نقش دستگاه فیلتر پرس در تصفیه و تولید نشاسته ، مقالع علمی در زمینه استفاده از فیلترپرس در تولید نشاسته
تصفیه نقش مهمی در تولید نشاسته دارد
نشاسته یک ماده غذایی اولیه است و به عنوان منبع اصلی کربوهیدرات در تولید جهانی غذا عمل می کند. تولید نشاسته تجاری یک فرآیند مرطوب است و فیلتراسیون نقش عمده‌ای در فرآیند تولید دارد.
منبع انرژی در انتهای زنجیره غذایی که هر موجود زنده روی زمین تغذیه می کند خورشید است و رایج ترین مسیر برای رسیدن این انرژی به انسان از طریق نشاسته، پودر سفید و پلی ساکارید گلوکز است. نشاسته توسط گیاهان تولید می شود تا در دوره هایی با آفتاب کمتر یا بدون آفتاب (یعنی در طول شب یا زمستان) آنها را به راحتی در دانه ها و ریشه ها ذخیره کنند. در حالی که نشاسته به صورت تجاری از بسیاری از محصولات مختلف تولید می شود، بیشتر از ذرت، گندم، برنج، سیب زمینی به دست می آید. سالانه چندین میلیون تن نشاسته تولید می شود.
نشاسته علاوه بر کاربردهای فراوان آن در مواد غذایی، در سراسر صنایع دارویی، شیمیایی و کاغذسازی به دلیل خواص مطلوبش به عنوان پرکننده، عامل اتصال، سفت کننده برای کاغذ و مقوا، روان کننده یا چسب استفاده می شود.
نشاسته تولید شده توسط محصولات عمده به طور قابل توجهی متفاوت است، با اندازه دانه های نشاسته از حدود 5 میکرومتر تا بیش از 100 میکرومتر، برنج دارای بهترین نوع نشاسته است. این تأثیر عمده ای بر نحوه استفاده از نوع خاصی از نشاسته و همچنین بر روش های تولید دارد. فیلتراسیون، به ویژه، به شدت تحت تأثیر اندازه و توزیع ذرات است.
عملکرد دانه های نشاسته را می توان با عملیات حرارتی یا شیمیایی اصلاح کرد. این می‌تواند به این دلیل باشد که آنها را به‌عنوان یک غلیظ‌کننده راحت‌تر به سوپ تبدیل میکند یا به آنها خاصیت کاتیونی می‌دهد تا مثلاً هنگام تولید کاغذ، جذب الیاف سلولزی با بار منفی شوند.
تولید نشاسته تجاری یک فرآیند مرطوب است و فیلتراسیون یک عامل حیاتی در موفقیت این فرآیند است که هم برای از بین بردن رطوبت به طور موثر از تبخیر و هم برای شستن ناخالصی ها یا اصلاح مواد شیمیایی مفید است. این مقاله صنعت نشاسته و اهمیت فیلتراسیون را بررسی میکند و به برخی از راه‌هایی که می‌تواند بر موفقیت کلی یک فرآیند تأثیر بگذارد را بررسی میکند.
فرایند تولید:
در شکل یک صفحه جریان ساده برای تولید نشاسته ذرت را نشان می دهد. هدف اصلی این فرآیند تولید مقادیر زیاد، از جمله روغن ذرت، گلوتن. که ممکن است برای تقویت آرد گندم برای تهیه نان اضافه شود و سایر مواد سلولزی که ممکن است برای خوراک دام استفاده شود.
فرآیند، از محصول کشاورزی (دانه یا ریشه) تا نشاسته و مشتقات آن، با جداسازی جامد از مایع و مراحل طبقه‌بندی، از غربال‌گری تا حذف الیاف و پوسته‌ها تا فرآیند تصفیه نهایی و شستشو قبل از خشک‌کردن حرارتی، پر می‌شود.
نشاسته ها با توجه به نوع و درجه اصلاح آنها از نظر فیلتر پذیری متفاوت هستند.
از فیلتر کردن نسبتاً آسان تا نسبتاً دشوار فهرست شده اند: سیب زمینی و ذرت؛ گندم؛ و برنج
| نشاسته گندم – یک مورد خاص:
همانطور که در شکل نشان داده شده است، ذرات نشاسته گندم دو اندازه مجزا دارند. کسری درشت ذرات نشاسته نوع A بیش از 50٪ از جرم نشاسته را تشکیل می دهد، اما نوع B ریزتر اکثریت قریب به اتفاق (بیش از 95٪) از تعداد ذرات را تشکیل می دهد. این اشکال نشاسته اهداف متفاوتی برای گیاه دارند (و در مراحل مختلف رشد گیاه تولید می شوند) و به همان اندازه وقتی در مصارف غذایی یا صنعتی استفاده می شوند، خواص متمایزی دارند.
|
این خاصیت غیر معمول به این معنی است که کارخانه های نشاسته گندم معمولاً به انواع A و B طبقه بندی می شوند، به عنوان مثال با استفاده از هیدروسیکلون، سپس این دو جریان به عنوان محصولات جداگانه در نظر گرفته می شوند.
از منظر فیلتراسیون، این نشاسته ها با توجه به تفاوت بسیار زیاد در سطح و چگالی بسته بندی در کیک فیلتر، رفتار بسیار متفاوتی دارند. نوع A از نظر توان عملیاتی فیلتر پذیرتر است. این امر می تواند هنگام انتخاب تجهیزات فیلتراسیون مناسب منجر به دوراهی شود. انتخاب تجهیزات یکسان برای هر دو جریان می تواند از نظر دانش اپراتور و جابجایی قطعات یدکی مزایایی را به همراه داشته باشد. از سوی دیگر، ممکن است استفاده از تجهیزات اولیه (و در نتیجه کم‌هزینه‌تر) یا نوع A و تجهیزات تخصصی‌تر برای نوع B مقرون به صرفه‌تر باشد.
این تصویر دیگری از این است که چگونه نتایج فرآیندهای فیلتراسیون در نهایت نتیجه مجموع میلیاردها برهمکنش میکروسکوپی بین ذرات بسیار کوچکی است که قابل دیدن نیستند.
اصلاح همچنین قابلیت فیلترپذیری نشاسته را کاهش می دهد، به طوری که منطقه فیلتراسیون مورد نیاز ممکن است دو برابر شود.
با توجه به شکل در مرحله فیلتراسیون – شستشو/آب زدایی نشاسته اصلاح شده (دوغاب نشاسته) قبل از خشک شدن حرارتی، نتیجه چنین فرآیندهای فیلتراسیون از نظر هزینه، کیفیت، حجم تولید و اثرات زیست محیطی، تأثیر زیادی بر موفقیت فرآیند کلی تولید دارد.
هزینه خشک کردن:
تولید نشاسته یک فرآیند مرطوب است و معمولاً به صورت پودر خشک عرضه می شود، بنابراین حذف رطوبت یک مسئله حیاتی است. به طور کلی، ما می دانیم که برای تبخیر یک مقدار معین آب چقدر انرژی لازم است. بنابراین، اگر بتوانیم رطوبت کیک فیلتر را که وارد خشک کن می شود کاهش دهیم، می توان سود آن را از نظر انرژی (و در نتیجه هزینه سوخت) محاسبه کرد.
برای نشان دادن اهمیت این موضوع، فرآیندی را در نظر بگیرید که 10 تن در ساعت نشاسته تولید می کند. فرض کنید روشی برای کاهش رطوبت کیک از 30٪ (بر اساس وزن) به 25٪ یافت می شود، شاید عملکرد مرحله فیلتراسیون تغییر کند یا حتی یک فناوری فیلتراسیون جدید اتخاذ شود.
ظرفیت باز کردن قفل:
در نظر بگیرید که فرآیند نشاسته با ظرفیت خشک کن حرارتی، به عبارت دیگر، توانایی آن در تبخیر آب محدود می شود. با استفاده از همین مثال (30 درصد در مقابل 25 درصد وزنی)، می توان نشان داد که ظرفیت خشک کن، بر حسب نشاسته خشک، تقریباً 30 درصد قابل افزایش است.
استفاده از آب:
صنعت نشاسته مصرف کننده بسیار زیاد آب است (تقریباً همه آنها در نهایت گیاه را یا در جریان زباله یا بخار آب خشک کن/تبخیرکننده ها ترک می کنند). به حداقل رساندن استفاده از آب می تواند یک عامل کلیدی در موفقیت یک گیاه نشاسته ای باشد، به ویژه در مناطقی از جهان که آب فراوان نیست.
اثربخشی فرآیند شستشوی کیک فیلتر به عوامل مختلفی بستگی دارد. در شرایط ایده آل، آب تازه از کیک فیلتر عبور می کند و در حین کار جایگزین تمام مایع کیک می شود. به این ترتیب با یک تعویض ساده تمام شستشوی لازم به دست می آید. با این حال، در عمل، تغییرات ماکرو و میکروسکوپی در خواص کیک به این معنی است که این شستشو ترجیحاً از برخی قسمت‌های کیک فیلتر عبور میکند، در حالی که مناطق دیگر نسبتاً دست نخورده باقی می‌ماند. تغییرات ماکروسکوپی ممکن است شامل ترک های بزرگ در کیک یا مناطقی باشد که توسط دوغاب ورودی یا شستشو از بین می روند. از نظر میکروسکوپی، حتی کیک فیلتری که کاملاً یکنواخت به نظر می رسد دارای تغییراتی است، با برخی از مناطق که کمی نفوذپذیرتر از سایرین هستند.
در این وضعیت غیر ایده آل، ممکن است برای رسیدن به سطح مشخصی از نتیجه شستشو، نسبت آب بسیار بالاتر از حد مورد نیاز باشد. نقطه قوت فیلترپرس صفا این است که از نظر ماکروسکوپی کیک فیلتر بسیار یکنواختی تولید می کنند و با توجه به فشارهای بالا استفاده می شوند، همچنین می توانند کیک هایی تولید کنند که ساختار میکروسکوپی بسیار یکپارچه و یکنواخت دارند به طوری که مصرف آب را می توان به حداقل رساند.
تصفیه زباله:
علیرغم تمام مراقبت ها و توجه هایی که نشاسته قبل از رسیدن به مرحله جداسازی اولیه دریافت کرده است، مقدار قابل توجهی از نشاسته اغلب از طریق فیلتر کدر و فیلتر شستشو از بین می رود.
این نشاسته که سرمایه گذاری زیادی روی آن انجام داده است، به جای اینکه به مشتری فروخته شود، به سادگی به یک سیستم تصفیه زباله فرستاده می شود.
بهداشت:
تجهیزات فیلتراسیون باید با تعدادی از فازهای مختلف مواد مانند گاز، مایع، کیک فیلتر چسبنده و گرد و غبار مقابله کنند. از آنجایی که نشاسته یک منبع غذایی عالی برای میکروب ها است، این یک چالش برای طراحی های بهداشتی است.
بهینه سازی فرآیند:
تعدادی از عوامل می توانند بر نتیجه فرآیند فیلتراسیون تأثیر بگذارند و در این بخش به بررسی برخی از مهمترین آنها می پردازیم.
فناوری / نوع فیلتر:
در طول بیست سال گذشته، افزایش قابل توجهی در تعداد کارخانه‌های نشاسته‌سازی با استفاده از فیلتراسیون تحت فشار، و به‌ویژه فیلتر پرس مشاهده شده است.
کیک های فیلتر یکنواخت، به راحتی قابل شستشو هستند و برای نتیجه مشابه از آب کمتری برای شستشوی استفاده می کنند.
| انتخاب تجهیزات: |
| هر یک از نیروهای محرک اصلی برای فیلتراسیون صنعتی در تاسیسات فیلتراسیون نشاسته در سراسر جهان – سانتریفیوژ، فشار و خلاء نشان داده شده است. با این حال، هر یک از اینها ممکن است برای یک مورد خاص مناسب باشند.
انتخاب تجهیزات در حالت ایده آل باید با آگاهی کامل از چگونگی تبدیل نتیجه فیلتراسیون به نتایج حیاتی انجام شود: |
دوغاب های نشاسته دارای برخی از خواص بسیار غیرعادی هستند. آنها به شدت ضخیم کننده برشی هستند. این ویژگی ها می توانند چالش هایی را برای پمپاژ و جابجایی مواد ایجاد کنند. اگر نشاسته خیلی سخت و سریع فشار داده شود، مقاومت می کند.
همچنین، نسبت به سایر کاربردها، نشاسته از نظر مقاومت در برابر جریان ارائه شده توسط کیک فیلتر، یک ماده «آسان» برای فیلتر کردن است. با این حال، این می تواند منجر به مشکلاتی شود. آبگیری بسیاری از نشاسته ها به قدری آسان است که می توان تجهیزات فیلتر را با نشاسته بیش از حد پر کرد. اگر به حال خود رها شود، کیک در یک فیلتر نشاسته از طریق لوله های تغذیه به پمپ تغذیه به پیشروی ادامه می دهد.
عملیات/کنترل:
همانطور که در کادر، چالش های جابجایی و فیلتراسیون دوغاب نشاسته بحث شد، دوغاب نشاسته به دلیل ضخیم شدن برشی و رفتار سریع فیلتر می تواند بسیار مشکل ساز باشد. به طور کلی، بهتر است درعملیات نشاسته خیلی عجله نکنید. به آن اجازه دهید تا با سرعت راحت به تجهیزات فیلتراسیون جریان یابد و در نحوه کنترل فرآیند تغذیه بسیار مراقب باشید (پر کردن بیش از حد ممکن است حتی باعث آسیب به تجهیزات شود).
احتمالات آینده:
با توجه به ماهیت شدید رقابتی صنعت نشاسته، نیاز دائمی به پیشروی از نظر هزینه، کیفیت، بهره‌وری و عملکرد زیست‌محیطی وجود دارد. این نیاز در چارچوب افزایش روزافزون حجم تولید و جستجوی مستمر برای راه‌هایی برای افزودن ارزش به نشاسته است.
همراه : 09129342100
مرکز تماس : 02148000405
info@filterpresscompany.ir
polyabsafa@yahoo.com
درباره نویسنده