Sterilization

Sterilization

Objective

1. Inactivate the lipolytic enzyme to prevent the further rise in FFA due to enzyme action. This is done by heating the fruit in a low temperature.

2. Facilitate the stripping of fruit. Sterilization helps in loosening the fruit from the bunch. Moist heat is needed to penetrate to the point where the fruits are attach to the stalk.

3. Helps in deoiling process for fruit pericarp and stalk. When the fruit is cooked, the colloids of the pericarp and stalk will be modified so the good de-oiling will occurs when pressing.

4. Preconditioning the nuts to minimise kernel breakage during pressing and cracking. If there is sufficient heat penetration, it can cause many of the kernels to detach from the shell. Besides, the heat will also cause the shell to deform and become elastic, this reduces the chances of cracking of the kernel. If the kernel has not shrunk, the kernel will sometimes break.

Factor affecting the performances of sterilization

Temperature need to be at least 100°C. 

Amount of air : 

• the higher the air remains in the sterilizer, the mixture of steam and air will have a lower temperature and pressure. 
• the thermal conductivity of air is low, removal of air will gives higher temperature
• less amount of air will helps the heat from the steam to pass to the bunches more quickly
• the air need to be remove as fully as possible, the air will lead to oxidation of the oil in high temperature.

Pressure: 

less than 3kg/cm2, or else the bleachability of the oil would be affected.

Air removal

Air is denser than the steam. By admitting the steam at the top of the vessel, the steam will occupy the top part of the sterilizer and slowly move downward as the air is displayed. 

-downward displacement

Steam is admitted though the steam inlet valve with the steam exhaust valve closed and the condensate valve open. The admission of steam cannot be made slow because of the mixing of the air and the steam will be happened. 

Triple peak sterilizing

In Gomali palm oil mill, triple peak sterilizing is used in sterilizing process. On the first peak, the steam flow into the sterilizer until the pressure within the vessel reach about 30psi. The steam inlet valve is then closed and the condensate valve and steam exhaust valve opened, the pressure allowed to drop to atmospheric pressure. Then the exhaust valve is closed again and steam inlet valve opened. After 2 minutes of venting, the condensate valve is closed and the pressure allowed to build up to 35psi. The steam inlet valve is again closed and the condensate and exhaust valves opened again to let the pressure drop to atmospheric pressure. Repeat the process and allowed the pressure to build up to 40psi this time. After this, the steam inlet valve is closed and the bunches allowed to cook for 30minutes. At the end, the condensate and exhaust valve is opened and the door will be opened and load withdrawn when the pressure has dropped to atmospheric level. 

Figure 3: The graph of pressure versus time for 3 peak sterilization

When the first sterilizer is on holding period, which is T8, the second sterilizer will be ready and start the first peak. And when the second sterilizer reach holding period, the third sterilizer will begin, and so on for the next sterilizer.

Operation

There are total of 5 sterilizer in this mill. 4 of them are running automatically and the another is running manually. For the automatically run sterilizer, the user just have to set in the parameter such as the time for each sterilizing process and holding pressure for the sterilizer. 

The sequence of using the sterilizer will be based on the last sterilizer used on the day before. Because there will be few cages left that are not being sterilized yet. So starting from that lane will be saving time to move the cages around. 

The total time for one cycle is about 100 minutes. But the time vary based on the quality of the FFB and the pressure of the steam available from the boiler. If the boiler are not able to provide sufficient steam pressure, the sterilizing time will be longer. 

When the first and second peak pressure is reach before the time allocated, it will jump to the next stage, so it will shorten the overall time of sterilization. When the cycle is ended, the siren will ring. The worker will wait for the steam to be emptied in the sterilzer. If there is no more steam coming out from the bleeding valve, it indicate that the steam inside the sterilizer is emptied, the sterilizer is safe to open.

The sterilizer’s diameter is 2.7m and 34.2m in length. The working pressure is 45psig and the maximum pressure is 67psig.

Figure 4: Layout plan of sterilisation station

Door system

The door system for sterilizer in this mill is manually operated. There is rubber strap along the door to make sure the door is closed tightly and to prevent the steam from leaking out through the door. There is a tooth like bar along the door and along the body of steriliser. When the door is closed, the bar on the door and the bar on the body will turn and lock against each other. This is to provide a strong mechanical force to hold the door when the pressure is build up in the steriliser. 

Figure 6: Steriliser door

USB and hard bunch

When there are unstripped bunches and hard bunches, it means that the sterilization is not complete, extra holding time for sterilizing will be added for the next batch of sterilizing bunches to make sure the bunches are completely sterilized. 

Milling throughput

Total processed FFB / milling time = milling throughput

Actual throughput: 80mt/hr 

Theoretical throughput: 60NL/(S1+S2) 

= 60(4*49)/(35+74)

=107.8mt/hr

There are some difference between actual and theoretical throughput. This due to several factors such as there are some delay when operating the steriliser. There are some time that the boiler are not able to provide sufficient steam pressure, this cause the delay in the operation of the steriliser. There are also minor leakage on the steriliser which cause the steam leaking and lower the steam pressure in the steriliser. When the steam pressure is low, it require more time to build up which will affect the throughput.

Safety features

During operation, inspections on the following items shall be carried out such as:

Inspect alignment between door, locking ring and shell during the door opening/closing operation. Inspection should also consists of the lugs alignment(during the door was closed and locked) adhering to the minimum requirement recommend by the manufacturer’s.

During periodic maintenance, inspections on the following items shall be carried out such as:

l Inspect physical condition of the steriliser such as shell wall inner surface; condition of lugs and wedges (located at locking ring, door and shell), integrity of the weld joints to detect any abnormality due to worn out or overloaded. Ensure that the tolerence of lugs and wedges should follow the specification and recommendation from the manufacturer;

l Inspect and maintain all door component (especially adjuster bolt, bearing and etc) and safety device (such as gasket, safety interlock, safety valve, steriliser door alignment and etc) installed to steriliser are functioning well. Inspection should also check the concentricity of its locking ring, door and shell, when the door was closed and locked. Dimensions and tolerence of lugs and wedges must conform according to the specification recommended by the manufacturer;

l Ensure any modification and repair work is approved by the Department and is done by competent person and firm; and

l All maintenance work must be monitored and ensured that it will not modify any original specifications on any parts of the steriliser.

Recommendation

Spherical Sterilizer:

Spherical FFB sterilizer is a ball-shaped sterilizing vessel that can rotate 360 degree to facilitate both FFB feeding and SFB discharge through its single door.   The round geometry of the sterilizing vessel (4.5m in diameter) minimizes FFB compaction inside the vessel and hence optimum steam penetration, air and condensate removal resulting in great economy of steam. 

This spherical design require minimum repairs in both internal and external parts because of the simplicity of its design concept.  So, low maintenance cost is required in commercial use.

Weighbridge and loading ramp

Observation 

1. The process of registering gate pass and weighing on the weighbridge is well arranged in order, but on the peak timing, there is a queue because of the slow process.

2. The grading is done when the vehicle is arrived at the loading ramp. 

3. The loading ramp is using slide method which the FFB is slide into the cage with the use of gravity.

4. Hydraulic door system on the loading ramp provide strong power to the sliding door.

Weighbridge

When FFB arrives in a mill in trucks or trailers. They will be first weighed over a weighbridge. The vehicle only allowed going on the weighbridge when the light is green. The weighbridge using in this mill is Avery-weigh-tronix. The device use in weighbridge is load cell for the 60tonnes weighbridge and load bar for 80tonnes weighbridge. The will be weekly checking on the weighbrige and a annual inspection to make sure the weighbridge is up to the scale. The procedure during receiving FFB, dispatch CPO, Kernal, and EFB.

In-coming EFB

Out-going (kernel, cpo and EFB): 

When the lorry or tanker coming in to fill in the CPO or kernel, the AP will check whether the tank orthe lorry is clean and empty. If there is residue inside the tank, they are required to empty it and wash it.

Grading

The purpose of FFB grading is to determine the quality of the FFB received. This usually is used to determine the purchase price of the FFB but in IOI palm oil mill, the FFB is coming from IOI owned oil palm plantation, there is no price or penalty allocated here. So when there are too much FFB with low quality such as unripe, rotten, long stalk and empty fruit bunch, the grading record will become the feedback to the plantations.

100 samples will be chosen randomly for a big lorry while 50 samples will be chosen randomly from the tractor trailor to be inspected. The sampled bunches will be graded, classified and counted. Record the number of the classified groups in the grading form and the result will be the feedback for the corresponding estates. 

Besides the random grading, there is also a 100% grading which is done in the morning. This will grade on every single bunch for the particular estate. This is to check the exactly quality of the FFB from the estate instead of random grading.

Oil extraction rate (OER) is the weight of oil produced by the weight of the FFB. Calculating OER is to know how much the oil is produced from the FFB. There will be a Quality Deducted OER based on the percentage of URB, URR1, URR2, OP. 

Loading ramp

After the lorries or tractors are being weighted on the weighbridge, they go to the loading ramp to discharge the FFB. And then the FFB will be loaded into the cage by the hydraulic operating door. The hydraulic doors system  is incorporated with the dual pump system to allow multiple doors to operate concurrently.  The operation of the door's hydraulic cylinder is performed by manually using a mechanical lever to actuate the directional valve. 

The loading ramp is designed using a sliding method to allowed the FFB to flow from top position to a lower position to be collected in one area and then they are being transfer to the cage by opening the hydraulic operated doors.  

The cage which is loaded with FFB on the door ramp will be transported to the sterilizer. It is pull using a steel rope by hydraulic power pack.

One cage is able to carry 3.5 tonnes of FFB. 

Storage tank

This is the place where the lorry will be filled with CPO to be dispatched. There is a flow meter which is used to measure the volume of the CPO flowed into the tank of the lorry and to measure the flow rate. After the filling of CPO is completed, the tank will be seal according to the correct order and one bottle of CPO will be taken as sample to be tested by the lab. At this station, the driver will hand in the dispatch form to be filled with the volume of CPO filled in the tank.

ecommendation

Weighbridge:

Use barcode system on the consignment note and the collection order form. The driver can just scan them on the AP station to get the gate pass and on the weighbridge. Then the gate pass is automatically printed after the consignment note or collection form is accepted. This can make the process faster and less labour required. The system can be made just like system which the workers punching their thumb print on the machine when they reported in or out of the mill.

Semi automated system. This can be implemented on the weighbridge where the driver can get a automated printed weight sheet, grading sheet, dispatch sheet and seals according to the type products to be transported from a machine after weighing process is done. The machine should be build just beside the weighbridge so that the driver do not need to come out from the vehicle. This can facilitate the weighing process to be faster and systematic, the queuing on the weighbridge can be reduced especially on the peak timing. 

Grading:

Some of the grading is done when the FFB is mostly unloaded to the ramp, which means the grading is done only on the remaining few, this grading way might be no accurate. The grading sample should be chosen from the whole load. 

Loading ramp:  

According to the  workers working on the loading ramps, there have been several situation occurred which the FFB are overflow from the hydraulic ramps and then it flow out of the cage and hit the workers. 

To prevent this, i have a suggestion using revolving door system instead of sliding hydraulic door system. A revolving door typically consists of three or four doors that hang on a central shaft and rotate around a vertical axis within a cylindrical enclosure. Revolving door often used in a big building, subway or rapid transit facilities to prevent people from bypassing the fare payment. Revolving door can help to direct the bunches of FFB to a narrow space and stop immediately when the cage is full. Hence, this is more controllable compare to the sliding hydraulic door system.