مستند فرآیند تولید گلیسیرین

واحد اسید چرب و گلیسیرین و خط تولید کارخانه های صابون سازی

بخش اول: واحد صابون سازی:

*گلیسیرین:
مایعی است شربتی شکل، شفاف و جاذب الرطوبه، با مزه اندکی شیرین که به دنبال چشیدن آن گرما حس می‌شود. بدون بو و یا دارای بوی خفیف است.

به علت جذب بالای رطوبت، به عنوان یک مرطوب کننده عالی، به نگهداری و احیای رطوبت پوست کمک می‌کند.
با خاصیت نرم کنندگی، نرمی و لطافت پوست را تامین می کند. اصلاح ویسکوزیته فرآورده های آرایشی و بهداشتی و جلوگیری از خشک شدن آنها از وظایف این ماده اولیه است.

و کاربرد آن در شامپوهای مرطوب کننده، نرم کننده، مایعات دستشویی، مرطوب کننده و نرم کننده، شامپو بدن، خمیر دندان، کرم و لوسیون و صابون گلیسرینه میباشد.

 طرز استحصال گلیسیرین:

الف- مواد اولیه و خوراک واحد:

پسآب صابون ـ سوییت واتر ـ اسید کلریدریک ـ سولفات آلومینیوم ـ کربن اکتیو

ب- واحد تصفیه شیمیایی(Chemical refining):

صابون محلول و اسیدهای چرب موجود در پسآب یا سوییت واتر ابتدا در یک مخزن مجهز به میکسر از جنس فایبر گلاس جهت اضافه نمودن اسید کلریدریک به آن و رساندن pH محلول به عدد ۲ ذخیره شده و با عبور از فیلتر پرس اول جداسازی می­گردند.

سپس سولفات آلومینیوم که به صورت یک سوسپانسیون از قبل آماده شده است، به خروجی فیلتر پرس اول افزوده می­شود و با رساندن pH به حدود ۹-۸ تعداد زیادی از کاتیونهای مزاحم و ناخالصیهای موجود در پسآب که به هیدروکسید تبدیل شده­اند با عبور دادن مخلوط پساب و سولفات آلومینیوم از فیلتر پرس دوم جداسازی صورت می گیرد. خروجی فیلتر پرس دوم جهت انجام مرحله بعد به واحد تبخیر ارسال می­شود.

ج- واحد تبخیر و تغلیظ(Evaporation):

در این قسمت پسآب خروجی واحد تصفیه شیمیایی توسط سه دستگاه اوپراتور، تحت خلاء و ۱۴۰ درجه سانتیگراد حرارت، تبخیر و تبدیل به مایعی قهوه ای رنگ می گردد که به آن “Crude” می گویند  که این ماده خوراک واحد تقطیر را تشکیل می دهد.

پسآب صابون که در ترکیب خود حدود ۱۵ – ۱۰ درصد نمک به همراه دارد و در مرحله تصفیه شیمیایی امکان جداسازی آن موجود نیست، پس از انجام عملیات تبخیر و تغلیظ، نمک محلول موجود در پسآب صابون کریستالیزه شده و بصورت کریستالهای نمک در دستگاهی به نام سانتریفیوژ جداسازی و در دکانتور زیرگیری و جدا می گردد.

محصول واحد تبخیر گلیسیرین خام (Crude) دارای ۹۰ – ۸۵ درصد گلیسیرین و ۱۰ – ۷ درصد نمک محلول می باشد که خوراک واحد تقطیر را تشکیل می­دهد.

د- واحد تقطیر(Distillation):

خروجی واحد تبخیر (Crude) خوراک واحد تقطیر می باشد که با تزریق به برج تقطیر، تحت خلاء و ۱۶۰ درجه سانتیگراد حرارت به روش تقطیر جزء به جزء گلیسیرین خالص از Crude استحصال می­گردد و مواد زایدی همچون استر و اسیدهای چرب، دیمرها و پلیمرها، نمک و سایر مواد مزاحم جداسازی می­شوند.

و- واحد رنگبری(Bleaching):

خروجی واحد تقطیر که به آن گلیسیرین مرغوب می گویند دارای خلوص ۹۹ درصد به بالا و دارای رنگ زرد بسیار کمرنگ می باشد. جهت رسیدن به گلیسیرین ایده آل و بدون رنگ می بایستی عملیات رنگبری بر روی گلیسیرین صورت پذیرد. این کار توسط کربن اکتیو و در یک مخزن میکسردار و تحت دما و زمان معین صورت می پذیرد. گلیسیرین محتوی کربن اکتیو از فیلتر پرس عبور داده می­شود و خروجی بلیچر (فیلتر پرس) گلیسیرین کاملاً بدون رنگ و شفاف با خلوص ۹۹ درصد به بالا خواهد بود.

 فرایند تولید صابون جامد:

الف- فرآیند تولید صابون:

*مواد اولیه اصلی مورد نیاز برای پخت صابون:

این مواد اولیه پس از انجام آزمونهای کیفی و کمی لازم در مبادی ورودی به کارخانه و پس از دریافت تأییدیه کنترل کیفیت جهت عملیات فرآوری (پخت) در اختیار واحد تولید قرار می گیرد. این مواد عبارتند از :

چربیها ـ روغنها ـ اسیدهای چرب ـ پایدار کننده (BHT) ـ سود سوز آور مایع ـ محلول آب نمک ـ  ورسن اسید (EDTA)ـ تینوپال (اپتیکال برایتنر یا جلا دهنده).

ب- واحد ذوب مواد (تغذیه واحد تولید):

۱-  مواد چرب (چربیها و روغنها): در صورتی که مواد چرب در بشکه­های فلزی ارسال شده باشند در تونل هایی مخصوص، ذوب و در صورت داشتن ناخالصی پس از تصفیه در واحد بلیچر (عبور از فیلتر پرسهای تصفیه) به مخازن ذخیره واحد پخت و یا به کِتِل(Kettle) ارسال می­گردند.

۲- سود کاستیک: در صورتی که سود کاستیک به صورت جامد خریداری گردد، در مخازن ذوب سود پرک (جامد) پس از انحلال با درجه خلوص بین ۵۰- ۴۵ به مخازن ذخیره پخت صابون و یا کتل ارسال می­گردد.

 ج- واحد پخت صابون:

۱- کتل(Kettle) (پخت صابون به روش سنتی):

این واحد که دارای چند دیگ بزرگ با ظرفیتهای مختلف می­باشد، وظیفه پخت صابون و بازیافت ضایعات را برعهده دارد.

۱-۱- عملیات پخت در کتلها:

اجرای عملیات پخت صابون بدین صورت است که چربی، روغن نارگیل و سود کاستیک با توجه به نوع صابون (بهداشتی ، رختشویی، آرایشی و …) و فرمولاسیونی که امور کنترل کیفیت در اختیار واحد تولید قرار داده است، در کتلهای ۱۲۰ تنی با یکدیگر ترکیب و با بخار زنده با دمایی بیش از ۱۱۰ درجه سانتیگراد فرآیند پخت صابون در کتلها آغاز می­گردد.

پس از اطمینان از تکمیل عملیات پخت و واکنش صابونی شدن (Soaponification)، طبق فرمولاسیون و جهت ته­نشین شدن ذرات خارجی و ناخالصی ها به صابون پخته شده هیدروسولفیت سدیم (بلانک کیت) افزوده می­شود. در ادامه جهت جداسازی گلیسیرین حاصل از شکسته شدن پیوندهای موجود بین چربیها و روغنها (تری گلیسیریدها) صابون پخته شده با محلول آب نمک، شستشو داده می­شود. دفعات عملیات شستشو در کتل با تشخیص اپراتور کتل ( کتل پز) می­باشد.

پسآب حاصل از مرحله اول شستشوی صابون کتل معمولا حاوی ۱۲ – ۱۰ درصد گلیسیرین می­باشد که جهت بازیابی و استحصال به مخازن ذخیره واحد گلیسیرین پمپاژ می­گردد.

صابون پخته شده معمولاً بعد از سه مرحله شستشو جهت تکمیل عملیات صابونی شدن و جداسازی کامل فازهای تشکیل دهنده صابون در کتل {۱- فاز بالا (کف) ۲- فاز میانی (صابون) ۳ – فاز تحتانی (پساب)} به مدت ۷۲ – ۴۸ ساعت خوابانیده می شود.

بعد از گذشت مدت ذکر شده نمونه صابون پخته شده که اکنون دارای رنگ کاملاً روشن و عاری از هرگونه ناخالصی می­باشد جهت تأیید نهایی به آزمایشگاه کنترل کیفیت ارسال می­گردد. بعد از اخذ مجوزهای لازم از امور کنترل کیفیت صابون حاصله که اکنون دارای رطوبت حدود ۳۴ درصد و نمک ۰/۳۵ درصد و قلیائیت حدود ۰/۱۵درصد می­باشد، جهت خنثی سازی قلیائیت اضافی صابون ورسیدن به مرز ۰۴/ ۰ درصد به واحد خنثی­سازی یا کراچر ارسال می­گردد.

۲-۱- عملیات بازیافت ضایعات:

عملیات بازیافت صابون بدین صورت است که صابونهای ضایعاتی ارسالی از واحدهای پخت صابون، خطوط پایانی، خشک کن و محصولات از رده خارج برگشتی بعد از جداسازی و تفکیک در کتلها ذوب و عملیات بازیابی و پخت مجدد بر روی آنها صورت می­پذیرد.

 ۲- کراچر یاCrutcher  (خنثی سازی):

قلیائیت اضافی صابون ارسالی از واحد کتل در مخزن میکسردار این قسمت توسط اسید چرب خنثی و در حد ۰۴/ ۰ درصد تنظیم می­گردد. همچنین در این مرحله ورسن اسید و اپتیکال برایتنر با توجه به فرمولاسیون به صابون تزریق می­شود. کلیه مراحل تولید و پخت صابون در کتل توسط امور کنترل کیفی تحت کنترل قرار دارد.

 ۳- پخت پیوسته(Continues) :

فرآیند تولید صابون در این سیستم طی یک چرخه کامل و در چند مرحله صورت می­پذیرد.

 *مرحله اول رآکتور پخت:

مواد اصلی در تهیه صابون (چربی، روغن، سود کاستیک، آب نمک) طبق فرمولاسیون توسط یک دوزینگ پمپ بطور مداوم در رآکتور پخت تزریق می­گردد و از سویی دیگر توسط یک دستگاه پمپ عملیات سیرکولاسیون (چرخش) مواد تزریق شده جهت هموژناسیون کامل در رآکتور صورت می­پذیرد. مواد تزریقی تحت فشار ۲ بار و ۱۲۰ درجه دما با یکدیگر ترکیب می­شوند.

مرحله دوم کولر:

دمای صابون پخته شده جهت انجام عمل جداسازی در این بخش پایین آورده می­شود تا فازهای تشکیل دهنده صابون از هم جدا شوند.

مرحله سوم استاتیک سپراتور (دکانتور):

در این مرحله عملیات جداسازی تکمیل می­گردد و صابون پس از جدا شدن از پسآب صابون و کف جهت ادامه فرآیند به مرحله بعد ارسال می­گردد. پسآب حاصل در این مرحله جهت استحصال گلیسیرین به مخازن ذخیره واحد گلیسیرین ارسال می­گردد.

 مرحله چهارم مخزن تزریق هیدروسولفیت:

در این مخزن میکسردار هیدروسولفیت سدیم اضافه و میکساژ صورت می­گیرد.

 مرحله پنجم برج شستشو:

صابون در این برج با محلولی متشکل از سود سوزآور و نمک شستشو داده می­شود. صابون خروجی در این مرحله دارای ۱ درصد قلیاییت، ۵/۱ درصد نمک و ۴۰ درصد رطوبت می­باشد.

 مرحله ششم سانتریفیوژها:

صابون خروجی از برج شستشو پس از عبور از سانتریفیوژها دارای۳۵ /۰ درصد نمک، حدود۰۶ /۰ درصد قلیاییت و ۳۴ درصد رطوبت خواهد بود.

مرحله هفتم خنثی سازی (نیترولایزر):

در این مخزن میکسردار، قلیاییت صابون خروجی از سانتریفیوژ توسط اسید چرب تا حدود ۰۴/ ۰  درصد خنثی و تنظیم می­گردد، همچنین در این مرحله ورسن اسید (سختی گیر) و اپتیکال برایتنر (براق کننده یا جلا دهنده) به صابون تزریق می­شود. صابون خروجی از نیترولایزر جهت انجام مراحل بعدی به مخازن واحد خشک­کن ارسال می­گردد.
کلیه محصولات مراحل پخت پیوسته توسط امور کنترل کیفی تحت کنترل قرار دارد و با تأیید این امور اجازه عبور محصول به مرحله بعد صادر می­گردد.

د- خشک کن(Dryer):

محصولات خروجی (صابون) واحدهای کتل و پخت پیوسته با توجه به نوع صابون و کد محصول در مخازن واحد خشک کن ذخیره می­گردد. در این قسمت صابون خمیری شکل با رطوبت ۳۴ درصد تحت شرایطی خاص (تحت خلاء و ۱۵۰ درجه سانتیگراد حرارت) به پودر تبدیل شده و به صورت یک فیلم نازک روی جداره داخلی درایر پخش می­گردد، سپس این لایه­های فیلم توسط یک کاردک متحرک تراشیده شده و از طریق یک دستگاه پلودر (دستگاه هموژناسیون) بصورت لوله­های توپر به قطر ۶/۰ و طول ۱ سانتی­متر خارج می­گردد که اصطلاحاً به آن چیپس صابون می­گویند. چیپس صابون دارای ۱۵ – ۱۲ درصد رطوبت و به رنگ کرمی روشن می­باشد که در سیلوهایی مخصوص و یا در کیسه­های ۲۵ و ۵۰۰ کیلویی بسته­بندی می­گردند. چیپس صابون به صورت یک محصول، قابل عرضه به مشتری می­باشد و مشتری آن معمولاً شرکتهایی هستند که خود قادر به تولید صابون نمی­باشند و فقط تجهیزات بسته­بندی را در اختیار دارند.

و- فرمولاسیون:

در این واحد مطابق فرمولاسیون ارسالی از کنترل کیفیت و با توجه به دستورالعمل افزودن افزودنی­ها (Additives) ارسالی از امور کنترل کیفیت و با توجه به نوع محصول مواد افزودنی توزین و در آمالگاماتور به صابون اضافه می­گردد.

 تعدادی از مواد افزودنی ثابت:

کرم صابون (وازلین، لانولین، ستیل الکل، آب، پارافین جامد و مایع، زینک استئارات، عصاره­های گیاهی، ویتامینها، آنتی باکتریالها و غیره)، رنگ ـ اسانس ـ دی اکسید تیتانیوم (بستر رنگ) ـ سیلیکات سدیم

 ز- آمالگاماتور(Amalgamator):

در این واحد مواد افزودنی توزین شده و کرم ساخته شده در مخازنی کوچک با ظرفیت ۳۰۰ – ۲۵۰ کیلو گرم به صابون اضافه و به مدت چند دقیقه میکس می­گردند و سپس به پلودر آمالگاماتور ریخته می شود. پس از عبور از پلودر صابون که هنوز کاملاً رنگ به خود نگرفته است، بصورت چیپس نیمه­رنگی خارج می­شود و جهت ادامه فرآوری و هموژناسیون کامل صابون و مواد افزودنی به خطوط تولید ارسال می­گردد.

هـ- خط تولید:

پلودر اول(First Plodder):

در این دستگاه که شبیه چرخ گوشت عمل می­کند صابون و مواد افزودنی ارسالی از آمالگاماتور پس از ترکیب مقدماتی پلودر و اکسترودر شده و بصورت چیپس از دهانه دستگاه پلودر اول خارج می­گردد با این تفاوت که چیپس در این مرحله تقریباً دارای رنگ مشخص شده است.

آسیاب(Vals):
در قسمت آسیاب (دستگاه والس) چیپسهای خروجی از پلودر اول از میان غلطکهای این دستگاه که عکس جهت یکدیگر در حرکتند عبور کرده و به صورت ورقه­های نازک در می­آیند تا صابون مواد افزودنی را بهتر جذب خود نماید.

 پلودر دوم(Second Plodder) :

ورقه های نازک صابون حاصل از آسیاب در پلودر دوم دو مرحله فرآوری می­شوند. ابتدا توسط پلودر مجدداً به شکل چیپس در می­آیند. چیپس در این مرحله بصورت فیتیله­های نازک می­باشد که کاملاً رنگ را به خود جذب نموده­اند، سپس این فیتیله­های صابون توسط یک دسگاه هلزونی متصل به یک موتور بسیار قوی وارد محفظه­ای به شکل کله قند می گردد، که اصطلاحاً به آن کله قندی می­گویند.

از سمت باریکتر کله­قندی صابون با فشار زیاد خارج می­گردد. شکل و قالب خروجی صابون از کله­قندی با توجه به اشکال فلزی که بر روی دهانه خروجی کله­قندی نصب شده تعیین می­گردد. صابون خروجی از پلودر دوم شمش نامیده می­شود.

کاتر(Cutter):

شمش خروجی از دهانه پلودر دوم توسط دستگاه کاتر با توجه به شکل، اندازه، وزن و قالب محصول نهایی قطعه قطعه می­گردد و بر روی نوار نقاله به مرحله بعدی ارسال می­شود.

 استامپ(Stamp):

شمشها با توجه به اندازه و وزن توسط قالبهایی که از قبل طراحی شده و بر روی دستگاه استامپ (پرس) نصب گردیده­اند، پرس و شمشها تبدیل به قالب صابون می­شوند و جهت بسته­بندی به مرحله بعد ارسال می­گردند. و بعد از بسته بندی برای ذخیره سازی در انبار آمده می شود.