www.kimyamuhendisi.com
AYÇİÇEK YAĞI ÜRETİMİ KUMRU KILIÇ
03051041
NİDA SERİN
03051049
SEDA KÖKSAL
04051701
2007
PROJE
YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ KİMYA-METALURJİ FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
www.kimyamuhendisi.com
AYÇİÇEK YAĞI ÜRETİMİ KUMRU KILIÇ
03051041
NİDA SERİN
03051049
SEDA KÖKSAL
04051701
2006
Tarafından onaylanmıştır. Proje Yöneticisi : Prof. Dr. Esen Bolat Proje Dönemi : 2006-2007 Güz Dönemi
www.kimyamuhendisi.com İÇİNDEKİLER TABLO LİSTESİ
i
ŞEKİL LİSTESİ
ii
ÖZET
iii
ABSTRACT
iv
1.
GİRİŞ …………………………………………………………………………1
1.1
Ayçiçeği……………………………………………………………………….2
1.2
Ayçiçeği Yağı …………………………………………………………………3
2.
TÜRKİYE VE DÜNYA’DA AYÇİÇEĞİ YAĞI ÜRETİMİ …………………7
2.1
Türkiye’de Ayçiçeği Yağı Sanayinin Durumu………………………………...7
2.1.1.
Trakya Bölgesi’ndeki Bitkisel Yağ Sanayinin Durumu……………………….8
2.1.1.1
Entegre Tesise Ait Ana Üniteler……………………………………………...9
2.1.1.2
Entegre Tesise Ait Yardımcı Üniteler………………………………………....9
2.1.2
Yağlı Tohumlu Bitkilerde Uygulanan Desteklemeler………………………..10
2.1.3
Fiyat Destekleme Politikaları………………………………………………..12
2.1.4
Bitkisel Yağ Sektöründe Yan Sanayi………………………………………..15
2.1.4.1
Yem Sanayi………………………………………………………………….15
2.1.4.2
Ambalaj Sanayi………………………………………………………………16
2.1.4.3
Kimyevi Maddeler Sanayi……………………………………………………17
2.2
Dünya’da Ayçiçeği Yağı Sanayinin Durumu………………………………...18
3.
PROSES SEÇİMİ ……………………………………………………………21
3.1
Proses Seçimi ………………………………………………………………..21
3.1.1
Presyon (Mekanik Sıkma)……………………………………………………21
3.1.2
Ön Presyon (Mekanik Sıkma ve Ekstraksiyon)……………………………...21
3.1.3
Rafine Aşaması………………………………………………………………22
3.2
Rafinasyon……………………………………………………………………27
3.2.1
Kesikli Rafinasyon…………………………………………………………...27
3.2.2
Sürekli Rafinasyon…………………………………………………………...29
3.2.2.1
Degumming …………………………………………………………………28
www.kimyamuhendisi.com 3.2.2.2
Nötralizasyon………………………………………………………………...29
3.2.2.3
Devaksing…………………………………………………………………….31
3.2.2.4
Ağartma………………………………………………………………………32
3.2.2.5
Vinterizasyon………………………………………………………………...33
3.2.2.6
Deodorizasyon………………………………………………………………..35
4.
KAPASİTE SEÇİMİ…………………………………………………………38
5.
BLOK VE PROSES AKIŞ DİYAGRAMLARI…………………………......39
6.
MADDE VE ENERJİ DENKLİKLERİ……………………………………...41
6.1
Ön Ekstraksiyon Ünitesi……………………………………………………..42
6.2
Ekstraksiyon Ünitesi…………………………………………………………44
6.3
Toasting Ünitesi……………………………………………………………...46
6.4
Distilasyon Ünitesi…………………………………………………………...47
6.5
Hegzan Soğutma Ünitesi……………………………………………………..49
6.6
Yağ Soğutma Ünitesi ………………………………………………………..50
6.7
Nötralizasyon………………………………………………………………...51
6.8
Kurutma ve Ağartma………………………………………………………....52
6.9
Vinterizasyon…………………………………………………………….…..52
6.10
Deodarizasyon……………………………………………………………….54
7.
PROSES BİRİMLERİNİN TASARIMI……………………………………..55
7.1
Misella (V-4) Tankının Tasarımı…………………………………………….55
7.2
Ham Yağ Soğutucusu (E-4) Tasarımı………………………………………..55
7.3
Hegzan Pompası (P-3) Tasarımı……………………………………………..56
www.kimyamuhendisi.com
8.
PROSES ALANI SEÇİMİ VE PLANLAMA ……………………………….58
8.1
Proses Yerleşim Planı………………………………………………………...59
9.
EKONOMİK ANALİZ………………………………………………………60
9.1
Proses Birimlerinin Maliyetlendirilmesi……………………………………..60
9.1.1
Misella Tankının (V-4) Maliyet Hesabı……………………………………...60
9.1.2
Yağ Tankı (V-5) Maliyetlendirilmesi………………………………………..62
9.1.3
Kek Tankı (V-3) Maliyet Hesabı……………………………………………64
9.2
Ham Madde Gideri…………………………………………………………...67
9.2.1
Hegzan………………………………………………………………………..67
9.2.2
Fosforik Asit………………………………………………………………….68
9.2.3
Sıvı Kostik…………………………………………………………………...68
9.2.4
Filtre Bezi…………………………………………………………………….68
9.3
İşletme Malzemesi……………………………………………………………69
9.3.1
Yedek Parça…………………………………………………………………..69
9.3
Ayçiçek Yağı Üretimi Ve Satışı İle İlgili Safha Maliyetlendirilmesi………..60
9.3.1
Presyon Safhası………………………………………………………………71
9.3.2
Ekstraksiyon Safhası………………………………………………………....72
10.
SONUÇ………………………………………………………………………75
11.
KAYNAKLAR……………………………………………………………......76
www.kimyamuhendisi.com
1
1. GİRİŞ Yağlar, karbonhidratlar ve proteinler gibi insan vücudu için yaşamsal değeri olan ve insanların beslenmesinde önemli yer tutan temel ihtiyaç maddelerinden biridir. Özellikle doymuş yağ oranlarının düşük olması, hücre yapısı için gerekli olan serbest yağ asitlerini içermesi ve insan vücudunda A, D, E, K gibi yağda eriyen vitaminleri çözmesi gibi özellikleriyle bitkisel yağlar, insan sağlığına katkıları ve yüksek besin değerine sahip olmaları bakımından ayrı öneme sahiptir (TZOB, 1998). Yetişkin bir insanın dengeli, sağlıklı beslenmesi ve günlük faaliyetlerini yerine getirebilmesi için 2000-2400 kaloriye ihtiyacı vardır. Bu miktarın yaklaşık olarak üçte biri bitkisel yağlardan karşılanmaktadır. 1 gram yağın 9 kalori verdiği dikkate alındığında bir insanın yaklaşık olarak günlük 77 gr yağ tüketmesi gerekmektedir. Bu miktar yağın 1/3’ü sıvı olarak yemeklerle, 1/3’ü katı yağ olarak kahvaltılarda ve geri kalan 1/3’ü ise peynir, süt vb. besinlerden karşılanmalıdır. Buna göre doğrudan alınması gereken kişi başına günlük yağ miktarı toplam 51 gram olup bu da kişi başına yıllık ortalama 18.6 kg yağ tüketilmesi demektir (Kolsarıcı ve ark, 2000). Yağın serüveni ham yağ ile başlar. Yağlı tohumlardan kabuk kırma ve ayırma, pulcuklandırma, presleme, çözücü ekstraksiyonu işlemleri sonucu elde edilen “Ham Yağ”larda trigliseritlerin dışında fosfatidler,
sabunlaştırılamayan maddeler (steroller,
tokoferoller, hidrokarbonlar vs.), renkli maddeler (klorofil, karoten, gosipol vs.), serbest yağ asitleri, iz metaller, peroksitler, konjuge yağ asitleri, pestisitler, proteinler, aldehitler, ketonlar, trans yağ asitleri, hidrokarbonlar, dimerler, polimerler, steroller, tokoferoller, karotenoidler, klorofil, vitaminler, serbest yağ asitleri, mono ve digliseritler, iz metaller vb. gibi safsızlıklar da bulunur. Bu safsızlıklar arasında yağa özgü doğal minör bileşenler olduğu gibi trigliseritler ve bu doğal bileşenlerden kaynaklanan bozunma ürünleri de bulunmaktadır. Ham yağ içinde bulunan safsızlıkların miktarı ve cinsi bitkilerin yetiştirildiği toprak yapısına ve iklim şartlarına,
tohumların
gösterebilmektedir.
depolama
şartlarına
ve
işlenmesine
bağlı
olarak
değişim
www.kimyamuhendisi.com
2
Şekil 1.1 Trigliserit yapısı Yağların insanların kullanımına sunulabilmeleri yani yağın tüketime uygun özellikler kazanması için bu safsızlıkların dikkatli bir şekilde uzaklaştırılmaları gerekmektedir. Bu ise yağlar rafine edilerek gerçekleştirilir. Rafinasyon işleminde, tüketime engel olan safsızlıklar; yağın trigliserit yapısını (Şekil 1) bozmadan ve antioksidant (oksidasyonu önleme) görevi yapan ve E vitamininin sentezlendiği öncü moleküller olan doğal tokoferollere zarar vermeden uzaklaştırılmalıdır. Rafine edilmiş yağların çoğunda en az % 98 oranında trigliserit bulunmaktadır. Trigliserit olarak adlandırılan yağ molekülü, üç yağ asidi molekülünün (R1, R2, R3) gliserol ile birleşiminden (esterleşmesinden) meydana gelir. Değişik yağ asitlerinin bulunması farklı trigliseritlerin oluşmasına ve trigliseritlerin kimyasal özelliklerinin değişmesine neden olur. Öte yandan her yağ çeşidinin kendine özgü bir trigliserit dağılımı vardır. Bitkisel yağlar bunun yanı sıra içerdikleri diğer bileşenlerin de etkisiyle karakter açısından farklılık arz ederler [1].
www.kimyamuhendisi.com
3
1.1. Ayçiçeği
.1 Şekil 1.2 Ayçiçeği yapısı [3]
www.kimyamuhendisi.com
4
1.2. Ayçiçek Yağı Ayçiçek yağı,yağ oranı %39-45 arasında değişen helanthus annuus bitkisinin tohumlarından elde edilen bir yağdır. Ayçiçek tohumunun bazı bileşenleri ,Tablo 1.1 de gösterilmiştir. Tablo 1.1 Ayçiçek Tohumunun Bazı Bileşenleri Kabuk %
26-35
İç
65-74
%
Nem %
6-11
Yağ
39-45
%
Taze elde edilmiş 1. Sınıf soluk sarı renkte bir sıvı olup, hoşa giden tadı ve kokusu vardır. Beslenme değeri ise zeytinyağınınkine yakındır. Titre bulanma derecesi 17 – 20 oC donma derecesi 17-18
o
C
‘dir. Vitamine zengindir. Genellikle yemeklik olarak tüketime
sunulmaktadır. Bazı cins tohumlarda yağ oranının % 50’ye kadar çıkması, ayçiçeğini yağ eldesinde kıymetli bir bitki haline getirmektedir.
Şekil 1.3 Ayçiçeği Tohumu Sıvı olarak ve margarin hammaddesi katı yağ üretiminde yaygın kullanım alanı bulunan ayçiçeği yağı açık sarı renkli, rafine edilerek kullanılabilen bir yağdır. Ayçiçek yağının bazı karakteristik özellikleri Tablo 1.2 de verilmiştir.
www.kimyamuhendisi.com
5
Tablo 1.2 Ayçiçek Yağının Bazı Karakteristik Özellikleri Analizler
Değerler
Özgül Ağırlık, 25°C
0.915-0.919
Kırılma İndeksi, 25°C
1.472-1.474
İyot Sayısı
125-136
Sabunlaşma Sayısı
188-194
Sabunlaşmayan Madde Miktarı
1.5
Tablo 1.3’de de görüldüğü gibi, ayçiçeği yağı %15 doymuş, %85 doymamış yağ asidi içiermekte, doymamış yağ asitlerinin % 14-43’ünü oleik asit, % 4-75’ini linoleik, en fazla % 0.7 sini de linolenik asit oluşturmaktadır. Tablo 1.3. Ayçiçek Yağının Yağ Asidi Kompozisyonu Analizler
Değerler
Yağ Asitleri ( % ağırlık)
3-6
Palmitik
1-3
Oleik
14-43
Linoleik
44-75
Linolenik
<0.7
Araşidik
0.6-4
Ayçiçeği yağı; %0.025-0.031 hidrokarbonlar, % 0.542-0.584 steroller, % 0.008_0.0044 vakslar olmak üzere sabunlaşmayan maddeleri içermektedir.Toplam tokoferol içeriği ise yaklaşık 640 mg/kg yağ olup, tokoferollerin % 96’sını alfa-tokoferol oluşturmaktadır. Yağların en önemli fiziksel özelliklerinden biri viskozitedir.Viskozite kısaca bir akışkanın iç direnci nedeniyle akışa karşı koyması olarak tanımlanabilir.Genel olarak düşük molekül ağırlıklı yağ asitlerini içeren yağların viskozitesi ,doymamışlık derecesi aynı olan yüksek molekül ağırlıklı yağ asitlerini içeren yağlardan daha düşüktür.Diğer yandan, yüksek sıcaklığa
www.kimyamuhendisi.com
6
uzun süre maruz kalan yağlarda polimerize ürünlerin oluşması, yağın viskozitesini artırmakradır.Bir yağın doymamışlık derecesini arttırması da viskoziteyi düşürmektedir. Ayçiçeği yağının önemli bir fiziksel özelliği olan viskozitenin değişiminin sıcaklıkla değişiminin ifade edildiği arrhenius eşitliği aşağıda verilmiştir. n= 7.9 x 10-4 e3300/T
(1.1)
Bu eşitlikte n (mPa.s) viskoziteyi,T mutlak sıcaklığı göstermektedir.Bu eşitlik yardımı ile ayçiçeği yağının değişik sıcaklıklardaki viskozitesi (mPa.s) hesaplanbilmektedir [2]. Ayçiçeği yağı üretiminde çözücü ekstraksiyonu işleminden sonra elde edilen yağsız küspe yan ürün olarak hayvan yemi üretiminde kullunılmaktadır.Tablo1.4 de de görüldüğü gibi yüksek protein içeriği nedeniyle ayçiçeği küspesi oldukça değerli bir yan üründür [2]. Tablo 1.4 Ayçiçeği Küspesinin Bileşim Analizler
Değerler
Su, %
7.5
Protein,%(kuru madde)
41
Yağ,%(kuru madde)
0.8
Kül.%(kuru madde)
6.3
Selüloz,%(kuru madde)
14.7
www.kimyamuhendisi.com
7
2.AYÇİÇEK YAĞININ TÜRKİYE VE DÜNYADA’Kİ ÜRETİMİ 2.1. Türkiye’de Ayçiçeği Yağı Sanayiinin Durumu Ayçiçeği yağı sanayi sektörü Türkiye açısından en önemli sektörlerden birisidir. Bunun nedeni ayçiçeği bitkisinden; yağ , yem, boya maddesi, yakıt ve çok az miktarda da olsa sabun yağı elde edilmesidir. Ayçiçek yağı sanayi sayesinde ambalaj, kimya ve yem sanayi de canlılık kazanmaktadır. Ayçiçek yağı Türkiye’nin ithalat ve ihracatını yaptığı bir maddedir [4]. Türkiye’de 153 adet bitkisel yağ sanayi işletmesi bulunmaktadır (Anonim,1997). Bu işletmeler Marmara (72 adet) ve Akdeniz (26 adet) bölgesinde yoğunlaşmıştır. Marmara bölgesindeki yağ sanayi işletmeleri daha çok Ayçiçeği ve zeytinyağı islerken, Akdeniz bölgesindeki işletmeler ağırlıklı olarak pamuk islemekte ve ayrıca soya isleyen bazı tesisler de bulunmaktadır. Bu işletmelerin yıllık cirosu tahminen 2.3 milyar $ civarlarında olup yıllık ihracat bedeli 300 milyon $’ın üzerindedir (Aksoy ve ark, 1997). Türkiye’deki bitkisel yağ sanayinin tohum isleme kapasitesi 4.5 milyon ton/yıl olmasına rağmen kapasite kullanım oranı % 50’nin altındadır. Bunun en önemli nedeni, yağlı tohumlu bitkilerin yurtiçi üretimlerinin talebi karşılayamayacak düzeyde yetersiz olmasıdır. Üretimi yapılan tüm yağlı tohumlu bitkiler (Ayçiçeği, soya, pamuk vd.) ülke ihtiyacının ancak % 5060’ını karşılamakta, geriye kalan miktar ise doğal olarak ithal edilmektedir. 1998 yılı verilerine göre 629 bin ton Ayçiçeği ithal edilmiş ve karşılığında yaklaşık163.4 milyon $ ödenmiştir (_GEME, 1999). Türkiye nüfusunun yılda yaklaşık% 1.5' lar civarında artmasına karşılık, yağlı tohumlu bitkilerin üretiminde görülen azalışlar, Türkiye'yi bitkisel yağda dışa bağımlı hale getirmiştir. Bu nedenle yağlı tohumlu bitkilerin üretimi konusunda daha düzenli ve plânlı tarım politikalarına gerek vardır.
www.kimyamuhendisi.com
8
2.1.1 Trakya Bölgesindeki Bitkisel Yağ Sanayinin Durumu Trakya bölgesinde ham yağ üreten işletmeler modern yağ elde etme yöntemlerini kullanmaktadır. İşletmelerin bir bölümü ham yağ üretirken bazıları ham yağ ve rafine yağ işlemektedirler. Bazıları da sadece rafine yağ ve margarinle ilgilenmekte, ham yağ üretimi yapmamaktadır. Bu işletmeler diğer işletmelerden aldığı ham yağı islemektedirler. Yağ sanayi bölgede yapılan hayvancılık açısından da çok önemlidir. Çünkü yağ eldesinden sonra kalan küspenin tamamı bölgede bulunan yem sanayinin hammadde ihtiyacını karşılamaktadır. Türkiye'de bitkisel yağ hammaddesi olan ürünlerin üretimlerinde görülen yetersizliklere rağmen halen yeni yağ fabrikaları açılmaya devam etmektedir. Bu durum özellikle Marmara bölgesinin Trakya kesiminde görülmektedir. Ancak bu fabrikaların 8 tanesi 1995 yılından sonra faaliyete geçmiştir. Yapılan bir araştırmaya göre kapasite kullanım oranı % 55 olarak belirlenmiştir (Kubas, 1998). Trakya bölgesindeki yağ sanayi işletmeleri ağırlıklı olarak ayçiçeği işlemektedirler. Üretilen ayçiçeğinin önemli bir kısmı Sanayi ve Ticaret Bakanlığına bağlı çalışan Trakya Yağlı Tohumlar Tarım Satış Kooperatifleri Birliği (Trakyabirlik) tarafından satın alınmaktadır. Trakya birlik, ülkemizde üretilen ayçiçeğinin yılda ortalama %30-50’sini mubayaa etmektedir. Trakyabirlik dışında ayçiçeği üreticileri, Trakya bölgesinin birçok il ve ilçesine dağılmış yağ fabrikalarına ve aracılara ürünlerini pazarlamaktadırlar. Bölgede faaliyet gösteren işletmeler burada üretilen ayçiçeğinin tamamını islemesine karşılık yine de kurulu kapasitelerinin yüksek olması nedeniyle hammadde yetersizliğinden dolayı düşük kapasitelerde çalışmaktadırlar. Diğer taraftan dış piyasa fiyatlarının genelde iç piyasa fiyatını etkilemesi nedeniyle sektörde çeşitli sorunlar yaşanmaktadır. Başta Ukrayna olmak üzere BDT ülkeleri ve Arjantin’den yapılan ithalatın gümrük vergileri ve fon gibi uygulamalara rağmen cazip olması, yurtiçi ayçiçeği üretimini olumsuz yönde etkilemektedir [5].
www.kimyamuhendisi.com
9
Trakya Birlik, ülkemizde üretilen ayçiçeğinin yılda ortalama %30-50’sini mübayaa etmektedir. Trakya Birlik’e bağlı 48 kooperatifin bünyesinde bulunan 141 alım merkezi kanalıyla üreticilerden alınan ayçiçeği; Entegre Tesisler ve Karacabey Yağ Fabrikası’nda işlenerek Biryağ Rafine Vinterize Ayçiçeği Yağı, Birma Kahvaltılık Margarin , Bima Mutfak Margarini adı altında üretilmekte, daha sonra Türkiye’nin çeşitli illerinde bulunan bayiler ve Trakya Birlik’ bağlı Kooperatiflerdeki satış noktaları kanalıyla tüketicicn beğenisene sunulmaktadır [6]. 2.1.1.1 Entegre Tesise Ait Ana Üniteler: 1. Malzeme hazırlama, ekstraksiyon ve küspe zenginleştirme ünitesi, 2. Rafine, post rafine , 3. Elektroliz, hidrojenasyon ve margarin ünitesi, 4. Likit dolum ünitesi, 5. Karma yem fabrikası 2.1.1.2 Entegre Tesise Ait Yardımcı Üniteler: 1. 60.000 tonlukham yağ tank terminali, 2. Buhar santrali, 3. Su şebekesi, soğutma kuleleri ve dahili boru şebekesi, 4. Genel drenaj ve atık arıtma tesisleri, 5. Elektrik şebekesi, trafo merkezleri ve jeneratör, 6. Ambar ve atölye, 7. Araç bakım ve onarım atölyesi ile garaj, 8. Kalite kontrol ve topraktahlil laboratuarları, 9. Sosyal tesisler. Trakya Birlik ve küçük ölçekli yağ fabrikaları iç piyasadan ürün alıp işlediğinden maliyetleri artmakta, halbuki büyük ölçekli ürün isleyebilen ve sermayece güçlü yağ fabrikaları (Unilever, Doysan vb.) sürekli dış piyasalardan ürün 1temin edebildiklerinden yüksek kâr marjı ile çalışmaktadır.
www.kimyamuhendisi.com
10
Türkiye’de desteklemeye konu olan ürünler genelde ülke insanının ihtiyacı olan buğday, arpa, şekerpancarı, çay gibi ürünlerle önemli dış satım ürünü olan incir, üzüm, fındık, pamuk, tütün gibi ürünlerdir. Yağlı tohumlu bitkiler de uzun yıllar desteklemeye tabi olmuş ürünlerdir. Bitkisel yağ hammaddelerinin belirli bir plâna göre üretilmemesi veya plânlanan üretimin uygulama olanaklarının kısıtlı kalması, hammadde üretiminin düzensiz gelişmesine sebep olmuştur. Bu nedenle kalkınma plân ve programlarında genellikle “yağlı tohumlarda kendine yeterlilik” politikasının izlenmesi ve “ekim alanlarının yaygınlaştırılması teşviki” ilkeleri üzerinde durulmuştur [6].
Tablo 2.1Yıllar İtibariyle Bitkisel Sıvı Yağlar Ülke Tüketim Miktarları (TON) TÜRÜ
1997
1998
1999
2000
2001
Ayçiçek Yağı
572.000
572.000
583.000
525.000
412.000
Soya Yağı
--
2.000
8.000
16.000
79.000
Pamuk Yağı
100.000
96.000
55.000
82.000
85.000
Mısır Yağı
17.000
62.000
56.000
82.000
85.000
Kanola Yağı
2.000
2.000
2.000
7.000
5.000
Palm Yağları
--
--
3.000
3.000
6.000
KAYNAK : Bitkisel Yağ Sanayicileri Dernegi
2.1.2 Yağlı Tohumlu Bitkilerde Uygulanan Desteklemeler Devletlerin temel amacı tarımsal üretim yapan üreticinin sosyal yönden diğer kesimlerde yaşayan ve gelir sağlayan kişilerden gelir yönünden geri kalmasını önlemektir. Yani sosyal adaleti sağlamak, devletin asli görevlerindendir. Diğer yandan bunu sağlarken piyasaları da düzenlemesi gerekmektedir. Özellikle üretim açığı olan ve kurulu kapasitesi ülke ihtiyacının çok üzerinde olan, geniş bir kitle tarafından tüketilen, dışsatım geliri olabilecek, belirli bir ekolojik bölgede yetişebilen belli başlı ürünlerde hem üreticiyi hem de sanayicileri koruyacak bir destekleme sistemi sürdürülmelidir.
www.kimyamuhendisi.com
11
Bu amaçla özellikle yağlı tohumlar gibi bitkisel yağ sanayiinin temel ihtiyacı olan ayrıca tüketicilerin tamamı tarafından geniş bir talebi olan ürünlerde tarımsal desteklemeler ön koşulsuz olarak gerekli olmaktadır. Türkiye’de izlenen tarım politikalarında maalesef yağlı tohumlu bitkilere dönük bir üretim politikası ya da bu ürünün tarımını yapan üreticilere yönelik bir politika bulunmamaktadır. Halbuki yıllık nüfus artısının % 1.5’lar civarında olduğu ülkemizde, yaklaşık4.5 milyon ton yağlı tohum işleme kapasitesi olan ve üretimi kendisine yetmeyip net ithalatçısı olduğumuz yağlı tohumlu bitkilerde, özellikle ayçiçeğinde akılcı ve tutarlı tarım politikaları uygulanarak üretim arttırılmalıdır. Yağlı tohumlu bitkilerde uygulanan destekleme politikalarını; fiyat destekleme politikaları, tarımsal ticaret politikaları, girdi maliyetlerinin düşürülmesi ve genel hizmetler olmak üzere 4 grupta incelememiz mümkündür [6]. Tablo 2.2 Yıllar İtibariyle Türkiye’nin Bitkisel Yağ İhtiyacı
Ham Ayçiçek Yağı Rafine Ayçiçek Yağı Ambalajlı Ayçiçek Yağı Toplam Ayçiçek Yağı
1998 1999 2000 Miktar Deger Miktar Deger Miktar Deger Miktar (Ton) (Bin $) (Ton) (Bin $) (Ton) (Bin $) (Ton) 35.280 24.569.683 16.452 10.731.091 2.851 1.205.908 4.023
2001 Deger (Bin $) 1.935.706
38.174 33.874.003 20.532 15.386.386 35.668 20.521.029 20.376 12.112.364 43.296 40.471.782 19.752 15.676.714 11.013
7.555.097
4.485
2.858.438
116.750 98.915.468 56.736 41.794.191 49.532 29.282.034 28.884 16.906.508
KAYNAK : Bitkisel Yağ Sanayicileri Dernegi
Tablo 2.3 Yağ ve Margarin İhracatı Yağ ve Margarin İhracatı Ülke % ($ M10) Kuzey kıbrıs 2.4 0.5 Lübnan 3.7 0.8 Suriye 55.1 12.2 Cezayir 6.4 1.4 İran 72.5 16 Libya 58.5 12.9 Irak 23.3 5.1 Gürcistan 9.3 2.1 Azerbaycan 33.9 7.5 Kazakistan 3.5 0.8 Özbekistan 1.8 0.4
Toplam İhracat % ($ M10) 198 0.9 159.4 0.7 272.2 1.3 269.2 1.2 268.4 1.2 238.3 1.1 123 0.6 68.1 0.3 161.4 0.7 150.8 0.7 138.5 0.6
www.kimyamuhendisi.com Rusya Federasyonu ABD İspaya İtalya Diğer ülkeler
12
39.7
0.8
1238.1
5.7
29.4 44.5 39 29.4
6.5 9.8 8.6 6.5
1513.8 354.5 1457 15025.1
7 1.6 6.7 69.4
KAYNAK : Bitkisel Yağ Sanayicileri Dernegi
2.1.3 Fiyat Destekleme Politikaları Diğer yağlı tohumlu bitkilerde olduğu gibi ayçiçeğinde de destekleme sistemi 1994'e kadar Tarım Satıs Kooperatifleri Birlikleri (TSKB) üzerinden kuruluyordu. Bu yıla kadar Birlikler destekleme alımları yapabilmek için devletten yetki almaktaydılar. 1994'den sonra Birlikler üzerinden yapılan desteklemeler kaldırılmıştır. 5 Nisan 1994 İstikrar Kararları olarak tarihe geçen önlemler çerçevesinde desteklenen ürünler; tahıllar, tütün, şekerpancarı ve haşhaş kapsülü olmak üzere 4 ürün grubu olarak belirlenmiştir. Desteklenen ürünler arasında hiçbir yağlı tohumlu bitki bulunmamaktadır. Devlet, yağlı tohumlu bitkilerin üretimini cazip hale getiren “garanti fiyat” sistemini terk ederek üreticileri piyasa koşullarına terk etmiş, Birlikleri destekleme dışı bırakmıştır. Ancak 1996 yılında bu politikasından da çark ederek yeniden Birliklere kredi vermiştir. Ayçiçeği alımı yapan Trakyabirlik Yağlı Tohumlar Tarım Satış Kooperatifleri ürünü üreticilerden satın alabilmek için 1996 yılında 4.6 trilyon, 1997 yılında 15 trilyon, 1998'de 30.1 trilyon TL DF_F kaynaklı, % 50 basit faizli kredi kullanmıştır. 12 Ağustos 1993 tarihinde Tarım Satış Kooperatifleri Birlikleri’nin kapsadığı ürünler için yeni bir destekleme sistemi başlatılmış ve Eylül 93’de pamukta uygulanmıştır. Bu sisteme göre Yüksek Plânlama Kurulu her ürün için bir taban fiyatı yerine, bir hedef fiyat ve (daha düşük) dünya fiyatına paralel bir müdahale fiyatı ilan edecektir. Çiftçiler ürünlerini Tarım Satış
Kooperatifleri
Birliklerine
veya
ürün
borsalarında
sattıklarını
belgelerle
ispatladıklarında, kendilerine fiyat farkı (prim) ödemesi yapılacaktır (gerçek satış fiyatı ile hedef fiyat arasındaki fark). Ziraat Bankası kanalı ile yapılacak bu ödemeler Hazine’den karşılanacaktır. Bu sistemin uygulanmasına Eylül 93’te pamuk alımlarıyla başlanmış olup oldukça başarılı sonuçlar alınmıştır. 1994’de tütün’de ve zaman içinde Tarım Satış Kooperatifleri Birliklerinin ilgi alanına giren diğer ürünlerde de bu sistemin uygulanması plânlanmasına rağmen bir türlü bu sistem hayata geçirilememiştir. Prim sisteminin uygulandığı yıl olan 1993 yılından sonra bu sistem hiçbir üründe uygulanmamıştır. Yağlı tohumların üretiminin arttırılmasına yönelik araştırma ve geliştirme çalışmaları pek
www.kimyamuhendisi.com
13
yapılmamaktadır. Sadece bölgesel düzeyde faaliyet gösteren Tarım Bakanlığı’na bağlı Araştırma Enstitüleri birtakım çalışmalar yapmaktadır. Ayçiçeğinde, Trakya Tarımsal Araştırma Enstitüsü araştırma faaliyetlerinde bulunmaktadır. Bu kuruluş ülkesel bazda çalışmalar yapmaktadır. Ancak Araştırma Enstitüleri de devlet kurumlarının genel olarak karsılaştığı (bürokratik ve maddi olanaksızlıklar vb.) sorunlarla karsı karsıya olduğu için faaliyetleri sınırlı kalmaktadır. Trakya bölgesinde bulunan yağ sanayi işletmelerin büyük bir bölümünde arıtma tesisi bulunmamaktadır. Ancak, Edirne ve Tekirdağ Çevre İl Müdürlükleri ile Kırklareli Sağlık İl Müdürlüğü’nün arıtma tesisi yapılması yönündeki baskıları nedeniyle bazı firmalar arıtma tesisi yapma yönünde çalışmalara başlamıştır. Ancak ham yağ üreten işletmeler üretimde su kullanmamaları nedeniyle arıtma tesisi kurmamayı tercih etmektedirler. Bu işletmeler sadece ham yağ eldesi aşamasında (ekstraksiyon) kullanılan hegzan gazının soğutulması ve evsel amaçlarla su kullanmaktadır. Hegzan gazının kaynama sıcaklığı çok düşük olduğundan yağ eldesinde kullanılan hegzan gazının soğutulmasından sonra deşarj edilen atık su yaklaşık 60°C civarında sıcaklığa sahiptir. Suyun bu şekilde deşarj edilmesi çevrenin doğal dengesi açısından zararlıdır. Rafine yağ ve margarin üreten işletmeler ise üretimde su kullandıklarından atıklarında yağ, yüksek asitlik ve çeşitli kimyasal maddeler bulunabilmektedir.Trakya bölgesinde 1995 yılında yapılan bir araştırmada 6 adet bitkisel sıvı yağ ve 2 adet margarin işletmesi olmak üzere toplam 8 adet yağ işletmesinin atık sularından örnek alınarak kimyasal oksijen ihtiyacı, yağ, gres ve asitlik analizleri yapılmıştır. Buna göre 4 firmanın sonuçları parametrelerin altında geriye kalan 4 firmanın ise atık suları parametrelerin üzerinde kirli çıkmıştır (Kösem, 1995). Yağ sanayinde ambalaj olarak kullanılan pet şişeler geri dönüşümlü olarak alınmaktadır. Bazı işletmeler ÇEVKO üyesi olması nedeniyle bu çalışmaları vakıf aracılığı ile yürütülmektedir. Ancak kullanılan teneke ve cam gibi ambalaj malzemelerinin geri kazanılması ise daha zor görünmektedir. Yağ sanayinin neden olduğu önemli kirliliklerden birisi de koku ve hava kirliliğidir. Sektörde ucuz ve sürekli bulunmasından dolayı kömür kullanılması nedeniyle bu işletmelerin yakın bölgesinde hava kirliliği yaşanmaktadır. Bunun önlenebilmesi için Trakya bölgesinde bulunan
www.kimyamuhendisi.com
14
doğalgazın yaygınlaştırılması için doğalgaz kesintilerinin mutlaka önüne geçirmelidir. Özellikle düşük kaliteli kömür kullanılması nedeniyle bazı işletmelerin yakın bölgesinde oturanlar siyah kurumdan şikayetçi olmuşlardır (Kubas, 1998).
Tablo 2 4 Türkiye’nin Yıllar İtibarı İle Ham yağ Üretimi (Ton) Sezon Ayçiçek Soya Pamuk
1995/96
1996/97
1997/98
1998/99
1999/00
2000/01
2001/02
424.108
476.873
476.620
567.432
496.565
451.300
459.900
45.178
36.862
52.134
72.256
73.725
132.830
66.600
146.888
165.046
164.342
164.646
188.777
164.350
165.900
KAYNAK : Tarım ve Köyisleri Bakanlıgı, Tarımsal Ekonomi Arastırma Enstitüsü
Yağlı tohumlu bitkilerin üretiminde görülen üretim azalışları, Türkiye'yi bitkisel yağda dışa bağımlı hale getirmiştir. Bu nedenle Türkiye, bitkisel yağ sanayine hammadde olan ürünlerde tutarlı ve bilinçli bir tarım politikası izlemelidir. Özellikle üretim açığı olan ve kurulu kapasitesi ülke ihtiyacının çok üzerinde olan, geniş bir kitle tarafından tüketilen, dışsatım geliri olabilecek, belirli bir ekolojik bölgede yetişebilen belli baslı ürünlerde hem üreticiyi hem de sanayicileri koruyacak bir destekleme sistemi sürdürülmelidir. Tablo 2.5 Türkiye’deki firmalar kapasiteleri ve kuruluş yerleri FiRMALAR ADM Doysan Yağ San. A.Ş Altınyağ Kombinaları A.S. Bulutçular Yağ San. A.S. Buzcular Yağ San. A.S. Ege Yağ San. A.S. Küçükbay Yağ ve Deterjan San. A.S. Oruçoglu Yağ San. A.S. Özmen Yağ San. A.S. Paksoy Yağ San. A.S. Pak Yağ San. A.S. Sevkan Tarım Ür. Gıda San. Tic. A.S. Trakya Yağ San. A.S.
KAPASiTE (Tohum sl.) 500 450 500 500 500 ---
KAPASTE (Vinterize) 100 350 --287 80 600
450 930 360 600 840
150 --280 150
500
150
---
KURULUŞ YERİ Lüleburgaz İzmir Bandırma Uzunköprü Manisa İzmir Afyon Malkara Adana Adana İstanbul Tekirdağ
www.kimyamuhendisi.com
15
2.1.4 BİTKİSEL YAĞ SEKTÖRÜNDE YAN SANAYİ 2.1.4.1.Yem Sanayi Küspe: Yağ sanayinin bir yan ürünüdür. Eski dönemlerde küspe doğrudan hayvanlara yedirilmekteydi.Günümüzde yem sanayinin gelişmesi ile, küspe yem sanayinin bir girdisi konumundadır.Bugüne kadar layık olduğu kıymeti iç piyasada bulamadığı için piyasada ‘atık’ bir ürün olarak muamele görmektedir.Ekonomik olarak karşılığı yem sanayi tarafından verilmemesine karşın, Yem Sanayicileri, Tarım Bakanlığı saflarında lobi oluşturarak bir takım kanuni
ve cezai yaptırımlar
uygulatmak şartıyla, 4 adet TSE standardını kabul
ettirmişlerdir. Nasıl ki ham yağ satın alırken ‘endirektif’ ve ticari standartlar geçerliyse, küspe ticaretinde de cezai yaptırımlar ortadan kaldırılmalı ve düzenlemeler gerçekçi yöntemlerle uygulanmalıdır. Küspenin bazı değerleri aşağıda verilmiştir; Tablo 2.6 Küspe Bileşim Kabuklu
Kabuksuz
Bileşim
Ortalama (%)
Ortalama (%)
Su
15.7
10.8
Ham yağ
1.1
4.9
Ham protein
49.5
19.6
Hazmolabilir Protein
45
16.3
Azotsuz Öz Maddeler
28.6
27
Ham Selüloz
5.4
35.9
Ham Kül
5.9
5.6
Kalsiyum
0.26
-
Fosfor
1.22
-
www.kimyamuhendisi.com
16
2.1.4.2 Ambalaj Sanayi Teneke Levha / Kutu: Türkiye’de yaklaşık yıllık 200.000 ton teneke levha kullanılmaktadır. Yıllık ihtiyacın %50’si ise Türkiye’nin
tek teneke levha üreticisi Erdemir tarafından
karşılanmaktadır.Yurtiçi kapasite ihtiyacın oldukça üzerinde olmasına rağmen, Erdemir üç aylık tahsislerle mal satma sistemi uyguladığı için imalatçılar karşılaştıkları finansal sorunlar nedeniyle ithalatı tercih etmektedirler.Bunun sonucu olarak yaklaşık 100.000 ton teneke levha da ağırlıklı olarak Doğu Blok’u ülkelerinden Erdemir fiyatından daha düşük kalite ve maliyetle , bir kısmı da Avrupa ülkelerinden ithal edilmektedirler.İç piyasa teneke fiyatları da genellikle Avrupa ülkeleri fiyatları mertebesinde seyretmektedir.Türkiye’nin teneke kutu ihtiyacı , yeni teknoloji ile çalışan 4 büyük teneke kutu üreticisi, vasat kalitede üretim yapan küçük yerel firmalar ve /veya teneke kutu kullanıcısı firmaların kendi imkanları ile üretilerek karşılanmaktadır. Kağıt: Margarin sektöründe kullanılan parşömen kağıdı ithal edilmekte, baskısı ise fason olarak Türkiye’de yapılmaktadır. Baskı işini Türkiye’de yapılmaktadır. Baskı işini Türkiye’de yapılmaktadır. Baskı işin Türkiye’de birçok firma yapmasına rağmen baskı kalitesi ve yeterli seviyede az firma bulunmakta ancak margarin kağıdının özelliği (Grease prof) ve dizayn karışıklığı kalite problemlerine neden olmaktadır. Etiket: Etiket imalatında kullanılan kuşe kağıt Türkiye’de gerekli kaliteyi sağlayamaması nedeniyle matbaalar tarafından ithal edilmektedir. Baskı işinden ise mevcut firmalar ihtiyaçları karşılayacak yeterliliktedir. Türkiye’de bu konuda hizmet veren firmalar baskı teknikleri ve çeşitlilik açısından çok hızlı gelişmektedirler. Mukavva Kutu: İkincil ambalaj malzemesi niteliğindeki mukavva kutunun imalatında kullanılan kraft kağıdının %60’ı SEKA tarafından karşılanmakta, geri kalanı ithal edilmektedir. Kraft dışındaki kağıtların bir kısmı Türkiye’de imal edilmekte, az kısmı da ithal edilmektedir.Kraft dışındaki kağıtların bir kısmı Türkiye’de imal edilmekte az kısmı da ithal edilmektedir.Türkiye’de 6-7 büyük mukavva kutu üreticisi, mukavva kutu ihtiyacının %90’ını karşılamakta,
geri
kalan
ise
150
civarındaki
küçük
yerel
üretici
tarafından
karşılanmaktadır.Yıllık 600.000 ton mukavva kutu üretilen sektörde üretimin yaklaşık % 15’lik kısmı gıda maddeleri için kullanılmaktadır.
www.kimyamuhendisi.com
17
Şişe: Türkiye’de sıvı yağ sektöründe PET, PVC ve cam şişe kullanılmaktadır. Cam şişe ihtiyacının tamamını ŞİŞE-CAM A.Ş. karşılamaktadır. PVC şişenin büyük bir kısmı PLAŞ , geri
kalan
kısımını
da
yerel
üreticiler
ve
bizzat
sıvı
yağ
üreticisi
firmalar
karşılamaktadır.Dünyadaki eğilimine paralel olarak Türkiye’de sıvı yağ ambalajında PVC’den PET’e önemli dönüş görülmektedir.PET şişe ihtiyacını uzun yıllar SASA karşılamaktaydı.Ancak son zamanlarda Avrupa normlarında imalat yapan STARPET ve DEMOG firmaları Türkiye’de pet şişe üretimini tekel olmaktan çıkarmıştır.Ancak, SASA’nın en büyük avantajı Silivri ve Adana’daki fabrikalarındaki pet şişe imalatı için gerekli olan hammaddeyi kendisinin üretmesidir. Diğer firmalar ise bu hammaddeyi ithal etmektedir Şişe kapakları ise; şişe üreticisi firmalar ve/veya sadece kapak üretimi yapan firmalar tarafından imal edilmektedir.
2.1.4.3 Kimyevi Maddeler Sanayi Aroma ve Katkı Maddeleri :Aroma tamamıyla, katkı maddeleri ise çoğunlukla yurtdışından ithal edilmektedir. Asitler: Koruma ve Tarım ve Akim, tarafından imalatı yapılan hidroklorik asit; Akgübre, Etibank, Bağfaş, tarafından imalatı yapılan sülfürik asit, sanayinin ihtiyacını karşılamaktadır. Sitrik asit Türkiye’de imal edilebilmesine rağmen zaman zaman ithalde edilmektedir. Bunun dışında yardımcı maddelerin (örneğin; fosforik asit) çoğunluğu ithal edilmektedir.Kısaca özetlemek gerekirse kimyevi maddelerden sitrik asit %50, soda %100, sülfürik asit %100 yerli olarak sağlanmaktadır. Kostik: Kostik, Koruma Tarım, Pektim gibi iç piyasa üreticilerinden temin edilebildiği gibi, ithalatçı şirketlerden de temin edilebilmektedir. Kostikle fiyat dengesi bulunabilirliği ile doğru orantılı olduğundan, kullanıcı firmalar fiyat faktörünü göz önünde bulundurarak, yerli ve ithal kostiği tercih etmektedir. Ağartma Toprağı: Ağartma toprağı ihtiyacı görülebildiği oranda iç piyasadan temin edilmekte (düşük maliyetli), büyük çoğunluğu ise ithal edilerek karşılanmaktadır. Çünkü maliyeti düşürmek için kalite elverdiği ölçüde yerli üretim tercih edilmektedir [4].
www.kimyamuhendisi.com
18
2.2. DÜNYADA AYÇİÇEĞI DURUMU
Tablo 2.7 Dünyada Ayçiçeği ve Soya Fasulyesi İhracat Oranları
Dünya yağlı tohumlar tarımına, soya fasulyesi, yerfıstığı, ayçiçeği, kolza (kanola), mısır, zeytin, susam, palmiye tohumu, yağ keteni, aspir, Hindistan cevizi ve hintyağı bitkileri konu olmaktadır. Tarımı yapılan bu bitkilerin dağılımına bakıldığında, ülkemizden tamamen farklı bir durum göze çarpmaktadır. Toplam 300 milyon ton düzeyinde gerçeklesen yağlı tohum üretiminin %53’ü soya fasulyesi, %13’ü kolza (kanola), %12’si pamuk tohumu, %10’u ayçiçeği, %7’si kabuklu yerfıstığı ve %5’i de palmiye çekirdeği, susam, basta olmak üzere diğer ürünlerden oluşmaktadır. Dünya yağlı tohum üretiminin son yıllarda bir artış trendi içerisinde olduğu görülmektedir. 1998/99 sezonunda 294.6 milyon ton olan yağlı tohum üretimi, 1999/2000 sezonunda 303 milyon ton ve 2000/2001 sezonunda da 313 milyon ton seviyesine yükselmiştir. 2001/2002 sezonunda ise dünya yağlı tohum üretiminin 323 milyon ton olarak gerçekleştiği tahmin edilmektedir. 2002/2003 sezonu içinse bu rakamın, 328 milyon düzeyine ulaşması öngörülmektedir. Bu yükselme esas olarak Güney Amerika soya üretimindeki artıştan kaynaklanmaktadır. Bunun yanında Rusya ve Arjantin’de Ayçiçeği üretiminin artış göstermesi, toplam yağlı tohum üretimindeki yükselmeyi desteklemektedir.
www.kimyamuhendisi.com
19
Dünya yağlı tohum ticareti içerisinde ağırlıklı paya sahip olan soya için Çin’in ithalat hacmi artarken, toplam ihracatın tek basına %40’ını gerçekleştiren ABD’nin ihracatında son dönemde bir azalma görülmektedir. Buna karşılık Brezilya ve Arjantin’in ihracatında ise artış kaydedilmektedir. Dünya yağlı tohum üretimindeki artışlara paralel olarak dünya bitkisel yağ üretiminin de bir artış içerisinde bulunduğu görülmektedir. Dönemler itibariyle gerçeklesen Dünya rafine bitkisel yağ üretim ve tüketim miktarları aşağıdaki tabloda verilmiştir.
Tablo 2.8 Dünya BitkiselYağ Üretim /Tüketim Miktarları (Milyon Ton) Üretim 1997/98 1998/99 1999/00 2000/01 2001/02 2002/03* Soya 22,86 24,65 24,74 26,80 28,72 29,85 Palm 17,07 19,25 21,80 23,93 24,88 25,37 Ayçiçek 8,33 9,18 9,63 8,41 7,57 8,32 Kolza 11,32 11,81 13,64 12,96 12,20 11,41 Pamuk 3,76 3,57 3,57 3,52 3,82 3,56 Yerfıstıgı 4,17 4,44 4,15 4,30 4,75 4,51 Hindistancevizi 3,41 2,71 3,34 3,63 3,26 3,23 Palm çekirdegi 2,26 2,43 2,75 2,95 3,11 3,17 Toplam 73,18 78,04 83,62 86,50 88,31 89,42 Tüketim Soya Palm Ayçiçek Kolza Pamuk Yerfıstıgı Hindistancevizi Palm çekirdegi Toplam
22,55 17,36 8,37 10,97 3,77 4,16 3,34 2,16 72,68
24,50 17,80 8,76 11,39 3,61 4,46 3,00 2,45 75,97
24,18 20,70 9,22 13,16 3,58 4,10 2,94 2,71 80,59
26,36 23,89 8,62 12,84 3,50 4,25 3,63 2,66 85,75
28,63 24,84 7,70 12,36 3,84 4,69 3,50 2,97 88,53
30,06 25,27 8,23 11,57 3,60 4,49 3,33 3,12 89,67
Kaynak: United States Department of Agriculture, Foreign Agricultural Service (*): 2001/2002 sezonu miktarları tahmin, 2002/2003 sezonu rakamları ise öngörüdür.
1997/98 sezonunda 73 milyon ton olan dünya bitkisel yağ üretiminin, 1999/2000 sezonunda 83.6 milyon ton ve 2000/2001 sezonunda da 86.5 milyon ton olarak gerçekleşmiştir.
www.kimyamuhendisi.com
20 Şekil 2.1 ABD’de Ortalama ayçiçeği verimi
Şekil 2.2 ABD’de ayçiçeği fiyatları
Tablo 2.9 Elde edilen ayçiçek yağı ve keki değeri
www.kimyamuhendisi.com
21
3.PROSES SEÇİMİ 3.1.PROSES TANIMI Üretilen mamülün özelliği, bilimsel çalışmalara uygun olarak gelişim sağlanması ve doğru birim maliyetlerinin hesaplanabilmesi açısından; ¾ Kullanılan üretim tekniği açısından maliyetinin, ¾ Kullanılacak rakamlara göre standart maliyetin, ¾ Tüm maliyet unsurlarını kapsayıp kapsamadığına göre ise tam maliyetin kullanılması tavsiye edilir. Ayçiçeği işletmelerinde safha maliyeti sisteminde uygulanmasının nedeni yağ üretiminin özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Safha, üretim akışı sırasında; üretim merkezleri ya da maliyet aşamalarını (esas üretim yerleri) birbirine bağlı atölyelerden oluşan üretim merkezleri anlamını taşımaktadır.
Ayçiçeği yağı üretiminde safhalar belirlenirken aşağıdaki hususlara dikkat edilir: ¾ Benzer ve ortak faaliyetlerin yapılıp yapılmadığına, ¾ Üretim faaliyetlerinde kullanılacak makine ve teçhizatın ve işgücünün yer olarak bir arada toplanıp toplanmadığına, Bu bilgiler doğrultusunda ayçiçeği yağı üreten işletmeler sürekli talep gören bir mamulü seri halde üretmektedirler. Yağ üreten işletmeler üretimi 3 safhada yapmaktadırlar. 3.1.1 Presyon (Mekanik sıkma) : Bu safhada ayçiçeği tohumu, ayçiçeği yağına dönüşür.Bazı işletmeler bu aşamada satış yaparlar veya bu presli yağı alarak üretime devam ederler. Bu firmalar için presli yağ ilk madde ve malzemedir. 3.1.2 Ön Presyon (Mekanik sıkma ve ekstraksiyon): Presli yağın içinde kalan küspe hegzan gazı yardımıyla yağ haline dönüşür. Bu aşamayı kullanan işletmelerde ayçiçeği yağı randımanı presyon kullananlara göre %3 artar.
www.kimyamuhendisi.com
22
3.1.3 Rafine Aşaması: Ekstre edilen yağın günlük kullanıma hazırlanıp depolanması aşamasıdır. Ayçiçek yağı üretim adımları depolama, tohumların temizlenmesi, ezme, kabuklardan ayırma, presleme, ısı yükseltme, filtreleme ve ekstraksiyondur. Depolama: Hasat edilen çeşitli tarla ürünlerinin belli süreler için, istenilen koşullarda nicelik ve niteliklerinden bir değer yitirmeksizin satış, sevk veya başka amaçla değerlendirilinceye kadar çeşitli depolarda koruma altına alınmasıdır. Depolama ürünün canlılık ve gücünün kaybını en az düzeyde tutma amacıyla yapılır. Diğer tarımsal ürünlerde olduğu gibi ayçiçeğinin de en önemli depolanma nedeni, ürünün sahip olduğu niteliklerden değer kaybetmeden, işlenerek ana ve yan sanayilerde veya başka amaçlarla değerlendirilmesidir. Ayçiçeğinin dış etkenlerden (ısı, nem, haşere v.b.) zarar görmesini önlemek depolama nedenlerindendir. Depolamanın teknik olarak hatasız bir şekilde yapılabilmesi için ürünün çeşitli özelliklerinin iyi bilinmesi gereklidir. Bu nedenle uygulanacak depolama için ürünün ve depolama yerinin aşağıda verilen özelliklerin bilinmesi gereklidir. ¾ Ürünün bünyesindeki nem ve sıcaklık, ¾ Depodaki havanın nispi nemi ve sıcaklığı, ¾ Ürün bünyesindeki yabancı madde miktarı, ¾ Üründeki mikro organizmalar, ¾ Haşere faaliyeti, ¾ Deponun yapısı ve depolama süresi.
Presyon, ilk yağ elde edildiği zamandan bu yana uygulanmaktadır. Ancak, bu yöntemde küspede yağ kalmaktadır. Direkt ekstraksiyonda ise tohum doğrudan doğruya toplu değirmenlerden geçirilerek ufalanır, kavurma işlemine sokulur ve kavrulmuş iç ezilip pul haline getirilerek ekstrakte edilir. Bu yöntem ise daha çok büyük kapasiteler için uygundur.
www.kimyamuhendisi.com
23
Bu nedenlerle tesiste ön presyon yöntemi uygulanacaktır. Tohumla birlikte bulunan toz, kum, taş vb. yabancı maddelerin eleklerden geçirilerek ayrılmasından sonra, temizlenmiş tohumlar, özel ayçiçeği kırıcılarında kırılır. Kırma işleminden sonra iç tane ve kabuk döner sarsıntılı eleklerde ayırma işlemine sokulur. Bu eleme sonucu ayrılan iç taneler değirmenlere, kabuk kısmı ise yakıt olarak kullanılmak üzere kazan dairesine gider. Kavurma: Değirmenlerde ezilen iç tanenin yağını almadan önce uygulanan işlem kavurmadır. Kavurma 2-5 katlı tavalarda yapılır. Kavrulan tohumlar presyona girer. Burada verimin yüksek olması için iki kademe sıkma yoluna gidilir. Kısmen küspe artıkları ile karışık olan yağ, filtrepreslerde süzülür ele geçen ham ayçiçeği yağı tanklarda depo edilir. Tesisata ön presyon uygulanacağından yalnızca iki kez sıkma da yapılabilir ve o zaman yağlı küspe ele geçer.
Şekil 3.1 Kırıcı Ekstraksiyon:Yağlı küspenin solventle muamele edilerek, içerdiği yağın hemen hemen tamamının alındığı işlemdir. Kullanılan çözücü hegzandır. Ekstraksiyon işlemi sonucu çıkan karışım (misella) vakum altında ısıtılarak hegazan ayrılır, yağ ise ham yağ tanklarına gönderilir. Yağı alınan küspe (% 1-2 yağlı) ise desalvantizör denilen cihazda çözücüden ayrılır, kurutulur ve yem sanayiinde kullanılmak üzere yan ürün olarak depolanır.
www.kimyamuhendisi.com
24
Kesikli Tip Eksraktor:Çok eski bir tiptir. Bu gün kullanımdan kalkmıştır.Çünkü çok pahalıdır ve uygulanması zordur. Sürekli Ekstraktor:Yağ endüstrisinde uygun bir solventle birlikte çok kullanılan bir yöntemdir.Bu tipte tohumlar çok küçük olmamalıdır.çünkü eğer tohumlar çok küçük olursa bu bir filtrasyonu gerektirecektir ve bu da pahalı bir uyguladır.Bu ekipman uzun ömürlü ve güvenlidir. Bazı ekstraktor tipleri;
Şekil 3.2 Kesikli Reaktör
www.kimyamuhendisi.com
25
Şekil 3.3 Kesikli Ekstraktör
Şekil 3.4 Sepet Tipi Ekstraktör
www.kimyamuhendisi.com
26
Şekil 3.5 Smet Tipi Ekstraktör
Depolanan ham yağ fiziksel ve kimyasal yöntemler kullanılarak aşağıdaki işlemlerden geçer ve yenilebilecek lezzete kavuşturulur. Bu işlemler sırasıyla şöyledir : ¾ Degumming,
(yağ yıkama) işlemiyle ham ayçiçeği yağı içindeki fosfatidler
uzaklaştırılır. ¾ Notralizasyon, işleminde sodyum hidroksit ile muamele edilen ham yağı içindeki serbest yağ asitlerin sabun şeklinde yağdan ayrılması sağlanır. ¾ Beyazlatma, aşamasında kuru nötr yağ ağartma (beyazlatma) toprağı adı verilen aktif kil – aktif kömür ile vakum altında (80 – 100 oC da) işleme sokulur. Böylece toprak tarafından renk maddeleri absorbe edilerek yağdan ayrılır. Toprak – yağ karışımı soğutulur. Filtre edilir ve topraktan ayrılır. ¾ Deodorizasyon’da yağ, düşük vakum altında (2-5 mm Hg) yüksek sıcaklıkta (184 – 230 oC) buhar ile işleme sokularak koku veren maddelerden ayrılır, lezzet ve kokusu nötrr olan yağ ele geçer.
www.kimyamuhendisi.com
27
¾ Vinterizasyon (berraklaştırma) işlemi, aşırı soğutulan (1-2, +2o) yağların soğukta süzülerek mevcut sterat ve mumlarından ayrılarak daha iyi bir görünüme kavuşturulmasıdır. Bu dört işlemin tamamlanmasından sonra teneke kutulara konulan rafine yağlar satış için depolanır.
3.2 Rafinasyon 3.2.1 Kesikli Rafinasyon Günlük üretimi 30 tondan daha az olan prosesler için ve serbest yağ asidi (F.F.A) oranı % 1 veya daha düşük olan yağlar için genellikle kesikli proses tipi önerilir.Kesikli proses düşük sermaye yatırımı , basit uygulanabilirlik ve düşük bakım maliyeti ile günde 10 tona kadar düşük kapasitede bile ekonomik olarak rafinasyon yapmak için önerilir. Nötralizasyon, ağartma ve koku alma tankları, ısı eşanjörü, yüksek ve düşük vakum ekipmanları ve filtreler bu sistemin ana ekipmanlarıdır. Troika'nın kurduğu bu tipteki tesisler birçok ülkede değişik yağların üretiminde kullanılmaktadır.
Şekil 3.6 Kesikli Rafinasyonun Akış Proses Diyagramı
www.kimyamuhendisi.com
28
3.2.2 Sürekli Rafinasyon Kapasitesi günde 30 ton ve daha büyük olan prosesler için sürekli rafinasyon, kesikli rafinasyona karşı önerilir.
Şekil 3.7 Rafinasyon ünitesi 3.2.2.1 Degumming Rafinasyondaki ilk işlemdir. Prensipte ham yağın hidratlanmasını kapsar. Fosfolipidler, proteinler ve gumlar, anhidrat (susuz) yapıları nedeniyle ham yağda çözünürler fakat hidratlandıkları zaman çözünürlükleri kaybolur. Hidratlanabilen fosfolipidler bu şekilde yağdan uzaklaştırılırlar. Hidratlanamayan fosfolipidler ise asitle muamele ile uzaklaştırılırlar.
www.kimyamuhendisi.com
29
Şekil 3.8 Degumming ünitesi 3.2.2.2 Nötralizasyon Yağlık çekirdeklerin ve meyvelerin bir başka deyişle yağlık hammaddelerin gerek olgunlaşma dönemlerinde gerekse ham yağ üretim aşamalarında çeşitli etkenlere bağlı olarak serbest yağ asidi içerikleri yükselmektedir. Yağların insan kullanımına uygun hale gelmesi için serbest yağ
asitlerinin
uzaklaştırılması
gerekmektedir.
Nötralizasyon;
bitkisel
yağların
rafinasyonunda uygulanan birinci işlemdir. Yağın içindeki serbest yağ asitleri kostik soda ile nötralize edilir. Sabunsu maddeler (soap stock) ya seperatörler ile ya da nötralize tankında ayrıştırılır. FFA miktarının %1'in üzerinde olduğu ve günlük kapasitenin 50 tonu geçtiği sistemlerde Kontinü Nötralize tesisi tercih edilmelidir.
Asitlik giderme (nötralizasyon) işleminde yaygın olarak kullanılan yöntem serbest yağ asitlerinin sodyum hidroksit (NaOH) ile sabunlaştırılarak oluşan sodyum sabunlarının soapstokla birlikte uzaklaştırılmasıdır. Nötralizasyon işlemi sürekli veya kesikli çalışan sistemlerde yapılabilir. Bitkisel Yağ Rafinasyon Tesislerinde diğer basamaklarda olduğu gibi nötralizasyon da sürekli sistemlerde gerçekleştirilir. Nötralizasyon işleminde bir ısı değiştirici vasıtasıyla ısıtılan yağ, mikserler
www.kimyamuhendisi.com
30
vasıtasıyla gerekli miktarda (stokiyometrik oranda) alkali ile karıştırılmakta ve oluşan soapstok nötr yağdan yüksek devirli santrifüj seperatörler yardımı ile ayrılmaktadır. Nötr yağın bünyesinde kalan sabun ise ikinci bir seperatörde suyla yıkama yoluyla yağdan uzaklaştırılır.
Şekil 3.9 Nötralizasyon ünitesi
www.kimyamuhendisi.com
31
Şekil 3.10 Devaksing ünitesi
3.2.2.3 Devaksing Ayçiçek, mısır, pamuk, aspir, pirinç gibi yağlar oda sıcaklığında çözünmeyen vaks molekülleri içerirler. Vakslar yağda çökerler ve bulanıklığa neden olurlar. Yağın depolama şartlarından bağımsız olarak berrak ve parlak kalmasını sağlamak için muameleden geçirilmesi gerekmektedir. Bu işlemler vinterizasyon ve devaksingdir. Yağdaki vaks miktarı 700 ppm’den fazla olduğu zaman toprak tüketimi ve yağ kaybının fazla oluşundan dolayı vaksların süzülerek uzaklaştırıldığı klasik vinterizasyon işleminin maliyeti çok yükselmekte ve vakslar tam olarak alınamamaktadır. Aynı zamanda devaksing işleminden sonra gerçekleştirilecek vinterizasyonda atık toprak miktarı da belirgin oranda azalmaktadır. Bu
www.kimyamuhendisi.com
32
sebeplerden dolayı süzme ile vinterizasyondan önce waks miktarını 50-200 ppm’e kadar düşürmek amacıyla santrifüjlü ön dewaksing yapılmalıdır. Devaksing hızlandırılmış vinterizasyondur ve işlemde kristal oluşumu % 30-50 daha kısa sürede tamamlanmaktadır. Oluşan kristaller ise santrifüj seperatörler ile yağdan uzaklaştırılır
Şekil 3.11 Ağartma Ünitesi 3.2.2.4 Agartma Yağların
renkleri
içerdikleri
ve
kendilerine
özgü
renk
veren
lipokromlardan
kaynaklanmaktadır. Bitkisel kaynaklı yağlarda bulunan en yaygın doğal renk maddeleri alfa ve beta karoten, ksantofil ve klorofildir. Ancak uygun olmayan sıcaklık, nem ve oksijen gibi şartlar altında depolanan ve düşük kaliteli hammaddelerden elde edilen yağlar doğal renk maddeleri yanında oksidatif tepkimeler sonucu oluşan ve yağa koyu renk veren bileşenleri de içerirler. Bu tür yağların ağartılması da daha zordur. Günümüzde yağların renklerinin açılmasında uygulanan en yaygın yöntem, yağdaki renk verici pigmentlerin, kalan fosfolipidlerin, oksidasyon ürünlerinin, iz metallerin, sabun kalıntılarının adsorbanlarla tutulup daha sonra adsorbanların filtrasyon yardımı ile yağdan uzaklaştırılmasıdır. Bu metodda adsorban olarak yüzey aktivasyonu yüksek ağartma toprakları kullanılmaktadır. Ağartma işlemi yüksek sıcaklıklarda (95-110oC) yapıldığı için yağı oksidasyondan korumak amacıyla vakum altında yani oksijensiz bir ortamda
www.kimyamuhendisi.com
33
gerçekleştirilir. Son olarak ağartma işlemi yağların tad stabilitesini (kararlılığını) artırıcı bir etkiye de sahiptir.
Şekil 3.12 Vinterizasyon Ünitesi 3.2.2.5 Vinterizasyon Safsızlıklar degumming, nötralizasyon, dewaksing ve ağartma işlemleri ile uzaklaştırıldıktan sonra bazı yağlar yağı matlaştıran, görünüşündeki albeniyi azaltan ve düşük sıcaklıklarda
www.kimyamuhendisi.com
34
çökme eğiliminde olan bileşenler içerirler. Bu bileşenler yağın cinsine bağlı olarak özellikle ayçiçek, mısır, pamuk, pirinç ve zeytinyağı gibi yağlarda wakslar (uzun zincirli yağ alkolleri), stearinler ve erime noktası yüksek olan doymuş gliseridlerden oluşurlar. Vinterizasyon kademeli olarak soğutulan ve düşük sıcaklıklarda yavaş bir karıştırma eşliğinde bekletilen yağda oluşan kristallerin süzülerek uzaklaştırılması işlemidir. Vinterizasyonda kristallenmeyi başlatmak ve süzmeyi iyileştirmek için vinterize toprağı; “perlit” kullanılmakta ve süzme işlemi ile yağdan ayrılmaktadır.
Şekil 3.13 Deodarizasyon Ünitesi
www.kimyamuhendisi.com
35
3.2.2.6 Deodorizasyon Bu işlemin amacı yağa koku, tat-aroma, asitlik ve renk veren maddelerin uzaklaştırılmasıdır. Deodorizasyon işlemi sırasında yağdan uzaklaştırılan maddeler; sabunlaşan maddeler (serbest yağ asitleri, kısmi gliseridler, metilik esterler, mumsu maddeler), sabunlaşmayan maddeler (parafinik hidrokarbonlar, olefinik ve poliolefinik maddeler, steroller, triterpenik alkoller) ve oksidatif tepkimeler sonucu oluşan ürünler (aldehitler, ketonlar, peroksitler) olmak üzere üç grup altında toplanır. Yağa istenmeyen tat ve koku veren maddeler trigliserid molekülündeki yağ asidi zincirlerine zayıf van der Waals kuvvetleri ile bağlıdır. Bu maddeler yüksek sıcaklıklarda düşük buhar basıncına sahiptirler. Bu nedenle yüksek sıcaklık (220-300oC) ve düşük basınç (1-8 mm Hg) altında çalışarak bu maddelerin buhar basınçlarını destile edilebilecekleri basınca yaklaştırmak mümkündür. Ayrıca, yağa direk buhar enjekte ederek buharın sürükleyici etkisi ile bu maddelerin yağdan daha kolay uzaklaştırılmaları mümkün olmaktadır. Buharın yüksek verimle kullanılması, sıcak yağın atmosferik oksidasyondan korunması ve hidroliz sonucu serbest yağ asitlerinin oluşumunun önlenmesi için deodorizasyon işlemi vakum altında gerçekleştirilir. Genellikle deodorizasyon işlemi 220-300oC arasındaki sıcaklıklarda yapılmaktadır. Ancak yüksek sıcaklık doymamış yağ asitlerinde izomerizasyona neden olmakta ve özellikle 240oC’den yüksek sıcaklıklarda çalışıldığında izomer yapı oluşumu ve doğal antioksidantlar olan tokoferollerin kaybı hızlanmaktadır. Deodorizasyon yalnız bir buharla destilasyon işlemi değildir. İstenmeyen koku ve aroma verici bileşiklerin uzaklaştırılması işine ilave olarak bir takım kimyasal reaksiyonlar da gerçekleşir ki bunlar deodorize yağın stabilitesini (kararlılığını) ve kalitesini etkilemektedir.
www.kimyamuhendisi.com
36
Ayçiçek yağı işletmesinde safhalar ve safhalar sonucunda ortaya çıkan mamuller aşağıdaki gibidir: Temizleme esas üretim gider yeri Kırma Esas üretim gider yeri
I.Safha:Ayçiçekyağı
Ayırma esas üretim gider yeri
tohumundan küspe hamyağ
Pullama esas üretim gider yeri
elde etme safhası.
Kavurma esas üretim gider yeri Presyon esas üretim gider yeri
Süzme esas üretim gider yeri Ekstraksiyon esas üretim gider yeri
II.Safha:Presyon yöntemine göre daha gelişmiş olan ekstraksiyon yöntemiyle içinde bir miktar küspe bulunan presli ham yağdan tamamen yağ elde edilen safha.
www.kimyamuhendisi.com
37
Degumming esas üretim gider yeri
III.Safha:Ekstraksiyon
Nötralizasyon esas üretim gider yeri Kurutma esas üretim gider yeri
ile içindeki küspeden
Ağartma esas üretim gider yeri Vinterizasyon esas üretim gider yeri
arınan ekstre yağın
Deodorizasyon esas üretim gider yeri Deodorize edildiği Safha.
1. – 2. Nötralizer 3. Ağartıcı 4. Deodarizer
5.Soğutucu 6. Termik sıvı ısıtıcı 7.-8. Filtre
9. Ham yağ tankı 10. Ağarıcı yağ tankı 11.-12. Sabun Eleği
www.kimyamuhendisi.com
38
4.KAPASİTE SEÇİMİ Bir ayçiçek yağı fabrikasının kapasitesini etkileyen birçok faktör vardır. Bunlar potansiyel pazar, doğa, zamanlama, tohumların boyutu ve güvenilebilirliği, solvent temini, ulaşım , enerji, su , bakım ve depolama özelliklerinin yeterliliği ve güvenirliliği ve güvenli standartları bulabilmek bu faktörlerin başında sayılabilir.
Tablo 4.1 Yıllara Göre Kapasite KAYNAK : Tarım ve Köyisleri Bakanlıgı, Tarımsal Ekonomi Arastırma Enstitüsü
Grafikte de görüldüğü gibi Türkiye kapasitesinin tamamını kullanmamaktadır. Bütün durumları incelemeye aldığımızda bizim şirketimizin ekstraksiyon kapasitesini günde 315 ton ayçiçeği tohumu ve ayrıca günlük 120 ton ham yağ rafine edebilecek bir kapasiteye sahip olması gerektiğini uygun bulduk.
www.kimyamuhendisi.com
39
5 . BLOK AKIŞ DİYAGRAMI VE PROSES AKIŞ DİYAGRAMLARI 5.1 Blok Akış Diyagramı AYÇİÇEK TOHUMU
TARTIM
KIRMA-PARÇALAMA
KABUK AYIRMA
SIKIŞTIRMA
PRESLEME
EKSTRAKSİYO
DİSTİLASYON
NÖTRALİZASYON KURUTMA- AĞARTMA
VİNTERİZASYON
ŞİŞELEME
NAKLİYAT
KÜSPE+HEGZAN
www.kimyamuhendisi.com
40
5.2 Proses Akış Diyagramı
11
E-2
6 TEMİZ TOHUM
ISITICI
TARTIM PARÇALAYI CI
3 Buhar
4
2
9
HEKZAN TANKI V-9
5
ELEK SAFSIZLIKLAR
P-3 EXTRACTOR
1
MISELLA TANK V–4
MISELLA 8
7
E-1 Su
13
P-1 KEK V-3
TEMİZLENMİŞ HAM MALZEME TANKI V-1
9
10
HEGZAN DİSTİLASYON KOLONU
HAM MALZEME
12 E-3
14
E-4 PRESLEME
H3PO4
NaOH
SAF SU
15 YAĞ TANKI V-5
NAKLİYE UNITESİ NÖTRALİZASYON KOLONU
P-4
17 16
BOTTLING UNIT VINTERIZATOR 28
21 25
DEODORIZATOR
YOĞUNLAŞMIŞ MADE TANKI V-8
27
24
18 23
26
AKIŞ DİYAGRAMI
AĞARTMA FILTRESİ
20
19
24
YAĞLI TOPRAK TANK V-7
SOAPSTOCK TANK V-6
www.kimyamuhendisi.com
41
6. MADDE VE ENERJİ ENERJİ DENKLİ DENKLİKLERİ KLERİ
11
HAM MALZEME
E-2
6 TEMİZ TOHUM
PARÇALAYI CI
3 Buhar 5
ELEK
4
2
SAFSIZLIKLAR
9 V-9
MISELLA TANK 9 V–4
HEGZAN
MISELLA 8
7
E-1 Su
13
P-1 KEK V-3
TEMİZLENMİŞ HAM MALZEME TANKI V-1
10
DİSTİLASYON KOLONU
ISITICI
TARTIM
P-3 EXTRACTOR
1
12 E-3
14
PRESLEME E-4 H3PO4
NaOH
SAF SU
15 YAĞ TANKI V-5
NAKLİYE UNITESİ NÖTRALİZASYON KOLONU
P-4
17 16
BOTTLING UNIT VINTERIZATOR 28
21 25
DEODORIZATOR
YOĞUNLAŞMIŞ MADE TANKI V-8
27
24
18 23
26
AKIŞ DİYAGRAMI
AĞARTMA FILTRESİ
20
19
24
YAĞLI TOPRAK TANK V-7
SOAPSTOCK TANK V-6
www.kimyamuhendisi.com
42
6.1 Ön Ekstraksiyon Ünitesi (Temizleme, Ezme, Parçalama, Fırınlama, Presleme)
4
Buhar • Ayçiçeği
1
6
Pres
2
5
Safsızlık
Su
Temiz Tohum
6.1.1 Kütle Denkliği Temel
= Günde 315 ton/gün ayçiçeği = 13.12 ton/ saat ayçiçeği
Girenler – Çıkanlar + Üretilen – Tüketilen = Biriken Üretilen = 0, Tüketilen = 0 Girenler: İşlenmemiş ayçiçeği
= 13.12 ton/saat
Çıkanlar: Safsızlıklar
= 13.12 * 0.22 = 2.88 ton/saat
Temizlenmiş Tohum
= 13.12 – 2.88 = 10.24 ton /saat
Toplam
= 13.12 ton /saat
6.1.2 Enerji Denkliği: Giren Enerji – Çıkan Enerji + Üretilen Enerji – Tüketilen Enerji = Birikim (Üretilen Enerji = 0, Tüketilen Enerji = 0) Giren Enerji = Tüketilen Enerji
www.kimyamuhendisi.com
43 Cp(kj/kg C)
T(C)
Ham Tohum
cpH
25
Temizlenmiş ve ezilmiş tohum
cpT
90
Buhar
2.05
190
su
4.184
40
∆Hbuhar = 2260 kj/kg Ham Tohum
=H
Temizlenmiş ve ezilmiş tohum = T Buhar
=B
Su
=S
Giren Enerji : mH*CpH*T(Hgiriş) +mB*CpB*T (Bgiriş) Çıkan Enerji : mT*CpT*Tçıkış +mS*CpS*Tçıkış mS=mB=3000kg/saat Q= 3000*2.05*(190-100) 3000*2260 3000*4.184*(100-40) Q=8086620 kJ/saat = 2246.28 kW Q=m*Cp*(Tçıkış-Tgiriş) 8086620 =13120*Cp*(90-25) Cp=9.48 kJ/saat Kabuller: ¾ İşlenmemiş tohumun 1 atmosfer basınçta, 25ºC sıcaklığından 90ºC sıcaklığa ısıtılarak tavlama yapıldığını kabul ediyoruz. ¾ Sistemde enerji kaybının olmadığını kabul ediyoruz. ¾ Kızgın buhar, sisteme 190ºC de girip, sistemi 40ºC de terk ediyor.
www.kimyamuhendisi.com
44
6.2 Ekstraksiyon Ünitesi
Hegzan 11
Temiz Tohum
6
8
Ekstraktor
Misella
7
Kek(Küspe+Hegzan)
6.2.1 Kütle Dengesi Girenler : MG
= 10.24 ton / saat
Hegzan
= 13.12 ton /saat
Prosesimizde, ilk giren ayçiçeği miktarıyla 1-1 oranında hegzan giriyor. Çıkanlar: Kekteki yağ miktarı, giren yağ miktarının % 0.5 – 2 ‘si arasında olmalıdır. Biz prosesimizde kekteki yağ miktarını % 0.5 kabul ediyoruz. m&y m&h
= 10.24 * 0.015
= 0.15 ton /saat
10.24 – 0.15
= 10.09 ton/saat
= 13.12 * 0.008
= 0.1
ton /saat
13.12 – 0.1
= 13.02 ton /saat
10.09 + 13.02
= 23.11 ton /saat
Toplam misella (%44 yağ + %56 hegzan ) = 23.11 ton /saat Girenler: Temizlenmiş ve Ezilmiş Tohum = 10.24 ton /saat Hegzan
= 13.12 ton /saat
Çıkanlar: Misella
= 23.11 ton /saat
Kek
= 0.25 ton /saat
www.kimyamuhendisi.com
45
6.2.2 Ekstraksiyon Enerji Denklemi Giren Enerji - Çıkan Enerji + Üretilen Enerji - Tüketilen Enerji = Biriken Enerji Üretilen Enerji = Tüketilen Enerji = Biriken Enerji = 0 Giren Enerji: Hegzan
= mh
Temizlenmiş tohum =mT Giren enerji
= mh *CpH*TH + mT *CpT*TT
mh
= 2500 kg
Çıkan Enerji: Kek
= mk
Misella
= mm
Çıkan Enerji
= mk *CpK*TK + mm *CpM*TM
Cp (kJ/kgºC)
T (ºC)
Hegzan
2.2
40
Misella (%44yağ + %56 hegzan)
1.67
60
Temizlenmiş ve ezilmiş tohum
9,48
90
Kek(küspe +hegzan)
9,48
60
Giren Enerji - Çıkan Enerji + Üretilen Enerji - Tüketilen Enerji = Biriken Enerji Üretilen Enerji = 0 , Biriken Enerji = 0 Giren Enerji: Giren Enerji
= 13120 * 2.2 * 60 + 10240 * 9,48 * 90 =10468608 kJ/saat = 2907,95 kW
Çıkan Enerji: Çıkan Enerji
= 100 * 2.2 * 60 + 250 * 9,48 * 60 + 13020 * 2.2 * 60 + 10090 * 1.67 * 60 = 2285058 kJ /saat = 801,405 kW
Tüketilen Enerji = 2907,95-801,405= 1428,66 kW
www.kimyamuhendisi.com
46
6.3.Toasting (Solvent Giderme) Ünitesi
Kek (küspe+hegzan)
küspe
Toasting
Q
Hekzan
Yaptığımız hesaplamalar sonucu hegzan geri dönüşümünün çok az miktarda olacağını buna karşılık maliyetinin yüksek olacağına karar verdik. Bu nedenle toasting ünitesini prosesimize katmadık.
6.3.1Kütle Denkliği Girenler: Kek = 0.25 ton/saat Çıkanlar: Hegzan
= 0.1 ton /saat
Küspe
= 0.15 ton /saat
Toplam
= 0.25 ton /saat
6.3.2 Enerji Dengesi 1 Atü = 1Ata – 1 1 Ata = 9.81 * 10^4 Pa Cp (kJ/kgºC)
T(ºC)
Kek
…..
60
Hegzan
2.5
78
Küspe
9,48
120
www.kimyamuhendisi.com
47
Giren Enerji: Giren Enerji = 100 * 2.5 * 60 + 250 * 9,48 *60= 43,66
kW
Çıkan Enerji: Çıkan Enerji= 100 * 2.5 * 78 + 250 * 9,48* 120 = 84,1666 kW Gereken Enerji =84,1666 - 43,66 = 40,506 kW Bu enerji buhar kullanılarak; 12 Atü’ de
Cp = 2.05 kJ/kgºC
6.4. Distilasyon Ünitesi Buhar 13
Misella
9
10 Distilasyon Kolonu
12 Buhar
14 Ham Yağ
6.4.1 Kütle Dengesi: Girenler: Misella içindeki hegzan
= 23.11 * 0.56 = 13.02 ton /saat
Misella içindekiyağ miktarı = 23.11 * 0.44 = 10.09 ton /saat Toplam
= 23.11 ton /saat
Çıkanlar: Hegzan
= 13.02 ton /saat
Yağ
= 10.09 ton /saat
Toplam
= 23.11 ton /saat
Hegzan
www.kimyamuhendisi.com
48
6.4.2 Enerji Dengesi Cp (kJ/kgºC) T(ºC) m&h
2.2
60
Distilasyondan çıkan hegzan
2.5
75
m&y
1.67
60
Ham yağ
1.67
100
Buhar
2.05
115
Hegzanın ısı kapasitesi; ( 0 – 50 ºC )
→
Cp = 2.2 kJ/kgºC
(50 – 100 ºC)
→
Cp = 2.2 kJ/kgºC
Çıkan Enerji: Misella = 10090 * 1.67 * 60 + 13020 * 2.5 * 60 = 296418 kJ /saat = 823.33 kW Giren Enerji: Ham yağ = 10090 * 1.67 * 100 = 1685030 kJ/saat = 468 kW Hegzan = 13020 * 2.5 * 75 Toplam Gereken Enerji
= 2441 kJ /saat
=678 kW = 1146.125 kW
= 1146.125 – 823.33 = 322.795 kW
Bu enerji 5 Atü’ de Cp = 2.05 kJ/kgºC özeliklerine sahip buhar tarafından sağlanır.
www.kimyamuhendisi.com
49
6.5 Soğutma Ünitesi Su
Hegzan
10
Soğutma
11
Hegzan
Su
6.5.1 Enerji Dengesi Girenler: Hegzan
75 ºC
Soğutma suyu 20 ºC Çıkanlar: Hegzan
40 ºC
Soğutma suyu 60 ºC Hegzanın kaynama noktası = 69 ºC ∆Hbuhar hegzan
= 334.8 kJ/kg
Giren Enerji = Çıkan Enerji 13020 * 2.5 * (75 – 69) + 13020 * 2.5 * (69 – 40 ) + 13020 * 334.8 = Msu * 4.184* (60 – 20) Msu = 32853 kg/saat Kabuller: ¾ Sistemde enerji kaybının olmadığını kabul ediyoruz. ¾ Hegzan kaybı olmadığı kabul varsayılmıştır.
www.kimyamuhendisi.com
50
6.6 Yağ Soğutma Ünitesi
Su HamYağ
14
Yağ Soğutma
16
Ham
Su
6.6.1 Kütle Dengesi Giren ham yağ = Çıkan ham yağ = 10.09 ton/saat
6.6.2 Enerji Dengesi Girenler: Hamyağ 100 ºC Soğutma suyu 20 ºC Giren Enerji
= 10090 * 1.67 * 100
= 1685030 kJ/saat = 468.06 kW
Çıkan Enerji
= 100 * 1.67 * 25
= 421257.5 kJ/saat = 117.06 kW
Yağdan alınan enerji = 1685030 – 421257.5 = M * 4.184 * (55- 20) M= 8629.968 kg/saat Kabuller: ¾ Soğutma suyunun 20º C’deki Cp değeri 4.184 kJ/kg ºC dir.
www.kimyamuhendisi.com
51
6.7 Nötralizasyon Ünitesi
H3PO4 NaOH Saf su Ham yağ
17
16
Nötralizasyon
20
Ham yağ
19 Soap Stock
6.7.1 Kütle Dengesi Girenler: Hamyağ = 10.09 ton/saat NaOH = 7 kg NaOH / 1 ton ham yağ 10.09 ton/saat ham yağ için, 70.63 kg/ saat NaOH H3PO4 = 2 kg H3PO4 / 1 ton ham yağ 10.09 ton/saat ham yağ için, 20.18 kg/ saat H3PO4 Saf su = 254 kg/ 1 ton ham yağ 10.09 ton/saat ham yağ için, 2562.86 kg su Toplam 127443.67 kg/saat Çıkanlar: Nötralize olmuş yağ = 10.09 ton/saat Soap stock
= 2653.67 kg/ saat
Toplam
= 1274.67 kg/ saat
Kabuller: ¾ Sistemde kütle kaybının olmadığını kabul ediyoruz.
www.kimyamuhendisi.com
52
6.8 Kurutma ve Ağartma Ünitesi Ağartma Toprağı Nötralize Edilmiş Yağ
20
21 Toprakla Ağartma
23
Ağartılmış Yağ
24 YağlıToprak
6.8.1 Kütle Dengesi Girenler: Nötralize olmuş yağ = 10.09 ton/saat Ağartma toprağı
= 5 kg/ 1 ton yağ
10.09 ton/saat yağ için, 50.45 kg/saat ağartma toprağı Toplam = 1014545 kg/saat Çıkanlar: 0.4 kg yağ / 1 kg ağartma toprağı 50 kg/ saat ağartma toprağı için, 20 kg/ saat yağ Yağlı ağartma toprağı miktarı, 70.45 kg/ saat Ağartılmış yağ miktarı = 10090 – 20 = 10070 kg/ saat = 10.070 ton/saat Toplam
= 101060.45 kg/saat
Kabuller: ¾ Bu ünitedeki hesaplamalarda yağ kütlesindeki kayıplar ihmal edilmiştir.
www.kimyamuhendisi.com
53
6.9 Vinterizasyon Ünitesi
Ağartılmış Yağ
23
Perlit 24 Vinterizasyon
26
25 Perlit
6.9.1 Kütle Dengesi Girenler: Ağartılmış Yağ
= 10070 kg/h
Perlit
= 6 kg perlit/1 ton yağ
10070 kg/sa yağ için
= 60.42 kg perlit
Toplam
= 10130.42 kg/sa
Çıkanlar: Vinterize olmuş yağ
= 10070 kg/h
Perlit
= 60.42 kg/h
Toplam
= 10130.42 kg/h
Kabuller: ¾ Bu ünitede kütle kaybı olmadığı kabul edilmiştir.
Vinterize edilmiş Yağ
www.kimyamuhendisi.com
54
6.10 Deodorizasyon Ünitesi
Vinterize Edilmiş Yağ
26
Deodarizasyon
27
Yoğunlaşmış madde
28 Deoderize edilmiş yağ
6.10.1 Kütle Dengesi Girenler: Vinterize Olmuş Yağ
=10070 kg/h
Çıkanlar: 3 gr yoğunlaşmış madde/1 ton yağ 10070 kg/sa yağ için
=30.21 kg yoğunlaşmış madde
Deodarize olmuş yağ
=10070-30.21=10039.79 kg/h
Toplam
=10070 kg/h
www.kimyamuhendisi.com
55
7. PROSES EKİPMAN TASARIMI 7.1 Misella Depolama Tankı Boyutlandırılması V
= 2*(FL*τ/ρL)
FL = Akış hızı τ
= Kalma zamanı
ρ
= Misellanın yoğunluğu
V = Tankın Hacmi = 2.72 kg/m3
ρhegzan
ρayçiçek yağı = 910 kg/m3 τ
=5 dk
FL
=23110 kg/m3
Kabuller: ¾ Misella %44 ayçiçek yağı ve %56 hegzan içermektedir. Misellanın yoğunluğu = (0.44*910+0,56*2.72) = 401.92 kg/m3 V = 2*{23110*(5160/401.92)} V = 20.9 m3
7.2 Ham Yağ Soğutucusu için Isı Değiştirici Alanı Q= U * A *∆T V
= 1 Btu/ft².h.F = 568 kj/m².sa.F
Cp yağ = 1.67 kJ/kgºC F
= 10.09 kg/ saat
www.kimyamuhendisi.com
56
T1= 1.8 * 100 + 32 = 212 º F T2 = 1.8 * 25 .+ 32 = 77 º F t1= 1.8* 20 + 32 = 68 º F t2= 1.8* 55 + 32 = 131 º F ∆Tlm= [(T- t2) – (T2 – t1)] / ln [(T1 – t2) / ( T2 – t1) ] ∆Tlm= [(212- 131) – (77 – 68)] / ln [(212 – 131) / ( 77 – 68) ] ∆Tlm= 33 º F
Q= 10090 * 1.67 *(100 – 25) = 126377.5 kj/saat Q= U * A* ∆Tlm 126377.5 = 568 * A* 33 A= 67.42 m² Isı değiştirici alanı büyük olduğu için dört geçişli ısı değiştiricisini tercih ediyoruz.
7.3 Hegzan Pompasının (P-3) Boyutlandırılması
Bernoully Denklemi
[(Vort2²-Vort1²)/2*α]+[ [ρ*(z2-z1)]+[( ρ2- ρ1)/ ρ]+ΣF+Ws=0 Kabuller: ¾ Vort1=Vort2 ¾ P2=P1 ¾ ΣF=0 -Ws=ρ*(z2-z1) z1=0
www.kimyamuhendisi.com z2=3m ρ=9.81 m/s² -Ws=29.43 J/kg -Ws=η*Wp/m` η =0.5(pompa verimi) m`= 13.12 kg/saat
57
www.kimyamuhendisi.com
58
8.PROSES ALANI SEÇİMİ VE PLANLAMA Projemizin yerleşim alanını Romanya’nın Brasov şehrine yakın bir yer olarak seçtik.Çünkü; ¾ Romanya’ da işçi ücretleri çok düşük , ¾ Bunun yanı sıra bölgede ayçiçeği üretimine uygun birçok tarımsal arazi mevcut ¾ Projemizin en önemli girdilerinden olan su, elektrik, yakıt fiyatları çok pahalı değil ¾ Ayçiçeği yağı pazarına ulaşım kolaylığı açısından da uygun bir alan, ¾ Büyük pazarlara yakın, ¾ Hem kara hem de demir yolu ulaşımı olduğu için nakliyat maliyetleri düşük. Projemizin amacı Romanya ve dünyadaki diğer ülkelerdeki ayçiçeği yağı talebine ihracat yaparak cevap vermektir.
www.kimyamuhendisi.com
59
www.kimyamuhendisi.com
60
9. EKONOMİK ANALİZ
9.1. Proses Birimlerinin Maliyetlendirilmesi 9.1.1. Misella Tankının (V-4) Maliyet Hesabı V= 2*(FL* τ / gL) V= 20.9 m³ FL = 23110 kg/m³ L/D =4 Kabuller: ¾ D= 1.7 m olarak aldık. ¾ Tank malzemesini karbon çeliği seçtik. ¾ Çap (D) > 1.2 m olduğu için depolama tankını, yatay bir kap olarak boyutlandırıyoruz ¾ Co değeri,çizelge 9.2’den seçilmiştir. L = 4* D = 6.8m* 0.3048cm/ 1m = 22.3 ft Fm= 1.00 (tablodan) BC= C = Co(L/Lo)α (D/Do)β BC= C = 600*(6.8/4)0.78 * (1.7/3)0.08 =516.42 $ Tablo 9.1.1. MBF=Fm Fp(Prof. Dr. Esen Bolat,Proses Tasarımı Ders Notları) Gövde Malzemesi Karbon çeliği(CS)
Kaplama,Fm 1.00
Homojen,Fm 1,00
Paslanmaz(316)(SS)
2.25
3,67
Monel
3.89
6,34
Titanyum
4.23
7,89
www.kimyamuhendisi.com
61
Kabul: ¾ MF= Modül faktörü =MF2 (bulduğumuz BC değeri 200 000 $’ dan küçük olduğu için MF=MF2 seçtik. ¾ MBF= Malzeme basınç faktörü =Fm. Fp ¾ Çizelge 9.1 ten yaralanarak; malzeme olarak karbon çeliği (CS) kullandığımız için Fm=1 kabul ediyoruz. ( Kap basıncını en düşük basınç olarak kabul ediyoruz.) ¾ UF değerini çizelge 2001 temel alınarak yapılmıştır. ¾ 50 psig için; Fp=1, Mbf= Fm*Fp =1*1= 1 Kurulmamış Cihaz Maliyeti = (BC). (MBF) = (516.42)*1 = 516.42 $ Kurma
= (BC) (MF)-(BC) =(BC). (MF-1) = (516.42) * (3.18 – 1) = 1125.796 $
(Karbon çeliği temelinde hesaplanmıştır.) Toplam Kurulmuş Maliyeti
= (BC). (MBF +MF – 1 ) = (516.42) * (1+3.18 – 1) = 1642.2 $
BMC=Güncellenmiş Çıplak Modül Maliyeti = UF.(BC). (MBF +MF – 1 ) UF=Bugünkü Maliyet İndeksi / Temel Maliyet İndeksi (çizelge 9.2 kullanılarak 2001 yılındaki maliyet indeksini temel aldık) Kabul : ¾ Bugünkü maliyet indeksini 400 kabul ediyoruz. UF = 400/397 UF=1.0075 BMC= 1.0075* (516.42)* (1+3.18 – 1) BMC= 165453.22 $
www.kimyamuhendisi.com
62
9.1.2Yağ Tankı (V-5) Maliyetlendirilmesi V=2*(FL*τ/gL) FL =10.09 ton/sa=10090 kg/saat τ =5dk=5/60=0.08 sa Kabuller: ¾ gL=500 kg/m³ olarak kabul ediyoruz. ¾ D=1.3 m D=1.3m*1ft/0.3038 m = 4.26 ft V= 2*(10090 *0.080/50) V=3.23 m³ V= π(D/2)².L = 3.23 L=2.44m L=2.44m*1ft/o.3048m=8.03 ft Çap (D) > 1.2 m olduğu için yağ tankını, yatay bir kap olarak boyutlandırıyoruz. BC= C = Co(L/Lo)α (D/Do)β BC= C = 600*(8.03/4)0.78 * (4.26/3)0.98 =14570 $ MF=MF2 (bulduğumuz BC değeri 200000 $ dan küçük olduğu için ) Çizelge 9.2 den MF2=3.18 MBF= Malzeme Basınç Faktörü=Fm.FD Kabul: ¾ Çizelge 9.1 den yararlanarak; malzeme olarak karbon çeliği (CS) kullanıyoruz. Fm=1 dir. ¾ Kap basıncını en düşük basınç değeri olarak kabul ettik. 50 psig için Fp=1 MBF=Fm.Fp=1*1=1 Kurulmamış Cihaz Maliyeti = (BC). (MBF) = (14570).(1) = 14570 $
www.kimyamuhendisi.com Kurma
63 =(BC). (MF-1) = (14570).(3.18-1) = 31762.6 $
Toplam Kurulmuş Maliyeti = (BC). (MBF +MF – 1 ) = (14570).(1 + 3.18-1) = 46332.6 $ UF=400/397 UF = 1.0075 BMC=Güncellenmiş Çıplak Modül Maliyeti = UF.(BC). (MBF +MF – 1 ) =1.0075 * (14570).(1+ 3.18-1) =46.680 $
Tablo 9.1.2. Maliyet Hesaplama faktörleri(Prof. Dr. Esen Bolat,Proses Tasarımı Ders Notları)
Ekipman Tipi
Co($*10³)
So
Aralık(S)
α
MF2/MF4/MF6/MF8/MF10
100
30
10-300
0.83
2.27/2.19/2.16/2.15/2.13
20
5
1-40
0.77
2.23/2.15/2.13/2.12/2.10
5
400
100-104
0.65
3.29/3.18/3.14/3.13/3.09
0.3
5.5
2-100
0.024
1.83/1.83/1.83/1.83/1.83
3
200
100-104
0.82
2.31/2.21/2.18/2.16/2.15
0.39
10
10-2*10³
0.17
3.38/3.28/3.24/3.23/3.20 3.38/3.28/3.24/3.23/3.20
Proses Fırınları S=Absorbe Edilen Yük (106Btu/sa) Doğrudan Ateşlemeli Isıtıcılar S=Absorbe Edilen Yük (106Btu/sa) Isı Değiştirici Gövde ve Boru S=Alan(ft²) Isı Değiştirici Gövde ve Boru S=Alan(ft²) Hava Soğutucular S=Hesaplanan Alan (ft²)/15.5 Santrifüj Pompalar
www.kimyamuhendisi.com S=C/H faktörü(gpm*psi)
Kompresörler S=fren beygir gücü
64 0.65
2*10³
2*10³-2*104
0.36
1.5
2*104
2*104- 2*105
0.64
23
100
30 -104
0.77
3.11/3.01/2.97/2.96/2.93
60
200
50 - 3000
0.70
1.42
3.38/3.28/3.24/3.23/3.20
Soğutma S=ton soğutma (12000Btu/sa uzaklaşan)
9.1.3. Kek Tankı (V-3) Maliyet Hesabı V=2*(FL*τ/gL) V=815.64 m³ FL =2310 kg/saat L/D=4 Kabul: ¾ D=2m L=4*D=8m/1ft/0.3048m =26.2 m ¾ Tank malzemesi olarak karbon çeliği seçiyoruz. Fm=1 ¾ Çap D> 1.2 olduğu için kek (V-3)tankını yatay bir kap olarak boyutlandırıyoruz.
BC= C = Co(L/Lo)α (D/Do)β BC= C = 600*(8/4)0.78 * (2/3)0.98 =692.4 $ MF=MF2 (bulduğumuz BC değeri 200000 $ dan küçük olduğu için ) Çizelge 9.2den MF2=3.18 MBF= Malzeme Basınç Faktörü=Fm.Fp Kabul: ¾ Çizelge 9.1 den yararlanarak; malzeme olarak karbon çeliği (CS) kullanıyoruz. Fm=1 dir. ¾ Kap basıncını en düşük basınç değeri olarak kaul ettik. 50 psig için Fp=1 MBF=Fm.Fp=1*1=1
www.kimyamuhendisi.com
65
Tablo 9.1.3 Proses Birimlerinin Maliyetlendirilmesi(Prof. Dr. Esen Bolat,Proses Tasarımı Ders Notları AYÇİÇEĞİ YAĞI ÜRETİMİNİN EKONOMİSİ PROSES BİRİM GİDERLERİ
Birim Sayısı
Birim Fiyatı
Taşıyıcı Kova Elevatörü Ekstraktör Toaster Isıtıcı Soğutucu Kurutucu Pompa Tank Filtre Edici Karıştırıcı Elek Kaynatıcı Deodorizasyon Grubu Motoratör Kompresör Yağ Tankı Ayırıcı Distilasyon Grubu Depolama Tankı AğartmaTankı Öğütücü Membran Fan Silolar Kaynatma Kulesi Toplam Ekipman Maliyeti
Fiyat($)
Toplam ($)
5 3 1 1 5 6 3 10 2 4 4 4 4
3.300 16.600 700.000 600.000 5.000 57.000 13.500 13.300 33.300 15.400 131.000 17.000 220.000
26.500 49.800 700.000 600.000 25.000 342.000 39.900 133.000 66.600 61.600 524.000 68.000 880.000
1 1 1 8 3 1 7 1 2 3 2 6 1
167.000 50.000 80.000 16.700 25.400 1.000.000 3.300 60.000 50.000 80.000 200000 20.000 920.000
167.000 50.000 80.000 133.600 76.200 1.000.000 23.100 60.000 10.000 240.000 400.000 120.000 920.000 6.906.300
www.kimyamuhendisi.com
66
Tablo 9.1.4 Toplam Sermaye Hesabı
DOĞRUDAN GİDER
Satın Alınmış Ekipman
YÜZDE(%) GİDER ($)
100
6.906.300
45
3.107.835
9 16 10 25 40 6
621.567 1.105.008 690.630 1.726.575 2.762.520 414.378
26.4
18.232.632
33 39
2.279.079 2.693.457
Toplam Dolaylı Maliyet
72
4.972.536
Toplam Direkt ve Dolaylı Yerleşim Maliyeti
33.6
23.205.168
17 34
1.174.071 2.348.142
Kurulmuş Sermaye Yatırımı
38.7
26.727.381
İşletme Maliyeti
68
4.696.284
Toplam Sermaye Yatırımı
45.5
31.423.665
Kurulmuş Cihaz Maliyeti Cihaz Kontrolü (kurulum) Pompalama(kurulum) Elektrik(kurulum) Binalardaki bağlantı servisleri Servis Arazi Toplam Yerleşim Doğrudan Gideri Dolaylı Maliyet Mühendis ve Yönetici İnşaat Harcamaları
İnşaat İşçilerinin Ücreti Beklenmedik Harcamalar
www.kimyamuhendisi.com
67
9.2 Ham Madde Gideri Tablo 9.2.1. Ayçiçeği Sanayii Dolaylı Malzeme Giderleri
Dolaylı Malzeme Adı
1 Lt Ayçiçeği Yağının Gider Yeri
Oluşumunda Kullanılan Birim Miktar
Birim Fiyat(YTL)
1 Lt Ayçiçeği Yağı Maliyet Tutarı
Fosforik Asit
Nötralizasyon
0.0014
Lt
0.750
0.000001
Sıvı Likit Kostik
Nötralizasyon
0.0018
Lt
0.252
0.000453
Sitrik Asit
Deodarizasyon
0.00007
kg
1.300
0.000091
Sülfürik Asit
Nötralizasyon
0.00007
Lt
1.300
0.000091
Perlit Toprağı
Vinterizasyon
0.0011
kg
0.140
0.000154
Ağartma Toprağı
Ağartma
0.0058
kg
0.475
0.002275
Hekzan
Ekstraksiyon
0.005
kg
5.000
0.025
Filtre Bezi
Süzme
0.001
m
2.000
0.002
Filtre Bezi
Süzme
0.001
m
2.000
0.002
Filtre Bezi
Degumming
0.001
m
2.000
0.002
Filtre Bezi
Vinterizasyon
0.001
m
2.000
0.002
Çember
Süzme
0.0088
kg
1.800
0.01584
Çember
Degumming
0.001
adet
15.000
0.0150
Çember
Vinterizasyon
0.001
adet
15.000
0.0150
Çember
Süzme
0.001
adet
15.000
0.0150
9.2.1.Hegzan Hegzan yardımcı maddesi, esas üretim gider yerlerinden sadece ekstraksiyon aşamasında kullanılmakta ancak ayçiçeğinin bünyesine girmemektedir. Bu aşamaya bir miktar küspe karışık olarak gelen presli ham yağın içindeki küspenin büyük oranda ayçiçeği yağına çevrilmesi hegzan sayesinde olur. Örnek ayçiçeği yağ işletmemizde 300000 kg ayçiçeği tohumu temizlik aşamasından üretime alınmıştır.Ticaret odasının açıklamış olduğu oranlar dahilinde 300000 kg ayçiçeği tohumundan
www.kimyamuhendisi.com
68
300000*%38=114000 lt ayçiçeği yağı elde edilmiştir. Süzülen 114000 kg ham yağ ekstraksiyon bölümüne geldiğinde ise hekzan gazı yardımı ile tamamen küspeden kurtulur. Hekzanın maliyetini aşağıdaki şekilde hesaplayabiliriz: 1 kg hekzan fiyatı= 5 YTL 1 lt yağ oluşumu için kullanılan hekzan miktarı = 0.005 kg 1 lt yağ oluşumu için kullanılan hekzan maliyeti = 0.005 kg *5 YTL 114000 lt yağ için hekzan maliyeti = 0.005 kg*5 YTL * 114000 lt = 2850 YTL 9.2.2Fosforik Asit Ekstraksiyon aşamasının sonunda 123000 lt ekstre yağ elde edilir. Fosforik asit maliyeti şu şekilde hesaplanır: 1 lt fosforik asit fiyatı = 0.75 YTL 1 lt yağ oluşumunda kullanılan fosforik asit miktarı = 0.0014 lt 1 lt yağ için kullanılan fosforik asit maliyeti = 0.0014 lt* 0.75 YTL 123000 lt yağ için fosforik asit maliyeti= 0.0014 lt* 0.75 * 123000 lt = 129.15 YTL 9.2.3. Sıvı Kostik Sıvı kostik yardımcı madde olarak sadece nötralizasyon aşamasında kullanılır. 1 lt sıvı kostik fiyatı = 0.252 YTL 1 lt yağ üretiminde kullanılan sıvı kostik miktarı= 0.0018 lt 1 lt yağda sıvı kostik maliyeti=0.252 YTL* 0.0018 lt*123000lt=55.79 YTL 9.2.4.Filtre Bezi Ayçiçeği yağı işletmemizde filtre bezi,vinterizasyon aşamasında kullanılır. 1m filtre bezi = 2YTL 1 lt yağ üretiminde kullanılan filtre bezi miktarı= 0.001 m 1 lt yağ üretiminde kullanılan filtre bezi maliyeti =0.01m * 2 YTL*123000=246 ytl Filtre bezi, üç aşamada ayçiçeği yağının süzülmesine yardımcı olmaktadır. Bu şamalardan süzme aşamasında yağ 114000 lt, degumming ve vinterizasyon aşamasında ise 123000 lt dir. 9.2.5. Süzme Toprak: Süzme toprak, ayçiçeği yağı üretiminde sadece süzme aşamasında kullanılır. 1 kg süzme toprak fiyatı=1.8 YTL 1 lt ayçiçek yağ üretiminde kullanılan süzme toprak miktarı= 0.0088 kg
www.kimyamuhendisi.com
69
114000 lt ayçiçek yağ üretiminde kullanılan süzme toprak maliyeti= 1.8 lt* 0.0088 kg*114000= 1805.76 YTL 9.3.İşletme malzemesi 9.3.1. Yedek Parça: Ayçiçeği yağı üretiminde, esas üretim gider yerlerinin hepsinde, makine ve cihaz kllanıldığında ve bu makineler için düzenli olarak bakım yapıldığında yedek parça gideri oluşturmak gerekir. Ayçiçeği yağı işletmemizde Mayıs ayında 525 YTL lik yedek parça gideri yapıldığını düşünerek tüm esas üretim gider yerlerine eşit olarak dağıtılmıştır. 525 YTL/ 14 aşama = 37.5 YTL Tablo 9.2.2 Proses Birimlerine Göre İşçi Sayısı ESAS ÜRETİM
ÇALIŞAN İŞÇİ
GİDER YERİ
SAYISI
SSK İŞ VEREN PAYI(1 İŞÇİ İÇİN 40.95 YTL)
İŞSİZLİK SİGORTASI ( 1
KANUNİ STA.
İŞÇİ İÇİN 6.98
BAĞLI ÖDEME
YTL)
Temizlik
8
327.6
55.98
383.58
Kırma
9
368.5
62.97
431.52
Ayırma
9
368.5
62.97
431.52
Pullama Kavurma
12
491.4
83.97
575.37
10
409.5
69.97
479.47
Presyon
9
368.5
62.97
431.52
Süzme
10
409.5
69.97
479.47
Ekstraksiyon
11
450.45
76.97
527.42
Degumming
11
450.45
76.97
527.42
Nötralizasyon
9
368.5
62.97
431.52
Kurutma
12
491.4
83.96
575.37
Ağartma
10
409.5
69.97
479.47
Vinterizasyon
12
491.4
83.97
575.37
Deoderizasyon
9
368.5
62.97
431.52
www.kimyamuhendisi.com
70
Tablo 9.2.3 Proses Birimlerine Göre İşçi Ücretleri ESAS ÜRETİM
ESAS
İŞVEREN
İŞŞİZLİK
GELİR
DAMGA
SSK İŞÇİ
GİDER YERİ
ÜCRETLER
SSK PAYI
SİGORTASI
VERGİSİ
VERGİSİ
PAYI
Temizlik
92
40.95
4.198
17.707
0.84
2.80
Kırma
92
40.95
4.198
17.707
0.84
2.80
Ayırma
92
40.95
4.198
17.707
0.84
2.80
Pullama Kavurma
92
40.95
4.198
17.707
0.84
2.80
92
40.95
4.198
17.707
0.84
2.80
Presyon
92
40.95
4.198
17.707
0.84
2.80
Süzme
92
40.95
4.198
17.707
0.84
2.80
Ekstraksiyon
92
40.95
4.198
17.707
0.84
2.80
Degumming
92
40.95
4.198
17.707
0.84
2.80
Nötralizasyon
92
40.95
4.198
17.707
0.84
2.80
Kurutma
92
40.95
4.198
17.707
0.84
2.80
Ağartma
92
40.95
4.198
17.707
0.84
2.80
Vinterizasyon
92
40.95
4.198
17.707
0.84
2.80
Deoderizasyon
92
40.95
4.198
17.707
0.84
2.80
Tablo9.2.4Ham madde Giderleri Hammadde Giderleri 90.000 ton/yıl Ünite Kütle(t/yıl) Ayçiçeği Tohumu 90.000 Hekzan 606 Fosforik asit (H3PO4) 72 Sodyum Hidroksit(NaOH) 252 Perlit 216 Ağartma Toprağı 180 Toplam 91.326
Gider($) 11.357.100 101.307 4.600 6.100 30.100 152.000 11.651.207
www.kimyamuhendisi.com
71
Tablo 9.2.5 Maaş Dağılımı Başlık Genel Müdür Yönetim Muhasebeci Makine Mühendisi Elektrik Mühendisi Kimya Mühendisi Gıda Mühendisi Operatör Doktor Hemşire Diğerleri Toplam
Personel 3 4 3 4 5 4 3 230 1 1 30 288
Ücret($/ay) 5.000 3.000 2.000 2.500 2.500 2.500 2.500 1.750 2.000 1.500 1.295
Toplam($/ay) 15.000 12.000 6.000 10.000 12.500 10.000 7.500 402.500 2.000 1.500 38.831,42 517.831,42
9.3 Ayçiçek Yağı Üretimi Ve Satışı İle İlgili Safha Maliyetlendirilmesi 9.3.1Presyon Safhası Ayçiçeği yağı üretiminin 1. safhasını oluşturan Presli yağ elde edilmesi sonucunda aşağıdaki değerler elde edilmiştir: %39 Ham Yağ (Presli yağ-bir miktar küspe) %40 (Yem olarak satılır veya işletmelerde kullanılır) %17 Kabuk( yakıt olarak satılır veya işletmede kullanılır) %5 fire Üretime 300000 kg ayçiçeği tohumu ile başlamıştık. 16280720548 – x %39 = 6213273695- (hamyağ – presli yağ) 16280720548 – x %40 = 7357824113 - (küspe) 16280720548 – x %17 = 1962086430 - (kabuk) 16280720548 – x %5 = 817536013- (fire) 1. safha sonunda elde edilen çıktı miktarları ve birim maliyetleri ise 300000 kg * %39= 117000 YTL (presli hamyağ) 300000 kg * %40 =120000 YTL(küspe) 300000 kg * %17 = 15000 YTL ( fire) Presli ham yağ = 6213273695/117000 = 0.053 YTL/lt Küspe = 7357824113/ 120000 = 0.061 YTL/kg
www.kimyamuhendisi.com
72
Kabuk = 1962086430/51000= 0.038 YTL/kg Fire = 817536013 / 15000= 0.052 YTL/kg
Endirekt malzeme
225
Endirekt işçilik
2732 YTL
Memur ücreti ve gıda
493
YTL
Dış.Sağ.Fay.veHiz.
962
YTL
Çeşitli giderler
1910 YTL
Vergi resim ve harç.
84
YTL
Amort.ve Tük.Pay.
175
YTL
Finanasman giderleri
188 YTL
Elektrik
148 YTL
Yakıt
176 YTL
Depo
137 YTL
Sosyal
158 YTL
Bakım
104 YTL
Pazarlama
212
Yönetim
212 YTL
Finans
212 YTL
MALİYET TOPLAMI
YTL
YTL
16280 YTL
9.3.2 Ekstraksiyon Safhası Ayçiçeği yağı işletmemizde I.safhadan gelen hamyağ maliyeti; Direkt ilk madde ve malzeme
6213 YTL
Direkt işçilik gideri
1932 YTL
Genel üretim maliyetleri
3932
Toplam maliyet
12077 YTL
YTL
www.kimyamuhendisi.com
73
Ekstraksiyon yöntemiyle 0.114 YTL + küspe =0.123 YTL yağa dönüşecek. Bu durumda birim maliyet aşağıdaki gibi olur: 12077 / 12300 = 0.981 YTL/lt ekstre yağ Genel üretim maliyetlerinin detayları; Endirekt malzeme
734
YTL
Endirekt işçilik
1006 YTL
Memur ücret ve giderleri
164
Dışardan sağlanan fayda ve hizmetler
320 YTL
Çeşitli giderler
636 YTL
Vergi resim ve harçlar
28
YTL
Amortisman ve tükenme payları
58
YTL
Finansman giderleri
62
YTL
Yardımcı üretim yeri payları
297 YTL
Elektrik
50
Yakıt
180 YTL
YTL
YTL
Yardımcı hizmet yeri payı Depo
46
YTL
Sosyal
76
YTL
Bakım
58
YTL
Pazarlama ve satış gider yeri
212 YTL
Yönetim gider yeri
212
Finans gider yeri
212 YTL
YTL
Ayçiçeği yağı üretiminin 3.safhasında ekstraksiyon uygulamasından çıkan ektrakte yağın deoderize edilmesi safhasında; degumming, nötalizason, kurutma, ağartma, vinterizasyon, koku giderme aşamaları mevcuttur. Bu safhaya ait bilgiler aşağıdaki gibidir. Doğrudan ilk madde ve malzeme
12077
YTL
Doğrudan işçilik
5796
YTL
Genel üretim maliyetleri
9086
YTL
Endirekt malzeme
667
YTL
Endirekt işçilik
3020
YTL
www.kimyamuhendisi.com
74
Memur ve ücret gid.
493
YTL
Dışarıdan sağ.Fay ve H.
962
YTL
Çeşitli giderler
1910
YTL
84
YTL
Amortisman ve tük. Pay
175
YTL
Finansman giderleri
189
YTL
Yönetim Gider Yeri
212
YTL
Finans Gider Yeri
212
YTL
26960
YTL
Vergi resim ve harçlar
Toplam
Birim maliyet (depolanan rafine deoderize yağ) = 26960 / 12300 = 2.191
www.kimyamuhendisi.com
75
10. SONUÇ Projemizin amacı Romanya ve dünyadaki diğer ülkelerdeki ayçiçeği yağı talebine ihracat yaparak cevap vermektir. Hesaplanan verilerden prosesimizin ayçiçeği yağı için uygun olduğunu söyleyebiliriz.
www.kimyamuhendisi.com
76
KAYNAKLAR ¾ Robert H.Perry, Don W. Gren, “Perry’s Chemical Enginerrs’ HandBook”, McGraw Hill InternationalEditions, 7. Edition. ¾ Prof. Dr. Aral Okay , “Kimyasal Teknolojiler”, Gazi Kitabevi ¾ Bailey A. and Chrysam, M. “Industrıal Oıl and Fat Products”,1990 ¾ Prof. Dr. Esen Bolat., “Kimya Mühendisliği Ekonomisi Ders Notları”, 2002 ¾ Prof. Dr. Sabriye Pişkin, “Kimyasal Teknolojiler Ders Notları”,2005 ¾ Shereve., “Chemical Process Industries”, McGraw Hill Book Compay, Inc, International Student Edition ¾ George T.Austin, “Shereve’s Chemical Process Industries”, McGraw Hill International Editions, 5.Edition ¾ Robert E. Treybol, “Mass Transfer Operations”, McGraw Hill International Editions, 3.Edition ¾ Gael D.Ulrich, “A Guide To Chemical Engineering Process Design And Economics”, 1984 ¾ Yılmaz, İ., Trakya Birlik Entegre Tesisleri, Tekirdağ,2006 ¾ Ataner , M, Trakya Birlik Entegre Tesisleri, Tekirdağ,2006 ¾ Arslan, E, Kimya Mühendisleri Odası, İstanbul,2006 ¾ Demir, A., Zade Ayçiçek Yağı, Konya,2006
[1] www.igeme.gov.tr [2] www.specengineers.com [3] www.cybgroup.co.uk [4] www.highwoodcrossing.com [5] http://www.afyontarim.gov.tr/yapi/default.asp?sayfa=aycicegi.htm [6] http://www.zade.com.tr/uretim.htm [7] http://www.kristaloil.com.tr/aycicek.html [8] www.omu.edu.tr/akad/fklt/muh/gida/firmalar.html - 41k [9] dmoz.org/World/Türkçe/Ekonomi_ve_İş_Dünyası/Gıda_Maddeleri_ve_İçecek/Yağ/ - 9k – [10]http://www.cukobirlik.com.tr/yararli_detay.asp?ID=16 [11]http://www.minayag.com.tr/
www.kimyamuhendisi.com
77