فرآوری روغن‌های خوراکی گیاهی با روشی جدید

به گزارش خبرنگار حوزه آموزش عالی و دانشگاه گروه علمی فرهنگی و هنری خبرگزاری صدا و سیما، خانم زینب عبدالرضایی دانش آموخته مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «تصفیه روغن خوراکی خام با فرآیند ترکیبی اولترافیلتراسیون/نانوفیلتراسیون» گفت: استخراج روغن از دانه‌های روغنی در صنعت با روش استخراج مستقیم با حلال و یا با روش دو مرحله‌ای پرس مکانیکی و استخراج با حلال انجام می‌گیرد. مرحله جداسازی حلال از روغن استخراج شده یک فرآیند پرمصرف از نظر انرژی است که نزدیک به ۵۰ درصد کل انرژی مصرفی در فرآوری روغن خوراکی را به خود اختصاص می‌دهد.
وی افزود: تمام روغن‌های خام استخراج شده علاوه بر «تری آسیل گلیسرول»‌ها که به طور عمده تحت عنوان تری گلیسیرید‌ها شناخته می‌شوند حاوی مقادیر کمی از اجزا غیر تری گلیسیریدی دیگری نیز هستند که به طور قابل توجهی کیفیت فیزیکی و شیمیایی آن‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
وی ادامه داد: برخی از این مواد غیرگلیسیریدی نظیر توکوفرول‌ها که آنتی اکسیدان‌های طبیعی محسوب می‌شوند، بسیار مفید هستند، اما برخی دیگر نظیر رنگدانه ها، اسید‌های چرب آزاد و فسفولیپید‌ها به دلیل اثرات نامطلوبی که بر خواص (رنگ، طعم و بو) روغن خوراکی دارند و محدودیت‌هایی که برای فرآوری بیشتر روغن و بازدهی آن ایجاد می‌کنند، نامطلوب بوده و باید حذف شوند.
خانم عبدالرضایی خاطر نشان کرد: روش متداولی که در صنعت برای تصفیه روغن خوراکی استفاده می‌شود، روش تصفیه شیمیایی است که در آن مقادیر بالایی انرژی، آب و مواد شیمیایی مصرف و به تبع آن مقادیر بالایی پساب و پسماند ایجاد می‌شود. همچنین اتلاف مواد مغذی روغن در طی این فرآیند رخ می‌دهد.
وی با بیان اینکه این مشکلات برای برخی از روغن‌ها مانند روغن کانولا دو چندان است افزود: روغن کانولا که یکی از سالم‌ترین و پرمصرف‌ترین روغن‌های خوراکی در جهان است به صورت خام دارای رنگ بسیار تیره است که برای رنگبری آن در صنعت از مقادیر بالایی خاک رنگبر استفاده می‌شود؛ این امر موجب می‌شود علاوه بر اتلاف مواد مغذی، هزینه زیادی به فرآیند تصفیه تحمیل شود.
این محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر گفت: اهمیت روزافزون کیفیت روغن (از نظر مواد مغذی) و پایداری فرآیند تصفیه آن از منظر زیست محیطی (استفاده کمینه از کمک فرآیند‌ها و مواد شیمیایی) باعث شد تا در این تحقیق از ترکیبی از فرآیند‌های غشایی که فرآیند‌های دوستدار محیط زیست محسوب می‌شوند و از مزیت‌های مصرف انرژی کم، بی نیازی از افزودن مواد شیمیایی، امکان انجام در دمای اتاق و حفظ مواد مغذی و دیگر مزایایی، چون عملیات آسان و امکان ترکیب با سایر فرآیند‌ها برخوردار هستند به عنوان روش جایگزین برای صمغ گیری، رنگبری و بازیابی حلال از مخلوط حلال/ روغن خام کانولا استفاده شود.
وی با اشاره به فرآیند طرح گفت: با این روش، جداسازی به نسبت کامل (بیش از ۹۹.۹۰ درصد) فسفولیپید‌ها از روغن خام انجام شد و بیش از ۹۱ درصد از رنگ روغن خام بدون استفاده از مواد شیمیایی و خاک رنگبر و با استفاده از غشا‌های پلیمری کاهش یافت.
وی ادامه داد: همچنین جداسازی کامل هگزان (۱۰۰ درصد) از روغن در دمای اتاق و با فرآیند غشایی تراوش تبخیری حاصل شد؛ طبق نتایج حاصل، در صورتی که روغنی با این روش تصفیه شود نیازی به تصفیه شیمیایی نخواهد داشت و با جداسازی اسید‌های چرب آزاد آن به روش تصفیه فیزیکی یا ترکیبی از دیگر فرآیند‌های غشائی می‌تواند به روغن به طور کامل تصفیه شده برسد. همچنین فرآیند تراوش تبخیری می‌تواند جایگزین مناسبی برای فرآیند بازیابی حلال متداول (تقطیر دو مرحله ای) باشد.
این محقق با اشاره به فرآیند طرح گفت: در این طرح با ترکیب سه فرآیند غشایی اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و تراوش تبخیری با استفاده از غشا‌های پلیمری به ترتیب به صمغ¬گیری، رنگبری و بازیابی حلال از مخلوط روغن خام کانولا/هگزان پرداخته شد. بدین منظور غشا‌های پلیمری اولترافیلتراسیون و نانوفیلتراسیون در آزمایشگاه برای مراحل اول و دوم به روش وارونگی فاز و با افزایش افزودنی‌ها (به منظور افزایش شار آنها) ساخته شد و از غشا‌های تجاری کامپوزیت برای مرحله سوم استفاده شد. برای شبیه سازی شرایط واقعی، از مخلوط روغن و هگزان به همان نسبتی که در استخراج روغن در صنعت بدست می‌آید برای خوراک مرحله اول این طرح استفاده شد.
خانم عبدالرضایی با اشاره به پیچیدگی‌های این طرح گفت: یکی از مشکلات این طرح تأمین یکی از تجهیزات مورد نیاز بود که با اعمال تغییراتی در سیستم غشائی و طراحی مجدد آن به نحوی دیگر این مشکل برطرف شد. مشکل دیگر رسیدن به غشایی با شار و پس زنی بالا بود که در این طرح تا حد مناسبی به آن دست یافتیم. البته امکان کار و بهبود بیشتر همچنان وجود دارد.
وی گفت: نتیجه این تحقیق در صنایع فرآوری روغن‌های خوراکی گیاهی (استخراج و تصفیه روغن) قابل استفاده است.
خانم عبدالرضایی خاطر نشان کرد: ادامه این تحقیق استفاده از فرآیند ارائه شده در مقیاس نیمه صنعتی خواهد بود. البته ادامه این کار تحقیقاتی و نیمه صنعتی شدن آن وابسته به تمایل صنعت برای به کارگیری روش‌های غشایی برای فرآوری روغن و تعامل میان صنعت و دانشگاه دارد.
وی با اشاره به مزیت‌های طرح گفت: این طرح از دو نوآوری ترکیب فرآیند‌های غشایی و همچنین استفاده از فرآیند تراوش تبخیری برای بازیابی حلال برخوردار است. این فرآیند ترکیبی نسبت به روش متداول تصفیه روغن از مزایای عدم نیاز به افزودن آب، مواد شیمیایی و خاک رنگبر، رفع مشکلات زیست محیطی دفع خاک رنگبر، نبود تولید پساب و پسماند و حذف مرحله تصفیه پساب، انجام عملیات در دمای اتاق و به تبع آن مصرف انرژی کمتر و حفظ مواد مغذی حساس به حرارت برخوردار است. همچنین بازیابی حلال با روش تراوش تبخیری نیز در دمای اتاق انجام شده است که نسبت به روش متداول تقطیر دو مرحله‌ای با مصرف انرژی کمتری همراه بوده است. غشا‌های استفاده شده در دو مرحله اولترافیلتراسیون و نانوفیلتراسیون غشا‌های سنتزی بوده اند که با استفاده از افزودنی‌های متفاوت در تهیه آن‌ها شار و گزینش پذیری آن‌ها به طور همزمان بهینه شده است.
وی ادامه داد: این غشا‌ها از پایداری مناسبی در آزمون‌های بلند مدت نیز برخوردار بوده اند. به علاوه غشا‌های تجاری استفاده شده در مرحله سوم این طرح نیز دارای تراوایی و گزینش پذیر بسیار مناسبی بوده اند.
وی با اشاره به مزیت‌های رقابتی این طرح گفت: شرایط عملیاتی ملایم‌تر و مصرف انرژی کمتر، حفظ مواد مغذی حساس به حرارت، استفاده نکردن از مواد شیمیایی و تصفیه فیزیکی، نبود تولید پساب و پسماند و به دنبال آن حذف مرحله تصفیه پساب، استفاده نکردن از خاک رنگبر و رفع مشکلات زیست محیطی دفع آنها، گزینش پذیری بالاتر در حذف فسفولیپید‌ها نسبت به روش‌های شیمیایی، شار و گزینش پذیری بالاتر نسبت به پژوهش‌های مشابه انجام شده با فرآیند‌های غشائی، تراوایی و گزینش پذیری بالاتر در بازیابی حلال با فرآیند تراوش تبخیری در مقایسه با فرآیند نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس استفاده شده توسط سایر محققان از مزیت‌های رقابتی طرح به شمار می‌روند.
این محقق با اشاره به کاربرد‌های طرح گفت: فرآیند ترکیبی استفاده شده در این پروژه می‌تواند جایگزین مناسبی برای دو مرحله متداول صمغ¬گیری و رنگبری در تصفیه روغن¬های خوراکی و مرحله بازیابی حلال از آن¬ها شود که با مزایای بسیار و رفع معایب روش متداول صنعتی همراه است. همچنین این امکان وجود دارد که هریک از فرآیند‌های ترکیب شده به تنهایی و یا با ترکیب با سایر فرآیند‌های جداسازی در صنعت فرآوری روغن مورد استفاده قرار بگیرند.
برای مثال، ترکیب تنها دو فرآیند صمغ گیری و بازیابی حلال (بدون مرحله رنگبری) استفاده شده در این طرح می‌تواند برای تولید روغن خام صمغ گیری شده مناسب برای حمل و نقل و صادرات مورد استفاده قرار بگیرد.
گفتنی است، آقای دکتر احمدرضا رئیسی عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر استاد راهنمای این طرح هستند.