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.