کاربرد غشاها در صنعت روغن

گردآورنده:

آترین جمالخانی

استفاده از سیستم غشایی به عنوان یک فرایند اساسی در صنعت روغن در مراحل مختلف من جمله : صمغ و موم زدایی، دی اسیدیفیکاسیون، بازیابی حلال، حذف رنگدانه ها، تغلیظ تشکیل دهنده های با مقدار کم، جداسازی امولسیون نشان دهنده ی این است که اجرای این سیستم تحت دمای پایین موجب حذف برخی مراحل در فرایند روغن گیری شده و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر می باشد، همچنین ضرر این روش نسبتا پیشرفته به محیط زیست بسیار کمتر است.

سیستم غشایی جایگزین مناسبی برای روش های مرسوم و متداول در صنعت شیمیایی، دارویی، غذایی و بیوتکنولوژی میباشد.

مزایای استفاده از غشاء:

صرفه جویی در انرژی

کاهش تعداد مراحل فرایند

جداسازی موثرتر و دریافت محصول نهایی با کیفیت تر

 

مزایا و معایب تسویه روغن به روش مرسوم:

نیاز بالا به انرژی

از دست رفتن روغن خنثی ( بی طعم و بو)

مصرف میزان بالای آب و سایر معرف های شیمیایی

از بین رفتن مواد مغذی و تولید حجم زیادی پساب

در مقایسه با موارد فوق با مزایای و معایب تسویه بااستفاده از سیستم غشایی م پردازیم:

اثبات شده است که این روش به مراتب ساده تر صورت می پذیرد

داشتن مزیت رقابتی نسبت به روش های مرسوم در خصوص مصرف انرژی پایین

اجرای عملیات در دمای متعادل

عدم استفاده از مواد شیمیایی

باقی ماندن مواد مغذی و سایر تشکیل دهنده های مفید و مطلوب

 

استفاده از فشار هیدرولیکی بعنوان نیروی محرکه جهت انتقال جرم موجب شده است که ۴ غشای آورده شده به شرح ذیل در صنعت مورد استقبال یشتری قرار گرفته اند:

میکروفیلتراسیون

اولترافیلتراسیون

نانوفیلتراسیون

اسمز معکوس

با این وجود در نهایت ساختار غشا تعیین کننده مواد عبور یا انبوه یافته پشت غشا می باشد، این جداسازی انتخابی بر اساس جرم مولکولی و اندازه ذرات انجام می پذیرد.

انواع غشاء:

پلی مرها که از مواد ارگانیگ تشکیل شده اند مانند: سلولزاستات، پلی آمید،پلی سولفون

پلیوینیلیدین فلورید

مواد غیرارگانیک مانند : فلزات، سرامیک و …

فرایندهای غشایی اجرا شده در مورد روغن های گیاهی:

تکنولوژی غشایی در حال پیشرفت و به روز رسانی است و دائما کاربرد این روش در صنعت رو به افزایش است.

در حال حاضر فرایندهای غشایی متداول مانند میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون و اسمز معکوس به عنوان واحد استاندارد در بسیاری از صنایع پیاده سازی شده اند.

در حوزه صنعت غذا تمرکز اصلی بر روی استفاده از غشاهای مناسب در راستای تولید محصولی خاص یا صورت گیری فرایندی خاص است، اگرچه در بعضی موارد ارتقا کیفیت محصول موجود نیز مورد نظر می باشد.

صمغ زدایی:

پس از جداسازی روغن از میسل، صمغ زدایی انجام میشود.

صمغ ها فسفولیپیدهایی هستند که معمولا با اضافه کردن آب به روغن خام، به صورت هیدراته قابل تفکیک می باشند اما در صورت استفاده از غشا این جداسازی مستقیما از میسل صورت میگیرد.

با توجه به خاصیت آمفوتریکی فسفولیپیدها، میسل های  معکوسی با جرم مولی بالای ۲۰ کیلو دالتون و سایز مولکولی ۲۰ الی ۲۰۰ نانومتر تشکیل می شود ، بنابراین با توجه به سایز مش، اولترافیلتراسیون  برای صمغ زدایی از مخلوط روغن-هگزان مورد استفاده قرار می گیرد.

در انتهای پروسه پرمیت شامل :هگزان، تری گلیسیرید، اسید چرب آزاد و برخی مولکولهای کوچک دیگر می شود و تقریبا تمامی فسفولیپیدها در پشت غشا باقی می مانند.

غشا باید نسبت به هگزان مقاوم بوده و از مواد زیر تشکیل شده باشد:

پلی اتر سولفون

پلی آمید

پلی سولفون

پلی ایمید

پلیوینیلیدین فلورید

پلی اکریلونیتریل

یا سایر مواد ارگانیک.

بزرگترین مشکل در زمان صمغ زدایی از میسل ها مقاومت کم غشا نسبت به حلال های طبیعی است در حالی که در زمان صمغ زدایی از روغن خام بدون غشا فقط با مشکل سرعت پایین جریان پرمیت برخورد می کنیم که دلیل آن ویسکوزیته بالای روغن است و باعث افزایش میزان آلودگی می گردد.

دی اسیدیفیکاسیون:

به دلیل هیدرولیز تری اسیل گلیسرول ها در این قسمت و از بین رفتن مقدار زیادی روغن، این مرحله موثرترین بخش فرایند از نظر اقتصادی است.

تحقیقات نشان داده است که استفاده از غشا تا حدود زیادی این مشکل را حل کرده و ضایعات را کاهش میدهد.

صفحه ۲۲:

طی یک روش ترکیبی با استفاده از روغن سویا تسویه شده ( منبع تری اسیل گلیسرول) و اولئیک اسید به عنوان ورودی و استفاده از غشای نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس و همچنین دی اکسید کربن فوق فشرده جهت تسریع جریان.

غشای اسمز معکوس تجاری ساخته شده از مواد طبیعی مانند : سلولز استات یا سیلیکون پلی آمید.

حذف رنگدانه ها:

روغن های گیاهی حاوی میزان زیادی رنگدانه من جمله: کلروفیل، کاروتنوئید، زانتوفیل هستند که حذف آنها در جهت رسیدن و حفظ رنگ مطلوب مشتریان ضروری است.

به علاوه یکی از دلایل اکسیداسیون روغن های گیاهی، وجود برخی رنگدانه ها است به طور مثال در واکنش هیدروژناسیون و وجود نیکل که بعنوان کاتالیست عمل میکند، کلروفیل در ایجاد مسمومیت نفش دارد.

موم زدایی:

از آنجا که موم ها نقطه ذوب بالاتری نسبت به تری گلیسیریدها دارند، میتوان از سرمایش، کریستالیزاسیون و در نهایت میکروفیلتراسیون با سایز مش ۰٫۰۵ الی ۱ میکرومتر برای جداسازی آنها بهره برد.

با توجه به نوع روغن، دما بین ۱۰- الی ۲۰ درجه سانتیگراد تنظیم میگردد و پس از کریستالیزه شدن و عبور از غشا، تقریبا تمامی موم موجود در روغن پشت غشا انباشته شده و میزان بسیار اندکی وارد پرمیت میشوند،

تحقیقات و مقالات موجود نشان می دهند که میزان موم ۷۰۰-۲۶۰۰ PPM  بعد از اعمال میکروفیلتراسیون تا ۱۰-۳۰ PPM کاهش می یابند و در زمان تست سرد هیچ حالت ابری مشاهده نمی گردد.