طرح تولید نمک خوراکی تصفیه شده یددار ,

موضوع تصفيه و خالص سازی نمک طعام به عنوان ماده ای با دامنه کـاربرد بـسيار گـسترده و يکـی از مواد ضروری در رژيم غذايي افراد جامعه اخيرا" از سوی مراجع بهداشتی کشور مورد توجـه قـرار گرفتـه اسـت.

از طرف ديگر وجود منابع غنی آبی و سنگی نمک در کشور با درجه خلوص بـالا، لـزوم توجـه بيـشتر سـرمايه گذاران و دولت را می‌طلبد. اين طرح در قالب مطالعه مقدماتی و امکانسنجی طـرح توليـد نمـک تـصفيه شـده

انجام شده است.

نمک طعام يکی از مواد ضـروری در رژيـم غـذايي و مهمتـرين مـاده الکتروليـت موجـود در مايعـات سلولی و خارج سلولی است. افزايش روزافزون و گستردگی کاربردهای آن سبب شده تـا از آن بـه عنـوان ماده ای با ١٤٠٠٠کاربرد ياد شود.

عمومی ترين گريد نمک مورد مصرف در ايران نوع خوراکی آن بوده که خود به سـه دسـته عمـده از لحاظ درجه خلوص تحت عناوين نمک صنايع غذايي، نمک سفره و نمک آشپزخانه تقسيم مي شود. نمـک طعام به صورت کريستال­های سفيد مکعبی شکل يا دانـه هـای ريـز (گرانـول) و يـا پـودری شـکل اسـت.

هنگامی که دارای کريستال­های بزرگ باشد بي­رنگ، شفاف يا سفيد است. بررسی سـاختمان بلـورين امـلاح نمک بوسيله اشعه ايکس ثابت کرده است که اين املاح در حالت جامـد بـه صورت يـون، دارای سـاختمان مکعبی شکل با وضعيت هشت وجهی هـستند. بلورهـای نمـک طعـام دارای نقطـه ذوب و نقطـه جـوش بالايي بوده و نمک طعـام مـذاب دارای خاصـيت هـدايت الکتريکـی زيـادی اسـت. بـه همـين دليـل در حلال­هايي که ثابت دی الکتريک بالايي دارند مانند آب کاملا" قابل تفکيک است.

جدول1-1-نمونه ترکيب شيميايي نمک طعام

علاوه بر مصارف خوراکی، نمک عامل حجيم کننده برای پاک کننـده هـای سـنتزی و اسـتاندارد کننـده­های رنگ­ها مي باشد. در سرم سازی، حمام­های نمک و پرکننده های قرص­ها و تهيه آنزيم نيـز کـاربرد دارد.

به عنوان علف کش، قارچ کش و ضد باکتری و ميکروب نيـز مـصرف مي­ـشود. از اينـرو نقـش محافظـت کنندگی خاصی در صنايع غذايي دارد. علاوه بر اينهـا بـرای سـختي گيـری آب و عمـل احيـاء رزين­هـای تبادل يونی نيز استفاده مي­شود.

نمک يددار شکل ديگری از نمک طعام است که با ترکيباتی از جمله يديـد پتاسـيم، کربنـات منيـزيم و تيو سولفات سديم غنی شده است. به طور کلی افزودن ترکيباتی مانند يد به نمک بـه پيـشنهاد سـازمان بهداشت و خواربار جهانی و به منظور جلوگيری از بيماري­هايي مانند گواتر انجام شده است.

محصولات تولیدی دراينطرح فرآوری نمک و نمک خوراکی (طعام) تصفیه شده می­باشد، کهبراساساطلاعاتموجوددروزارتصنايع کدآيسيک محصولات تولیدی مزبور بهشرحجدولزیر می­باشد :

(( کد آیسیک جهت محصولات تولیدی ))

((مشخصات گمرکی کالا))

  استاندارد تعيين و تدوين شده توسط موسسه استاندارد و تحقيقات صنعتي ايـران کـه اجـراي آن با کسب موافقت شورايعالي استاندارد اجباري اعلام شده است در مورد ايـن محـصول بـا شـماره ٢٦و بـا موضوع "ويژگيهای نمک خوراکی" ارائه شده که خلاصه آن در ذيل آورده شده است. آخرين تجديـد نظـر و تغييرات در اين استاندارد در سال ١٣٨٥صورت گرفته است. توليد نمک يددار بايد مطابق بـا اسـتاندارد شماره ١١٩٥صورت پذيرد.

بطور خلاصه ويژگيهای شيميايي و فيزيکی نمک خوراکی بايد مطابق جدول زير باشد.

جدول1-2- ويژگيهای شيميايي و فيزيکی نمک خوراکی

ويژگي های شيميايي به غير از رطوبت بر اساس ماده خشک سنجيده مي شود.

آلاينده ها

بيشينه مقدار مجاز آلاينده ها در نمک خوراکی بايد مطابق جدول ذيل باشد.

جدول1-3- بيشينه مقدار مجاز آلاينده ها

افزودني­های مجاز

ماده افزودنی فروسيانيد سديم يا فروسيانيد پتاسيم می‌تواند در نمک خـوراکی بعنـوان عامـل ضـدکلوخه مورد استفاده قرار گيرد. اين ماده بايـد دارای کيفيــت مناسـب جهـت اسـتفاده در مـواد غـذايي بـوده و حداکثر ميزان مورد استفاده ١٠ميلي گرم در کيلوگرم بر حـسب يـون فروسـيانيد مي باشـد. يـد کـه بـه منظور غنی کردن نمک مورد استفاده قرار مي گيرد فقط در نمک خوراکی خانواده استفاده مي شود.

فرآيندهای متداول در خالص سازی نمک از تنوع زيادی برخوردار است. انتخاب متناسب ترين فرآيند برای خالص سازی نمک متناسب با موقعيت صنعتی هر کشور و نوع مصرف محصول نهايی انجام مي گيرد.

روش های توليد نمک را می‌توان به دو بخش؛ روش های استحصال و روش های تصفيه، تقسيم نمود.

روش های مختلف استحصال نمک خام

پيشرفت تکنولوژی و نياز روز افزون به نمک سبب استحصال نمک بصورت مصنوعی از معادن طبيعی شده است. روش های متداول استحصال نمک عبارتند از:

1. روش بهره برداری از معدن سنگ نمک
2. روش تبخير خورشيدی
3. روش بهره برداری از گنبدهای نمکی داخل زمين

در روش اول نمک از معادن سنگی که به صورت روباز يا به شکل اطاق و پايه هستند استخراج می‌شود. سنگ نمک ابتدا طی چند مرحله در سنگ شکن و آسياب پودر می‌شود. سپس برای کنترل اندازه ذرات از يک غربال " الک " عبور نموده و ذرات درشت آن جدا می‌شود و به آسياب بازگردانده شده. محصول بدست آمده با اندازه مناسب در سيلو جمع آوری مي شود. عمده ترين اشکال اين روش پايين بودن و غير يکنواخت بودن درجه خلوص نمک و وجود عناصر غير ضروری و حتی زيان آور آن است.

در روش دوم از چند حوضچه استفاده مي شود بدين صورت که آب محتوی نمک به ترتيب وارد چند حوضچه عميق مي شود. اين حوضچه جنبه مخزن نگهداری دارد که کار اصلی آن جدا کردن ذرات نامحلول همرا ه با آب دريا است و مقداری از عمليات تبخير و جداسازی سنگ های آهن نيز در آن صورت می‌گيرد. اولين تغييرات صورت گرفته توليد کربنات آهن (II) توسط دی اکسيد کربن موجود در آب نمک است، که اين نمک­ها سپس اکسيد شده و به اکسيد آهن (III) هيدراته تبديل می‌شوند و بصورت گل لجن زرد رنگ در ته حوضچه اول باقيمانده و آب نمک شفاف به وسيله نيروی ثقل وارد حوضچه بعدی شده و آب نمک تقريباً خالص به حوضچه سوم ارسال و عمل تبخير تا نشست حدود %٦٥ادامه خواهد داشت.

در اين هنگام تلخ آبه روی نمک که محتوی حدود %٣٠ترکيبات منيزيم "عمدتا" کلرور منيزيم" است به حوضچه بعدی جهت بازيابی املاح منيزيم و يا به دريا هدايت می‌شود. محصول استحصال با اين روش دارای کيفيت بالائی خواهد بود.

مکانيسم روش بهره برداری از گنبدهای نمکی داخل زمين مشابه روش بهره برداری از معدن سنگ است.

روش های مختلف تصفيه نمک

نمک خام استحصال شده به روش های مذکور طی عمليات خالص سازی تصفيه مي شود. سه روش اساسی در ارتباط با اين نوع عمليات موجود است:

1. روش شستشو
2. روش انحلال و کريستال سازی (تبخير مصنوعی)
3. روش شيميايي

بنياد علمی کليه روش­های فوق بر پايه عمليات کريستاليزاسيون نمک استوار است. بدين صورت که درهنگام تشکيل اوليه نمک در اولين مرحله، کربنات کلسيم شروع به کريستاليزه شدن نموده و سپس کلرور کلسيم آمادگی اشباع شدن و کريستاليزه شدن را پيدا می‌کند. البته کربنات کلسيم به مقدار قابل توجهی تا اين مرحله ته نشين گرديده است.

 1-روش شستشو

عمليات شستشو توسط محلول اشباع NaClنسبتا" خالص انجام مي گيرد. ماهيت بکارگيری اين عمليات در بالا بردن درجه خلوص نمک است که می‌توان به درجه خلوص در حدود %5/99رسيد. نمکی که جهت انجام فرآيند شستشو وارد سيستم می‌گردد، متناسب با درصد خلوصی که دارا است بايد خرد شود. اين مجموعه در صورت نياز توسط يک دستگاه آسياب چکشی به اندازه مورد نظر تبديل شده و سپس در انبار ذخيره می‌شود. نمک ذخيره شده در انبار توسط يک تسمه نقاله حلزونی منتقل می‌گردد. نقاله حلزونی در داخل يک محفظه قرار دارد که درعين اينکه نمک به جلو رانده می‌شود، آب نمک اشباع نيز در مسير مخالف در حرکت خواهد بود، بطوريکه مخلوط حاصله در انتهای نقاله حلزونی نسبتی در حدود يک قسمت نمک و سه قسمت آب نمک اشباع خواهد بود. مخلوط حاصل در يک تانک واسطه جمع آوری می‌گردد و سپس توسط پمپ به هيدروسيکلون جهت جداسازی آب ونمک هدايت می‌شود.

در هيدروسيکلون، بيشترين قسمت آب جدا شده و سپس به يک کلاريفاير هدايت مي شود. پس از عبور از کلاريفاير، به منظور ادامه عمليات آبگيری مخلوط بدست آمده به يک سانتريفوژ مداوم هدايت مي شود. پس از گذشت مدت زمان معينی از عمليات، در اثر چرخش آب نمک املاح کلسيم و منيزيم محلول در آب نيز به حالت اشباع رسيده و عمل شستشوی نمک متوقف می‌شود.

دليل افزودن آب خالص از چندين ناحيه فقط به علت جلوگيری از ايجاد رسوب های ناگهانی در نواحی حساس فرآيند است.

نمکی که پس از عمل شستشو به درصد خلوص مورد نظر ميرسد دارای درصد قابل توجهی رطوبت است که راندمان عملياتی فرآيند را کاهش می‌دهد. لذا وجود يک سيستم خشک کن ضروری است. برای اين کار از کويل های بخار يا مبدل های حرارتی استفاده می‌شود. جريان هوا توسط يک فن ايجاد شده و از داخل کوره ای عبور نموده و پس از گرم شدن وارد خشک کن مي شود. به منظور خشک کردن نمک، ازخشک کن های مداوم استفاده می‌گردد.

استفاده از بستر شناور نمک و عبور هوای گرم از بين کريستالها بهترين روش با راندمان عملياتی بالا است. بدين ترتيب نمک از بالا و هوای گرم از پائين، وارد خشک کن شده و با هم تماس حاصل می‌کنند. نمک­ها پس از سقوط بر يک صفحه لرزان در اثر وزش هوای گرم کاملاً خشک شده و به کمک حرارت لرزشی به جلو رانده شده، از خشک کن خارج می‌شوند. جريان هوای گرم نيز پس از طی بستر نمکی از خشک کن عبور کرده و ذرات نمک همراه خود را در يک سيکلون جا گذاشته و از بالای سيکلون توسط مکش فن ديگری، طی عبور از يک فيلتر معمولی به اتمسفر هدايت می‌شود. نمک بدست آمده دراين مرحله، وارد آسياب شده تا به اندازه مش موردنظر خرد شود.

انواع آسيابهای متداول در صنعت نمک عبارتند از:

1-فکی ؛ 2-چکشی ؛ 3-ديسکی ؛ 4-والس

آسياب فکی برای خرد کردن اوليه سنگ نمکی است که از معادن استحصال و به کارخانه منتقل می‌شود. نمک آبی و ذرات خرد شده سنگ نمک که نسبتاً درشت هستند، ابتدا در آسياب چکشی "ضربه ای" تا حد ممکن خرد شده، سپس در آسياب والس کاملاً ريز می‌شوند.

هزينه استفاده از آسياب ديسکی بالاتر است. محصول خروجی از آسياب والس که ابعاد آن دقيقاً تحت کنترل است توسط بالابر ديگری به بالا هدايت می‌شود و از بالا وارد الک ويبره می‌شود. پس از دانه بندی دانه های ريز وارد سيلوی موقت شده سپس بسته بندی می‌شوند.

مزايا و معايب روش شستشو

مزایا :

• پائينتر بودن هزينه سرمايه گذاری و ساخت تجهيزات خط توليد، به دليل سادگی فرآيند تصفيه در مقايسه با ساير روشها
• توليد نمک با قيمت تمام شده پايين (سودآوری بيشتر)

معايب:

• خالص سازی نسبی و عدم حذف اکثر ناخالصي های مضر
• عدم امکان استفاده از نمک توليد شده در صنايع غذايي و دارويي
• عدم امکان صادرات و ورود به بازارهای جهانی به علت پايين بودن درجه خلوص

2-روش انحلال و کريستال سازی

اساس روش بر پايه تبخير و در نهايت تشکيل کريستال های نمک در اثر اشباع شدن آب نمک حاصله است که با استفاده از دوسيستم ظروف تحت خلاء و ظروف باز صورت می‌گيرد.

درظروف خلاء از تبخير کننده های چند مرحله ای استفاده مي شود، انرژی گرمايی توسط بخار آب تامين می‌شود. و به ترتيب در هر مرحله فشار داخلی تبخير کننده کاهش يافته و نهايتا" آب نمک اشباع که در حدود %٢٥کريستال نمک را نيز به همراه دارد وارد مخزن جداسازی مقدماتی شده و سرانجام توسط يک فيلتر دوار کريستالهای نمک جدا می‌شوند.

عمل خشک شدن نيز به هنگامی که کيکی روی فيلتر تشکيل می‌شود با جريان هوای گرم انجام می‌پذيرد.

مزايا و معايب روش انحلال:

مزايا

• بر خلاف روش شستشو، امکان جداسازی کامل ترکيبات نامحلول در آب وجود دارد.
• در صورت لزوم ميتوان از آب دريا برای توليد نمک استفاده کرد.
• در اين روش قيمت تمام شده نمک توليدی نسبتا" کم است.

معايب

• عدم امکان جداسازی کليه ناخالصي های موجود در سنگ نمک
• عدم استفاده از نمک توليدی در صنايع دارويي
• مشکل تر بودن طراحی و ساخت بعضی از تجهيزات اين روش در مقايسه با روش شستشو
• هزينه بالای سرمايه گذاری و ساخت تجهيزات در مقايسه با روش شستشو

3-روش تصفيه شيميايي

روش تصفيه شيميايي که در آن از غشاءهای تبادل يونی نيز استفاده مي شود از پيشرفته ترين روش­های توليد نمک در جهان است. در اين روش ماده اوليه که همان آب شور دريا است از طريق لوله­کشی وارد مخازن ذخيره شده و پس از عبور از فيلتر و جدا شدن خاک و ترکيبات نامحلول در آب، به عنوان خوراک وارد راکتور شيميايي مي شود. پس از تعيين ميزان و نوع ناخالصي­های موجود در آب نمک داخل راکتور، مواد شيميايي مورد نياز جهت انجام فرآيند به آن اضافه مي­شود. با انجام واکنش­های شيميايي، کليه ناخالصي­های نمک به شکل رسوب از محلول جدا شده و آب نمک خالص به منظور کريستاليزاسيون، به واحد کريستالايزر فرستاده مي­شود. در ادامه فرآيند، کريستال­های توليد شده پس از عبور از سانتريفوژ و خشک کن آماده بسته بندی مي­شوند. در اين روش انتخاب نوع فرآيند و مواد شيميايي افزودنی به عوامل متعددی چون تکنولوژي­های موجود در کشور جهت ساخت تجهيزات و قيمت آنها، در دسترس بودن مواد مورد نياز فرآيند و درصد خلوص و قيمت آنها بستگی دارد.

مزايا و معايب روش تصفيه شيميايي

مزایا:

• توليد کلرور سديم کاملا" خالص
• امکان استفاده از نمک توليد شده در صنايع دارويي علاوه بر مصارف خوراکی
• امکان صادر کردن محصول به خارج از کشور
• امکان استفاده از آب دريا به جای سنگ نمک

معايب

• هزينه سرمايه گذاری بيشتر در مقايسه با روشهای قبلی
• زمانبر بودن عمليات تصفيه و در نتيجه کاهش ميزان توليد نمک
• مشکلات مربوط به طراحی و ساخت تجهيزات

پس از بررسی روشهای مختلف تصفيه نمک و ذکر مزايا و معايب هر روش و با توجه به اينکه هدف از انجام اين طرح توليد نمک خوراکی طبق استانداردهای موجود مي باشد. استفاده از روش انحلال مناسب به نظر ميرسد. نمودار گردش مواد در اين روش ارائه شده است.

روشهای بسته بندی هماهنگ با ظرفيت توليد و کيفيت محصول به سه صورت "دستی"، " نيمه اتوماتيک " و "تمام اتوماتيک" انجام می‌گيرد. انتخاب روش بسته بندی، بسته به حجم سرمايه گذاری، ظرفيت توليد و نوع محصول انتخاب مي شود.

شکل زير نمودار شماتيک فرآيند تصفيه نمک با روش انحلال را نشان مي دهد.

کنترل کيفيت

بطور کلی هدف از کنترل کيفيت بدست آوردن يک استاندارد مناسب از محصولی است که قابل عرضه در بازار بوده و با قيمت مناسبی به فروش می‌رسد و اين موارد در مواد غذايی به رنگ، طعم، ارزش غذايی، شکل ظاهری و عاری بودن از ميکروارگانيسم های مضر و مواد غير مطلوب بستگی دارد.

بخش کنترل کيفيت در ارتباط با توليد سه هدف را دنبال مي کند:

1-کنترل مواد خام 2-نترل فرآيند توليد 3-کنترل و بازرسی محصول نهايي.

مهمترين قسمت کنترل کيفيت نمک طعام، بررسی ناخالصی های مضر مانند فلزات سمی و سپس تعيين ناخالصی های غير مضر مانند کلسيم، منيزيم و تعيين درصد آنها است.

علاوه بر خلوص نمک ميزان ناخالصي­هايی مثل مس، واناديوم، آهن، سولفات کلسيم، آمونياک و مواد غيرقابل حل در آب تعيين شوند.

نمک های استحصالی از منابع سنگی معمولاً دارای ناخالصی های مختلفی نظير سولفات کلسيم، دولوميت، کوارتز و .... می‌باشند. در صورتی که آبهای نمکی طبيعی عموماً دارای کلريدهای کلسيم و منيزيم و کربناتها و مقادير قابل توجهی برم، ليتيوم، باريوم و ... نيز می‌باشند.

نمک خام دارای انواع اسپور ( spore) بوده که در صورت مساعد بودن شرايط رشد نموده و ايجاد اشکال و آلودگی می‌کند. احتمال آلوده شدن نمک بدست آمده از منابع آبی بيشتر خواهد بود. علاوه بر موارد فوق گروههای هالوباکتريم، ميکروکوکسی، ونيز مخمرهای از گروه­های تورولاسن، برتانوميس، نيز در نمک قادر به رشدند. با توجه به نوع عملياتی که بر روی نمک انجام می‌گيرد مثل آسياب کردن، شستشو، تصفيه و غيره، هر يک از اين موارد می‌تواند موجب تغييرات شيميايی، ميکروبی و تغيير در خلوص ماده شود. لذا لازم است همانطور که محصول نهايی مورد آزمايش قرار می‌گيرد محصولات حد واسط يا مواد افزودنی نيز مورد کنترل و آزمايش قرارگيرند.

در حين انجام فر آيند توليد نمک ايستگاه­های کنترلی مختلفی جهت کنترل مواد حد واسط که تاثير مستقيمی بر محصول خواهد داشت؛ وجود دارد که در بخش ذيل ذکر می‌شوند.

1- نمونه برداری وتعيين غلظت مواد تشکيل دهنده نمک خام " انبارها"

2- نمونه برداری از مخزن آب نمک اشباع برای تعيين اشباع بودن وخالص بودن

3-نمونه برداری و تعيين اسيديته نمک در واحد شستشو

4- نمونه برداری و تعيين غلظت خروجی از دستگاه سانتريفوژ

5- نمونه برداری ازخروجی خشک کن و تعيين ميزان رطوبت آن

٦-نمونه برداری و تعيين غلظت مواد سازنده در دورريز

7-نظارت و کنترل بر آلودگی فضای سالن ها

محصول توليدی قبل از خروج از کارخانه بايد از لحاظ کيفيت ظاهری مورد بررسی قرارگيرد تا از لحاظ اندازه، رنگ، مزه يا بو و موارد مشابه تأييد گردد و سپس شکل بسته بندی ظاهر کالا، نحوه پرشدن، چاپ روی پوشش، علامت گذاری توسط بازرسی مخصوص کنترل شده و نتيجه گزارش شود.