يُعالج جنين الذرة لإنتاج زيت الذرة من خلال التنظيف، وضبط الرطوبة، والتحضير، والعصر الميكانيكي، والاستخلاص بالمذيبات عند الحاجة، وتصفية الزيت الخام، والتكرير. وتعتمد العملية المناسبة أساسًا على محتوى الزيت في جنين الذرة، والرطوبة، والخصائص الفيزيائية، ومعدل استخلاص الزيت المطلوب، والطاقة الإنتاجية.
في الإنتاج التجاري، يمكن للعصر الميكانيكي استخلاص جزء من الزيت مباشرةً من جنين الذرة المُحضّر. وعند الحاجة إلى معدل استخلاص إجمالي أعلى، يمكن معالجة كعكة العصر لاحقًا بالاستخلاص بالمذيبات. ثم يُصفّى زيت جنين الذرة الخام الناتج ويُكرّر وفقًا لمواصفات المنتج النهائي.
قد يختلف جنين الذرة الناتج عن الطحن الرطب والطحن الجاف من حيث محتوى الزيت والخصائص الفيزيائية. لذلك، ينبغي تصميم خط المعالجة بناءً على تحليل المادة الخام الفعلي بدلًا من تطبيق عملية ثابتة واحدة على جميع المشاريع.
ينبغي استكمال تحليل جنين الذرة قبل اختيار معدات الاستخلاص. فالمادة الخام تحدد متطلبات التحضير، وإنتاجية الزيت المحتملة، ومسار الاستخلاص المناسب.
يختلف محتوى زيت جنين الذرة وفقًا لعملية الطحن ونوع المادة الخام. ويحتوي جنين الذرة الناتج عن الطحن الرطب عمومًا على زيت أكثر من جنين الذرة الناتج عن الطحن الجاف، إلا أنه يجب تأكيد القيم الفعلية من خلال الاختبارات المعملية قبل تحديد أحجام المعدات.
لأغراض الهندسة الأولية، ينبغي اختبار العينات الممثلة للتحقق من:
توفر هذه النتائج أساسًا لتقدير إنتاج الزيت، واختيار معدات التحضير، وتصميم عملية الاستخلاص.
يهدف تحضير جنين الذرة إلى توفير ظروف تغذية متجانسة لاستخلاص الزيت. ويعتمد تسلسل التحضير الدقيق على الخصائص الفيزيائية للجنين ومسار الاستخلاص المختار.
يزيل التنظيف المواد الغريبة مثل الغبار، والأحجار، والجسيمات المعدنية، والشوائب الأخرى.
تشمل المعدات النموذجية ما يلي:
ينبغي تحديد سعة نظام التنظيف وفقًا لمستوى الشوائب وإنتاجية المصنع.
تؤثر الرطوبة في السلوك الفيزيائي لجنين الذرة أثناء التكييف والعصر.
يعتمد هدف التشغيل على:
لا ينبغي تطبيق قيمة رطوبة ثابتة على جميع خطوط معالجة جنين الذرة. بل يجب تحديد القيمة المستهدفة من خلال اختبار المادة الخام والتجارب التشغيلية.
بحسب المادة الخام ومسار الاستخلاص، قد يحتاج جنين الذرة إلى الترقـيق أو الطحن أو التسخين أو التكييف قبل العصر.
الهدف هو تهيئة الظروف الفيزيائية المناسبة لتحرير الزيت مع تجنب استهلاك الطاقة غير الضروري وتعقيد المعدات.
تشمل معدات التحضير النموذجية:
لا تحتاج جميع المصانع إلى كل هذه الآلات. وينبغي تضمين المعدات وفقًا لمتطلبات العملية الفعلية.
يتبع خط معالجة زيت جنين الذرة التجاري عادةً المسار التالي:
عند الحاجة إلى استخلاص إضافي للزيت، يمكن توسيع العملية لتصبح:
يكمن الفرق الرئيسي بين هذين المسارين في كمية الزيت المستخلصة أثناء الاستخلاص وحجم المعدات الإضافية المطلوبة.
يستخدم العصر الميكانيكي مكبسًا لولبيًا لفصل الزيت من جنين الذرة المُحضّر.
العملية الأساسية هي:
يُجمع الزيت الخام ويُصفّى. ويمكن استخدام كعكة العصر كمنتج ثانوي في مراحل لاحقة أو تقييمها لاستخلاص زيت إضافي.
تشمل عوامل التشغيل المهمة ما يلي:
يمكن اعتماد العصر الميكانيكي عندما يمكن تحقيق معدل استخلاص الزيت المطلوب دون إضافة قسم للاستخلاص بالمذيبات.
يمكن دمج الاستخلاص بالمذيبات بعد العصر الميكانيكي عند الحاجة إلى استخلاص زيت إضافي من كعكة العصر.
تكون العملية عمومًا كما يلي:
يتضمن قسم الاستخلاص بالمذيبات عادةً:
يتطلب الاستخلاص بالمذيبات هندسة عمليات أكثر تعقيدًا، نظرًا إلى ضرورة مراعاة تدوير المذيب واسترجاعه والتهوية والتحكم في درجة الحرارة والوقاية من الحريق والانفجار أثناء تصميم المصنع.
يمكن النظر في العصر الميكانيكي عندما:
يمكن النظر في العصر الأولي متبوعًا بالاستخلاص بالمذيبات عندما:
ينبغي أن يستند الاختيار النهائي إلى تحليل المادة الخام، والميزان الكتلي، وأداء المعدات، واقتصاديات المشروع.
يوفر الجدول التالي مقارنة أولية بين مسارات الاستخلاص الرئيسية. ويتطلب الاختيار النهائي اختبار المادة الخام وهندسة العملية.
اختر العصر الميكانيكي عندما يمكن تحقيق معدل استخلاص الزيت المطلوب بالعصر ويُفضل المشروع نظام استخلاص أبسط.
ضع في الاعتبار العصر الأولي مع الاستخلاص بالمذيبات عند الحاجة إلى استخلاص زيت إضافي من كعكة العصر وقدرة المشروع على دعم الاستثمار الإضافي والمرافق وأنظمة التحكم بالعملية وأنظمة سلامة المذيبات.
لا ينبغي أن تحدد الطاقة الإنتاجية وحدها مسار الاستخلاص. فقد تتطلب منشأتان متشابهتان في الإنتاجية تكوينات مختلفة بسبب الاختلاف في محتوى الزيت والرطوبة وبنية الجنين والزيت المتبقي ومتطلبات المنتج النهائي.
يشير محتوى الزيت في جنين الذرة إلى كمية الزيت الموجودة في المادة الخام، لكنه لا يساوي الإنتاج الفعلي للمصنع.
الحساب المبدئي هو:
على سبيل المثال، إذا كان المصنع يعالج 100 طن من جنين الذرة يوميًا ويحتوي الجنين على 40% زيت:
100 × 40% = 40 طنًا من الزيت المحتمل وجوده في التغذية
سيكون الزيت المستخلص فعليًا أقل لأن جزءًا من الزيت يبقى في كعكة العصر، وقد تحدث خسائر إضافية أثناء الاستخلاص والمعالجة اللاحقة.
تقدير مبسط للإنتاج هو:
على سبيل المثال، بافتراض معدل استخلاص إجمالي قدره 90%:
100 × 40% × 90% = 36 طنًا/يوم
هذا حساب هندسي أولي وليس رقمًا مضمونًا للإنتاج. ويعتمد معدل الاستخلاص الفعلي على نوع جنين الذرة المحدد، وظروف التحضير، ومعدات الاستخلاص، ومعايير التشغيل.
لذلك، لا ينبغي استخدام محتوى الزيت وحده لضمان إنتاجية محددة.
ينبغي اختيار المعدات وفقًا لمسار الاستخلاص، وخصائص المادة الخام، وقدرة المصنع، ومتطلبات المنتج النهائي.
لا يحتاج مصنع يعتمد على العصر فقط إلى قسم للاستخلاص بالمذيبات. كما أن مشروع الزيت الخام قد لا يحتاج إلى خط تكرير كامل للزيت الغذائي.
ينبغي تقييم الخط الكامل باعتباره عملية واحدة. فالمكبس اللولبي ذي السعة الاسمية المرتفعة لا يضمن الإنتاجية نفسها للمنشأة الكاملة إذا أصبح التحضير في المراحل السابقة أو معالجة الزيت في المراحل اللاحقة عنق زجاجة.
قد يحتوي زيت جنين الذرة الخام على مواد صلبة عالقة، ورطوبة، وفوسفوليبيدات، وأحماض دهنية حرة، وأصباغ، ومكونات أخرى ينبغي معالجتها قبل أن يصل الزيت إلى مواصفات المنتج المطلوبة.
يمر الزيت الناتج عن العصر الميكانيكي عادةً بمرحلة تصفية.
تشمل الطرق النموذجية:
الهدف هو إزالة المواد الصلبة العالقة وتقليل الحمل على المعدات اللاحقة.
يعتمد النظام الدقيق على درجة حرارة الزيت الخام، ومستوى الشوائب، والجودة المطلوبة.
إذا كان المنتج النهائي زيت ذرة غذائيًا، فقد تكون هناك حاجة إلى عمليات تكرير إضافية.
تشمل العمليات النموذجية:
يعتمد التكوين الفعلي على:
ينبغي النظر إلى الاستخلاص والتكرير معًا لأن جودة الزيت الخام تؤثر في مسار المعالجة اللاحق والخسائر المحتملة أثناء المعالجة.
الحالات التالية أمثلة هندسية لاختيار العملية وليست ادعاءات لمشاريع عملاء محددة. وهي توضح سبب إمكانية اختلاف تكوينات المصانع نتيجة اختلاف مواد جنين الذرة المستهدفة ومعدلات الاستخلاص المطلوبة.
يتناول هذا المثال خط معالجة لجنين الذرة بطاقة 100 طن يوميًا مرتبطًا بعملية طحن الذرة في الولايات المتحدة.
الهدف هو إنتاج زيت جنين ذرة خام باستخدام عملية استخلاص ميكانيكية مباشرة نسبيًا.
المادة الخام والهدف:
مسار العملية:
يوفر المكبس اللولبي خطوة الاستخلاص الرئيسية للزيت. ويُصفّى الزيت الخام الناتج قبل التخزين، بينما تُفرغ كعكة العصر بشكل منفصل.
لأغراض الميزان الكتلي الأولي:
100 طن يوميًا × 40% محتوى زيت = 40 طنًا/يوم من الزيت المحتمل
يعتمد إنتاج الزيت الخام الفعلي على معدل الاستخلاص المحقق وخسائر العملية.
يُعد هذا التكوين مناسبًا للتقييم عندما يمكن تحقيق معدل الاستخلاص المطلوب بالعصر الميكانيكي ولا يتطلب المشروع أقصى استخلاص ممكن للزيت من كعكة العصر.
الفحوصات الهندسية الرئيسية هي:
يتناول هذا المثال مصنع معالجة لجنين الذرة بطاقة 250 طنًا يوميًا، حيث يمثل تحقيق معدل استخلاص إجمالي مرتفع للزيت هدفًا مهمًا في التصميم.
تستخدم العملية العصر الميكانيكي الأولي متبوعًا بالاستخلاص بالمذيبات لكعكة العصر.
مسار العملية:
يزيل المكبس اللولبي أولًا جزءًا من الزيت. ثم تُرسل كعكة العصر الناتجة إلى قسم الاستخلاص بالمذيبات لاسترداد زيت إضافي.
تشمل المعدات الإضافية:
لا ينبغي أن يستند قرار استخدام هذا التكوين إلى الطاقة الإنتاجية وحدها. وتشمل الاعتبارات الرئيسية:
يوضح هذا المثال سبب إمكانية استخدام مصنعين لجنين الذرة لمسارات استخلاص مختلفة حتى عندما يكون كلاهما ذا حجم تجاري.
وتشمل الأسباب المحتملة ما يلي:
ينبغي فحص جودة المادة الخام والزيت المتبقي في كعكة العصر قبل تغيير تكوين المكبس اللولبي.
قد يشير ارتفاع الزيت المتبقي إلى أن العصر الميكانيكي لا يحقق معدل الاستخلاص المطلوب.
ينبغي أن يشمل التقييم:
قد ينتج التغير في معدل التغذية عن عدم اتساق خصائص المواد الخام، أو ضعف تفريغ التخزين، أو عدم كفاية سعة النقل.
ينبغي فحص التحضير ومناولة المواد معًا.
يمكن أن تؤثر التغيرات في الرطوبة والشوائب والأحماض الدهنية الحرة وظروف التشغيل في جودة الزيت الخام.
تساعد مراقبة معايير المادة الخام والزيت الخام في تحديد ما إذا كانت المشكلة ناتجة عن مناولة المواد الخام أو الاستخلاص أو فصل الزيت.
ينبغي اختيار خط المعالجة بناءً على متطلبات المادة الخام والإنتاج، وليس بناءً على السعة الاسمية لآلة منفردة.
ينبغي أن تعكس سعة المصنع كمية جنين الذرة التي يمكن توريدها فعليًا.
قبل اختيار خط بطاقة 100 طن يوميًا أو 200 طن يوميًا أو أكبر، تأكد من:
لا تؤدي الآلة الأكبر بالضرورة إلى تحسين أداء المشروع إذا كان إمداد جنين الذرة المتاح لا يدعم إنتاجيتها.
تتأثر متطلبات الاستثمار بأكثر من المكبس اللولبي.
تشمل العوامل الرئيسية:
لذلك، ينبغي مقارنة تكوين العملية الكاملة بدلًا من أسعار الآلات المنفردة فقط.
قبل الاختيار النهائي للمعدات، ينبغي للمشتري تقديم:
تتيح هذه المعايير للمورد إعداد مخطط تدفق العملية، وقائمة المعدات، وحساب السعة، والميزان الكتلي استنادًا إلى ظروف المشروع الفعلية.
يمكن معالجة جنين الذرة لإنتاج زيت الذرة عبر العصر الميكانيكي أو عبر عملية مشتركة من العصر الأولي والاستخلاص بالمذيبات. ويعتمد التكوين المناسب على خصائص المادة الخام، والطاقة الإنتاجية، ومعدل استخلاص الزيت المطلوب، ومواصفات المنتج النهائي.
لتصميم المصنع عمليًا:
أساس التصميم الرئيسي هو:
تحليل المادة الخام + الإنتاجية اليومية + هدف الاستخلاص + مواصفات المنتج النهائي
توفر هذه المعايير الأساس لاختيار معدات معالجة زيت جنين الذرة وتحديد تكوين العملية المناسب.
المؤلف: مهندس العمليات في مجموعة QIE
يمكن استخلاص زيت جنين الذرة بالعصر الميكانيكي أو الاستخلاص بالمذيبات أو الجمع بين الطريقتين. يستخدم العصر الميكانيكي مكبسًا لولبيًا، بينما يمكن للاستخلاص بالمذيبات استرداد زيت إضافي من المادة المُحضّرة أو كعكة العصر.
تشمل المعدات النموذجية آلات التنظيف، ومعدات التحضير والتكييف، والمكابس اللولبية، ومعدات تصفية الزيت الخام، وخزانات التخزين. ويُضاف مستخلص بالمذيبات ونظام لاسترجاع المذيب عند الحاجة إلى عملية استخلاص مشتركة.
لا. قد يكون العصر الميكانيكي كافيًا عندما يمكن تحقيق معدل استخلاص الزيت المطلوب بالعصر. ويمكن النظر في الاستخلاص بالمذيبات عند الحاجة إلى استخلاص زيت إضافي.
يعتمد إنتاج الزيت على محتوى الزيت في الجنين ومعدل الاستخلاص الفعلي. والحساب الأولي هو:
ينبغي تأكيد الإنتاج الفعلي من خلال اختبار المادة الخام وتصميم العملية.
ابدأ بمصدر جنين الذرة، ومحتوى الزيت، والرطوبة، والإمداد اليومي المتاح، والطاقة الإنتاجية المطلوبة، ومعدل استخلاص الزيت المستهدف، ومواصفات المنتج النهائي. تحدد هذه العوامل تكوين معدات التحضير والاستخلاص والمعدات اللاحقة.