ปัจจัยหลักที่มีผลต่อปริมาณน้ำมันตกค้างในกากถั่วเหลือง

ปริมาณน้ำมันตกค้างในกากถั่วเหลืองเป็นดัชนีชี้วัดสำคัญในกระบวนการผลิตของโรงงานแปรรูปน้ำมันถั่วเหลือง ซึ่งสะท้อนถึงระดับการผลิต การจัดการ และเทคโนโลยีขององค์กร และเป็นหนึ่งในประเด็นสำคัญที่กิจการแปรรูปน้ำมันและไขมันให้ความสนใจ ในบทความนี้ ได้วิเคราะห์ปัจจัยหลายประการที่ส่งผลต่อปริมาณน้ำมันตกค้างในกากถั่วเหลืองโดยเฉพาะ และได้นำเสนอข้อเสนอแนะที่สอดคล้องกับการปฏิบัติการผลิต เพื่อลดน้ำมันตกค้างในกากถั่วเหลืองและเพิ่มประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ

ด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรมน้ำมันพืช โรงงานบดถั่วเหลืองมีการเปลี่ยนแปลงไปในทุกวัน และการนำเทคโนโลยีใหม่ อุปกรณ์ใหม่ และกระบวนการใหม่มาใช้ได้เพิ่มขนาดการผลิตขึ้นเรื่อยๆ ข้อกำหนดการควบคุมตัวชี้วัดผลิตภัณฑ์ก็สูงขึ้นเรื่อยๆ โดยปริมาณน้ำมันตกค้างในกากถั่วเหลืองได้รับความสนใจเป็นพิเศษในฐานะตัวชี้วัดสำคัญในกระบวนการสกัด

ปริมาณน้ำมันตกค้างในกากถั่วเหลืองหมายถึงปริมาณน้ำมันที่ยังไม่ถูกสกัดออกจากกากถั่วเหลืองหลังจากขั้นตอนการเตรียมและขั้นตอนการสกัดด้วยตัวทำละลาย การลดปริมาณน้ำมันตกค้างในกากถั่วเหลืองมีความสำคัญทางเศรษฐกิจอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ประมาณการจากกำลังการบด 3,000 ตันต่อวัน หากปริมาณน้ำมันตกค้างในกากถั่วเหลืองลดลง 0.1% จะเพิ่มผลกำไรให้กับธุรกิจแปรรูปน้ำมันถั่วเหลืองมากกว่า 100,000 ดอลลาร์ในแต่ละปี

ในขณะเดียวกัน ปริมาณน้ำมันตกค้างในกากถั่วเหลืองยังสะท้อนถึงระดับเทคโนโลยีการแปรรูปและการจัดการการผลิต และแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการแข่งขันที่แตกต่างระหว่างองค์กร ดังนั้นจึงได้รับความสำคัญจากธุรกิจแปรรูปน้ำมันถั่วเหลือง

1. ส่วนเตรียมวัตถุดิบ

การเตรียมวัตถุดิบประกอบด้วยหลายขั้นตอน เช่น การทำความสะอาด การปรับสภาพถั่วเหลือง การแตกและกะเทาะเปลือก การทำเป็นแผ่น การอัดรีด ฯลฯ ซึ่งมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด และการปรับเปลี่ยนแต่ละกระบวนการจะส่งผลต่อกระบวนการถัดไป

1.1 การทำความสะอาด

ถั่วเหลืองอาจปนเปื้อนสิ่งเจือปนจำนวนหนึ่งระหว่างการเก็บเกี่ยว การขนส่ง และการเก็บรักษา สิ่งเจือปนเหล่านี้ได้แก่ ฟาง ลำต้นและใบ ดิน วัตถุโลหะ ฯลฯ วัตถุประสงค์ของส่วนนี้คือการกำจัดสิ่งเจือปนออกจากเมล็ดพืชน้ำมัน

หากสิ่งเจือปนเหล่านี้ไม่ถูกกำจัดออก ในด้านหนึ่ง สิ่งเจือปนจะดูดซับน้ำมันจำนวนหนึ่งและคงอยู่ในก้อนเค้ก ทำให้ประสิทธิภาพการสกัดน้ำมันลดลง ในอีกด้านหนึ่ง สิ่งเจือปนจะถูกพาไปยังส่วนถัดไป ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการแปรรูปของส่วนอื่นๆ ตัวอย่างเช่น การมีเหล็กในวัตถุดิบจะไม่เพียงแต่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการแตกและบดเท่านั้น แต่ยังย่ออายุการใช้งานของอุปกรณ์และแม้กระทั่งทำลายอุปกรณ์อีกด้วย

1.2 การปรับสภาพ

เปลือกถั่วเหลืองมีลักษณะบางและมีความยึดเกาะกับเนื้อเมล็ดที่แข็งแรง แม้จะแตกภายใต้แรงกระทำจากภายนอก เปลือกอาจยังคงติดอยู่กับเมล็ดที่แตก และยากที่จะกำจัดออกได้อย่างสมบูรณ์ เครื่องปรับสภาพสามารถควบคุมความชื้นและอุณหภูมิของถั่วเหลือง ซึ่งช่วยลดปริมาณความชื้นในถั่วเหลืองลง 1% ถึง 2% และเพิ่มอุณหภูมิเป็น 55-65 °C ทำให้เปลือกถั่วเหลืองกรอบและแตกง่าย หลังจากนั้นเมื่อผ่านการแตกหัก การกะเทาะเปลือกจะทำได้ง่ายขึ้นและมีประสิทธิภาพสูงกว่า

1.3 การแตก

หลังจากขั้นตอนการแตกเมล็ด ถั่วเหลืองจะแตกเป็น 6-8 กลีบที่มีขนาดค่อนข้างสม่ำเสมอ และเปลือกถั่วเหลืองจะหลุดออกจากผิวของเมล็ดได้ง่าย หากไม่เอาเปลือกถั่วออก มันจะดูดซับน้ำมันได้ง่ายในขั้นตอนการสกัด ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของน้ำมันที่เหลือในกากถั่วเหลือง นอกจากนี้ในการผลิตน้ำมันพืชขนาดใหญ่ การกำจัดเปลือกถั่วมากกว่า 80% สามารถเพิ่มขีดความสามารถในการประมวลผลของอุปกรณ์ได้อย่างมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เครื่องดูดฝุ่นสำหรับการกะเทาะเปลือกหลังจากแตกเมล็ด

ปริมาณเปลือกถั่วเหลืองอยู่ที่ 6%-8% และปริมาณน้ำมันในเปลือกถั่วเหลืองโดยทั่วไปน้อยกว่า 1% ส่วนประกอบหลักของเปลือกถั่วเหลืองคือเซลลูโลส หากการกะเทาะเปลือกไม่เพียงพอ ส่วนหนึ่งของเปลือกถั่วจะติดอยู่บนพื้นผิวของแผ่นหลังจากการบดแผ่น จึงเกิดเป็นเยื่อกั้นที่สามารถขัดขวางการสัมผัสโดยตรงระหว่างตัวทำละลายกับน้ำมันในเมล็ดถั่วเมื่อทำการสกัด ซึ่งไม่เอื้อต่อการสกัดน้ำมันและจะส่งผลให้ปริมาณน้ำมันคงเหลือในกากถั่วเหลืองเพิ่มขึ้น

ในทางตรงกันข้าม หากกะเทาะเปลือกถั่วเหลืองออกอย่างสมบูรณ์ จะสามารถแก้ไขข้อด้อยดังกล่าวได้

1.4 การทำเป็นแผ่น

กระบวนการทำเป็นแผ่นคือการบีบอัดเซลล์เมล็ดพืชน้ำมันด้วยแรงดันระหว่างลูกกลิ้งทำให้บางส่วนของผนังเซลล์ถูกทำลาย และเมล็ดพืชน้ำมันกลายเป็นแผ่นบางที่มีพื้นที่ผิวมาก ดังนั้นกระบวนการทำเป็นแผ่นจึงสามารถย่นระยะทางการสกัดน้ำมันออกจากเมล็ดพืชน้ำมัน

ตามทฤษฎีแล้ว ค่าสัมประสิทธิ์พื้นผิวที่ใหญ่ขึ้นของการสัมผัสระหว่างเกล็ดและตัวทำละลาย ยิ่งทำให้ผลการสกัดดีขึ้น หากเกล็ดบางเกินไป (<0.3 มม.) ระดับการเป็นผงจะเพิ่มขึ้น ซึ่งจะส่งผลต่อการซึมผ่านแบบวนซ้ำของมิเซลลา ในที่สุดทำให้ปริมาณน้ำมันคงเหลือในกากถั่วเหลืองเพิ่มขึ้น หากเกล็ดหนาเกินไป (>0.5 มม.) เซลล์เนื้อเยื่อจะไม่ถูกทำลายอย่างสมบูรณ์ ตัวทำละลายไม่สามารถซึมเข้าไปในภายในของเกล็ดได้อย่างรวดเร็ว และน้ำมันภายในเกล็ดไม่สามารถแพร่ออกมาด้านนอกได้อย่างรวดเร็ว ดังนั้น ความหนาของเกล็ดควรได้รับการตรวจสอบบ่อยครั้งระหว่างกระบวนการผลิต และความหนาของเกล็ดควรอยู่ที่ 0.3-0.4 มม.

1.5 การอัดรีด/การขยายตัว

แผ่นเมล็ดพืชน้ำมันที่ผ่านการขยายตัวมีรูพรุนและการซึมผ่านที่ดี และอัตราการซึมผ่านของน้ำมันผสมดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ปริมาณน้ำมันผสมที่ซึมผ่านต่อตารางเมตรต่อชั่วโมงสามารถสูงถึง 40-50 ลูกบาศก์เมตร ดังนั้น การซึมผ่านที่ดีสามารถทำให้อัตราน้ำมันคงเหลือลดลงตามไปได้ หลังการขยายตัว ตัวทำละลายไม่ถูกกักเก็บได้ง่ายเมื่อแผ่นเคลื่อนที่ไปยังส่วนสกัดของเครื่องสกัด ดังนั้น โหลดของตัวทำละลายที่กู้คืนโดยระบบกำจัดตัวทำละลายและระบบอบแห้งจึงลดลง และการบริโภคความร้อนและไอน้ำก็ลดลงด้วย

ในกระบวนการผลิตจริง ควรปรับพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความชื้น อุณหภูมิการขยายตัว และปริมาณไอน้ำ เพื่อให้แน่ใจว่ามีผลการขยายตัวที่ดีที่สุด

2. ส่วนสกัด

ระหว่างกระบวนการสกัด ปัจจัยที่ส่งผลต่อปริมาณน้ำมันตกค้างในกากถั่วเหลืองได้แก่ อุณหภูมิการสกัด เวลาการสกัด ความบริสุทธิ์ของตัวทำละลาย และปริมาณตัวทำละลาย

2.1 อุณหภูมิการสกัด

ตัวทำละลายที่ใช้ในอุตสาหกรรมสกัดในปัจจุบันส่วนใหญ่เป็น n-hexane และช่วงการกลั่นคือ 66-68 °C อุณหภูมิการสกัดควรอยู่ในช่วง 55-60°C ซึ่งในกรณีนี้การเคลื่อนที่ทางความร้อนของโมเลกุลตัวทำละลายและน้ำมันค่อนข้างแข็งแรง ความหนืดค่อนข้างต่ำ และความต้านทานการแพร่ของโมเลกุลตัวทำละลายและน้ำมันมีน้อย

อย่างไรก็ตาม หากอุณหภูมิการสกัดสูงเกินไป ในด้านหนึ่งจะเกิดการระเหยของตัวทำละลายจำนวนมาก ซึ่งไม่เพียงแต่เพิ่มภาระให้กับคอนเดนเซอร์ แต่ยังทำให้การสกัดไม่เพียงพอและเพิ่มปริมาณน้ำมันตกค้างในกาก

ในทางกลับกัน สารละลายเร่งการละลายของสารที่ไม่ใช่น้ำมัน เช่น ฟอสโฟลิปิด น้ำตาล คอลลอยด์ สารสี ฯลฯ อุณหภูมิในการสกัดที่สูงเกินไปก็อาจส่งผลต่อสีของกากถั่วเหลืองได้ ในทางตรงกันข้าม หากอุณหภูมิในการสกัดต่ำเกินไป ความหนืดของสารละลายและน้ำมันจะสูงขึ้นและการเคลื่อนที่ทางความร้อนลดลง ความต้านทานการแพร่ของโมเลกุลสารละลายและน้ำมันเพิ่มขึ้น ส่งผลให้อัตราการสกัดลดลงในที่สุด

2.2 เวลาการสกัด

ยิ่งเวลาในการสกัดนานเท่าไร ปริมาณน้ำมันที่เหลือในกากถั่วเหลืองก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ในช่วงเริ่มต้นของการสกัด ปริมาณน้ำมันในก้อน/แผ่นจะลดลงอย่างรวดเร็วแล้วจึงลดลงอย่างช้าๆ เพื่อให้มั่นใจในประสิทธิภาพการผลิต การสกัดเป็นเวลานานนั้นไม่สมจริง ไม่ว่าการสกัดจะเหมาะสมหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับลักษณะของวัตถุดิบ อุณหภูมิในการสกัด และประเภทของเครื่องสกัด โดยมีเงื่อนไขในการรักษาดัชนีน้ำมันคงเหลือในอุดมคติ เวลาในการสกัดจะถูกย่อให้สั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อเพิ่มกำลังการผลิตและลดต้นทุนการผลิต

2.3 ความบริสุทธิ์ของตัวทำละลาย

ในระหว่างกระบวนการสกัด สิ่งสำคัญคือต้องมั่นใจว่าสารละลายมีความบริสุทธิ์ โดยทั่วไป มีเหตุผลหลักสองประการที่ทำให้สารละลายไม่บริสุทธิ์:

① เครื่องระเหยท่วม ทำให้สารละลายพาน้ำมันเข้าถังแยกน้ำ หลังจากแยกน้ำแล้ว สารละลายเปลี่ยนเป็นสีเหลือง ทำให้สารละลายไม่บริสุทธิ์

② ความดันบวกของถังแยกน้ำมีค่าสูงเกินไป ทำให้สารละลายผสมกับน้ำ การผสมน้ำมันหรือน้ำในสารละลายจะลดประสิทธิภาพของการฉีดพ่นสารละลายสดครั้งสุดท้าย

เพื่อให้มั่นใจในความบริสุทธิ์ของสารละลายสด ควรใช้มาตรการทางเทคนิคต่อไปนี้:

① ต้องมั่นใจว่าความดันไอน้ำที่ใช้ในกระบวนการผลิตมีความเสถียร และรักษาเครื่องระเหยให้ทำงานภายในช่วงอุณหภูมิและสุญญากาศที่กำหนด

② เพิ่มปริมาตรที่มีประสิทธิภาพของถังแยกน้ำเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการแยกน้ำ

2.4 ปริมาณสารละลาย

ปริมาณสารละลายมักวัดด้วยอัตราส่วนสารละลาย ซึ่งเป็นอัตราส่วนของมวลสารละลายที่ใช้ต่อหน่วยเวลาต่อมวลของวัสดุที่สกัด

อัตราส่วนสารละลายที่สูงมีผลต่อการลดน้ำมันตกค้างในกากถั่วเหลือง แต่ความเข้มข้นของมิเซลล่าต่ำลง ซึ่งเพิ่มภาระให้กับระบบการระเหยและระบบกู้คืนสารละลาย ดังนั้นการบริโภคไอน้ำจึงมากขึ้น

อัตราส่วนสารละลายที่ต่ำ นั่นคือปริมาณสารละลายสดลดลง และความเข้มข้นของมิเซลล่าเพิ่มขึ้น ดังนั้นแรงขับเคลื่อนของกระบวนการถ่ายโอนมวลไม่เพียงพอ ส่งผลให้การสกัดไม่สมบูรณ์และมีน้ำมันตกค้างสูงในกากถั่วเหลือง ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะเลือกอัตราส่วนสารละลายที่เหมาะสมภายใต้เงื่อนไขของการรับประกันดัชนีน้ำมันตกค้าง

3. สรุป

จากการวิเคราะห์แต่ละขั้นตอนของส่วนการเตรียมการและส่วนการสกัด มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อปริมาณน้ำมันตกค้างในกากถั่วเหลือง ปัจจัยเหล่านี้มีความซับซ้อนและมีอิทธิพลต่อกัน ผู้ปฏิบัติงานควรทำการวิเคราะห์ที่ตรงเป้าหมายตามสถานการณ์การผลิตจริง และทำการปรับเปลี่ยนอย่างทันท่วงทีเพื่อลดปริมาณน้ำมันตกค้างในกากถั่วเหลืองและเพิ่มผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจขององค์กร