فرآوری روغن‌های خوراکی گیاهی با روشی جدید توسط محققان

توسط شهریور 14, 1399 اخبار فناوری

محققان دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر با روشی جدید موفق به فرآوری روغن‌های خوراکی گیاهی شدند.

فرآوری روغن‌های خوراکی گیاهی با روشی جدید توسط محققان زینب عبدالرضایی فارغ التحصیل 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 تقریباً ۵۰ درصد کل انرژی مصرفی در فرآوری روغن خوراکی را به خود اختصاص می‌دهد.

فارغ التحصیل مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر افزود: تمام روغن‌های خام استخراج شده علاوه بر «تری‌آسیل‌گلیسرول»ها که عمدتاً تحت عنوان تری‌گلیسیرید‌ها شناخته می‌شوند حاوی مقادیر کمی از اجزا غیر‌ تری‌گلیسیریدی دیگری نیز هستند که به طور قابل توجهی کیفیت فیزیکی و شیمیایی آنها را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

به گفته عبدالرضایی، برخی از این مواد غیرگلیسیریدی نظیر توکوفرول‌ها که آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی محسوب می‌شوند، بسیار مفید هستند اما برخی دیگر نظیر رنگدانه‌ها، 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.

وی خاطر نشان کرد: روش متداولی که در صنعت برای تصفیه روغن خوراکی استفاده می شود، 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 می گردد. همچنین اتلاف مواد مغذی روغن در طی این فرآیند رخ می‌دهد.

فارغ التحصیل مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر با بیان اینکه این مشکلات برای برخی از روغن‌ها مانند روغن کانولا دوچندان است خاطر نشان کرد: روغن کانولا که یکی از سالم‌ترین و پرمصرف ترین روغن های 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 می شود علاوه بر اتلاف مواد مغذی، هزینه زیادی به فرآیند تصفیه تحمیل شود.

به گفته محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر، در نتیجه 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 می شوند و از مزیت های مصرف انرژی کم، عدم نیاز به 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 صمغ‌گیری، رنگبری و بازیابی حلال از مخلوط حلال/روغن خام کانولا استفاده شود.

وی با اشاره به فرآیند پروژه گفت: با این روش، جداسازی تقریباً کامل (بیش از ۹۹.۹۰درصد) 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.

به گفته عبدالرضایی، همچنین جداسازی کامل هگزان (۱۰۰درصد) از روغن در دمای اتاق و با فرآیند غشایی تراوش تبخیری حاصل شد؛ طبق نتایج حاصل، در صورتی که که روغنی با این روش تصفیه گردد نیازی به تصفیه شیمیایی نخواهد داشت و با جداسازی اسیدهای چرب آزاد آن به روش تصفیه فیزیکی یا ترکیبی از دیگر فرآیندهای غشائی می تواند به روغن کاملاً تصفیه شده برسد. همچنین فرآیند تراوش تبخیری می¬تواند جایگزین مناسبی برای فرآیند بازیابی حلال متداول (تقطیر دو مرحله‌ای) باشد.

این محقق با اشاره به فرآیند پروژه گفت: در این پروژه با ترکیب سه فرآیند غشایی اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و تراوش تبخیری با استفاده از غشاهای پلیمری به ترتیب به صمغ‌گیری، 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 گردید. 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 پروژه استفاده شد.

عبدالرضایی با اشاره به پیچیدگی‌های این پروژه گفت: یکی از مشکلات این پروژه تأمین یکی از تجهیزات مورد نیاز بود که با اعمال تغییراتی در سیستم غشائی و طراحی مجدد آن به نحوی دیگر این مشکل برطرف گردید. مشکل دیگر رسیدن به غشایی با شار و پس زنی بالا بود که در این پروژه تا حد مناسبی به آن دست یافتیم. البته امکان کار و بهبود بیشتر همچنان وجود دارد.

به گفته وی، نتیجه این تحقیق در صنایع فرآوری روغن¬های خوراکی گیاهی (استخراج و تصفیه روغن) قابل استفاده است.
وی 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 پروژه 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، عدم 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 بوده‌اند که با استفاده از افزودنی‌های متفاوت در تهیه آنها شار و گزینش‌پذیری آنها به طور همزمان بهینه شده است.

عبدالرضایی ادامه داد: این غشاها از پایداری مناسبی در آزمون‌های بلند مدت نیز برخوردار بوده‌اند. به علاوه غشاهای تجاری استفاده شده در مرحله سوم این طرح نیز دارای تراوایی و گزینش پذیر بسیار مناسبی هستند.

وی با اشاره به مزیت‌های رقابتی این پروژه گفت: شرایط عملیاتی ملایم‌تر و مصرف انرژی کمتر، حفظ مواد مغذی حساس به حرارت، عدم استفاده از مواد شیمیایی و تصفیه کاملاً فیزیکی، عدم تولید پساب و پسماند و به دنبال آن حذف مرحله تصفیه پساب، عدم استفاده 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 گزینش‌پذیری بالاتر در بازیابی حلال با فرآیند تراوش تبخیری در مقایسه با فرآیند نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس استفاده شده توسط سایر محققین از مزیت های رقابتی طرح به شمار می‌روند.

این محقق با اشاره به کاربردهای پروژه گفت: فرآیند ترکیبی استفاده شده در این پروژه می تواند جایگزین مناسبی برای دو مرحله متداول صمغ‌گیری و رنگبری در تصفیه روغن‌های خوراکی و مرحله بازیابی حلال از آن‌ها 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 صمغ‌گیری و بازیابی حلال (بدون مرحله رنگبری) استفاده شده در این پروژه می‌تواند برای تولید روغن خام صمغ‌‌گیری شده مناسب برای حمل و نقل و صادرات مورد استفاده قرار بگیرد.

گفتنی است، احمدرضا رئیسی عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر استاد راهنمای این پروژه هستند.

منبع : www.farsnews.ir

مطالب مرتبط: