ما هي المعدات المتوفرة لعملية بثق نخالة الأرز واستخلاص الزيت؟

نخالة الأرز هي منتج ثانوي لمعالجة الأرز، وتمثل بشكل عام 4٪ إلى 6.5٪ من كمية الأرز و6٪ إلى 8٪ من كمية الأرز البني. يتراوح محتوى الزيت في نخالة الأرز من 15% إلى 22%، وهو ما يعادل محتوى الزيت في فول الصويا. زيت نخالة الأرز هو زيت صالح للأكل ومعترف به كزيت صحي غذائي في الداخل والخارج. ومع ذلك، يتم استخدام معظم موارد نخالة الأرز كعلف للماشية والدواجن، مما يؤدي إلى إهدار الموارد بشكل كبير. لذلك، فإن تطوير واستخدام موارد نخالة الأرز بقوة له أهمية عملية مهمة للغاية لتخفيف التناقض بين العرض والطلب على زيت الطعام وزيادة القيمة المضافة لنخالة الأرز.

1 الخصائص الفيزيائية لنخالة الأرز
نخالة الأرز غنية بالدهون والبروتينات والمعادن والفيتامينات والفيتين ومثبطات التربسين والليباز والراصة الدموية النباتية (الهيماجلوتينين)، وهي مصدر نفطي قيم. من السهل جدًا أن تتدهور نخالة الأرز ويكون تخزينها سيئًا للغاية. السبب الرئيسي هو أن نخالة الأرز تحتوي على مجموعة متنوعة من الإنزيمات، والليباز والأكسجيناز الشحمي هما الإنزيمان الرئيسيان اللذان يؤثران على استقرار نخالة الأرز. في ظل ظروف مناسبة، يمكن لليباز تعزيز تحلل الزيت الموجود في نخالة الأرز إلى الجلسرين والأحماض الدهنية الحرة، مما يؤدي إلى زيادة القيمة الحمضية لنخالة الأرز. بالإضافة إلى ذلك، يحفز إنزيم الليبوكسيجيناز أكسدة وتدهور الأحماض الدهنية الحرة غير المشبعة، مما يؤدي إلى رائحة زنخة. أظهرت النتائج أن الليباز يظهر نشاطًا قويًا عند محتوى الرطوبة من 12% إلى 15%، ودرجة الحرارة من 35 إلى 40 درجة، ودرجة الحموضة من 7 إلى 8. العلاقة بين نضارة نخالة الأرز ومحصول الزيت ومعدل التكرير هو مبين في الجدول 1.

الجدول 1: العلاقة بين وقت تخزين نخالة الأرز وقيمة الحمض وإنتاجية الزيت ومعدل التكرير

2 المعالجة المسبقة لتحقيق الاستقرار لنخالة الأرز
نظرًا لأنه من السهل جدًا أكسدة نخالة الأرز الطازجة وتصبح زنخة، مما يؤثر بدوره على قيمة استخدامها الشاملة، فيجب تثبيتها ومعالجتها مسبقًا أولاً لمنع نشاط ليباز نخالة الأرز وإبطاله بشكل فعال وتقليل فقدان العناصر الغذائية. وتشمل طرق معالجة التثبيت التبريد والميكروويف والإشعاع والتسخين العازل والمعالجة الكيميائية والمعالجة الحرارية والنفخ. وفقًا لتقارير البيانات المحلية والأجنبية، أصبح استخدام النفخة لتثبيط وإبطال الليباز وتحقيق الاستقرار في القيمة الحمضية لنخالة الأرز هو التكنولوجيا الصناعية الوحيدة الممكنة ويمكن أن تحافظ على قيمتها الغذائية. يمكن أن تصل مدة صلاحية نخالة الأرز المعالجة بالنفخ إلى سنة واحدة. عند تخزينه في درجة حرارة الغرفة لمدة 2 إلى 3 أشهر، تزيد قيمة الحمض (KOH) بما لا يزيد عن 3 ملجم/جم. عند تخزينه في درجة حرارة الغرفة لمدة عام واحد، تكون قيمة الحمض (KOH) مستقرة أقل من 10 مجم/جم، ويكون نشاط إنزيم الليباز المتبقي أقل من 4%. نخالة الأرز ← فصل النخالة ← الفصل المغناطيسي ← التكييف ← النفخ ← التجفيف ← ورشة عمل إزالة الترشيح
واستنادا إلى الخصائص الفيزيائية لنخالة الأرز وجدوى طريقة المعالجة المسبقة لتحقيق الاستقرار المذكورة أعلاه، تم تحديد أفضل طريق للعملية من خلال الممارسة.
 

3 عملية نفخ نخالة الأرز ونقاط التشغيل الرئيسية
3.1 تدفق العملية
3.2 نقاط التشغيل الرئيسية
3.2.1 فصل النخالة

تحتوي نخالة الأرز التي تنتجها مطاحن الأرز العامة على 1% إلى 4% من النخالة. وبما أن المكون الرئيسي للنخالة هو النشا، فإذا كانت رطوبة المادة عالية أثناء الترشيح، فسوف تمتص الماء وتنتفخ وتلتصق ببعضها البعض تحت ظروف دافئة مستمرة، مما يؤثر على تغلغل المذيبات وتغذيتها، وتمتص النخالة الزيت مما يؤدي إلى زيادة المتبقي. وجود الزيت في الوجبة وانخفاض إنتاجية الزيت لذا يجب إزالته.
تعتبر شاشة فصل النخالة طريقة فحص شائعة الاستخدام. إنها معدات فصل النخالة المصممة خصيصًا لخصائص نخالة الأرز. الناتج العام للوحدة الواحدة هو 8 إلى 10 طن/يوم. المبدأ الرئيسي هو استخدام الفرق في حجم الجسيمات بين الأرز المكسور ونخالة الأرز ونخالة الأرز، واستخدام الحركة النسبية بين نخالة الأرز التي تحتوي على نخالة الأرز وسطح الشاشة لفصل الأرز المكسور ونخالة الأرز من خلال طبقتين من الشاشة الأسطح ذات أحجام شبكية مختلفة. بشكل عام، يستخدم سطح الشاشة العلوي 20 فتحة مربعة شبكية، ويستخدم سطح الشاشة السفلي 28 فتحة مربعة شبكية. حجم المقطع العرضي لسطح الشاشة هو 1 متر، والميل هو 8 درجة ~ 10 درجة. لاحظ أن السعة يجب أن تكون أكبر قليلاً، بحيث يكون تأثير الفصل أفضل، ويمكن أن يكون محتوى نخالة الأرز أقل من 1%.
3.2.2 الفصل المغناطيسي

أثناء معالجة الأرز أو نقل نخالة الأرز، غالبًا ما يتم خلط بعض الشوائب المعدنية مثل مسامير الحديد والمسامير وبرادة الحديد. ستتسبب شوائب الحديد هذه في تآكل خطير وحتى تلف لولب الطارد في العملية اللاحقة، و قد يسد مسام فتحة قالب تفريغ الطارد، مما يتسبب في زيادة ضغط غرفة الضغط بشكل كبير، مما يؤثر على تأثير البثق، وفي الحالات الشديدة، قد يتسبب أيضًا في وقوع حوادث تتعلق بالسلامة. لذلك، يجب إزالة شوائب الحديد قبل دخول المادة إلى الطارد. إن أسطوانة المغناطيس الدائم غير المزودة بالطاقة عبارة عن مغناطيس دائم ذو قوة مجال مغناطيسي عالية وكفاءة عالية في إزالة الحديد. عندما تدخل المادة من منفذ التغذية، يمكن امتصاص شوائب الحديد تلقائيًا على سطح المغناطيس الدائم، وبالتالي تحقيق غرض الفصل. إنها معدات إزالة الحديد المفضلة في معالجة الزيت الحالية.
3.2.3 التكييف

التكييف هو عملية أساسية في عملية نفخ نخالة الأرز. وهنا يتم ضبط نخالة الأرز على الرطوبة ودرجة الحرارة المناسبة لتوفير أفضل الظروف للنفخ. أثناء التكييف، يجب إضافة كمية مناسبة من الماء الساخن أو البخار، ويجب استخدام تسخين البخار غير المباشر في نفس الوقت لجعل نخالة الأرز تتمتع باللدونة المناسبة، بحيث يمكن إنشاء ضغط مناسب في تجويف البثق أثناء البثق والنفخ. عندما يتم رش نخالة الأرز من الفوهة، يمكن تدمير بنية الخلية بشكل أفضل، ويتم إطلاق الزيت، ويتم إنشاء ما يكفي من المسام الدقيقة، مما يفضي إلى الترشيح. في الوقت الحاضر، يتم الانتهاء من معظم التكييف المستمرطباخ تبخير عمودي متعدد الطبقات مع مناطق تدفئة كبيرة نسبيًا. يتم إدخال البخار المباشر إلى الطبقة الأولى، ويتم التحكم في الرطوبة بشكل عام عند حوالي 13% بعد التبليل. ترتفع درجة الحرارة طبقة بعد طبقة، ويتم التحكم في درجة حرارة التفريغ النهائية عند 65 إلى 70 درجة، وتكون الرطوبة حوالي 12%.

3.2.4 البثق

يتم تحقيق قذف نخالة الأرز من خلالآلة البثق. عندما تدخل نخالة الأرز إلى غرفة الآلة، يتم دفعها للأمام بتدوير العمود اللولبي، ويتم تقليل الحجم في غرفة الآلة ويتم توليد الضغط تدريجيًا. وفي الوقت نفسه، فإن الاحتكاك بين نخالة الأرز والعمود اللولبي والجدار الداخلي لغرفة الآلة ينتج تأثير التسخين الذاتي، مما يزيد من درجة حرارة المادة. بالإضافة إلى ذلك، تأثير التسخين للبخار المباشر يجعل درجة الحرارة في حجرة الآلة تصل إلى 120 درجة، وضغط البخار المباشر يصل إلى 0.8 ميجا باسكال. وأخيرًا، يتم ضغطه للخارج من خلال فتحة الفوهة. بسبب الانخفاض المفاجئ في الضغط، تتبخر الرطوبة الداخلية بسرعة وتهرب من أجزاء مختلفة من نخالة الأرز، مما يؤدي إلى حدوث ثقوب صغيرة لا حصر لها في نخالة الأرز المنتفخة، مما يساعد على ترشيح الزيت واختراقه، وبالتالي زيادة معدل الترشيح. وتقليل الزيت المتبقي في الوجبة. بشكل عام، يتم التحكم في محتوى الرطوبة للمواد التي يتم تفريغها بواسطة آلة النفخ بنسبة 13% إلى 15%. قبل بدء تشغيل الطارد في كل مرة، من الأفضل تدوير البكرة الكبيرة يدويًا للاستماع إلى أي صوت غير طبيعي. إذا لم يكن هناك أي خلل، قم بتشغيل الجهاز؛ يجب تسخين الآلة إلى 80 ~ 120 درجة قبل التغذية؛ لا يمكن إيقاف البخار المباشر أثناء التشغيل لمنع ضغط نخالة الأرز في الخرطوم المعدني وسد قناة البخار. بالإضافة إلى ذلك، فإن التغذية المستقرة والمستمرة هي أيضًا عامل رئيسي في ضمان تأثير البثق. إذا كانت كمية التغذية أكثر من اللازم، ستنخفض درجة حرارة البثق، وسيزيد الضغط في حجرة الآلة، وسيحدث الانسداد بسهولة. إذا تم قطع التغذية لفترة طويلة قبل التغذية، فسيحدث تشويش خطير أو حتى حرق للمحرك، مما يتسبب في وقوع حوادث. إذا كانت كمية التغذية صغيرة جدًا، فلا يمكن تكوين ضغط كافٍ لغرفة الآلة، مما يؤدي إلى عدم كفاية البثق.

3.2.5 التجفيف

تحتوي نخالة الأرز الخارجة من جهاز البثق على كمية كبيرة من الرطوبة ودرجة الحرارة مرتفعة جدًا. يجب تعديل الرطوبة إلى 7%~9% ودرجة الحرارة 50~60 درجة لتلبية متطلبات الترشيح. يعد المجفف المسطح حاليًا من المعدات شائعة الاستخدام.

4 عملية الاستخلاص ونقاط التشغيل لنخالة الأرز الممدد
4.1 تدفق العملية

تشبه عملية ومعدات ترشيح نخالة الأرز المنتفخة تلك الخاصة بالزيوت الأخرى. وتنقسم العملية برمتها أيضًا إلى أربعة أقسام رئيسية: ترشيح المواد، وإزالة ذوبان الوجبة الرطبة، وتبخر الزيت المختلط، واستعادة المذيبات. يتم شرح النقاط الرئيسية لكل قسم أدناه.
4.2 نقاط التشغيل الرئيسية
4.2.1 قسم الترشيح بما أن نخالة الأرز المنتفخة يتم طحنها بسهولة بواسطة السلسلة أثناء التجفيف ونقل الكاشطة اللاحق، يتم إنتاج كمية كبيرة من المسحوق، مما يقلل بشكل كبير من نفاذية المذيب ويزيد من معدل الزيت المتبقي في الوجبة. ولذلك، عند تصميممستخرج دوار أفقي، لا ينبغي أن تكون شبكة المواد عالية جدًا، ويتم التحكم في طبقة المواد بشكل عام عند حوالي 1.3 متر، ويجب تمديد وقت الترشيح، بشكل عام أكثر من ساعتين. قدرة المعالجة المصممة تعادل 1.3 ~ 1.5 مرة من معالجة فول الصويا الفارغة. بالإضافة إلى ذلك، أثناء عملية ترشيح المادة الفارغة، سيدخل المسحوق حتمًا إلى دلو الزيت من خلال الفجوة الموجودة بين ألواح الشبكة. إذا تراكم لفترة طويلة، فسوف يتسبب في انسداد أنبوب الزيت المختلط عند مخرج الزيت، ولا يمكن استخراج الزيت المختلط، مما يؤثر على الإنتاج الطبيعي. ولمعالجة هذه المشكلة، يمكن تركيب أنبوب الارتداد في كل قادوس زيت للمستخرج وتوصيله بخط أنابيب المخرج لكل مضخة تدوير. أثناء عملية الإنتاج، غالبًا ما يتم فتح صمام التحكم لأنبوب الارتداد لطرد المسحوق في قادوس الزيت وضخه إلى طبقة المادة المستخرجة من خلال مضخة التدوير مع الزيت المختلط. إن تأثير الترشيح الذاتي لطبقة المادة يقلل من كمية المسحوق التي تدخل إلى قادوس الزيت، وبالتالي ضمان الإنتاج الطبيعي.

4.2.2 قسم إزالة المذيبات

في الظروف العادية، تحتوي الوجبة الرطبة الخارجة من المستخرج على 25% إلى 35% مذيب. نظرًا لمحتوى المسحوق الكبير في وجبة نخالة الأرز الرطبة، تحتوي الوجبة الرطبة على ما يصل إلى حوالي 40% من المذيبات. وبالإضافة إلى ذلك، تحتوي نخالة الأرز على شوائب مثل النشا. أثناء عملية إزالة ذوبان نخالة الأرز الرطبة، سوف يمتص النشا الموجود في نخالة الأرز الماء وينتفخ. عندما يتم الوصول إلى درجة حرارة الجلتنة، سيتم جلتنتها وإنتاج الالتصاق، وهو أمر لا يفضي إلى تطاير المذيبات والماء، مما يسبب صعوبات في قسم إزالة الإذابة. بالنظر إلى تأثير العوامل المذكورة أعلاه، فإن إزالة ذوبان وجبة نخالة الأرز الرطبة تعتمد هيكل DT-C متعدد الطبقات لإكمال عملية إذابة وتجفيف وتبريد نخالة الأرز الرطبة في جهاز واحد. عند تصميم المعدات، من الضروري أيضًا تكبير إنتاج ألواح فول الصويا بمقدار 13 إلى 15 مرة، ويجب أن تكون الطبقة المادية أرق، مما يفضي إلى تطاير المذيب ويمكن أن تلبي قابلية الذوبان المتبقية للوجبة المتطلبات . وبما أن البخار المباشر يضاف إلى الوجبة لإزالة الإذابة، فإن محتوى الرطوبة يزداد، ويلزم تسخين البخار غير المباشر لضبط الرطوبة إلى حوالي 13٪. وأخيرا، يتم تبريده إلى أقل من 45 درجة عن طريق الهواء البارد ويمكن إرساله مباشرة إلى مستودع الوجبات للتغليف. نظرًا لأن وجبة نخالة الأرز تحتوي على درجة مسحوق كبيرة، فيجب أيضًا تكبير الشاكرون المستخدم لتجميع القطع المكسورة وفقًا لذلك لضمان تأثير التجميع.
4.2.3 قسم تبخير الزيت المختلط

يحتوي الزيت المختلط المركز من نخالة الأرز من المستخرج بشكل عام على 3% إلى 5% من الشوائب الصلبة (مسحوق الدقيق بشكل أساسي). ستشكل هذه الشوائب الصلبة أوساخًا على جدار أنبوب المبخر، مما يقلل من تأثير نقل الحرارة، ويولد بسهولة كمية كبيرة من الرغوة أثناء عملية التبخر والتجريد، مما يسبب الفيضان. في الوقت نفسه، بسبب تأثير درجة الحرارة المرتفعة، من السهل تفحيمه، مما يجعل الزيت الخام أغمق ويقلل من معدل التكرير. لذلك يجب إزالة مسحوق الطحين الموجود في الزيت المختلط قدر الإمكان قبل التبخر. في الوقت الحاضر، عادةً ما يتم توصيل خزاني الزيت المختلط العمودي في سلسلة، ويتم استخدام فرق الكثافة بين الوجبة والزيت المختلط لفصلهما عن طريق الترسيب الطبيعي تحت الجاذبية. وقت الترسيب عموما أكبر من 40 دقيقة. بعد فصل الترسيب، يتم ضخ الزيت المختلط في مرشح مستمر لمزيد من الفصل، وبالتالي ضمان أن محتوى الشوائب في الزيت المختلط يلبي المتطلبات. نظرًا لأن مستخرج نخالة الأرز أكبر من ذلك الخاص بمعالجة الزيوت الأخرى من نفس الحجم، فيجب أيضًا زيادة حجم الدوران المقابل، الأمر الذي يتطلب زيادة كمية المذيب الطازج الذي يتم رشه، وبالتالي تقليل تركيز الزيت المختلط وفقًا لذلك . لذلك، عند تصميم المبخر، يجب أيضًا زيادة مساحته وفقًا لذلك. بالإضافة إلى ذلك، من المهم جدًا أنه نظرًا لأن تركيز الزيت المخلوط رقيق نسبيًا، فعند تسخينه، سوف يتبخر المذيب ويتوسع بسرعة ويرتفع بسرعة. لذلك، لا ينبغي أن تكون أنابيب المبخر طويلة جدًا، بشكل عام من 4 إلى 5 أمتار، وإلا فلن يؤدي ذلك إلى ارتفاع الفيلم ويؤثر على تأثير التبخر. أثناء عملية التبخير المحددة، يجب أيضًا ضمان التدفق المستمر والمستقر للزيت المختلط، ويجب أن تكون درجة حرارة الزيت المختلط الداخل إلى المبخر قريبة من درجة الحرارة عند الغليان وتبدأ الفقاعات في التشكل (أي نقطة الفقاعة). ، وهو ما يفضي إلى سحب الفيلم، وتعزيز تأثير التبخر، وجعل نظام التبخر يصل إلى أفضل حالة عمل.
4.2.4 استعادة المذيبات

يعد قسم استعادة المذيبات جزءًا مهمًا من ورشة الترشيح. لا ترتبط جودة استعادة المذيبات ارتباطًا مباشرًا بمستوى تكاليف الإنتاج فحسب، بل لها أيضًا أهمية بالغة الأهمية للإنتاج الآمن لورشة العمل وتحسين بيئة ورشة العمل والصرف الصحي. في الوقت الحاضر، تستخدم معظم ورش الترشيح مكثفات القشرة والأنابيب، وتكون مواد القشرة والأنابيب بشكل أساسي من سبائك الألومنيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ. تجدر الإشارة إلى أنه لا ينبغي استخدام المكثفات ذات الغلاف والأنابيب المصنوعة من الفولاذ الكربوني في ورش الترشيح. ويرجع ذلك أساسًا إلى: ① في وجود الغاز المذيب، يتآكل سطح الغلاف وجدار الأنبوب بسرعة؛ ② بعد أن يتآكل جدار أنبوب الفولاذ الكربوني، يصبح السطح خشنًا وينشأ الصدأ. من السهل ترسب الوجبة المحتبسة في الغاز المختلط من جهاز إزالة الذوبان، والطين والرمل الموجود في ماء التبريد، والطبقات القشرية من أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم المترسبة بعد تسخين ماء التبريد غير المخفف، مما يؤثر بشكل خطير على انتقال الحرارة تأثير؛ ③ أنابيب الصلب الكربوني ليست مقاومة للتآكل. عندما يتم تنظيف طبقة الترسبات الكلسية باستخدام عامل إزالة الترسبات بعد الترسبات، فمن السهل أن تتسبب في تلف جدار الأنبوب. عند معالجة نخالة الأرز، تتم إضافة كمية كبيرة من المذيبات الطازجة أثناء عملية الترشيح، لذلك يجب زيادة مساحة التكوين الإجمالية للمكثف بنسبة 10٪ إلى 15٪، ويجب أيضًا زيادة الحجم الفعال المقابل لخزان توزيع المياه. يمكن زيادتها بنسبة 10% إلى 15%، وذلك لضمان تأثير تكثيف المذيب وتأثير توزيع الماء للمذيب، وتقليل فقدان المذيب بشكل فعال. وفقاً لحجم المقياس، يمكن اختيار طريقة توصيل مياه التبريد المتداولة بالتوازي أو بالتسلسل. بشكل عام، تستخدم الأجهزة الصغيرة الحجم في الغالب الاتصال المتوازي، وتستخدم الأجهزة واسعة النطاق في الغالب الاتصال المتسلسل. في تكوين مضخة المياه المتداولة، يجب أن يكون معدل التدفق أكبر قليلاً ويجب أن يكون الرأس أعلى قليلاً، وذلك لضمان تخصيص تدفق كافٍ من الماء لكل مكثف، ويمكن أيضًا تسريع معدل تدفق المياه بشكل مناسب، مما يساعد على نقل الحرارة، وبالتالي تحقيق تأثير تكثيف جيد وضمان أقصى قدر من استعادة غاز المذيب. بالإضافة إلى ذلك، يجب أيضًا تفريغ الغاز الحر في الغلاف الجوي بعد استخلاصه. بشكل عام، تستخدم ورش الترشيح صغيرة الحجم المياه الجوفية ذات درجة حرارة منخفضة نسبيًا للامتصاص المباشر، بينما تستخدم ورش الترشيح واسعة النطاق زيت البارافين الصالح للأكل من أجل الامتصاص.

5 الاستنتاج
إن عملية التوسع والاستخراج هذه المصممة بناءً على تحليل خصائص نخالة الأرز تنتج زيتًا خامًا مؤهلاً من نخالة الأرز، وتلبي جميع المؤشرات الاقتصادية والفنية المتطلبات، مما يخلق فوائد اقتصادية واجتماعية كبيرة للمؤسسة، ويوفر ضمانًا فنيًا لمؤسسات معالجة النفط تطوير واستخدام موارد نخالة الأرز.