پروژه دانشجویی مقاله در مورد کارخانه کشت و صنعت شمال (( هیدروژناسیون روغن نباتی )) تحت word دارای 100 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد پروژه دانشجویی مقاله در مورد کارخانه کشت و صنعت شمال (( هیدروژناسیون روغن نباتی )) تحت word کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است
توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی پروژه دانشجویی مقاله در مورد کارخانه کشت و صنعت شمال (( هیدروژناسیون روغن نباتی )) تحت word ،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد
بخشی از متن پروژه دانشجویی مقاله در مورد کارخانه کشت و صنعت شمال (( هیدروژناسیون روغن نباتی )) تحت word :
مقدمه :
روغنها و چربیها از زمانهای بسیار دور یکی از اجزا اصلی و مهم تشکیل دهنده غذای انسان بوده است. که یک گرم آن در حدود 2/9 کیلوکالری انرژی در بدن تولید می کند. همچنین غذای طبخ شده در روغن و چربی مزه و طعم مطلوبی را در بر خواهد داشت.
با تغییر ساختار اجتماعی در دورانی که ما در آن زندگی می کنیم ، دگرگونی و چگونگی تولید مواد مورد نیاز جامعه به خصوص مواد غذایی امری اجتناب ناپذیر است در حال حاضر با توسعه کشت دانه ها و میوه های روغنی فقط 15 % از نیاز چربی و روغن مصرفی مردم را می توانیم تامین
نمائیم. از این جهت باید میزان قابل ملاحظه ای روغن خام از خارج وارد کشور شود ، لذا برای افزایش راندمان استخراج روغن از منابع روغن و تصفیه روغن نیاز به تکنولوژی جدید روغن می باشد.
در کشورهای صنعتی یک نفر در طول عمر خود در حدود 3 تن روغن و چربی مصرف می کند که بیش از نصف این مقدار به صورت روغن یا چربی غیر قابل رویت موجود در مواد غذایی مانند پنیر ، سوسیس ، کالباس ، گوشت و نظیر اینها می باشد.
اهمیت اقتصادی چربیها و روغنها در جهان و ایران ی صنایع غذایی این است که نیاز مواد غذایی انسانها را تامین کنند. با توجه به افزایش رشد جمعیت در جهان نیاز به مواد غذایی نیز افزایش می یابد و همزمان باید تقاضای مواد غذایی مورد نیاز مردم با امکانات و شرایط موجود تامین شود.
نمودار 1- میزان تولید روغنها و چربیها و رشد جمعیت
این نمودار نشان می دهد که در سال 1985 میزان تولید چربیها و روغنها 80 میلیون تن بوده است
. اما جمعیت در همین مثال 4/5 میلیارد نفر می باشد.
نودار (2) میزان ، توزیع تولید چربیها و روغنها را در جهان از سال 1990 – 1985 نشان می دهد.
نمودار 2 میزان و توزیع تولید چربیها در جهان از سال 1935-1990
این نمودار نشان می دهد که میزان و توزیع تولید دانه های روغنی از %59 به %69 افزایش نشان می دهد. همچنین میزان تولید میوه های روغنی از % 6 به % 8 افزایش داشته ، اما میزان تولید کره از % 15 به % 7 و نیز چربی حیوانی از % 17 به % 14 کاهش یافته است.
نمودار 3 – میزان تولید روغنها را نشان می دهد ( از سال 1990 – 1935 ) این نمودار در طی 55 سال نشان می دهد ، تولید روغن سویا از % 15 به % 28 ، روغن پالم از % 5 به % 18 (خرما) ، روغن کلزا از % 9 به % 12 و روغن آفتابگردان از % 7 به % 14 افزایش یافته است اما تولید بعضی از روغنها مانند روغن پنبه دانه از % 16 به % 6 ، روغن بادام زمینی از % 19 به % 1 و روغن نارگیل از % 11 به % 7 کاهش یافته است.
پیشگفتار :
واحدهای روغن کشی بر اساس نزدیکی – ماده اولیه بخصوص تخم پنبه احداث می شوند که این مناطق بیشتر در استانهای مازندران ، گیلان و خراسان می باشند. یکی از این واحدهای روغن کشی کشور کارخانه روغن کشی کشت و صنعت شمال واقع در استان مازندران ، شهرستان ساری ( در دوازده کیلومتر شهر ساری ) می باشد.
این کارخانه در سه شیفت کار می کند و دارای سیستم بازیابی فاضلاب و تصفیه آب می باشد که پسابهای بازیابی شده جهت شروب نمودن زمینهای مزروعی کارخانه استفاده می شود.
این کارخانه روغن کشی دو واحدی می باشد که واحد شماره 1 آن نیز ( کشت و صنعت شمال ) تولید روغن و واحد شماره 2 آن ( ام. ام ) صابون پزی است.
به طوری که گفته شد محصول اصلی کارخانه کشت و صنعت شمال ، روغن نباتی است که به دو صورت دان و جامد عرضه می گردد و در کنار این محصول اصلی ، محصول فرعی ، خلط صابون تولید شده نیز در واحد 2 به صابون تبدیل می شود. واحد تولید گاز اکسیژن و هیدروژن در داخل کارخانه وجود دارد که گاز هیدروژن تولید شده ، جهت پروسس هیدروژناسیون صورت می گیرد و اکسیژن تولیدی در مخازن پر شده و جهت استفاده بخشهای خصوصی و دولتی به خارج از کارخانه برده می شود.
در ضمن طرح توسعه کارخانه نیز در دست اقدام است که تا حدودی اجرا گردیده ، ولی هنوز مورد بهره برداری قرار نگرفته است. و لازم به تذکر است که مدیریت کارخانه تحت نظارت بانک صنعت و معدن می باشد و محصول تولیدی کارخانه با نام (( روغن غنچه )) به بازار عرضه می گردد.
تاریخچه روغن نباتی در ایران :
تا حدود سال 1330 از روغن حیوانی استفاده می کردیم و بعد از این تدریجاً با افزایش جمعیت و کمبود تولید روغن حیوانی افزایش قیمت باعث گردید که از روغن نباتی استفاده نمایند که از هلند و آمریکا وارد می کنند. از سال 1331 تا 1344 با شرایطی که در ایران انجام شده بود تجار و صنعتگران شروع به آوردن کارخانه های روغن نباتی نمودند تا در عرض 12 تا 13 سال کارخانه در ایران شروع به کار نمود و روغن نباتی جامد هم از خارج وارد می کردند و همه این کارخانه ها از پنه دانه استفاده می کردند. در سال 1346 دولت ورود روغن نباتی جامد را غیر مجاز اعلام کرد و رقابتی بین کارخانه ها به وجود آمد و سطح تولید بالا رفت و بعضی ها شکست خوردند و بعضی ها هم در کارشان موفق شدند.
مثلاً یکی از کارخانه های روغن نباتی ، پارس (قو) است که در سال 1339 تاسیس شد و تولید آن در روز 15 تا 20 تن بود و امروزه بیشتر از 600 تن در روز تولید می کند.
در حال حاضر در ایران در حدود 16 کارخانه روغن نباتی داریم بعضی از این کارخانه ها در حدود 300 تن تولید دارند.
مثلاً : 1 – روغن نباتی پارس ( قو ، اطلس )
2 – روغن نباتی بهشهر ( شاه پسند ، بهار ، مایع لادن )
3 – روغن نباتی ورامین
4 – فاز اصفهان
5 – شیراز ( نرگس )
6 – روغن نباتی جهان
تا قبل از سال 1345 از پنبه دانه استفاده می کردند و بعد از آن از روسیه ، بلغارستان ، رومانی روغن نیمه تصفیه آفتابگردان وارد می نمودند و بعد از آن در نتیجه نیاز ، روغن سویا از آمریکا جنوبی و ایالات متحده وارد نمودند به طوریکه الان نزدیک 100 % مواد خام از دانه سویا اس
ت و از آرژانتین و برزیل وارد می نمایند و بعد از آن شرکت سهامی توسعه کشت دانه های روغنی آمدند و کشاورزان را در کشت دانه سویا و آفتابگردان تشوق نمودند ولی با وجود اینها کفاف مصرف را نکرد و در این سالهای اخیر در حدود 6 تا 5/6 درصد روغن تولیدی ایران در داخل ایران تولید می شود و بقیه از خارج وارد می شود.( در سال 1362 )
فصل 1
1 – 1 تاریخچه کارخانه کشت و صنعت شمال :
در سال 1355 همزمان با اجرای طرح و نصب ماشین آلات ، به سبب بازده کم مالی یش سود آوری آن مورد مطالعه قرار گرفت و سپس برای تهیه طرح تکمیلی جهت افزایش ظرفیت تولید روزانه تا میزان 250 تن روغن نباتی و متعاقب آن سفارش و نصب ماشین آلات مربوطه اقدام گردید. این طرح علاوه بر توسعه واحد تصفیه روغن ، توسعه واحد روغن کشی را نیز از طریق احداث خطوط روغن کشی دانه سویا و آفتابگردان ( علاوه بر پنبه دانه ) در بر می گرفت که به واسطه برخی نارساییها و محدودیتهای ارزی با تدارک تعدادی از ماشین آلات در نیمه راه باقی مانده است.
واحد شماره 2 در داخل شهر ساری قرار داشته و دارای قدمتی بیش از 47 سال می باشد. این واحد در ابعاد کوچکی شامل قسمتهای پنبه پاک کنی ، روغن کشی پنبه دانه ، تصفیه روغن خام و صابون سازی بوده است ، که در حال حاضر به سبب فرسودگی بیش از حد ماشین آلات قسمتهای پنبه – پاک کنی صابون سازی و تصفیه با ظرفیتهای کمتر قابل بهره گیری بوده و قسمت روغن کشی به طور کلی از زنجیره تولید خارج گردیده است. واحد شماره 2 به علت قرار گرفتن در داخل شهر ساری از طرف سازمان حفظ محیط زیست منطقه ملزم به انتقال و تعطیل در محل فعلی می باشد. پساب صنعتی آلوده بوی نامطبوع حاصل از خلط صابون ، پرزهای معلق پنبه و سایر آلودگی های ناشی از احتراق دیگهای بخار در هوای محیط از یکسو ، و روشهای قدیمی و غیر اقتصادی تولید روغن و صابون از سوی دیگر از عوامل تشدید کننده مساله می باشد.
پروانه تولید ، دانش فنی و برخی ماشین آلات و تجهیزات قابل استفاده این واحد به عنوان موارد قابل بهره گیری در طرح جامع شرکت ( توسعه واحد یک ) مد نظر قرار گرفته اند.
1 –2 تولیدات اصلی و جانبی کارخانه کشت و صنعت :
تولیدات کارخانجات کشت و صنعت شمال را می توان به دو گروه محصولات اصلی و محصولات جانبی ( by – product ) تقسیم بندی نمود. پنبه محلوج ، روغن نباتی جامد و صابون رختشوئی محصولات اصلی ولینترجین ، زیرجین ، لینترهای 1 و 2 ، پوسته و کنجاله ، محصولات جانبی واحد2 را تشکیل می دهند ، در واحد یک نیز روغن نباتی ، به عنوان محصول اصلی و لینترهای 2 و 1 ، پوسته ، کنجاله ، خلط صابون ، گلیسیرین و اسیدهای چرب و اکسیژن به عنوان محصولات جانبی ، تولید می شود. ضمناً در واحد یک ، قوطیهای حلبی مورد نیاز جهت بسته بندی روغنهای نباتی نیز در ظرفیتهای مختلف ( 2 ، 4 ، 10 پوند و 17 کیلو ) تولید می گردد. در این بخش شرح مشخصات ، استانداردها و موارد مصرف تولیدات کارخانجات ارائه گردیده است.
1 – 3 شرح تولیدات اصلی و جانبی :
الف – پنبه محلوج :
عبارت است از الیاف طبیعی گیاه پنبه که از جدا سازی وش به پنبه محلوج بدست می آید. مقدار پنبه بدست آمده صرف نظر از درجه بندی آن 33 درصد وزن وش را تشکیل می دهد.
ب – روغن نباتی :
عبارت است از روغن خوراکی بدست آمده از دانه های روغنی از قبیل دانه پنبه ، سویا ، آفتابگردان ، زیتون ، ذرت ، بادام زمینی ، خرما ، انگور ، گوجه فرنگی ، نارگیل و ….. که به دو صورت جامد ( هیدروژنه ) و مایع ( اشباع شده ) مورد عرضه و مصرف قرار می گیرد. مقدار روغن موجود در دانه هائی نظیر پنبه دانه 17 تا 23 درصد ، سویا 14 تا 23 درصد ، آفتابگردان 28 تا 35 درصد و خرما 50 تا 70 درصد وزنی را تشکیل می دهد که البته جدا سازی تمامی مقادیر مذکور میسر (یا اقتصادی) نبوده و برای مثال حدود 16 درصد روغن پنبه دانه در روشهای معمول جداسازی ( OR SOLVENI
MILLING EXTRACTION ) قابل استحصال می باشد.
ج – صابون رختشوئی :
ماده پاک کننده ای است ( قدیمی ترین ماده شوینده شناخته شده ) که از نمک حاصل از ترکیب اسیدهای چرب با مواد قلیائی نظیر سود بدست می آید.
اسیدهای چرب مورد استفاده در صابون سازی می تواند از خلط صابون(TRIGLYCERIDE ) حاصل از تصفیه روغن خام نیز بدست آید.
با افزایش توسعه تکنولوژی روغن در جهان ، تاثیر چندانی در مصرف روغن کشورمان نداشته است. اما در ایران الگوی مصرف چربیها وروغنها در 30 سال گذشته تغییر کرده است چربیهای هیدروژنه 76 % ، کره 14 % ، و روغن مایه 10 %.
1 – 4 محصولات جانبی کارخانه های روغن کشی :
پس از مرحله روغن کشی از دانه های روغنی محصول باقیمانده کنجاله نامیده می شود که یکی از مهمترین مواد تامین کننده ، تغذیه دام و طیور به شمار می آید. با توجه به کمبود شدید خوراک دام در ایران که باید در هر سال بیش از 500 هزار تن انواع علوفه از خارج وارد کشور شود ، اهمیت کنجاله بیشتر احساس می گردد.
بهترین نوع کنجاله برای نام کنجاله ، سویا می باشد. زیرا حاوی 50 % پروتئین است. کنجاله آفتابگردان نیز از کیفیت خوبی برخوردار است.
( برای درک آماری به نمودارهای (1-1 )، (1-2) ، (1-3) بیشتر دقت کنید ).
شکل (1-1) :
شکل (1-2) :
نمودار (3) :
1 – 5 ترکیبات شیمیایی چربیها در روغنها :
ساختار شیمیایی چربیها تری اسیل گلیسیرید می باشد که سه مولکول اسید چرب با یک مولکول گلیسرول ( الکل سه ظرفیتی ) طی واکنش استری شدن ترکیب شده باشد.
H H O
H – C – OH H – C – O – C – R
H – C – OH + 3RCOOH H – C – O – C – R + 3H2O
H – C – OH H – C – O – C – R
H H O
تفاوت چربیها و روغنها بستگی به ترکیب نوع اسید چرب تشکیل دهنده ساختار ت
ری اسیل گلیسیرید دارد. اصطلاح چربی برای موادی است که در دمای معمولی جامد هستند و روغنها که به طبع در دمای معمولی مایع هستند. اگر سه اسید چرب یکسان باشند محصول تری گلیسیرید ساده است و اگر سه تا مختلف باشند ، تری گلیسیرید مخلوط نام دارد. اسیدهای چرب که در طبیعت وجود دارند دارای اتم زوج به استثنای ایزو و الریک اسید می باشند.
1 – 6 مراحل تهیه روغن های نباتی عبارتند از :
الف ) استخراج
ب ) پالایش
ج ) بی رنگ کردن
د ) هیدروژناسیون
1 – استخراج :
استخراج به دو طریقه انجام می شود.
الف : فشردن مکانیکی که عبارتند از پاره کردن سلولهای نباتی محتوی چربی که معمولاً به وسیله گرما و سپس فشردن آن زیر فشار قوی است.
ب : استخراج با حلال که مستلزم غوطه ور ساختن دانه های روغنی در داخل مایعی است که می تواند یک مشتق نفتی ، یا یک مایع غیر قابل استعمال ، معمولاً هیدروکربن کلردار بوده و چربی استخراج شده را جمع آوری می نمایند.
2 – پالایش :
روغن نباتی خام بدست آمده از روش فشردن مکانیکی یا استخراج با حلال خالص نبوده بلکه با مواد همراه است. برای جدا نمودن این ناخالص ها باید آنرا پالایش نمود.
مراحل پالایش روغن خام :
الف : مرحله اول عملیات پالایش
ب : جدا کردن روغن
ج : شستشوی روغن تصفیه شده
3 – بی رنگ کردن : ( post Biea chihg )
در اغلب عملیات تکنولوژیکی حذف رنگ از روغن ها و چربی های بدون توجه به منبع و منشا آنها مطلوب تشخیص داده شده است در عملیات بی رنگ کردن چربی ها از خواص ویژه خاک رس استفاده می شود.
روغن فیلتر شده ، جهت نیکل گیری و رنگبری به خود ، به قسمت بیرنگ مرحله دوم برده می شود. در این مرحله 15 kg خاک سنگین ( رنگبر ، توسنیل ) به همراه 10 kg خاک سبک ( پرلیت ) به همراه 25 kg اسید سیتریک با روغن مخلوط شده ( توسط آب گرم ) و به کمپرسور می روند. این عمل تحت خلاء انجام می شود و به این وسیله مواد زائد داخل روغن نیز جدا می شود. وجود اسید سیتریک باعث ایجاد کمپلکسی از اسید و نیکل در داخل تانک شده و در مرحله بعدی توسط فیلتراسیون ، کمپلکس فوق جدا می شود و هدف اصلی این مرحل
ه نیز نیکل گیری می باشد.
4 – هیدروژناسیون : ( HYDROGENATION )
روغنهای مایع که به مقدار فراوان به بازارهای جهان عرضه می شوند برای مصرف مستقیم نامناسبند و قابلیت نگهداری آنها نیز با اقتصاد جدید که وجود مقداری ذخیره را ضروری می داند مطابقت نمی کند.
اولین بار شخصی بنام نورسن در سال 1903 میلادی هیدروژناسیون روغنهای سبزیجات را کشف کرد و فرآیندهای اصلی شیمیایی در صنعت چربی و روغن توسعه
پیدا کرده است. صنعت دانه روغنی از توانایی هیدروژنه شدن محصولات فرعی روغن تولید شده به وسیله استخراج دانه نتیجه می شود. بنابراین قسمتهایی از دانه که پروتئین کمی دارند برای تغذیه حیوانات استفاده می شود. رشد کامل صنعت سویا با رشد هیدروژناسیون روغنهای خوراکی به طور هماهنگ پیش می روند. در سال 1775 در ایالت متحده حدود 3/7 میلیون پوند روغن هیدروژنه شدند. اگر ماکاتالیست مورد استفاده را در حدود 02 , 0 % نیکل تخمین بزنیم پس 5/1 میلیون پوند نیکل مورد احتیاج است. همچنین اگر ما اندیس یدی را از 125 تا 90 حدس بزنیم ، میانگین کاهش اندیس یدی 35 است پس 6/3 میلیون فوت مکعب هیدروژن مورد احتیاج است. بنابراین یک قسمت مهمی از صنعت ما را تشکیل می دهد.
1 – 7 علّت هیدروژناسیون :
دو دلیل برای جامد کردن روغن موجود است :
الف : تعداد پیوندهای دوگانه را کاهش می دهد ، فرصت برای اکسیداسیون را کم می کند ، پایداری طعم و بو افزایش می یابد.
ب : خواص فیزیکی را تغییر می دهد ، بنابراین محصولات دارای بهره بیشتری می باشند محصولاتی مانند مارگارین ، ( shortinting ) چربیهای پوشش دار ، چربیهای سرخ شده همه نتیجه هیدروژناسیون روغنها می باشند. همچنین محصولات غیر خوراکی بیشماری مانند الکل ها ، آمینها ، اکسیدها و غیره به وسیله هیدروژناسیون چربیها یا اسیدها ساخته می شوند ، که این محصولات به وسیله محدود کردن صنعت چربی خوراکی گزارش شده است.
1 – 8 به طور کلی واکنش هیدروژناسیون شامل مراحل زیر است :
1 – انتشار عوامل شرکت کننده به سطح کاتالیست
2 – جذب
3 – واکنش سطحی
4 – دفع
5 – انتشار محصولات از سطح کاتالیست
1 – 9 جزئیات مراحل و دستگاهها :
درجه هیدروژناسیون به عدد بستگی دارد و کاهش یک مولکول ید روغن معادل Ib 5.07 هیدروژن می باشد به ازاء 1000 I B روغن پنبه دانه (( نوع دانه در اینجا مؤثر است )).
کنورتور :
نمای کلی از کنورتور :
1 – ولو خروجی آب
2- ولو ورودی بخار
3- ولو ورودی آب
شکل ( 1 – 3 ) :
در کنورتور هیدروژناسیون انجام می شود.
موادی مانند نیکل با کمک کاتالیزور را هم می توان در منبعی جداگانه حل کرده و سپس وارد کنورتور کرد. که این مواد یا به صورت پودر وارد می شوند یا پولک.
قبل از نیکل زدن رفراکت خوانده می شود. هرچه رفراکت بالاتر باشد در نتیجه نقطه ذوب بالاتر و هیدروژناسیون بهتر و بیشتر صورت گرفته است. نقطه ذوب باید مناسب با دمای بدن باشد ( حدود 36-38 C ) البته تنظیم نقطه ذوب به فصل سال هم وابسته است.
سپس سیستم خلاء قطع شده و شروع به تزریق گاز هیدروژن می کنیم. این گاز با فشار از گاز پلنت می آید. در هنگام گاز خوردن دما تا حدود 200 C بالا می رود زمان گاز خوری حدود 1-110haur است. وپس از اندازه گیری اندیس ید عدد رفراکت و نقطه ذوب نمونه در آزمایشگاه ، گازدهی متوقف می شود. پس از عمل هیدروژناسیون باید نیکلها مجدداً گرفته شود. پس از گازدهی سیستم باید سرد گردد. از همان کوئل به طور معکوس ( از پایین ) آب وارد می شود و جریان پیدا می کند و از قسمت بالا خارج می شود و در دما در 100 C ثابت می شود. یکبار دیگر خلاء گیری می شود ، تا گازهای مسموم موجود گرفته شود ، سپس خلاء شکسته می شود.
بهترین شرایط در این مرحله این است که فشار کنورتور 25 باشد. و زمان گاز خروجی طولانی نباشد. اگر فشار کنورتور بالا باشد ، عمل گاز خروجی به خوبی صورت نمی گیرد. همین طور اگر زمان گاز خروجی طولانی باشد در اینجا اندیس ید تغییر می کند.
اگر روغن در خط خنثی نشده باشد و حالت صابونی یا موم داشته باشد ، یا کاتالیستها به خوبی عمل نکرده باشد. ( رطوبت یا آب خورده باشند ) باعث بالا رفتن فشار کنورتوری شوند یا اینکه بیشتر از ظرفیت کنورتور وارد شده باشد.
1 – 10 نقش گاز :
گاز هیدروژن ابتدا در روغن حل شده که تماس بین روغن حل شده در هیدروژن و کاتالیست به وجود می آید و واکنش صورت می گیرد در اینجا مسئله حلالیت هیدروژن دارای اهمیت است که این حلالیت با افزایش درجه حرارت و فشار بالا می رود و سیستم باید بتواند درجه حرارت و فشار بالا را تحمل کند.
1 – 11 تعریف کاتالیست :
ماده ای است که سرعت واکنش را افزایش می دهد ، بدون آنکه در واکنش شرکت کند و از آنجائیکه در پروسس 3 فاز داریم ( جامد ، مایع ، گاز ) بنابراین دو عمل جذب و دفع باید صورت بگیرد.
نقش کاتالیست :
نقش کاتالیست کاهش انرژی اکتیواسیون و سرعت هیدروژناسیون می باشد که این سرعت به غلظت چربی و میزان هیدروژن بستگی دارد و کاتالیزور در اینجا نیکل می باشد و گاهی می توان از مس و آلومینیوم استفاده کرده در حال حاضر در اکثر کارخانجات از نیکل استفاده می شود چون هدف افزایش سطح تماس است ، کاتالیست یا به صورت پودر استفاده می شود و یا بر روی یک ماده جامد FIX می گردد که به آن ماده جامد PACKING می گویند و باید قابلیت FIX شدن را دارا باشد و در این کارخانه نحوه عمل با کاتالیزور به صورت COUNTIBUES می باشد و میزان نیکل ورودی 001 – 004 % روغن می باشند.
کاتالیست به طور کلی دو نوع هموژن و هتروژن است. اگر کاتالیست با عامل واکنش دهنده در یک فاز باشد هموژن در غیر این صورت هتروژن نامیده می شود. استفاده از کاتالیزور عموماً به دو منظور است :
الف – کمک به حل جذب هیدروژن در روغن
ب – در تماس قرار گرفتن روغن با سطح هیدروژن
در عمل هیدروژناسیون ، غلظت صابون اسیدهای چرب ، فسفاتیدها و صمغها باید به صفر برسد ، زیرا اکتیویته کاتالیست را کاهش می دهند که در این صورت می گویند : (( کاتالیست مسموم شده است )).
یعنی این مواد قادرند با کاتالیزور پیوند غیر قابل برگشت بدهند و علاوه بر مواد بالا : مونوکسید کربن H2S , so جزء این دسته از مواد می باشد.
1 – 12 فاکتورهای مهم در هیدروژناسیون :
( الف ) – فشار گاز هیدروژن :
در روغن به نوع روغن بستگی دارد و میزان ید نیز در هیدروژناسیون مؤثر است.
( ب ) – غلظت کاتالیست :
که در حلالیت گاز در روغن مؤثر است و رابطه ای که این حلالیت را نشان می دهد.
dp1 = Rate of sdution
K : بستگی به خصوصیت و ضخامت فیلم ساکن مایع در حد K = Con and tont
سطح مشترک بین گاز و مایع = A
غلظت یا فشار گاز در فاز مایع = p1
فشار گاز در فاز گاز = pg
میزان حلالیت متغیر است و بستگی به شرایط دیگر از جمله اندیس ید دارد که در صورت پائین بودن اندیس ید ( یعنی غلظت غیر اشباع کم است )
و غلظت کاتالیست نیز پائین باشد ، میزان حل شدن هیدروژن می تواند به حالت اشباع هم برسد ولی بر عکس ید بالا و غلظت کاتالیست بالا ، به حالت کمبود هیدروژن می رسد و در صورت نامساعد بودن شرایطی مخلوط کنی ( Mixer ) این مسئله زودتر اتفاق می افتد.
از فاکتورهای مهم دیگر هیدروژناسیون می توان از اکتیویته کاتالیست و سطح کاتالیست و درجه حرارت و نوع روغن نام برد.
نوع روغن توسط محل بند دوگانه و تعداد آن مشخص می شود باندهای دوگانه موجود در اسیدهای چرب می توانند به راحتی منتقل یا جابجا شوند.
این پیوندها ( condy ) باعث جذب در سطح کاتالیست می شوند و نهایتاً یک هیدروژن را وارد واکنش می کنند. هرچه اسیدهای چرب اشباعیت کمتری داشته باشند نقطه ذوب آنها پائین تر است. قبلاً تصور می شد که پروسس زیر مرحله به مرحله انجام می گیرد :
اسید استئاریک – – – اسید اولئیک – – – اسید لینولئیک – – – اسید لینولئیک
18C 18c 18c 18c
= 0 = 1 = 2 = 3
= بند دوگانه ( مضاعف )
ولی امکان دارد تبدیلات بالا به ترتیب نباشد و این تئوری رد شده می باشد و در هیدروژناسیون دقیقاً نمی توان مشخص کرد که مثلاً : اسید استئاریک یک خالص تراز لینولئیک بدست می آید بلکه می تواند از اسیدهای چرب دیگری به طور ناخالص بدست آید.
برای هیدروژناسیون از دو روش Bateh و continaes استفاده می شود. ولی روش مداو
م به علت پیچیدگی مورد استفاده قرار نمی گیرد. در این کارخانه از سیستم bateh استفاده می شود.
هیدروژناسیون زمانی کامل است که تقریباً هیچ اسید غیر اشباعی نداشته باشیم و درجه اشباع مینیمم گردد ( درجه 2 ) و چنانچه این شرایط فراهم شود مناسبترین نوع واکنش ( واکنش درجه 1 ) خواهد بود.
هیدروژناسیون یک واکنش اگزوترمیک است ، مثلاً برای سویا به ازاء هر درجه یدی که
تغییر می دهیم ، تقریباً 7/1 – 6/1 تغییر درجه حرارت داریم. اگر به تغییرات باند دوگانه در طول هیدروژناسیون متیل اولئات که ترکیبی از اسید اولئیک است را بررسی کنیم ، مشاهده می کنیم که ابتدا بندهای دوگانه بر روی اتمهای مشخص هستند ولی بعد از مدتی بر روی کلیه اتمهای کربن پراکنده می شوند.
به طور کلی از نظر اقتصادی هیدروژناسیون اهمیت زیادی دارد. زیرا با این عمل حالت فیزیکی چربیها را می توان تغییر داد و چربیهای مایع را به صورت جامد در آورد و حالت پلاستیکی به آنها داد و از نظر نقل و انتقال و بسته بندی سهولت ایجاد کرد.
روغن هیدروژنه شده دارای حرارت زیادی است و اگر به همین صورت وارد دستگاه شود فیلتر باعث آتش گرفتن در فیلتر می شود وعلت آن هم نزدیک شدن روغن به نقطه اشتعال خود می باشد که درضمن این دمای بالا ، امکان اکسیداسیون را در روغن افزایش می دهد و نیاز است که قبلاً سرد گردد و با سرد کردن روغن از اصطحکاک پمپها نیز جلوگیری به عمل می آید. عمل فیلتر کردن در فیلتر تانک انجام می شود و از خاک هایفلو که از نظر اندازه ذرات از خاک تونسیل ریزتر است استفاده می شود و چون این فیلتر تا حدی نیکل را بازیابی می کند باید از خاک هایفلو که سطح تماس بیشتری را ایجاد می نماید استفاده شود. البته نیکل بازیابی شده قابل استفاده نیست زیرا کاتالیزور کهنه ، درصد ایزومرهای ترانس – ترانس را بالا می برد و در ضمن اسید لینولئیک را نیز فاسد می کند که در فساد روغن مؤثر است.
البته در این کارخانه ها نیکل به صورت دانه های عدس قهوه ای رنگ وجود دارد پس از مصرف ، سیاه می شود و برای کاتالیست زدن مقداری از این کاتالیست کهنه یا کاتالیست نو مخلوط شده و مورد استفاده قرار می گیرد. البته این مخلوط کردن به خاطر صرفه جوئی در مصرف کاتالیزور است.
جدول 1-1
C12 C11 C10 C9 C8 C7 C6 عددیه
جابجایی بند 0 0 0 97% 3% 0 0 485 متیل اولئات
دئگانه در طول 0 2% 11% 17% 14% 0 0 782 5min
هیدروژناسیون 3% 7% 19% 39% 23% 7% 2% 673 10min
متیل اولئاتا 6% 15% 20% 24% 20% 10% 5% 40 35min
روغن مایع به کمک بخار وارد تانک هیدروژناسیون ( convertor ) می گردد و توسط کویل از بالا به پائین با بخارآب گرم میشود و سپس تحت خلاء رطوبت آن گرفته می شود و هیدروژنا
سیون تحت خلاء کامل انجام می پذیرد ، درجه حرارت شروع هیدروژناسیون 145c است و سیستم از نوع barch می باشد فشار لازم برای عمل هیدروژناسیون 5 – 60 pnig می باشد. البته فشار نباید از 60pnig باشد زیرا تاثیر نامطلوب در کیفیت روغن خواهد گذاشت.
سپس روغن گرم شده با نیکل کاتالیست در هیل تانک کاملاً مخلوط شده و توسط خلاء وارد کنورتور می شود و عمل گاز زدن شروع می شود.
در کارخانه مذکور ، ظرفیت تانک هیدروژن 13400 kg در هر پخت می باشد کاتالیست نیکل تحت همان خلاء قبل از ورود به تانک به روغن اضافه می شود. بعد از شروع هیدروژناسیون دما تا 200c بالا می رود در صورتی که از این مقدار بالاتر رفت ، توسط آب خنک کنترل می گردد.
حدود 1 – 15m گازدهی می شود و پس از اندازه گیری اندیس عدد نهراکت و نفطه ذوب نمونه در آزمایشگاه گازدهی متوقف می شود و زمانیکه به حد مورد نیاز رسید ، سیستم آب سرد را کاملاً باز کرده و روغن را سرد می کنیم سپس توسط خلاء به قسمت فیلتراسیون فرستاده تا بعد از فیلتر شدن leat hiter1 توسط پمپ جهت مرحله بیرنگ دوم برده می شود.
(( گاز هیدروژن از قسمت زیر تانک وارد می شود )) و میزان گاز مصرفی در هر 500m3 bateh می باشد سیستم مجهز به همزن از نوع توربینی می باشد که کار یکنواخت کردن و سریعتر خشک کردن روغن را به عهده دارد و امکان نفوذ گاز به داخل روغن را تسریع و بیشتر می کند در ضمن تماس بین کاتالیست روغن را ایجاد می کند.
در ضمن با تغییر در دما و فشار و مقدار کاتالیست می توان محصولات متنوع هیدروژناسیون را بدست آورد و حداقل فشار لازم برای گاز زدن 50 psi می باشد.
13 – 1 عمل هیدروژناسیون به چند طریق بدست می آید :
در روش اول ، نیکل فرمات را در 245 – 240 درجه سانتی گراد با دو تا چهار قسمت روغن حرارت می دهند.
در روش دوم ، هیدروکسید نیکل را روی خاک گزلگو از طریق واکنش دادن محلول نیترات نیکل با قلیا رسوب می دهند.
در روش سوم ، نیکل از طریق الکترولیتیکی بدست می آید. کاتالیزور نیکل را از طریق حرارت دادن تا حدود 534 درجه سانتی گراد با هیدروژن فعال می کنند. از کاتالیزورهای پلاتینیوم یا پالادیوم نیز می توان برای هیدروژناسیون استفاده کرد ولی قیمت این فلزات خیلی زیاد است.
افزودن هیدروژن به بندهای غیر اشباع شده با هر یک از این سه کاتالیزور ، واکنش پیچیده ای است. تصور می شود این واکنش ها با مکانیزم هوریوتی – ولائی پیش روند. یک اتصال مضاعف که روی سطح کاتالیزور جذب می شود یک اتم فعال شده هیدروژن را اضافه می کند. اتم دوم هیدروژن و تعداد زیاد دیگر آنقدر اضافه می شوند تا تمام اتصالهای مضاعف به صورت اشباع در آیند یا اینکه یک مولکول هیدروژن به وسیله کاتالیزور جذب گردد تا اتصالهای مضاعف جدیدی
تولید کند. از این رو وقتی مولکولهای اسید چرب از کاتالیزور رها می گردند ایزومرهای سیس و ترانس تشکیل می شوند تاثیر پالادیوم در به وجود آوردن ایزومر بیشتر از کاتالیزور نیکل و پلاتینیوم است. با اولئیک استر و دوتریوم ، میزان استر غیر اشباع شده ای که بعد از 80 درصد اشباع شدن باقی می ماند در حدود 10 اتم دوتریوم از اتم های کربن 5 تا 31 خواهد بود. از این رو ، فرآورده های چرب هیدروژنه صنعتی حاوی ایزومرهایی هستند که در روغن اولیه غیر اشباع آنها قبلاً وجود نداشته اند.
1 – 14 سه نوع هیدروژنه کردن اجراء می شود :
ب ) هیدروژنه کردن غیر انتخابی برای تولید شورتنینگ و مارگارین
ث ) هیدروژنه کردن توام از دو روش اول ، که این روش در تولید فرآورده های استئارین استفاده می شود.
در روش هیدروژناسیون انتخابی درجه حرارت به 175 درجه سانتی گراد افزایش یافته و فشار هیدروژن 5 psi می گردد ، میزان افزودن کاتالیزور 05/0 درصد است. در روش هیدروژناسیون غیر انتخابی درجه از حرارت کمتر از 125 درجه سانتی گراد و فشار حرارت و فشارهای زیادتر 200 درجه سانتی گراد و psi 50 بکار می رود ، مقدار کاتالیزور 05/0 درصد است. برای حالت غیر انتخابی ، مقدار انتخاب پذیری روغن را از روی سرعت هیدروژن گیری تعیین می کنند ، برای مثال ، سرعت اولئات ، لینولئات و لینولنات 1 ، 5/7 ، 5/12 است برای مثال ، لینولئات 5/7 برابر زودتر از اولئات تحت این شرایط هیدروژن می پذیرد. در شرایط انتخابی ، سرعت نسبی یا انتخاب پذیری عبارت است از 1 ، 5 و 100 افزایش درجه حرارت یا غلظت کاتالیزور میزان انتخاب پذیری برای ینولئات یا لینولنات را افزایش می دهد. اما اگر بهم زدن یا فشار هیدروژن زیادتر شود انتخاب پذیری کمتر خواهد شد.
فصل دوم
2 – 1 تبدیل لوبیای سویا به روغن :
یکی از کاربردهای اصلی لوبیای سویا استخراج روغن و تبدیل باقی مانده آن به خوراک انسان و حیوان می باشد. بلغور لوبیا حاوی ترکیباتی است که باید توسط حرارت مرطوب غیر فعال گردد در غیر این صورت باعث اختلال رشد حیوانات می گردد. برای مصارف غذائی فرآیند صرفاً شامل حرارت دادن و آسیاب کردن مواد چربی گرفته است. مثلاً در تهیه آرد یا جدا کردن پروتئین به صورت کنسانتره و ایزوله ، این مراحل انجام می شوند. شکل شماره 4 شمای کلی تبدیل لوبیای سویا به روغن ، بلغور و مشتقات مربوطه دیگر توسط استخراج با حلال را نشان می دهد.
در صنعت فرآیند یا روغن کشی از پرسهای هیدرولیکی و پرسهای مکانیکی پیچی( (screw press توام با حلال استفاده می شود. در اثر توسعه صنعت سویا ، استخراج و بازیافت روغن توسط حلال تقریباً به 100 % رسیده است.
2 – 2 ذخیره سازی :
در مقایسه با سایر محصولات زراعی لوبیای سویا شرایط بی نظیری دارد : حدود 95 درصد سویا برای فرآیندسازی یا صادرات به فروش می رسد. ترتیب جریان حمل سویا از مزرعه برای فروش و صادرات از مرحله انبار کردن آغاز می گردد. فرآیند سالیانه سویا در آمریکا حدود 900 میل
یون بوشل است ، ولی تولید روغن و بلغور آن در حدود 10 تا 12 ماه به طول می انجامد ، تمام فرآیند کنندگان دارای ظرفیت ذخیره سازی نسبتاً بالایی هستند تا بتوانند مایحتاج کافی برای فرآیندسازی داشته باشند بسیاری از روغن کشی ها بین 5 تا 7 میلیون بوشل را ذخیره سازی می کنند. بعضی از کارخانه های روغن کشی و استخراج تا 1200 تن محصول را در روز تبدیل می کنند ، اگر تمام ظرفیت انباری موجود به لوبیای سویا اختصاص یابد این کارخانجات می توانند چندین ماه محصول داشته باشند و اگر انبار ذخیره سازی نزدیک مزارع تولید سویا قرار داشته باشد ، قیمت آن در شروع فصل برداشت کمتر بوده و در 6 تا 11 ماه بعد قیمت آن افزایش پیدا می کند.
شکل 2 –1 فرآیند و تبدیل لوبیای سویا به روغن ، فلیک و مشتقات آن.
سیلوهای سیمانی با قطر 20 تا 40 فوت و ارتفاع 150 فوت برای نگهداری سویا مورد استفاده قرار می گیرد. این سیلوها به صورت ردیف های دوتائی یا ده تائی آرایش می شوند ، در نتیجه فضاهای خالی برای انبارسازی وجود خواهد داشت. اگر لازم باشد ، لوبیا تمیز و خشک می شوند. به دلیل خشک بودن سویا نباید نگران تغییرات آن در حین ذخیره سازی بود ، اما برای نگهداری مناسب میزان رطوبت باید در حد معینی ثابت بماند. اگر میزان رطوبت سویا در زمان ذخیره سازی در انبار 12 درصد باشد به مدت دو سال بدون هیچ تغییری در درجه آن می توان سویا را نگهداری کرد. 15 – 13 رطوبت ، برای مدت چند ماه لوبیا در هوای سرد نگهداری می شود لوبیاهای بسیار مرطوب ( 14 درصد یا بیشتر ) قبل از انبار کردن خشک می شوند.
انتقال رطوبت از قسمتهای گرم به سطح خنک تر در داخل انبار باعث افزایش رطوبت لوبیا شد
ه و در نتیجه حرارت آن زیادتر می گردد. اغلب انبارهای صنعتی دارای سیستم کنترل درجه حرارت هستند، در این انبارها هنگامی که کوچکترین علامتی از افزایش درجه حرارت مشاهده شود ، لوبیا به انبار دیگر منتقل می شود و یا برای فرآیند از انبار خارج می کنند. این عمل باعث می شود که لوبیاهای گرم با لوبیاهای خنک تر مخلوط و از حرارتشان کاسته شود. بعضی اوقات درجه حرارت ممکن است به حدی برسد که حتی تمام لوبیاهای انبار سیاه شده و قابلیت مصرف نداشته باشند. رارت متفاوت نشان می دهد. در سال 1960 به دلیل پیدا شدن آفلاتوکسین در بادام زمینی نگرانی در مورد سویا و بلغور آن نیز به وجود آمد. روی 866 نمونه لوبیای سویا در طی دو سال آزمایش شده و فقط دو نمونه به نظر خراب و دارای آفلاتوکسین بودند. سعی گردید قارچ آسپرژیلوس فلاووس را در لوبیای سویا وارد کنند تا آفلاتوکسین تولید شود ولی بعد از انجام این کار سمی در آن مشاهده نشد.
در نگهداری طویل المدت ارزش تغذیه ای لوبیای سویا ممکن است در مقایسه با گندم و ذرت پائین تر بیاید. دانه ذرت و گندم فقط دارای قسمت کوچکی به عنوان جوانه هستند ، در حالیکه تقریباً
تمام دانه سویا فعالیت حیاتی دارد. ارزش تغذیه ای فرآورده های بلغوری سویا تحت شرایط ذخیره سازی صحیح مدت سه سال تغییری بسیار جزئی پیدا می کند.
لوبیای سویا به آسانی قابل انبار کردن می باشد و دارای دانسیته حجمی بالا ( 45 فوت مکعب به ازاء هر بوشل ) است و می توان آن را به مسافت بسیار دورتر از نقاط تولید و حتی اروپا و ژاپن منتقل نمود. به دلیل بازار فروش ، بیشتر سویا را در مکانی نزدیک به محل تولید و نواحی که تقریباً دام و طیور تغذیه می شوند فرآیند می شود.
جدول 1-2-اثر رطوبت سویای نگهداری شده در حرارت 5/37 درجه سانتی گراد برای مدت 11 روز
درصد رطوبت میزان تنفس برحسب میلی گرم Co2¬ اندیس اسید درصد
برای هر 100 گرم در مدت 24 ساعت روغن جوانه زنی
8/11 5/0 1 85
13 9/0 1/1 74
1/15 9/0 5/1 43
16 4/5 8/1 15
3/18 3/73 9/6 0
* میلی گرم KOH لازم برای خنثی شدن یک گرم روغن را گویند.
2 – 3 مراحل آماده سازی :
تمام انواع سویا که برای تولید فرآورده های چربی گرفته مورد استفاده قرار می گیرن
د با مراحل یکسانی تا مرحله عملیات پولک سازی تحت تحوّل و تبدیل قرار می گیرند. اخیراً برای تولید آشامیدنی های سویا و سایر فرآورده های آن که حاوی چربی اند از حرارت مرطوب استفاده شده است. عموماً لوبیا را از انبار به تغذیه کن که میزان جریان لوبیا در آن کنترل می شود هدایت می کنند سپس با یک جدا کننده مغناطیسی و انواع الک لوبیاها تمیز می شود و بعد با یک جدا کننده آهن ، فولاد و سایر موادی که به مغناطیس حساس تمیز و با نصب سوندهائی که دارای منافذ بزرگتر و کوچکتر از اندازه لوبیا هستند ناخالصی های لوبیا جدا می گردند.
سپس لوبیاهای تمیز شده را به غلطک های شکننده وارد می کنند ، این غلطک های شکننده استوانه ای شکل هستند و روی آنها مضرس شده به طوریکه به ازاء هر اینچ 6 تا 10 بریدگی وجود دارد. قطر استوانه ها 40 – 35 سانتی متر و عرض غلطک 120 سانتی متر است. این غلطک ها دانه ها را به 8 – 6 تکه شکسته و پوست دانه با قرار گرفتن دانه ها در زیر سه جفت غلطک نرم می شود. در این سیستم هر جفت غلطک سرعت های متفاوتی دارند تا عمل شکستن دانه ها انجام گیرد. برای مواد غذائی و خوراکهای دامی حاوی پروتئین زیاد ، پوست گیری بعد از شکافتن و شکستن انجام می گیرد تا میزان فیبر آن کاهش یابد.
پوست گیری برای بهبود عملیات استخراج انجام می گیرد چون روغن پوست کمی دارد. به وسیله تکنیک تنفسی پوست دانه ها جدا می شود. پوست را به طور جداگانه برشته می کنند تا فرآورده هائی برای خوراک دام بدست آید. بعضی اوقات این پوست ها را به جریان اصلی محصول بر می گردانند تا بلغور با 44 درصد پروتئین بدست آید ؛ بلغور بدون پوست و بدون چربی حداقل 49 درصد پروتئین دارد ( براساس 12 درصد رطوبت ). رطوبت لوبیاهای شکسته شده در 63 تا 74 درجه سانتی گراد به 11 درصد افزایش پیدا می کند ، سپس با عبور آنها از غلطک های صاف(80-50 سانتی متر قطر و 121 – 160 سانتی متر طول ) که سرعت های متفاوتی دارند تبدیل به پولک می شوند. فنرهای قوی را برای ایجاد فشار در غلطک ها تعبیه می کنند تا پولک های نازکی تولید شود. فاصله دو غلطک را طوری تنظیم می کنند که پولکهای تولید شده ضخامت یکنواختی داشته باشند. پولک های نازک ضخامتی معادل 02/10 اینچ دارند اگر ضخامت پولک سه برابر ضخامت ذکر شده گردد میزان استخراج 80 برابر کمتر خواهد شد. با عمل پولک کردن سلولها
شکسته شده و فاصله بین روغن و حلال کمتر می گردد و در نتیجه روغن بهتر به داخل پولک ها نفوذ می کند.
شکل 2 – 2 : شمای یک کارخانه روغن کشی از سویا با حلال. تقدیمی از کمپانی بلاوفاکس.
2 – 4 استخراج :
انتخاب حلال برای استخراج روغن بر اساس سهولت خروج روغن از پولکهای سویا انجام می گیرد. در آمریکا بیشتر از هگزان حاصل از بنزین ( نقطه جوش 69 – 66 درج
ه سانتی گراد ) و همچنین مخلوط مشابهی که هپتان نامیده می شود ( نقطه جوش 98 – 89 درجه سانتی گراد ) استفاده می شود از این حلال در مناطقی استفاده می شود که درجه حرارت خارج بیشتر بوده و امکان انفجار وجود دارد. در اروپا بیشتر هیدروکربنهای حلقوی که دارای نقطه جوش 71 – 85 درجه سانتی گراد می باشند متداول هستند. حلالهای متداول دیگری که نیز برای این منظور استفاده می شوند اتانول و تری کلرور اتیلن می باشند. الکل باعث بهبود طعم شده و از
فعالیت واکنش پروتئین می کاهد. تری کلرور اتیلن حلال ایمن تری بوده و باعث انفجار و آتش سوزی نمی گردد ولی در پولک های نازک سویا واکنش ایجاد کرده و باعث مسمومیت گاو و گوسفند می گردد. این هیدرو کربن کلرو با اسید آمینه سیستئین ترکیب و تولید ((اس – دی کلرو وینیل سیستئین می کند )) ماده ایجاد شده فوق سبب کم خونی گاو می شود. استفاده از این حلا
ل در مواد غذایی یا کنجاله های دامی که حاوی گروه سولفیدریل می باشند مجاز نمی باشد.
هیدروکربنهای نفتی مورد استفاده در آمریکا که برای استخراج روغن از سویا مورد استفاده قرار می گیرند باید کاملاً از آن جدا گردند. بعضی از هیدروکربنهای حلال که در آزمایشگاههای تحقی
قاتی مورد استفاده قرار می گیرند ممکن است سرطانزا باشند درجه استخراج حلال با متدهای موجود قابل توجه نیست.
پولک های سویا با یک نقاله به استخراج کننده منتقل می شود. دو نوع اصلی از دستگاههای استخراج کننده در آمریکا مورد استفاده قرار می گیرد ، استخراج کننده ها شمول یا بولمن که دارای یک تعدادی سبدهائی است که روی یک زنجیر عمودی مرتباً دور می زند یک نوع دیگر به شکل حرف انگلیسی U عمودی است و به هیلدبرانت 2 معروف شده است. این استخراج کننده ها در سال 1930 مورد بهره برداری قرار گرفته اند و بعضی از مدلها اخیراً ساخته شده اند. در تمام مدلهای جدید به طرق مختلف سعی می شود سطح تماس پولک ها بیشتر گردد.
بعد از استخراج روغن را فیلتر می کنند تا مواد و ذرات موجود جدا گردند ، روغن خام را از گرم کن نیز عبور می دهند تا حلال آن جدا گردد. برای این کار از اوپراتور فیلمی و ستون جدا کننده استفاده می شود. در ستون جدا کننده یک سری مواد جاذب قرار دارند ضمن این که بخار در خلاف ج
هت محصول عبور داده می شود ، برای جدا کردن آخرین ذرات حلال ستون را تحت خلاء قرار می دهند
2 – 5 حلال گیری :
برای مصارف دامی پولکهای حاوی هگزان را از یک دستگاه حلال گیر برشته کن که هگزان را بازیابی و همزمان با آن پولک را برشته می کند عبور می دهند تا ارزش تغذیه ای پولک بهینه و مطلوب گردد. دستگاه حلال گیر – برشته کن دارای تعدادی محفظه های دو جداره عمودی است و بخا
ر در آنها جریان پیدا می کند در این لحظه یک میله دوار که تیغه هایی روی آن نصف است قرار دارد. تیغه ها پولک را به اطراف محفظه منتقل می کنند تا اینکه به کف محفظه برسند ، سپس به محفظه دوم می افتند. بخار بدین علت داخل دستگاه جریان می یابد که هگزان را تبخیر کند در ضمن به علت سرد بودن پولکها بخار روی آنها تقطیر می گردد با حرکت پولکها از این واحد ، تدریجاً درجه حرارت آنها به 110 درجه سانتی گراد افزایش می یابد و رطوبت محصول به 15 – 13 درصد در انتهای سیکل طباخی می رسد. بعد از خشک نمودن و سرد کردن ، پولکها خرد و به بلغور تبدیل می شوند. برای مصارف انسانی پولکهای حاوی هگزان با روش متفاوتی که بعداً شرح آن خواهد آمد حلال گیری می شوند.
2 – 6 صمغ گیری و جدا کردن لستین :
روغن خام جدا شده از ستون های حلال گیر یا مستقیماً به بخش تصفیه روغن خوراکی منتقل می گردد یا اینکه فسفولیپید آن را جدا برای مصارف غذایی و داروئی استفاده کرد. برای عمل صمغ گیری مقدار 1 % رطوبت به روغن گرم موجود در مخلوط کن اضافه می شود ، سپس فسفاتیدهای هیدراته را توسط فشار و یا نیروی گریز از مرکز جدا می نمایند. محصول حاصل حاوی حدود 25 % رطوبت و بقیه اش روغن و فسفولیپید می باشد. این مواد تحت فشار پایین ودرجه حرا
رت 70 – 65 درجه سانتی گراد قرار می گیرند تا رطوبتشان به 5/0 درصد تنزل پیدا کند. محصول نهائی حاوی 30% روغن و 70 % فسفولیپید می باشد. روغن صمغ گرفته شده حاوی حداکثر 02/0 درصد فسفر ، 5/1 درصد ماده غیر قابل صابونی 75/0 % اسید چرب آزاد و 3/0 درصد رطوبت ، مواد فرار و غیر قابل انحلال خواهد بود.
شکل 2 –3 طرح کلی فرآورده های روغن بدست آمده از لوبیای سویا :
لوبیا سویا
(60 پوند – یک بوشل )
روغن بلغور دارای پوست چروکیدگی
(11 پوند ) 49 درصد روغن ( 2/4 پوند ) ( 5/1 پوند )
2 – 8 (( موازنه مواد سویا برای استخراج با حلال )) :
فسفولیپیدها ممکن است با اسید استیک از روغن خام جدا کرد ، برای این عمل حدود 1/0 تا 1 % از اسید استیک به روغن خام اضافه و تا 60 درجه سانتی گراد گرم می شود. سپس در حدود 5/1 % آب به آن افزده و با بهم زدن تدریجی لایه فسفولیپید آبکی در سطح قرار خواهد گرفت ، این لایه فسفولیپیدی توسط سانتریفوژ جدا می گردد تا روغن حاصل برای عملیات بی رنگ کردن و بی بو کردن آماده می شود. روغن صمغ گرفته حاصل را با آب تصفیه قلیایی می کنند.
2 – 9 تبدیل فرآورده های روغنی :
فرآورده های حاصل از روغن سویا شامل : شورتینگ ، مارگارین و روغنهای طباخی
می باشند عموماً اگر روغن سویای صمغ گرفته شده برای مصرف سس های سالاد استفاده شود باید عملیات تصفیه قلیایی و بی بو کردن روی آنها انجام شود روغنی که در سالاد و طباخی استفاده می شود بی رنگ ، هیدروژنه و زمستانه می گردد.
در بعضی از موارد عمل بی رنگ بر روغن که در سس های سالاد استفاده می شلوط و سپس هیدروژنه می کنند تا سفت شود و شورتینگ بدست آید. از شورتینگ حاصل برای مارگارین هم استفاده می شود. در بعضی از روشهای مارگارین را از مخلوط های روغن هیدروژنه و جامد بدست می آورند. امروزه سازندگان روغنهای خوراکی و فرآورده های آن متوسل به فرآیندهای متعددی می شوند تا خصوصیات فرآورده خود را از نظر طعم وخواص فیزیکی بهبود بخشند ، برای نیل به این هدف بیشتر از طریق مخلوط کردن به روش فوق الذکر استفاده می کنند. عمل مخلوط کردن اغلب قبل از مرحله بی بو کردن انجام می گیرد ولی بعد از آن هم امکان پذیر می باشد.
2 – 10 تصفیه قلیایی :
قبل از عملیات بی رنگ کردن ، هیدروژنه کردن و بی بو کردن اسید چرب آزاد روغن بر حسب اسید اولئیک به 05/0 درصد باید برسد. تصفیه قلیایی به طریقه مداوم با استفاده از ؛ سود سوزآور ( هیدروکسید سدیم ) ، خاکستر سودا ( کربنات سدیم ) و یا ترکیبی از ایندو صورت می گیرد. عمل تصفیه را با استفاده از انیدرید استیک و ترکیبی از اسید سیتریک – فسفریک – اسید قلیا ، انجام می گیرد. سود سوزآور و روغن خام صمغ گیری شده به طور مداوم به داخل یک مخلوط کن وارد می کنند. با وارد کردن بخار آب درجه حرارت آن را به 70 – 60 درجه سانتی گراد می رسانند و با تعدادی سانتریفوژ صابون را از روغن جدا می کنند باقی مانده ذرات قلیا را از طریق اضافه کردن آب ( 10 درصد ) که درجه حرارت آن 80 – 70 درجه سانتی گراد است جداسازی می کنند در مرحله دوم شستشو ، به آب مقداری اسید سیتریک نیز اضافه می شود. مدت قلیا زدن و سانتریفوژ کردن حدود 3 دقیقه و افزودن آب حدود 10 دقیقه به طول می انجامد.
روغن شسته شده را به داخل یک تانک تحت خلاء با فشار 4 میلی متر جیوه اسپری می کنند تا به حداقل 05/0 – 5/0 درصد رطوبت آن کاهش یابد برای جزئیات بیشتر به کارنورلیس و سولیوان مراجعه نمائید.
2 – 11 بی رنگ کردن :
اکثر روغن های سویا اگر قبل از بی بو کردن بیرنگ شوند از نظر استحکام طعم بهبود پیدا می کنند برای روغن هائی که هیدروژنه می شوند بی رنگ نمودن عمل خوبی خواهد بود. خاک های بیرنگ کننده طبیعی از قبیل خاک فولر ( که یک سیلیکات آلومینیوم هیدراته است ). خاک های رس فعال با اسید ( بنتونیت یا مونت موریلونیت ) می باشند. از آنجائیکه روغن سویا خیلی راحت بیرنگ می شود ، خاک طبیعی یا رس فعال شده بر آن مناسب است. اگر خاک رس قادر به جدا کردن رنگ روغن نباشد یک قسمت کربن فعال شده را در 20 – 10 قسمت خاک رس مخلوط می کنند.
در صنعت اغلب از روش بیرنگ کردن تحت خلاء مداوم استفاده می شود روغن خشک و هواگیری شده به طور مداوم با خاک رس مخلوط و مایع آبکی فوق به داخل یک محفظه تخلیه شده از هوا ، اسپری می گردد تا هوا و رطوبت های غیر متصل با خاک رس جدا گردند. مایع ل
جنی به115-100 درجه سانتی گراد افزایش حرارت پیدا می کند تا بیرنگ گردد ، بعد برای بیرنگ کردن ، بیشتر ، مجدداً به داخل محفظه خلاء اسپری می شود تا هرچه آب متصل وجود دارد از خاک رس ، جدا گردد. سپس توسط یک فیلتر پرس روغن و خاک رس را از یکدیگر جدا می کنند.
در روش سوم بیرنگ کردن که طریقه (( خلاف جهت )) ( Counter Current ) نامیده می شود روغن خشک هواگیری شده و گرم شده را از داخل فیلتر پرس ، حاوی خاک رس عملیات بیرنگ کردن قبلی عبور می دهند ، روغن حاصل را برای مرحله دوم وارد دیگهای مخصوص
بیرنگ کردن می کنند ، در اینجا خاک رس تازه به طور مداوم با روغن مخلوط می گردد. مخلوط روغن – خاک رس را برای جداسازی به فیلتر مرحله دوم هدایت می کنند. با سومین فیلتر عملیات تمیز کردن و سرویس کردن انجام می گیرد تا فرآیند به صورت پیوسته عمل کند. مقدار و نوع خاک جاذب به ویژگی های روغن و درجه بیرنگ کردن بستگی دارد. برای بیرنگ کردن ، مقدار خاک رس فعال شده باید کمتر از 1 درصد اضافه گردد مگر اینکه روغن خیلی سبز یا بیرنگ کردن مشکل باشد. روغن وقتی سبز است که لوبیا را زودتر برداشت کنند و یا اینکه در اثر سرما صدمه دیده باشد. عموماً از کربن سیاه که با خاک رس مخلوط شده باشد رنگ سبز را جداسازی می نمایند در جدول زیر سه روش بیرنگ کردن ؛ روش دیگ باز غیر پیوسته ، غیر پیوسته تحت خلاء ، تحت خلاء خلاف جهت مقایسه است. روغن بیرنگ شده مستقیماً به دیگهای هیدروژناتور و یا بی بو کننده یا به ترتیب هر دو برای مبدل شدن به روغن خوراکی هدایت می شود.
جدول 3-2 بیرنگ کردن روغن لوبیای سویا با خاک رس فعال شده با اسید
روش خاک رس معیار لاوی باند درصد اسیدهای متد اکسیژن
قرمزی چرب آزاد فعال بر ساعت
دیگ روباز غیرپیوسته 1 5/11 8/2 12/0 15/0 9
دیگ تحت خلاء غیرپیوسته 1 5/11 1/2 12/0 19/0 11
روش پیوسته خلاف جهت 8/0 5/11 9/1 12/0 14/0 14
2 – 12 هیدروژناسیون :
عمده روغن سویائی که برای مصارف غذائی تولید می شود هیدروژنه می کنند تا به مارگارین ، شورتینگ و روغن های طباخی تبدیل گردد. عنصر نیکل به عنوان کاتالیزور در عمل هیدروژناسیون مورد استفاده قرار می گیرد.
عمل هیدروژناسیون به چند طریق بدست می آید. در ورش اول ، نیکل فرمات را در 245 – 240 درجه سانتی گراد با دو تا چهار قسمت روغن حرارت می دهند. در روش دوم ، هیدروکسید نیکل را روی خاک گزلگور از طریق واکنش دادن محلول نیترات نیکل با قلیا رسوب می دهند. در روش سوم ، نیکل از طرق الکترولیتیکی بدست می آید. کاتالیزور نیکل را از طریق حرارت داد
ن تا حدود 534 درجه سانتی گراد با هیدروژن فعال می کنند. از کاتالیزورهای پلاتینیوم یا پالادیوم نیز می توان برای هیدروژناسیون استفاده کرد ولی قیمت این فلزات خیلی زیاد است.
افزودن هیدروژن به بندهای غیر اشباع شده با هر یک از این سه کاتالیزور ، واکنش پیچیده ای است تصور می شود این واکنش ها با مکانیزم هوریوتی ولائی پیش روند. یک اتصال مضاعف که روی سطح کاتالیزور جذب می شود یک اتم فعال شده هیدروژن را اضافه می کند. اتم دوم هیدروژن و تعداد زیاد دیگر آنقدر اضافه می شوند تا تمام اتصالهای مضاعف به صورت اشباع درآیند یا اینکه یک مولکول هیدروژن به وسیله کاتالیزور جذب گردد تا اتصالهای مضاعف جدیدی تولید کند. از این رو وقتی مولکولهای اسید چرب از کاتالیزور رها می گردند ایزومرهای سیس و ترانس تشکیل می شوند تاثیر پالادیوم در به وجود آوردن ایزومر بیشتر از کاتالیزور نیکل و پلاتینیوم است. با اولئیک استر و دوتریوم ، میزان استر غیر اشباع شده ای که بعد از 80 % اشباع شدن باقی می ماند در حدود 10 اتم دوتریوم از اتمهای کربن 5 تا 31 خواهد بود از این رو فرآورده های چرب هیدروژنه صنعتی حاوی ایزومرهایی هستند که در روغن اولیه غیر اشباع آنها قبلاً وجود نداشته اند.
سه نوع هیدروژنه کردن اجراء می شود :
الف ) هیدروژنه کردن انتخابی.
ب ) هیدروژنه کردن غیرانتخابی برای تولید شورتینگ و مارگارین.
ج ) هیدروژنه کردن توام از دو روش اول ، که این روش در تولید فرآورده های استئارین استفاده می شود. در روش هیدروژناسیون انتخابی درجه حرارت به 175 درجه سانتی گراد افزایش یافته و فشار هیدروژن psi 5 می گردد میزان افزودن کاتالیزور 05/0 درصد است. در روش هیدروژناسیون غیر انتخابی از حرارت کمتر از 125 درجه سانتی گراد و فشار هیدروژن بیش از
psi 50 استفاده می شود برای تولید فرآورده های استئارین از درجات حرارت و فشارهای زیادتر 200 درجه سانتی گراد و psi 50 بکار می رود ، مقدار کاتالیزور 05/0 درصد است. برای حالت غیرانتخابی مقدار انتخاب پذیری روغن را از روی سرعت هیدروژن گیری تعیین می کنند. برای مثال ، سرعت اولئات ، لینولئات و لینولنات 1 ، 5/7 ، 5/12 است برای مثال ، لینولئات 5/7 برابر زودتر از اولئات تحت این شرایط هیدروژن می پذیرد در شرایط انتخابی ، سرعت نسبی یا انتخاب پذیری عبارت است از 1 و 500 و 100 افزایش درجه حرارت یا غلظت کاتالیزور میزان
انتخاب پذیری برای لینولئات یا لینولنات را افزایش می دهد. اما اگر بهم زدن یا فشار هیدروژن زیادتر شود انتخاب پذیری کمتر خواهد شد. هیدروژناتورها عمدتاً سه نوع هستند : در سیستم هیدروژن سازی غیر مداوم هیدروژن داخل روغن در طی احیاء سیرکوله نمی شود ولی در روش دوم هیدروژن به صورت غیرپیوسته سیرکوله می گردد و همچنین در سیستم هیدروژن سازی پیوسته نیز هیدروژن را مورد استفاده مجدد قرار می دهند. بیشتر هیدروژناتورها به صورت غیر پیوسته طراح
ی شده با سیستمی کار می کنند که هیدروژن مجدداً مورد استفاده قرار نمی گیرد. محصولاتی که به صورت هیدروژنه عرضه می گردند.
2 – 13 بی بو کردن :
بیشتر روغنهای خوراکی که در آمریکا مورد استفاده قرار می گیرند به طریقه پیوسته یا نیمه پیوسته که توسط بیلی توسعه یافته است بی بو می کردند و دستگاههای مختلفی برای بی بو کردن ساخته شده اند. مروری از این دستگاهها توسط زندر و مک میش و همچنین لیست سازندگان این دستگاهها و سایر وسایل موجود در صنعت سویا در انتشارات بلوبوک که به نام سوی بین دایجست نام دارد هر سال در ماه مارس منتشر می گردد.
شکل – شماتیک مسیر جریان روغن در یک بی بو کننده نیمه مداوم با 6 سینی. تقدیمی از کمپانی کٍمترون.
در سیستم بیلی یک مجموعه سینی استیل ضد زنگ در داخل یک محفظه یا دیگ جاسازی می شود در شکل صفحه قبل روغن توسط یک پمپ به داخل سینی شماره 1 هدایت می گردد. در این قسمت باید دقت گردد که روغن کف نکند عمل بی بو کردن در سینی 2 تا 5 انجام می گیرد. در این قسمت ها روغن با سیستم داوترم به درجه حرارت 260 درجه سانتی گراد یا بیشتر رسانده می شود. روغن در هر سینی از یک پلکان مارپیچ عبور می کند و در همین حال بخار به داخل آن راه پیدا می کند در سینی شماره 6 روغن سرد شده و به مخازن نگهداری پمپ و سپس فیلتر می گردد. مواد فرار در روی بی بو کننده تقطیر شده و به طرف پایین دیواره بی بو کننده ر
وان می گردند. موادی که بنام تقطیرات زهکشی نامیده می شود. هر چند یکبار به داخل تانک زهکشی هدایت می گردند این مواد تقطیر شده و همچنین مواد جامد در خارج سیستم جمع آوری می شوند ، مواد فوق حاوی ترکوفرولها استیگما سترول و سیتوسترول هستند و دارای مصارف غذایی و داروئی هستند.
برای جدا کردن مواد فرار تحت فشار پایین ، بخار به داخل روغن پمپ و جدا می گردد. زمان لازم برای بی بو کردن با میزان بخاری که از روغن عبور می کند ، فشار انژکتورهای جت بخار و درجه حرارت تنظیم می گردد. برای مثال ، افزایش درجه حرارت از 170 به 204 درجه سانتی گراد ، سرعت جداسازی را سه برابر کرده و اگر درجه حرارت از 204 به 232 درجه سانتی گراد رسانده
شود دوباره سرعت جداسازی سه برابر افزایش خواهد یافت تعدادی از بی بو کننده ها در فشار 6 میلی متر ( جیوه – مطلق ) از طریق انژکتورهای جت بخار سه مرحله ای کار می کنند. اخیراً فشارهای پایین 1 تا 3 میلی متر جیوه را نیز بکار برده اند.حجم و تماس بخار با روغن مهمتر از مقدار بخار است. اضافه کردن حدود 5 درصد وزنی بخار مقدار نرمالی است.
هوای وارد شده به داخل روغن داغ و اکسیژن موجود در بخار عوامل مهم در استحکام روغن هستند تمام آبی که از بخار دادن روغن به وجود آمده است باید کاملاً هواگیری گردد و سیستم عمل کننده باید هرگونه اکسیژنی را قبل از تماس با روغن جدا کند نشت مستقیم به داخل بی بو کننده اهمیت زیادی دارد. اما سینی جاسازی شده در داخل محفظه اثر نشت را محدود می کند ، سایر مزایای بی بو کننده های نیمه مداوم نسبت به بی بو کننده های مداوم سهولت تنظیم میزان روغن ورودی به داخل بی بو کننده است.
در بی بو کننده های مدرن نیمه مداوم در مدت 60 دقیقه روغن بی بو می شود در سیستم های مدرن نیز کمتر از 5 دقیقه و 280 – 270 درجه سانتی گراد روغن بوگیری می شود.
تاثیرات زمان و درجه حرارت بی بو کردن روی کیفیت اولیه و استحکام طعم روغن نشان م
ی دهد که عملیات صنعتی دارای بهترین شرایط برای تولید محصول مرغوب هستند. در یک پژوهش انجام شده تاثیر زمان و درجه حرارت مورد مطالعه قرار گرفت و مشخص شد. که هرچه درجه حرارت افزایش یابد و زمان کمتر شود میزان اکسیداسیون تقلیل یافته و طعم روغن از استحکام بیشتری برخوردار خواهد شد.
روغن سویا را با اسید فسفریک و اسید سیتریک مخلوط می کنند تا مقادیر جزئی فلزاتی مثل آهن و مس از روغن جدا گردند. در مرحله سرد کردن روغن بی بو شده مقدار 005/0 درصد ا
سید سیتریک به روغن اضافه می شود بعضی اوقات اسید فسفریک را در مرحله تصفیه اضافه می کنند تا فلزات باقی مانده در روغن جدا شوند روش های دیگری نیز برای خنثی کردن فلزات داخل روغن وجود دارد باید دقت گردد که از ورود مواد حاوی اسید فسفریک نظیر فسفاتیدها به داخل روغن جلوگیری شود. اگر مقدار فسفاتیدها بیش از 05/0 – 02/0 درصد شوند روغن طعمی شبیه خربزه و خیار پیدا می کند. روغن هایی که به آنها اسید فسفریک اضافه می شود مقاومتشان به اکسیداسیون افزایش پیدا می کند. روغن تانکهای بی بو کننده را فیلتر کرده و وارد مخازن انباری کامیونهایی تانکر می کنند ، در روشهای دیگر روغن را یا داخل بشکه می ریزند و نگهداری می کنند. در کارخانجات مدرن از گاز ازت در طی سرد کردن حمل و نقل و بسته بندی استفاده می شود. برای این عمل ابتدا تانک را از ازت پر نموده و روغن را با یک لوله از پایین وارد تانک می کنند. بسته بندی ظرفهای کوچک را ابتدا ازت را وارد می کنند تا روغن از ازت اشباع گردد سپس قبل از اینکه هوا وارد ظرف شود در آن را می بندند. بیشتر کمپانی ها روغن را در بطریهای قهوه ای تیره پر می کنند زیرا روغن سویا به نور حساس است.
استحکام کننده هایی غیر از عوامل غیر فعال کننده فلزی را به فرآورده های سویا در مرحله سرد کردن در داخل دستگاه بی بو کننده اضافه اضافه می کنند. متیل سیلیکون به مقدار ppm 5-1 به عنوان عامل ضد کف به روغن اضافه می شود. به روغن آنتی اکسیدانهائی نظیر بوتیل هیدروکسی آنیزول و پروپیل گالات عمر روغن را زیاد می کند. گزارش شده که مشتقات تولوئن و آنیزول ، استحکام روغن را فرآورده هایی نانوائی و سایر فرآورده های آن افزایش می دهد. مقدار
2 – 14 فرآورده های روغنی سویا :
1 – روغن های سالاد و طباخی.
2 – روغن های شورتینگ و مار گارین.