ديگ بخار و خصوصيات بخار و انواع بخار
بخار در فرآیند کاندیشن کردن:
برای ایجاد حداکثر راندمان دستگاه، باید کیفیت بخار را کنترل نمود. بخار متراکم همانند چربی عمل کرده و موجب تسهیل عبور مواد از دای می شود. در ذراتی که با لایه نازکی از رطوبت پوشیده می شوند فرسایش به کم است. کم شدن فرسایش ارتباط نزدیکی با افزایش راندمان و عمر مفید دای و رولرها دارد. در استفاده از بخار و دمای بالا، نشاسته ژلاتینه شده و موجب افزایش دانسیته پلت می گردد.
افزودن بخار به مش در کاندیشنر به چند دلیل انجام می شود :
- افزایش ژلاتینه شدن نشاسته، پلاستیسیته شدن پروتئین، فعال شدن بایندر، نرم شدن فیبر، آزاد شدن روغن طبیعی ، کنترل باکتری ها و مایکوتوکسین ها.
- افزایش لغزندگی ، افزایش ظرفیت و کاهش مصرف انرژی
- کاهش ساییدگی در دای و غلطک
- کاهش حرارت ناشی از اصطکاک
فوايد افزودن بخار چیست؟
الف- افزايش ميزان توليد:
در آزمايشات زيادي مشاهده شد كه با افزودن بخار و نرم شدن مواد فيبري و افزايش لغزندگي اجزاي خوراكي، قابليت عبوردهي خوراك در داي افزايش يافته و نرخ توليد به حدود 300 درصد رسيده است.
ب- افزايش عمر داي
نمودار 2 وضعيت افزودن بخار بخار در دماي 49 درجه سانتيگراد را نشان مي دهد. كاركرد دستگاه با ظرفيت كامل دماي پلت هاي خارج شده از داي حدود 71 درجه سانتيگراد است يعني اختلاف 22درجه سانتيگراد. افزايش دما به دليل سايش مش داخل منافذ داي اتفاق افتاده و دما در زمان بازكردن دريچه هاي كنترل به 79/5 درجه سانتيگراد رسيده است. اگر نرخ توليد نيز افزايش يابد دماي پلت در زمان خروج از داي به 82/5 درجه سانتيگراد خواهد رسيد. 2/5 درجه سانتيگراد اضافي، نشان دهنده 3 درصد حرارت حاصل از سايش است كه از سايش داي ناشي شده است.
ج- كاهش مصرف انرژی
در این خصوص توجه شما را به مطلب زیر جلب میکنم.
تحلیل اقتصاد انرژی در تولید خوراک دام و طیور: راهکارهای کاهش مصرف و بهینه‌سازی منابع
د- بهبود كيفيت پلت
با بررسي تنظيمات دستگاه پلت مي توان بهترين شرايط دمايي را بدست آورد. دو روش براي بررسي كيفيت فيزيكي پلت ارائه شده است. پلت هاي خارج شده از دستگاه پلت را بين دو انگشت خود گرفته و ببينيد آيا نرمي و پلاستيسيته لازم را دارند. پلت را از نظر شكسته شدن، له شدن و سوختگي سطح خارجي بررسي نماييد. اگر پلت نرم و پلاستيسيته بماند يعني به شرايط مطلوب نزديك است.
روش ديگر تست، نمونه اي از مش داغ را از انتهاي كانديشنر خارج كنيد. تكه اي را با انگشت شست و اشاره جدا كرده و چهار قسمت نماييد اگر اين مواد پلاستيكي نرم بتوانند عقب كشيده شده و در جريان هوا، ترك خوردگي نداشته باشند نشان دهنده عملكرد مناسب كانديشنر است.
خصوصیات بخار :
جيره های بر پایه غلات و سطوح بالاي نشاسته، به مقدار حرارت و رطوبت بيشتري براي پلت كردن نياز دارند. وي‍ژگيهاي ترموديناميكي بخار موجب انتقال هم زمان رطوبت و حرارت شده و از فاكتورهاي مهم كانديشنينگ مي باشد. هدف از حرارت در كانديشنينگ ژلاتينه شدن بخشي از نشاسته خوراك است.
رطوبت موجب خيسانده شدن ذرات شده و آنها را نرم مي كند و همچنين بعنوان عامل لغزنده كننده و كاهش دهنده اصطكاك بين پلت و ديواره هاي داي عمل می نماید. براي بدست آوردن بهترين شرايط كانديشنينگ نسبتهاي متعادلي از حرارت و رطوبت لازم است كه توسط بخار فراهم مي شود. براي بدست آوردن پلت با كيفيت بالا بايد ويژگي هاي آن بدرستي شناخته و بكار گرفته شود.
سه شكل اصلی بخار شامل :
- بخار مرطوب : بخاري كه داراي قطرات آب به حالت معلق است.
- بخار اشباع : نوعی از بخار که آب در یک فشار معین، به شکل گاز و مایع در تعادل باشد. معمولاً در فرآوری خوراک از بخار اشباع استفاده می شود. بخار با کیفیت باید علاوه بر تامین مقدار مناسب حرارت، تمیز و خشک نیز باشد، بطوریکه بخار مرطوب راندمان کاندیشن کردن و پلت کردن را کاهش می دهد.
- بخار بسيار گرم : بخاري كه نسبت به بخار اشباع، حرارت بيشتري داشته و داراي آنتالپي بالاتر (انرژي بيشتر) و كيفيت بهتري است. اين نوع بخار با آزاد شدن انرژي به آساني تبديل به آب نمي شود.
به تجربه ثابت شده تنظیم مناسب سیستم بخار، کیفیت پلت را بطور قابل توجهی بهبود داده و راندمان انرژی را حداقل 10 تا 20 درصد افزایش می دهد. همچنین با کاهش اصطکاک مواد، افزایش عمر مفید دای را نیز به همراه دارد. از طرف دیگر بخار مرطوب صدمات زیادی به سیستم بخار وارد می کند، از جمله آنها می توان به میعان و تولید قطرات آب، کاهش راندمان حرارتی، کاهش انرژی حرارتی بخار، افزایش مصرف بخار، آلودگی در سیستم و تجهیزات وابسته، افزایش مصرف سوخت و غیره اشاره نمود.
در فرآوري خوراك به دليل كيفيت بخار اشباع غالباً از اين نوع بخار استفاده مي شود. بخار با كيفيت بايد بتواند، دما و فشار مناسب بدون هيچگونه هوا يا ذرات آب (خشك) را فراهم نمايد. بخار دارای رطوبت وضعيت نامناسبي دركانديشنينگ ايجاد كرده و راندمان پلت را كاهش مي یابد.
خصوصیات بخار اشباع
كيفيت بخار به صورت حجمي از بخار اضافه شده در بخار و آب محاسبه مي شود. اگر در عدد 100 ضرب شود درصد كيفيت بخار بدست مي آيد. در حين انتقال بخار از مخزن آبجوش، هميشه بخشي از انرژي از دست خواهد رفت. بنابراين كيفيت نهايي بخار در كانديشنر به انرژي بخار موجود در مخزن بستگي دارد.
رابطه کیفیت بخار و افزایش رطوبت
تحقيقات نشان داده بخار با كيفيت بالا، پلت هايي با مقاومت زياد توليد مي كند. با وجود اين، داده هايي در مورد اثرات كيفيت بخار بر مقاومت پلت يا توليد پلت بسيار كم است. در استفاده از بخار مرطوب به مقدار انرژي بيشتري براي رسيدن به دماي كانديشنينگ هدف نياز است. افزودن رطوبت به مش به عنوان عامل كاهنده كيفيت بخار تلقي مي شود. كيفيت بخار در ايجاد دماي بالاي خوراك تاثير داشته كه اين بخش از دستگاه پلت نيازمند تحقيقات بيشتري است. كيفيت بخار را مي توان با انتخاب درست دیگ بخار تامين كرد.
انرژي بخار :
آنتالپي يعني مقدار حرارت و انرژي در بخار كه بر حسب كيلوژول در كيلوگرم محاسبه مي شود. انرژي بخار به سه حالت حرارت محسوس، نامحسوس و حرارت كل تقسيم مي گردد.
- حرارت محسوس: حرارت محسوس انرژي مورد نياز براي حرارت دادن يك كيلوگرم آب صفر درجه است تا در دما و فشار ثابت به نقطه جوش برسد.
- حرارت نامحسوس : حرارت نامحسوس يا حرارت تبخير مقدار انرژي مورد نياز براي تبديل يك كيلوگرم آبجوش به يك كيلوگرم بخار است.
- حرارت كل: شامل مجموع حرارت محسوس و نامحسوس است.
حرارت محسوس بطور مستقيم با دماي بخار مرتبط است در حاليكه حرارت نامحسوس بستگي به فشار بخار دارد. با افزايش فشار، دماي بخار در حرارت محسوس افزايش و حرارت نامحسوس ، كاهش نشان خواهد داد. معمولاً فشار بخار در كارخانجات خوراك 2 تا 8 كيلوگرم بر سانتيمتر (بار) استفاده مي شود ولي تغييرات فشار كل قابل مشاهده نمي باشد.
فرض كنيم خصوصيات بخار اشباع در فشار و دماي داده شده را بدانيم، اما هنوز در مورد مقدار فشاري كه بهترين كيفيت و عملكرد دستگاه را ايجاد كند بحث هاي زيادي وجود دارد. تحقيقات نشان داده در فرمول هايي با نشاسته زياد، بخار با فشار پايين پلت هايي باكيفيت بالا و با ظرفيت بالاتر توليد مي شود. همچنين مشخص شده استفاده از بخار با فشار بالا نسبت به فشار پايين مزاياي بيشتري دارد. عده اي نيز معتقدند استفاده از انرژي بالا يا فشار پايين بخار مشابه بوده و تفاوتي دراستفاده آنها وجود ندارد.
شرط رسیدن تولید پلت به حداکثر ظرفیت دستگاه پلت، کیفیت مناسب بخار است که موجب لغزنده شدن مواد در حین تشکیل پلت و عبور از دای می گردد. دمای بالا و کیفیت مناسب بخار، ژلاتیناسیون مناسبی ایجاد می کند و در نهایت پلت فشرده تر خواهد شد. در اغلب آزمایشات، دمای مناسب کاندیشنینگ حدود 75 درجه سانتیگراد و دامنه رطوبت مواد خام، 17 تا 18 درصد ذکر شده است. البته این مقدار در خوراک های مختلف، متفاوت است.
در انتخاب دیگ بخار، ظرفیت دستگاه را 25 درصد بیشتر در نظر بگیرید. در نظر داشته باشید جهت کاهش هزینه سوخت، می توان از میعانات ایجاد شده، استفاده نمود. همچنین بخار باید داغ، خشک و تحت فشار ثابت باشد. در این رابطه به نکات زیر توجه نمایید:
- در بخش های مختلف خط لوله بخار، قسمت هایی جهت زهکشی آب ایجاد نمایید.
- لوله های انتقال دهنده باید شیب رو به پایین داشته باشند( 0.5 سانتیمتر در هر متر). در بخش هایی از خط لوله با طول زیاد، باید از دریچه های مناسب استفاده نمود.
- در کنار لوله های اصلی، از لوله های جمع آوری کننده میعانات بخار استفاده نمایید. لوله های جمع آوری، باید شیب رو به پایین داشته باشند و در زیر دستگاه پلت جمع شوند. بدین ترتیب، آب از لوله بالا براحتی به سمت پایین جریان می یابد، همچنین باید بخش های مختلف لوله ها عایق شوند.
- در گذشته لوله های بخار و لوله های انتقال ملاس بطور موازی در کنار هم قرار داده و عایق می شدند. اگر چه با این روش ملاس گرم می شد، اما موجب از دست رفتن حرارت بخار در فرآیند پلت می گردید. بهترین راه افزایش حرارت ملاس، استفاده از حرارت خارج شده از لوله های جمع آوری کننده میعانات است. بدین ترتیب حرارت بخار نیز از دست نمی رود.
مشکل بدست آوردن دمای مورد نیاز (بدون افزایش رطوبت) ممکن است به علت عدم کیفیت مناسب بخار، بالا بودن رطوبت اولیه مواد خام و یا هر دو باشد. رطوبت نهایی محصول تقریباً باید به اندازه رطوبت مواد خام در شروع فرآیند باشد. بدین معنی که در طی خنک شدن، رطوبت ناشی از کاندیشنینگ حذف شود و به مقدار رطوبت اولیه مواد خام برسد.
تجربه نشان داده به ازاي افزايش 1 درصد رطوبت در بخار، دماي خوراك 14 درجه سانتيگراد بالا خواهد رفت و بنابراین براي استفاده از بخار در تهیه پلت، بايد رطوبت را 5 درصد اضافه نمود.به عنوان مثال اگر قابليت عبور دهي پرس پلت 10 تن در ساعت با 5 درصد رطوبت اضافه شده باشد، مقدار بخار مورد نياز برابر است با 5 درصد از 10 تن بر ساعت كه حاصل 500 كيلوگرم در ساعت است.
دماي اوليه پلت در داي افزايش مي يابد . (70 = 5 × 14 ) بنابراين اگر دماي اوليه 15 درجه سانتيگراد باشد دماي آن 85 = 15 + 70 خواهد بود. اگر در اين دما رطوبت بالا باشد موجب انسداد داي خواهد شد. معمولاً مقدار رطوبت كل نبايد بيشتر از 16 تا 17 درصد باشد. در رطوبت بالاتر منافذ داي مسدود مي گردند.
ويژگي هاي خط لوله بخار
قطر خط لوله در سيستم بخار بايد مطابق با فشار و مقدار جريان بخار انتخاب شود ( جدول قابل دانلود مي باشد). معمولاً جريان بخار در دامنه 15 تا 40 متر در ثانيه (متوسط 25 متر برثانيه) در نظر گرفته مي شود. استفاده از لوله هايي با قطر زياد، علاوه بر افزايش هزينه نصب و هدر رفت حرارتي در حين توليد بخار، به تجهيزات زهكشي و تقويت آن نياز دارد. از طرفي استفاده از لوله هايي با قطر بسيار كم، موجب كاهش تدريجي فشار و حجم بخارمي شود. به دليل سرعت جريان بخار، علاوه بر توليد صدا، با ايجاد ميعان بيشتر موجب زنگ زدگي خواهد شد.
