها مصرف سوخت فسیلی خود را کاهش می دهند.
• هضم کننده و پرس پیچ: هضم کننده یک مخزن عمودی با روکش بخار است که دارای بازوهای چرخان یا میله های ضربه گیر است که میوه را تا دمای 90-100 درجه سانتیگراد مجدداً گرم کرده و آن را به یک پالپ همگن تبدیل می کند، سلول های حاوی روغن را می شکند و دیواره سلولی را پاره می کند. هضم خوب تفاوت بین 5% و 10% روغن باقی مانده در کیک پرس است. سپس پالپ به یک پرس دو پیچ می ریزد، جایی که دو پیچ در خلاف جهت هم در یک قفس سوراخ دار مواد را فشرده کرده و روغن را از سوراخ ها خارج می کنند در حالی که کیک در انتها تخلیه می شود. کیک پرس با محتوای روغن 5-8% و رطوبت 12-16% خارج می شود، و این کیک است که مخلوط با مایع پرس، به شفاف سازی می رود. طراحی پرس پیچ، تعادل بین بازده روغن و مقدار جامدات و آب حمل شده با روغن را تعیین می کند.
• صفحه لرزان، شفاف کننده و سانتریفیوژ جداکننده: مایع حاصل از پرس، که تقریباً 60-70% روغن، 25-35% آب و 5-10% جامدات است، باید جدا شود. یک صفحه لرزان فیبر درشت را حذف می کند، سپس جریان با آب گرم به 30-40% رقیق شده و در یک مخزن شفاف سازی در دمای 85-95 درجه سانتیگراد نگهداری می شود، جایی که روغن بالا می آید و لجن ته نشین می شود. شفاف کننده های پیوسته و سانتریفیوژهای جداکننده دو فازی یا سه فازی همین کار را به صورت مکانیکی و سریعتر انجام می دهند و باعث کاهش تلفات روغن در لجن می شوند، معمولاً 0.5-1.5% در مقابل 1.5-3% برای مخزن ثابت. روغن بازیابی شده هنوز حاوی 0.2-0.5% آب و مقادیر کمی جامدات است و به تصفیه می رود. جداکننده ها به طور فزاینده ای در آسیاب های بزرگتر استاندارد می شوند زیرا هم تلفات روغن و هم بار پساب را کاهش می دهند، اگرچه آنها یک دستگاه چرخان با نیازهای نگهداری بالا اضافه می کنند.
• خشک کن خلاء و ذخیره سازی: قبل از ذخیره سازی یا پالایش، روغن باید به زیر 0.1% و ترجیحاً زیر 0.05% رطوبت خشک شود، زیرا آب باعث هیدرولیز شده و اسید چرب آزاد را در طول ذخیره سازی افزایش می دهد. خشک کن خلاء یک مخزن عمودی است که در آن روغن در یک محفظه با فشار 40-80 میلی بار و دمای 60-90 درجه سانتیگراد اسپری یا توزیع می شود؛ آب باقیمانده تبخیر می شود و بخار در یک کندانسور خلاء همانطور که برای وظیفه کندانسور روغن پالم شرح داده شد، متراکم می شود. روغن خشک شده از طریق یک فیلتر صفحه ای یا سانتریفیوژ تصفیه شده و سپس به مخازن ذخیره پمپ می شود، که معمولاً در دمای 40-55 درجه سانتیگراد با یک پوشش نیتروژن یا حداقل یک سیستم سقف شناور نگهداری می شوند، زیرا روغن پالم در دمای زیر حدود 35-40 درجه سانتیگراد جامد می شود و در صورت نگهداری طولانی مدت در دمای بالا با تماس هوا اکسید می شود.

2. بازیابی هسته و تجهیزات پالایشگاه

بازیابی هسته یک خط موازی است و پالایشگاه روغن خام را به درجات خوراکی و اولئو شیمیایی تبدیل می کند:

• خط بازیابی هسته: کیک پرس حاوی 5-8% مغز است که توسط یک دستگاه جداکننده پوسته یا یک ستون هوادهی با استفاده از جریان هوا جدا می شود، سپس خشک شده و تا حدود 5-7% رطوبت شرطی می شود. یک دستگاه پوست کن، اساساً یک دستگاه پوست کن گریز از مرکز که با سرعت 2000-3000 دور در دقیقه می چرخد، پوسته ها را بدون خرد کردن هسته ها می شکند، و مخلوط به یک آسیاب موج دار و یک جداکننده هوادهی یا حمام گلی می رود که از اختلاف چگالی بین پوسته و هسته، معمولاً 1.17 در مقابل 1.07 گرم بر سانتی متر مکعب، بهره می برد، که اغلب از هیدروسیکلون یا حمام گلی با وزن مخصوص حدود 1.12 استفاده می کند. هسته ها تا زیر 7% رطوبت خشک شده و پرس یا با حلال استخراج می شوند تا روغن هسته پالم با وزن 45-50% از وزن هسته به دست آید. پوسته هسته یک سوخت زیست توده با ارزش است که ارزش حرارتی آن حدود 18-20 مگاژول بر کیلوگرم است و به طور گسترده فروخته می شود یا در دیگ بخار آسیاب استفاده می شود.
• حذف صمغ و سفید کردن: روغن پالم خام یا به صورت شیمیایی با سود سوزآور تصفیه می شود که امروزه برای پالم به دلیل تلفات بالای تصفیه نادر است، یا به صورت فیزیکی با تقطیر بخار که استاندارد است زیرا روغن پالم محتوای فسفاتید پایینی دارد. تصفیه فیزیکی با حذف صمغ آغاز می شود، جایی که اسید فسفریک یا سیتریک در مقدار 0.05-0.2% در دمای 80-100 درجه سانتیگراد به روغن اضافه می شود تا فسفاتیدهای باقیمانده به صمغ های قابل هیدراته تبدیل شوند، و سپس 0.5-2% خاک سفید کننده فعال شده با اسید در دمای 90-110 درجه سانتیگراد تحت خلاء اضافه می شود. خاک سفید کننده صمغ ها، محصولات اکسیداسیون، فلزات کمیاب، رنگدانه های کاروتنوئیدی و صابون باقیمانده را جذب می کند و توسط یک فیلتر برگ فشاری یا یک پرس فیلتر صفحه ای و قاب حذف می شود. خاک سفید کننده مصرف شده با محتوای روغن 20-40% خارج می شود و یک مسئله مهم دفع یا بازیابی برای پالایشگاه است.
• دستگاه بو زدایی و بازیابی اسید چرب: دستگاه بو زدایی قلب تصفیه فیزیکی و ماشینی است که اسیدهای چرب آزاد را حذف می کند. روغن سفید شده در دمای 240-270 درجه سانتیگراد تحت فشار مطلق 2-6 میلی بار گرم شده و با 5-15 کیلوگرم بخار تزریقی در هر تن روغن در یک ستون یا برج پر شده، استریپ می شود. اسیدهای چرب آزاد، همراه با ترکیبات بو و کسری از توکوفرول ها و استرول ها، به عنوان تقطیر اسید چرب با نسبت 2-5% خوراک خارج شده، متراکم و بازیابی می شوند. سیستم خلاء، معمولاً انژکتورهای بخار با کندانسورهای میانی و یک کندانسور بارومتریک یا سطحی، چیزی است که فشار را ممکن می سازد و مهمترین ابزار برای کیفیت محصول است. روغن بو زدایی شده تا دمای 50-60 درجه سانتیگراد خنک شده، پولیش شده و یا ذخیره می شود یا به بخش بندی ارسال می شود.
• بخش بندی، تاسیسات و پساب: بسیاری از پالایشگاه ها روغن را با بخش بندی خشک به اولئین و استئارین تقسیم می کنند: روغن در دمای 60-70 درجه سانتیگراد ذوب می شود، تحت پروفیل کنترل شده 0.5-5 درجه سانتیگراد در ساعت در یک کریستالیزور با هم زدن آهسته خنک می شود تا کریستال ها رشد کنند، و سپس روی یک پرس فیلتر غشایی در فشار 5-30 بار فیلتر می شود تا اولئین مایع از استئارین جامد جدا شود. نقطه کدورت اولئین، که معمولاً برای درجات رایج 6-12 درجه سانتیگراد است، توسط پروفیل کریستالیزاسیون و فشار فیلتراسیون تعیین می شود. پشتیبان کل کارخانه یک دیگ بخار و توربو ژنراتور است که با پوسته و الیاف تغذیه می شود و بخار فرآیند و بیشتر برق آسیاب را تامین می کند، و یک سیستم تصفیه پساب، زیرا یک آسیاب 0.5-0.9 متر مکعب پساب آسیاب روغن پالم در هر تن خوشه میوه تازه با تقاضای اکسیژن شیمیایی 40,000-100,000 میلی گرم در لیتر تولید می کند؛ آسیاب های مدرن متان را از هضم بی هوازی برای بیوگاز جذب می کنند، که به طور فزاینده ای خود به یک جریان درآمد تبدیل شده است.

ماتریس مقایسه ماشین آلات فرآوری روغن پالم

سوالات متداول (FAQ)

س: مهمترین دستگاه در یک آسیاب روغن پالم چیست؟

پ: اکثر مدیران آسیاب استریلیزر را نام می برند، زیرا کیفیت همه چیز را در مراحل بعدی تعیین می کند. میوه کم استریلیزه شده لیپاز فعال را حفظ می کند که محتوای اسید چرب آزاد روغن را در عرض چند ساعت افزایش می دهد و مستقیماً ارزش محصول را کاهش می دهد؛ میوه کم شل شده کارایی دستگاه جداکننده را کاهش می دهد و روغن را به خوشه خالی از دست می دهد؛ و گوشت میوه کم نرم شده روغن کمتری در پرس آزاد می کند و محتوای روغن کیک پرس را از 5% قابل دستیابی به 8-10% افزایش می دهد، که یک افت بازده مستقیم چند درصد از کل تولید است. استریلیزر همچنین بیشترین مصرف کننده بخار است، بنابراین راندمان آن تعادل انرژی آسیاب را هدایت می کند. با این حال، پرس پیچ ماشینی است که روغن را به صورت فیزیکی بازیابی می کند و ماشینی است که وضعیت آن بیشترین تأثیر را در نرخ استخراج روزانه نشان می دهد، بنابراین در عمل این دو با هم مدیریت می شوند.

س: تفاوت بین آسیاب روغن پالم و پالایشگاه روغن پالم چیست؟

پ: آسیاب روغن را از میوه استخراج می کند؛ پالایشگاه روغن استخراج شده را تصفیه می کند. آسیاب خوشه های میوه تازه را دریافت می کند، معمولاً ظرف 24 ساعت پس از برداشت، و روغن پالم خام و هسته پالم را به همراه زیست توده و پساب تولید می کند. این یک عملیات مکانیکی و حرارتی است، با استفاده از بخار، فشار و جداسازی فیزیکی، و شاخص های کلیدی عملکرد آن نرخ استخراج روغن، بازیابی هسته و اسید چرب آزاد روغن خام است. پالایشگاه روغن خام را دریافت کرده و روغن پالم تصفیه شده، سفید شده و بو زدایی شده، اولئین و استئارین تولید می کند. این یک عملیات شیمیایی است، با استفاده از اسید، خاک سفید کننده، خلاء و تقطیر بخار، و شاخص های کلیدی آن ضریب تصفیه، اسید چرب آزاد باقیمانده، رنگ و نسبت بازده بین اولئین و استئارین است. بسیاری از سایت های یکپارچه هر دو را اداره می کنند، اما آنها کارخانه های جداگانه با اقتصاد جداگانه هستند.

س: هزینه یک کارخانه فرآوری روغن پالم چقدر است و ظرفیت معمول آن چقدر است؟

پ: ظرفیت بر حسب تن خوشه میوه تازه در ساعت بیان می شود و اندازه های استاندارد 30، 45، 60 و 90 تن در ساعت هستند، که 45 و 60 رایج ترین برای یک آسیاب مستقل هستند. زیر حدود 20 تن در ساعت، تعادل بخار و برق ناکارآمد می شود و آسیاب نمی تواند دیگ بخار و توربو ژنراتور را توجیه کند، در حالی که بالای 90 تن در ساعت، لجستیک تامین خوشه در پنجره کیفیت 24 ساعته به عامل محدود کننده تبدیل می شود. هزینه سرمایه تقریباً با توان 0.7 ظرفیت مقیاس می شود، و اقلام هزینه غالب دیگ بخار و نیروگاه، استریلیزرها و کارهای عمرانی آنها، و سیستم تصفیه پساب هستند که در مجموع معمولاً 50-65% کل را تشکیل می دهند. افزودن پالایشگاه با بخش بندی تقریباً هزینه کارخانه را دو برابر می کند، و افزودن کارخانه جذب بیوگاز روی پساب 10-15% دیگر را با دوره بازپرداخت ناشی از صادرات برق یا فروش اعتبار کربن و انرژی تجدیدپذیر اضافه می کند.

س: چرا خوشه های میوه تازه باید ظرف 24 ساعت فرآوری شوند؟

پ: زیرا لحظه ای که میوه از خوشه جدا می شود، یا خوشه در حین جابجایی له می شود، آنزیم های لیپاز موجود در گوشت میوه شروع به هیدرولیز روغن به اسیدهای چرب آزاد و گلیسرول می کنند. سرعت در چند ساعت اول سریعترین است و با له شدن، دمای بالای محیط و فعالیت میکروبی روی سطح تسریع می شود. میوه برداشت شده که 48 ساعت باقی بماند می تواند از محتوای اسید چرب آزاد کمتر از 1% به بیش از 5% افزایش یابد، و از آنجایی که هر درصد اسید چرب آزاد بالاتر از حدود 5% نشان دهنده از دست دادن مستقیم و تقریباً متناسب بازده روغن تصفیه شده است، جریمه کیفیت فوری و قابل اندازه گیری است. به همین دلیل است که آسیاب ها در شعاع 50-100 کیلومتری مزارع تامین خود قرار دارند، چرا استانداردهای کیفیت خوشه برای میوه شل و له شده جریمه در نظر می گیرند، و چرا استریلیزر که آنزیم را غیرفعال می کند، اولین ماشینی است که میوه با آن روبرو می شود.