سانتریفیوژ دیسک استک در صنعت تولید روغن زیتون بکر (Virgin Olive Oil) به طور گسترده‌ای برای تصفیه روغن در مرحله نهایی فرآیند استخراج استفاده می‌شود. روغن بدست آمده باید مستقیماً به صورت انبوه به مصرف تجاری برسد و یا برای ته‌نشینی و یا فیلتراسیون ارسال گردد.

فناوری‌های جایگزین سانتریفیوژ دیسک‌استک مانند ته‌نشینی یا فیلتراسیون مستقیم، فقط برای تولید در مقیاس بسیار کوچک مناسب هستند. استفاده از فن‌آوری پیشرفته‌ای مانند طراحی هرمتیک، که از قبل برای سانتریفیوژ دیسک‌استک (سپراتور) وجود دارد، در صنعت تولید روغن زیتون نیز قابل استفاده است.

دکتر گوستاو دو لاوال، در ژوئن 1878، حق ثبت اختراع سانتریفیوژ برای جداسازی خامه از شیر را دریافت کرد. معرفی این سانتریفیوژ، انقلاب عظیمی در سطح وسیعی از کاربردهای صنعتی ایجاد نمود و در حال حاضر فناوری جداسازی با سانتریفیوژ، در بسیاری از صنایع تولیدی با طراحی‌ سانتریفیوژهای متنوع برای کاربری‌های خاص، استفاده می‌گردد.

سانتریفیوژهای دیسک‌استک با امکان تخلیه شعاعی مواد جامد، جزو متداول‌ترین انواع سانتریفیوژ هستند و امروزه مهم‌ترین کاربردهای آن، تولید شیر، شراب، سایر نوشیدنی‌ها و تصفیه روغن نباتی، روغن زیتون، سوخت و روغن روان‌کننده در کشتی‌ها می‌باشد. استفاده از فناوری سانتریفیوژ در صنعت تولید روغن زیتون، برای اولین بار توسط آلفا لاوال در سال 1927 معرفی شد. در تصفیه و تولید روغن با سانتریفیوژ دیسک‌استک، از فشار هیدرولیکی به جای روش‌های سنتی ته‌نشینی و رسوب که یک فرآیند بسیار آهسته است، استفاده می‌شود. آن هم در شرایطی که روغن در تماس با آب سبزیجات و مواد جامد باقیمانده و در نتیجه آلودگی است.

با استفاده از ، تصفیه به یک عملیات پیوسته و سریع تبدیل می‌شود و در نتیجه کیفیت نهایی روغن زیتون بهبود قابل توجهی می‌یابد. پس از گذشت سی سال از اولین‌باری که این فناوری معرفی شد، اکنون سانتریفیوژ دیسک‌استک و سانتریفیوژ دکانتر به اکثر کارخانه‌های تولید راه پیدا کرد و به عنوان فناوری‌های مهم و موثر در میان تمامی تکنولوژی‌های جایگزین پیشنهاد شده در آن زمان شناخته شدند.

در نیمه دوم قرن بیستم و تا امروز‌، روش استخراج روغن زیتون بکر، با استفاده از سانتریفیوژ دکانتر و سانتریفیوژ دیسک‌استک جایگزین روش‌های سنتی شده و حتی در کتاب‌های مرجع صنعت تولید روغن آورده شده است. امروزه هنوز هم استفاده از سانتریفیوژدیسک‌استک برای تصفیه روغن از اهمیت به‌سزایی در صنعت روغن زیتون برخوردار است و همانند سایر تجهیزات کارخانه استخراج، می‌توانند روی خصوصیات روغن نهایی تاثیرات فراوانی بگذارند. علاوه بر این سانتریفیوژ دیسک‌استک، در روش‌های تولید مشابهی چون پرس سرد روغن آووکادو نیز استفاده شده است.

طراحی پایه و عملکرد فرآیند

سانتریفیوژها را می توان به تعبیری به دو دسته سانتریفیوژهای رسوبی و فیلتر طبقه‌بندی کرد. در میان سانتریفیوژهای رسوبی، سانتریفیوژ دیسک‌استک که به طور متناوب و شعاعی تخلیه می‌شود، همان موردی است که در صنعت روغن زیتون بکر استفاده می‌گردد. عملکرد فرآیند بر اساس مخزنی است که با سرعت بالا دوران می‌نماید که در آن جداسازی‌، بر اساس اختلاف چگالی بین فازها، انجام می‌شود. شکل 1، یک مقطع شماتیک از کاسه دوار است که عملکرد اصلی یک سانتریفیوژ دیسک استک را نشان می‌دهد.

 

 شکل 1  مقطع کاسه دوار سانتریفیوژ دیسک استک

 

روغن ورودی (خوراک) باید از طریق ورودی سانتریفیوژ وارد شود؛ که با سرعت موردنظر در سانتریفیوژ چرخانده می‌شود. پس از آن، خوراک به صورت شعاعی توزیع شده به سوی دیسک‌ها هدایت می شود. این سانتریفیوژ از دیسک‌های متراکم مخروطی تشکیل شده است.

شکل 2  سانتریفیوژ دیسک استک

 

برای داشتن یک سانتریفیوژ با کارایی بالا، به سطح‌های بزرگ نیاز است و از حدود صد دیسک باید استفاده شود. فاز مایع سبک (روغن) به طور مداوم از رسوبات جدا می‌شود به سمت مرکز بویل هدایت می شود. فاز مایع سنگین (آب) نیز به طور مداوم از رسوبات جدا شده و به سمت حاشیه بویل، یعنی خارج از دیسک، بالا می‌رود. هنگامی که مایعات جدا شده، از سانتریفیوژ دیسک‌استک (سپراتور) خارج می‌شوند، به سمت بالا حرکت کرده و از طریق خروجی سرریز خارج از بویل، بیرون می‌روند.

سانتریفیوژهای دهانه باز متداول‌ترین نوع در صنعت روغن زیتون بکر هستند. گزینه جایگزین آن، سانتریفیوژِ مجهز به پمپ گریز از مرکز است. این سانتریفیوژ، انرژی جنبشی مایع چرخان را به فشار تبدیل کرده و مایع را تحت فشار تخلیه می‌کند. رسوب جدا شده، که سنگین‌تر از فاز مایع است، به سمت حاشیه بویل هدایت شده و در فضای تعبیه شده جهت رسوبات خارج از سانتریفیوژ دیسک‌استک جمع می‌شود. تخلیه رسوبات از طریق چندین خروجی در دیواره بویل انجام می‌شود.

تخلیه‌ رسوبات امروزه به لطف وجود محفظه کشویی خود تمیز شونده self-cleaning و قابل تنظیم، جایگزین سانتریفیوژ با بویل بسته و تخلیه دستی شده است. بویل بسته و تخلیه دستی سانتریفیوژ، امروزه دیگر در صنعت روغن زیتون بکر استفاده نمی‌شود.

 

 شکل 3 سانتریفیوژ دکانتر

عملکرد سانتریفیوژ دیسک استک به عنوان تصفیه‌کننده

هنگامی که از سانتریفیوژ به عنوان یک دستگاه تصفیه استفاده می شود‌، هدف، حذف آب باقیمانده (فاز مایع سنگین) و رسوبات (جامدات) از روغن (فاز مایع سبک) است. خوراک روغن باید بالا برود و در بین دیسک‌ها تقسیم شود، جایی که فازهای مایع با اثر نیروی گریز از مرکز از یکدیگر جدا شده و به فاز مایع سنگین و مایع سبک تقسیم می‌شوند. مرز بین فاز مایع سنگین و سبک، Interface نامیده می شود. (شکل 1) موقعیت رابط در بویل، به قطر دیسک(D2) ‌، چگالی، دما و روانی روغن بستگی دارد. ماکسیمم بازدهی تصفیه روغن، زمانی صورت می پذیرد که قطر interface (D3) در بزرگترین حد ممکن باشد درحالی که دیسک بالا در کمترین قطر خود (برای جلوگیری از اتلاف فاز مایع سبک نسبت به فاز مایع سنگین) باشد.