کارآموزی صنایع غذایی كارخانه روغن كشی كشت و صنعت شمال

توضیحات :

فهرست مطالب

پیشگفتار 1

مقدمه 2

اهمیت اقتصادی چربیها و روغنها در جهان و ایران 3

تاریخچه روغن نباتی در ایران 3

فصل اول

1 – 1 تاریخچه كارخانه كشت و صنعت شمال 5

1 –2 تولیدات اصلی و جانبی كارخانه كشت و صنعت 6

1 – 3 شرح تولیدات اصلی و جانبی 6

1 – 4 محصولات جانبی كارخانه‌های روغن‌كشی 7

1 – 5 تركیبات شیمیایی چربیها در روغنها 8

1 – 6 مراحل تهیه روغن‌های نباتی 8

1 – 7 علّت هیدروژناسیون 11

1 – 8 واكنش هیدروژناسیون كلی 11

1 – 9 جزئیات مراحل و دستگاهها 11

1 – 10 نقش گاز 13

1 – 11 تعریف كاتالیست 13

1 – 12 فاكتورهای مهم در هیدروژناسیون 14

13 – 1 عمل آوری هیدروژناسیون 18

1 – 14 انواع هیدروژنه كردن 19

الف) هیدروژنه كردن انتخابی 19

فصل دوم

2 – 1 تبدیل لوبیای سویا به روغن 21

2 – 2 ذخیره سازی 21

2 – 3 مراحل آماده سازی 25

2 – 4 استخراج 26

2 – 5 حلال گیری 28

2 – 6 صمغ گیری و جدا كردن لستین 28

2 – 8 موازنه مواد سویا برای استخراج با حلال 30

2 – 9 تبدیل فرآورده‌های روغنی 30

2 – 10 تصفیه قلیایی 31

2 – 11 بی رنگ كردن 32

2 – 12 هیدروژناسیون 33

2 – 13 بی بو كردن 35

2 – 14 فرآورده‌های روغنی سویا 39

2 – 15 كاربردهای پروتئین‌های سویا: 39

2 – 15 حلالیت ایزوله ها 47

2 – 16 دناتوراسیون 48

2 – 17 تركیب اسید آمینه 55

2 – 18 لوبیای سویای كامل 55

2 – 19 فرآورده‌های پروتئینی لوبیای سویای فرآیند شده 56

2 – 20 دستگاه جداسازی 58

2 – 21 امولسیفیكاسیون 67

2 – 22 جذب چربی 69

2 – 23 جذب آب 70

2 – 24 بافت 73

2 – 24 تشكیل خمیر 80

2 – 25 تشكیل فیلم یا لایه نازك 80

2 – 26 كنترل رنگ 81

2 – 27 هوادهی 82

منابع 83

پیشگفتار

واحدهای روغن كشی بر اساس نزدیكی - ماده اولیه بخصوص تخم پنبه احداث می‌شوند كه این مناطق بیشتر در استانهای مازندران، گیلان و خراسان می‌باشند. یكی از این واحدهای روغن كشی كشور كارخانه روغن كشی كشت و صنعت شمال واقع در استان مازندران، شهرستان ساری (در دوازده كیلومتر شهر ساری) می‌باشد.

این كارخانه در سه شیفت كار می‌كند و دارای سیستم بازیابی فاضلاب و تصفیه آب می‌باشد كه پسابهای بازیابی شده جهت شروب نمودن زمینهای مزروعی كارخانه استفاده می‌شود.

این كارخانه روغن كشی دو واحدی می‌باشد كه واحد شماره 1 آن نیز (كشت و صنعت شمال) تولید روغن و واحد شماره 2 آن (ام. ام) صابون پزی است.

به طوری كه گفته شد محصول اصلی كارخانه كشت و صنعت شمال، روغن نباتی است كه به دو صورت دان و جامد عرضه می‌گردد و در كنار این محصول اصلی، محصول فرعی، خلط صابون تولید شده نیز در واحد 2 به صابون تبدیل می‌شود. واحد تولید گاز اكسیژن و هیدروژن در داخل كارخانه وجود دارد كه گاز هیدروژن تولید شده، جهت پروسس هیدروژناسیون صورت می‌گیرد و اكسیژن تولیدی در مخازن پر شده و جهت استفاده بخشهای خصوصی و دولتی به خارج از كارخانه برده می‌شود.

در ضمن طرح توسعه كارخانه نیز در دست اقدام است كه تا حدودی اجرا گردیده، ولی هنوز مورد بهره برداری قرار نگرفته است. و لازم به تذكر است كه مدیریت كارخانه تحت نظارت بانك صنعت و معدن می‌باشد و محصول تولیدی كارخانه با نام (( روغن غنچه )) به بازار عرضه می‌گردد.

مقدمه

روغنها و چربیها از زمانهای بسیار دور یكی از اجزا اصلی و مهم تشكیل دهنده غذای انسان بوده است. كه یك گرم آن در حدود 2/9 كیلوكالری انرژی در بدن تولید می‌كند. همچنین غذای طبخ شده در روغن و چربی مزه و طعم مطلوبی را در بر خواهد داشت.

با تغییر ساختار اجتماعی در دورانی كه ما در آن زندگی می‌كنیم، دگرگونی و چگونگی تولید مواد مورد نیاز جامعه به خصوص مواد غذایی امری اجتناب ناپذیر است در حال حاضر با توسعه كشت دانه‌ها و میوه‌های روغنی فقط 15 % از نیاز چربی و روغن مصرفی مردم را می‌توانیم تامین نمائیم. از این جهت باید میزان قابل ملاحظه ای روغن خام از خارج وارد كشور شود، لذا برای افزایش راندمان استخراج روغن از منابع روغن و تصفیه روغن نیاز به تكنولوژی جدید روغن می‌باشد.

در كشورهای صنعتی یك نفر در طول عمر خود در حدود 3 تن روغن و چربی مصرف می‌كند كه بیش از نصف این مقدار به صورت روغن یا چربی غیر قابل رویت موجود در مواد غذایی مانند پنیر، سوسیس، كالباس، گوشت و نظیر اینها می‌باشد.

اهمیت اقتصادی چربیها و روغنها در جهان و ایران

غذا مسئله مهمی است كه نیاز انسانها را برطرف می‌كند. كار اساسی كشاورزان و كارخانه‌های صنایع غذایی این است كه نیاز مواد غذایی انسانها را تامین كنند. با توجه به افزایش رشد جمعیت در جهان نیاز به مواد غذایی نیز افزایش می‌یابد و همزمان باید تقاضای مواد غذایی مورد نیاز مردم با امكانات و شرایط موجود تامین شود.

تاریخچه روغن نباتی در ایران

تا حدود سال 1330 از روغن حیوانی استفاده می‌كردیم و بعد از این تدریجاً با افزایش جمعیت و كمبود تولید روغن حیوانی افزایش قیمت باعث گردید كه از روغن نباتی استفاده نمایند كه از هلند و آمریكا وارد می‌كنند. از سال 1331 تا 1344 با شرایطی كه در ایران انجام شده بود تجار و صنعتگران شروع به آوردن كارخانه‌های روغن نباتی نمودند تا در عرض 12 تا 13 سال كارخانه در ایران شروع به كار نمود و روغن نباتی جامد هم از خارج وارد می‌كردند و همه این كارخانه‌ها از پنه دانه استفاده می‌كردند. در سال 1346 دولت ورود روغن نباتی جامد را غیر مجاز اعلام كرد و رقابتی بین كارخانه‌ها به وجود آمد و سطح تولید بالا رفت و بعضی‌ها شكست خوردند و بعضی‌ها هم در كارشان موفق شدند. مثلاً یكی از كارخانه‌های روغن نباتی، پارس (قو) است كه در سال 1339 تاسیس شد و تولید آن در روز 15 تا 20 تن بود و امروزه بیشتر از 600 تن در روز تولید می‌كند.

در حال حاضر در ایران در حدود 16 كارخانه روغن نباتی داریم بعضی از این كارخانه‌ها 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 می‌كردند و بعد از آن از روسیه، بلغارستان، رومانی روغن نیمه تصفیه آفتابگردان وارد می‌نمودند و بعد از آن در نتیجه نیاز، روغن سویا از آمریكا جنوبی و ایالات متحده وارد نمودند به طوریكه الان نزدیك 100 % مواد خام از دانه سویا است و از آرژانتین و برزیل وارد می‌نمایند و بعد از آن شركت سهامی توسعه كشت دانه‌های روغنی آمدند و كشاورزان را در كشت دانه سویا و آفتابگردان تشوق نمودند ولی با وجود اینها كفاف مصرف را نكرد و در این سالهای اخیر در حدود 6 تا 5/6 درصد روغن تولیدی ایران در داخل ایران تولید می‌شود و بقیه از خارج وارد می‌شود.( در سال 1362)

فصل 1 1 – 1 تاریخچه كارخانه كشت و صنعت شمال

در سال 1355 همزمان با اجرای طرح و نصب ماشین آلات، به سبب بازده كم مالی طرح اولیه، موضوع توسعه ظرفیت واحد به منظور بهره گیری بیشتر از هزینه‌های ثابت طرح و افزایش سود آوری آن مورد مطالعه قرار گرفت و سپس برای تهیه طرح تكمیلی 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 كشی را نیز از طریق احداث خطوط روغن كشی دانه سویا و آفتابگردان (علاوه بر پنبه دانه) در بر می‌گرفت كه به واسطه برخی نارساییها و محدودیتهای ارزی با تدارك 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 می‌باشد. این واحد در ابعاد كوچكی شامل قسمتهای پنبه پاك كنی، روغن كشی پنبه دانه، تصفیه روغن خام و صابون سازی بوده است، كه در حال حاضر به سبب فرسودگی بیش از حد ماشین آلات قسمتهای پنبه - پاك كنی صابون سازی و تصفیه با ظرفیتهای كمتر قابل بهره گیری بوده و قسمت روغن كشی به طور كلی 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 می‌باشد. پساب صنعتی آلوده بوی نامطبوع حاصل از خلط صابون، پرزهای معلق پنبه و سایر آلودگی‌های ناشی از احتراق دیگهای بخار در هوای محیط از یكسو، و روشهای قدیمی و غیر اقتصادی تولید روغن و صابون از سوی دیگر از عوامل تشدید كننده مساله می‌باشد.

پروانه تولید، دانش فنی و برخی ماشین آلات و تجهیزات قابل استفاده این واحد به عنوان موارد قابل بهره‌گیری در طرح جامع شركت (توسعه واحد یك) مد نظر قرار گرفته اند.

1 –2 تولیدات اصلی و جانبی كارخانه كشت و صنعت

تولیدات كارخانجات كشت و صنعت شمال را می‌توان 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 كنجاله، محصولات جانبی واحد2 را تشكیل می‌دهند، در واحد یك نیز روغن نباتی، به عنوان محصول اصلی و لینترهای 2 و 1، پوسته، كنجاله، خلط صابون، گلیسیرین و اسیدهای چرب و اكسیژن به عنوان محصولات جانبی، تولید می‌شود. ضمناً در واحد یك، قوطیهای حلبی مورد نیاز جهت بسته بندی روغنهای نباتی نیز در ظرفیتهای مختلف (2، 4، 10 پوند و 17 كیلو) تولید می‌گردد. در این بخش شرح مشخصات، استانداردها و موارد مصرف تولیدات كارخانجات ارائه گردیده است.

1 – 3 شرح تولیدات اصلی و جانبی

الف – پنبه محلوج:

عبارت است از الیاف طبیعی گیاه پنبه كه از جدا سازی وش[1] به پنبه محلوج بدست می‌آید. مقدار پنبه بدست آمده صرف نظر از درجه بندی آن 33 درصد وزن وش را تشكیل می‌دهد.

ب – روغن نباتی:

عبارت است از روغن خوراكی بدست آمده از دانه‌های روغنی از قبیل دانه پنبه، سویا، آفتابگردان، زیتون، ذرت، بادام زمینی، خرما، انگور، گوجه فرنگی، نارگیل و ….. كه به دو صورت جامد (هیدروژنه) و مایع (اشباع شده) مورد عرضه و مصرف قرار می‌گیرد. 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 تشكیل می‌دهد كه البته جدا سازی تمامی مقادیر مذكور میسر (یا اقتصادی) نبوده و برای مثال حدود 16 درصد روغن پنبه دانه در روشهای معمول جداسازی (OR SOLVENI MILLING EXTRACTION) قابل استحصال می‌باشد.

ج – صابون رختشوئی:

ماده پاك كننده ای است (قدیمی ترین ماده شوینده شناخته شده) كه از نمك حاصل از تركیب اسیدهای چرب با مواد قلیائی نظیر سود بدست می‌آید.

اسیدهای چرب مورد استفاده در صابون سازی می‌تواند از خلط صابون (TRIGLYCERIDE) حاصل از تصفیه روغن خام نیز بدست آید.

با افزایش توسعه تكنولوژی روغن در جهان، تاثیر چندانی در مصرف روغن كشورمان نداشته است. اما در ایران الگوی مصرف چربیها وروغنها در 30 سال گذشته تغییر كرده است چربیهای هیدروژنه 76 %، كره 14% و روغن مایه 10 %.

1 – 4 محصولات جانبی كارخانه‌های روغن‌كشی

پس از مرحله روغن كشی از دانه‌های روغنی محصول باقیمانده كنجاله نامیده می‌شود كه یكی از مهمترین مواد تامین كننده، تغذیه دام و طیور به شمار می‌آید. با توجه به كمبود شدید خوراك دام در ایران كه باید در هر سال بیش از 500 هزار تن انواع علوفه از خارج وارد كشور شود، اهمیت كنجاله بیشتر احساس می‌گردد. بهترین نوع كنجاله برای نام كنجاله، سویا می‌باشد. زیرا حاوی 50 % پروتئین است. كنجاله آفتابگردان نیز از كیفیت خوبی برخوردار است.

1 – 5 تركیبات شیمیایی چربیها در روغنها

ساختار شیمیایی چربیها تری اسیل گلیسیرید می‌باشد كه سه مولكول اسید چرب با یك مولكول گلیسرول (الكل سه ظرفیتی) طی واكنش استری شدن تركیب 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 تركیب نوع اسید چرب تشكیل دهنده ساختار تری اسیل گلیسیرید دارد. اصطلاح چربی برای موادی است كه در دمای معمولی جامد هستند و روغنها كه به طبع در دمای معمولی مایع هستند. اگر سه اسید چرب یكسان باشند محصول تری گلیسیرید ساده است و اگر سه تا مختلف باشند، تری گلیسیرید مخلوط نام دارد. اسیدهای چرب كه در طبیعت وجود دارند دارای اتم زوج به استثنای ایزو و الریك اسید می‌باشند.

1 – 6 مراحل تهیه روغن‌های نباتی

الف) استخراج

ب) پالایش

ج) بی رنگ كردن

د) هیدروژناسیون

1 – استخراج:

استخراج به دو طریقه انجام می‌شود.

الف: فشردن مكانیكی كه عبارتند از پاره كردن سلولهای نباتی محتوی چربی كه معمولاً به وسیله گرما و سپس فشردن آن زیر فشار قوی است.

ب: استخراج با حلال كه مستلزم غوطه ور ساختن دانه‌های روغنی در داخل مایعی است كه می‌تواند یك مشتق نفتی، یا یك مایع غیر قابل استعمال، معمولاً هیدروكربن كلردار بوده و چربی استخراج شده را جمع آوری می‌نمایند.

2 – پالایش:

روغن نباتی خام بدست آمده از روش فشردن مكانیكی یا استخراج با حلال خالص نبوده بلكه با مواد همراه است. برای جدا نمودن این ناخالص‌ها باید آنرا پالایش نمود.

مراحل پالایش روغن خام

الف: مرحله اول عملیات پالایش

ب: جدا كردن روغن

ج: شستشوی روغن تصفیه شده

3 – بی رنگ كردن: (post Biea chihg)

در اغلب عملیات تكنولوژیكی حذف رنگ از روغن‌ها و چربی‌های بدون توجه به منبع و منشا آنها مطلوب تشخیص داده شده است در عملیات بی رنگ كردن چربی‌ها از خواص ویژه خاك رس استفاده می‌شود.

روغن فیلتر شده، جهت نیكل گیری و رنگبری به خود، به قسمت بیرنگ مرحله دوم برده می‌شود. در این مرحله 15 kg خاك سنگین (رنگبر، توسنیل) به همراه 10 kg خاك سبك (پرلیت) به همراه 2.5 kg اسید سیتریك با روغن مخلوط شده (توسط آب گرم) و به كمپرسور می‌روند. این عمل تحت خلاء انجام می‌شود و به این وسیله مواد زائد داخل روغن نیز جدا می‌شود. وجود اسید سیتریك باعث ایجاد كمپلكسی از اسید و نیكل در داخل تانك شده و در مرحله بعدی توسط فیلتراسیون، كمپلكس فوق جدا می‌شود و هدف اصلی این مرحله نیز نیكل گیری می‌باشد.

4 – هیدروژناسیون: (HYDROGENATION)

روغنهای مایع كه به مقدار فراوان به بازارهای جهان عرضه می‌شوند برای مصرف مستقیم نامناسبند و قابلیت نگهداری آنها نیز با اقتصاد جدید كه وجود مقداری ذخیره را ضروری می‌داند مطابقت نمی كند.

اولین بار شخصی بنام نورسن در سال 1903 میلادی هیدروژناسیون روغنهای سبزیجات را كشف كرد و فرآیندهای اصلی شیمیایی در صنعت چربی و روغن توسعه پیدا كرده است. صنعت دانه روغنی از توانایی هیدروژنه شدن محصولات فرعی روغن تولید شده به وسیله استخراج دانه نتیجه می‌شود. بنابراین قسمتهایی از دانه كه پروتئین كمی دارند برای تغذیه حیوانات استفاده می‌شود. رشد كامل صنعت سویا با رشد هیدروژناسیون روغنهای خوراكی به طور هماهنگ پیش می‌روند. در سال 1775 در ایالت متحده حدود 3/7 میلیون پوند روغن هیدروژنه شدند. اگر ماكاتالیست مورد استفاده را در حدود 02 0 % نیكل تخمین بزنیم پس 5/1 میلیون پوند نیكل مورد احتیاج است. همچنین اگر ما اندیس یدی را از 125 تا 90 حدس بزنیم، میانگین كاهش اندیس یدی 35 است پس 6/3 میلیون فوت مكعب هیدروژن مورد احتیاج است. بنابراین یك قسمت مهمی از صنعت ما را تشكیل می‌دهد.

1 – 7 علّت هیدروژناسیون

دو دلیل برای جامد كردن روغن موجود است:

الف: تعداد پیوندهای دوگانه را كاهش می‌دهد، فرصت برای اكسیداسیون را كم می‌كند، پایداری طعم و بو افزایش می‌یابد.

ب: خواص فیزیكی را تغییر می‌دهد، بنابراین محصولات دارای بهره بیشتری می‌باشند محصولاتی مانند مارگارین، (shortinting) چربیهای پوشش دار، چربیهای سرخ شده همه نتیجه هیدروژناسیون روغنها می‌باشند. همچنین محصولات غیر خوراكی بیشماری مانند الكل ها، آمینها، اكسیدها و غیره به وسیله هیدروژناسیون چربیها یا اسیدها ساخته می‌شوند، كه این محصولات به وسیله محدود كردن صنعت چربی خوراكی گزارش شده است.

1 – 8 واكنش هیدروژناسیون كلی

1 – انتشار عوامل شركت كننده به سطح كاتالیست

2 – جذب

3 – واكنش سطحی

4 – دفع

5 – انتشار محصولات از سطح كاتالیست

1 – 9 جزئیات مراحل و دستگاهها

درجه هیدروژناسیون به عدد بستگی دارد و كاهش یك مولكول ید روغن معادل Ib 5.07 هیدروژن می‌باشد به ازاء 1000 I B روغن پنبه دانه ((نوع دانه در اینجا مؤثر است)).

كنورتور:

نمای كلی از كنورتور:

1 – ولو خروجی آب

2- ولو ورودی بخار

3- ولو ورودی آب

در كنورتور هیدروژناسیون انجام می‌شود. موادی مانند نیكل با كمك كاتالیزور را هم می‌توان در منبعی جداگانه حل كرده و سپس وارد كنورتور كرد. كه این مواد یا به صورت پودر وارد می‌شوند یا پولك.

قبل از نیكل زدن رفراكت خوانده می‌شود. هرچه رفراكت بالاتر باشد در نتیجه نقطه ذوب بالاتر و هیدروژناسیون بهتر و بیشتر صورت گرفته است. نقطه ذوب باید مناسب با دمای بدن باشد (حدود 36-38C) البته تنظیم نقطه ذوب به فصل سال هم وابسته است.

سپس سیستم خلاء قطع شده و شروع به تزریق گاز هیدروژن می‌كنیم. این گاز با فشار از گاز پلنت می‌آید. در هنگام گاز خوردن دما تا حدود 200C بالا می‌رود زمان گاز خوری حدود 1-1.10haur است. وپس از اندازه گیری اندیس ید عدد رفراكت و نقطه ذوب نمونه در آزمایشگاه، گازدهی متوقف می‌شود. پس از عمل هیدروژناسیون باید نیكلها مجدداً گرفته شود. پس از گازدهی سیستم باید سرد گردد. از همان كوئل به طور معكوس (از پایین) آب وارد می‌شود و جریان پیدا می‌كند و از قسمت بالا خارج می‌شود و در دما در 100C ثابت می‌شود. یكبار دیگر خلاء گیری می‌شود، تا گازهای مسموم موجود گرفته شود، سپس خلاء شكسته می‌شود.

بهترین شرایط در این مرحله این است كه فشار كنورتور 2.5 باشد. و زمان گاز خروجی طولانی نباشد. اگر فشار كنورتور بالا باشد، عمل گاز خروجی به خوبی صورت نمی گیرد. همین طور اگر زمان گاز خروجی طولانی باشد در اینجا اندیس ید تغییر می‌كند.

اگر روغن در خط خنثی نشده باشد و حالت صابونی یا موم داشته باشد، یا كاتالیستها به خوبی عمل نكرده باشد. (رطوبت یا آب خورده باشند) باعث بالا رفتن فشار كنورتوری شوند یا اینكه بیشتر از ظرفیت كنورتور وارد شده باشد.

1 – 10 نقش گاز

گاز هیدروژن ابتدا در روغن حل شده كه تماس بین روغن حل شده در هیدروژن و كاتالیست به وجود می‌آید و واكنش صورت می‌گیرد در اینجا مسئله حلالیت هیدروژن دارای اهمیت است كه این حلالیت با افزایش درجه حرارت و فشار بالا می‌رود و سیستم باید بتواند درجه حرارت و فشار بالا را تحمل كند.

کلمات کلیدی : كارخانه روغن كشی كشت;روغن نباتی;فرآورده های روغنی سویا