مقاله در مورد کارخانه کشت و صنعت شمال ( ( هیدروژناسیون روغن نباتی ) )

بخشی از مقاله

مقدمه :
روغنها و چربيها از زمانهاي بسيار دور يكي از اجزا اصلي و مهم تشكيل دهنده غذاي انسان بوده است. كه يك گرم آن در حدود 2/9 كيلوكالري انرژي در بدن توليد مي كند. همچنين غذاي طبخ شده در روغن و چربي مزه و طعم مطلوبي را در بر خواهد داشت.

با تغيير ساختار اجتماعي در دوراني كه ما در آن زندگي مي كنيم ، دگرگوني و چگونگي توليد مواد مورد نياز جامعه به خصوص مواد غذايي امري اجتناب ناپذير است در حال حاضر با توسعه كشت دانه ها و ميوه هاي روغني فقط 15 % از نياز چربي و روغن مصرفي مردم را مي توانيم تامين

نمائيم. از اين جهت بايد ميزان قابل ملاحظه اي روغن خام از خارج وارد كشور شود ، لذا براي افزايش راندمان استخراج روغن از منابع روغن و تصفيه روغن نياز به تكنولوژي جديد روغن مي باشد.
در كشورهاي صنعتي يك نفر در طول عمر خود در حدود 3 تن روغن و چربي مصرف مي كند كه بيش از نصف اين مقدار به صورت روغن يا چربي غير قابل رويت موجود در مواد غذايي مانند پنير ، سوسيس ، كالباس ، گوشت و نظير اينها مي باشد.
اهميت اقتصادي چربيها و روغنها در جهان و ايران ي صنايع غذايي اين است كه نياز مواد غذايي انسانها را تامين كنند. با توجه به افزايش رشد جمعيت در جهان نياز به مواد غذايي نيز افزايش مي يابد و همزمان بايد تقاضاي مواد غذايي مورد نياز مردم با امكانات و شرايط موجود تامين شود.

نمودار 1- ميزان توليد روغنها و چربيها و رشد جمعيت
اين نمودار نشان مي دهد كه در سال 1985 ميزان توليد چربيها و روغنها 80 ميليون تن بوده است

. اما جمعيت در همين مثال 4/5 ميليارد نفر مي باشد.
نودار (2) ميزان ، توزيع توليد چربيها و روغنها را در جهان از سال 1990 – 1985 نشان مي دهد.

نمودار 2 ميزان و توزيع توليد چربيها در جهان از سال 1935-1990
اين نمودار نشان مي دهد كه ميزان و توزيع توليد دانه هاي روغني از %59 به %69 افزايش نشان مي دهد. همچنين ميزان توليد ميوه هاي روغني از % 6 به % 8 افزايش داشته ، اما ميزان توليد كره از % 15 به % 7 و نيز چربي حيواني از % 17 به % 14 كاهش يافته است.

نمودار 3 – ميزان توليد روغنها را نشان مي دهد ( از سال 1990 – 1935 ) اين نمودار در طي 55 سال نشان مي دهد ، توليد روغن سويا از % 15 به % 28 ، روغن پالم از % 5 به % 18 (خرما) ، روغن كلزا از % 9 به % 12 و روغن آفتابگردان از % 7 به % 14 افزايش يافته است اما توليد بعضي از روغنها مانند روغن پنبه دانه از % 16 به % 6 ، روغن بادام زميني از % 19 به % 1 و روغن نارگيل از % 11 به % 7 كاهش يافته است.

پيشگفتار :

واحدهاي روغن كشي بر اساس نزديكي - ماده اوليه بخصوص تخم پنبه احداث مي شوند كه اين مناطق بيشتر در استانهاي مازندران ، گيلان و خراسان مي باشند. يكي از اين واحدهاي روغن كشي كشور كارخانه روغن كشي كشت و صنعت شمال واقع در استان مازندران ، شهرستان ساري ( در دوازده كيلومتر شهر ساري ) مي باشد.
اين كارخانه در سه شيفت كار مي كند و داراي سيستم بازيابي فاضلاب و تصفيه آب مي باشد كه پسابهاي بازيابي شده جهت شروب نمودن زمينهاي مزروعي كارخانه استفاده مي شود.
اين كارخانه روغن كشي دو واحدي مي باشد كه واحد شماره 1 آن نيز ( كشت و صنعت شمال ) توليد روغن و واحد شماره 2 آن ( ام. ام ) صابون پزي است.
به طوري كه گفته شد محصول اصلي كارخانه كشت و صنعت شمال ، روغن نباتي است كه به دو صورت دان و جامد عرضه مي گردد و در كنار اين محصول اصلي ، محصول فرعي ، خلط صابون توليد شده نيز در واحد 2 به صابون تبديل مي شود. واحد توليد گاز اكسيژن و هيدروژن در داخل كارخانه وجود دارد كه گاز هيدروژن توليد شده ، جهت پروسس هيدروژناسيون صورت مي گيرد و اكسيژن توليدي در مخازن پر شده و جهت استفاده بخشهاي خصوصي و دولتي به خارج از كارخانه برده مي شود.
در ضمن طرح توسعه كارخانه نيز در دست اقدام است كه تا حدودي اجرا گرديده ، ولي هنوز مورد بهره برداري قرار نگرفته است. و لازم به تذكر است كه مديريت كارخانه تحت نظارت بانك صنعت و معدن مي باشد و محصول توليدي كارخانه با نام (( روغن غنچه )) به بازار عرضه مي گردد.

تاريخچه روغن نباتي در ايران :
تا حدود سال 1330 از روغن حيواني استفاده مي كرديم و بعد از اين تدريجاً با افزايش جمعيت و كمبود توليد روغن حيواني افزايش قيمت باعث گرديد كه از روغن نباتي استفاده نمايند كه از هلند و آمريكا وارد مي كنند. از سال 1331 تا 1344 با شرايطي كه در ايران انجام شده بود تجار و صنعتگران شروع به آوردن كارخانه هاي روغن نباتي نمودند تا در عرض 12 تا 13 سال كارخانه در ايران شروع به كار نمود و روغن نباتي جامد هم از خارج وارد مي كردند و همه اين كارخانه ها از پنه دانه استفاده مي كردند. در سال 1346 دولت ورود روغن نباتي جامد را غير مجاز اعلام كرد و رقابتي بين كارخانه ها به وجود آمد و سطح توليد بالا رفت و بعضي ها شكست خوردند و بعضي ها هم در كارشان موفق شدند.
مثلاً يكي از كارخانه هاي روغن نباتي ، پارس (قو) است كه در سال 1339 تاسيس شد و توليد آن در روز 15 تا 20 تن بود و امروزه بيشتر از 600 تن در روز توليد مي كند.
در حال حاضر در ايران در حدود 16 كارخانه روغن نباتي داريم بعضي از اين كارخانه ها در حدود 300 تن توليد دارند.
مثلاً : 1 – روغن نباتي پارس ( قو ، اطلس )
2 – روغن نباتي بهشهر ( شاه پسند ، بهار ، مايع لادن )
3 – روغن نباتي ورامين
4 – فاز اصفهان
5 – شيراز ( نرگس )
6 – روغن نباتي جهان
تا قبل از سال 1345 از پنبه دانه استفاده مي كردند و بعد از آن از روسيه ، بلغارستان ، روماني روغن نيمه تصفيه آفتابگردان وارد مي نمودند و بعد از آن در نتيجه نياز ، روغن سويا از آمريكا جنوبي و ايالات متحده وارد نمودند به طوريكه الان نزديك 100 % مواد خام از دانه سويا اس

ت و از آرژانتين و برزيل وارد مي نمايند و بعد از آن شركت سهامي توسعه كشت دانه هاي روغني آمدند و كشاورزان را در كشت دانه سويا و آفتابگردان تشوق نمودند ولي با وجود اينها كفاف مصرف را نكرد و در اين سالهاي اخير در حدود 6 تا 5/6 درصد روغن توليدي ايران در داخل ايران توليد مي شود و بقيه از خارج وارد مي شود.( در سال 1362 )

فصل 1
1 – 1 تاريخچه كارخانه كشت و صنعت شمال :
در سال 1355 همزمان با اجراي طرح و نصب ماشين آلات ، به سبب بازده كم مالي يش سود آوري آن مورد مطالعه قرار گرفت و سپس براي تهيه طرح تكميلي جهت افزايش ظرفيت توليد روزانه تا ميزان 250 تن روغن نباتي و متعاقب آن سفارش و نصب ماشين آلات مربوطه اقدام گرديد. اين طرح علاوه بر توسعه واحد تصفيه روغن ، توسعه واحد روغن كشي را نيز از طريق احداث خطوط روغن كشي دانه سويا و آفتابگردان ( علاوه بر پنبه دانه ) در بر مي گرفت كه به واسطه برخي نارساييها و محدوديتهاي ارزي با تدارك تعدادي از ماشين آلات در نيمه راه باقي مانده است.

واحد شماره 2 در داخل شهر ساري قرار داشته و داراي قدمتي بيش از 47 سال مي باشد. اين واحد در ابعاد كوچكي شامل قسمتهاي پنبه پاك كني ، روغن كشي پنبه دانه ، تصفيه روغن خام و صابون سازي بوده است ، كه در حال حاضر به سبب فرسودگي بيش از حد ماشين آلات قسمتهاي پنبه - پاك كني صابون سازي و تصفيه با ظرفيتهاي كمتر قابل بهره گيري بوده و قسمت روغن كشي به طور كلي از زنجيره توليد خارج گرديده است. واحد شماره 2 به علت قرار گرفتن در داخل شهر ساري از طرف سازمان حفظ محيط زيست منطقه ملزم به انتقال و تعطيل در محل فعلي مي باشد. پساب صنعتي آلوده بوي نامطبوع حاصل از خلط صابون ، پرزهاي معلق پنبه و ساير آلودگي هاي ناشي از احتراق ديگهاي بخار در هواي محيط از يكسو ، و روشهاي قديمي و غير اقتصادي توليد روغن و صابون از سوي ديگر از عوامل تشديد كننده مساله مي باشد.
پروانه توليد ، دانش فني و برخي ماشين آلات و تجهيزات قابل استفاده اين واحد به عنوان موارد قابل بهره گيري در طرح جامع شركت ( توسعه واحد يك ) مد نظر قرار گرفته اند.

1 –2 توليدات اصلي و جانبي كارخانه كشت و صنعت :
توليدات كارخانجات كشت و صنعت شمال را مي توان به دو گروه محصولات اصلي و محصولات جانبي ( by – product ) تقسيم بندي نمود. پنبه محلوج ، روغن نباتي جامد و صابون رختشوئي محصولات اصلي ولينترجين ، زيرجين ، لينترهاي 1 و 2 ، پوسته و كنجاله ، محصولات جانبي واحد2 را تشكيل مي دهند ، در واحد يك نيز روغن نباتي ، به عنوان محصول اصلي و لينترهاي 2 و 1 ، پوسته ، كنجاله ، خلط صابون ، گليسيرين و اسيدهاي چرب و اكسيژن به عنوان محصولات جانبي ، توليد مي شود. ضمناً در واحد يك ، قوطيهاي حلبي مورد نياز جهت بسته بندي روغنهاي نباتي نيز در ظرفيتهاي مختلف ( 2 ، 4 ، 10 پوند و 17 كيلو ) توليد مي گردد. در اين بخش شرح مشخصات ، استانداردها و موارد مصرف توليدات كارخانجات ارائه گرديده است.

1 – 3 شرح توليدات اصلي و جانبي :
الف – پنبه محلوج :
عبارت است از الياف طبيعي گياه پنبه كه از جدا سازي وش به پنبه محلوج بدست مي آيد. مقدار پنبه بدست آمده صرف نظر از درجه بندي آن 33 درصد وزن وش را تشكيل مي دهد.
ب – روغن نباتي :
عبارت است از روغن خوراكي بدست آمده از دانه هاي روغني از قبيل دانه پنبه ، سويا ، آفتابگردان ، زيتون ، ذرت ، بادام زميني ، خرما ، انگور ، گوجه فرنگي ، نارگيل و ….. كه به دو صورت جامد ( هيدروژنه ) و مايع ( اشباع شده ) مورد عرضه و مصرف قرار مي گيرد. مقدار روغن موجود در دانه هائي نظير پنبه دانه 17 تا 23 درصد ، سويا 14 تا 23 درصد ، آفتابگردان 28 تا 35 درصد و خرما 50 تا 70 درصد وزني را تشكيل مي دهد كه البته جدا سازي تمامي مقادير مذكور ميسر (يا اقتصادي) نبوده و براي مثال حدود 16 درصد روغن پنبه دانه در روشهاي معمول جداسازي ( OR SOLVENI

MILLING EXTRACTION ) قابل استحصال مي باشد.

ج – صابون رختشوئي :
ماده پاك كننده اي است ( قديمي ترين ماده شوينده شناخته شده ) كه از نمك حاصل از تركيب اسيدهاي چرب با مواد قليائي نظير سود بدست مي آيد.
اسيدهاي چرب مورد استفاده در صابون سازي مي تواند از خلط صابون(TRIGLYCERIDE ) حاصل از تصفيه روغن خام نيز بدست آيد.
با افزايش توسعه تكنولوژي روغن در جهان ، تاثير چنداني در مصرف روغن كشورمان نداشته است. اما در ايران الگوي مصرف چربيها وروغنها در 30 سال گذشته تغيير كرده است چربيهاي هيدروژنه 76 % ، كره 14 % ، و روغن مايه 10 %.

1 – 4 محصولات جانبي كارخانه هاي روغن كشي :
پس از مرحله روغن كشي از دانه هاي روغني محصول باقيمانده كنجاله ناميده مي شود كه يكي از مهمترين مواد تامين كننده ، تغذيه دام و طيور به شمار مي آيد. با توجه به كمبود شديد خوراك دام در ايران كه بايد در هر سال بيش از 500 هزار تن انواع علوفه از خارج وارد كشور شود ، اهميت كنجاله بيشتر احساس مي گردد.
بهترين نوع كنجاله براي نام كنجاله ، سويا مي باشد. زيرا حاوي 50 % پروتئين است. كنجاله آفتابگردان نيز از كيفيت خوبي برخوردار است.
( براي درك آماري به نمودارهاي (1-1 )، (1-2) ، (1-3) بيشتر دقت كنيد ).

شكل (1-1) :

شكل (1-2) :

نمودار (3) :

1 – 5 تركيبات شيميايي چربيها در روغنها :
ساختار شيميايي چربيها تري اسيل گليسيريد مي باشد كه سه مولكول اسيد چرب با يك مولكول گليسرول ( الكل سه ظرفيتي ) طي واكنش استري شدن تركيب شده باشد.
H H O
H – C – OH H – C – O – C – R
H – C – OH + 3RCOOH H – C – O – C – R + 3H2O
H – C – OH H – C – O – C – R
H H O

تفاوت چربيها و روغنها بستگي به تركيب نوع اسيد چرب تشكيل دهنده ساختار ت

ري اسيل گليسيريد دارد. اصطلاح چربي براي موادي است كه در دماي معمولي جامد هستند و روغنها كه به طبع در دماي معمولي مايع هستند. اگر سه اسيد چرب يكسان باشند محصول تري گليسيريد ساده است و اگر سه تا مختلف باشند ، تري گليسيريد مخلوط نام دارد. اسيدهاي چرب كه در طبيعت وجود دارند داراي اتم زوج به استثناي ايزو و الريك اسيد مي باشند.

1 – 6 مراحل تهيه روغن هاي نباتي عبارتند از :
الف ) استخراج
ب ) پالايش
ج ) بي رنگ كردن
د ) هيدروژناسيون
1 – استخراج :
استخراج به دو طريقه انجام مي شود.
الف : فشردن مكانيكي كه عبارتند از پاره كردن سلولهاي نباتي محتوي چربي كه معمولاً به وسيله گرما و سپس فشردن آن زير فشار قوي است.
ب : استخراج با حلال كه مستلزم غوطه ور ساختن دانه هاي روغني در داخل مايعي است كه مي تواند يك مشتق نفتي ، يا يك مايع غير قابل استعمال ، معمولاً هيدروكربن كلردار بوده و چربي استخراج شده را جمع آوري مي نمايند.
2 – پالايش :
روغن نباتي خام بدست آمده از روش فشردن مكانيكي يا استخراج با حلال خالص نبوده بلكه با مواد همراه است. براي جدا نمودن اين ناخالص ها بايد آنرا پالايش نمود.

مراحل پالايش روغن خام :
الف : مرحله اول عمليات پالايش
ب : جدا كردن روغن
ج : شستشوي روغن تصفيه شده

3 – بي رنگ كردن : ( post Biea chihg )
در اغلب عمليات تكنولوژيكي حذف رنگ از روغن ها و چربي هاي بدون توجه به منبع و منشا آنها مطلوب تشخيص داده شده است در عمليات بي رنگ كردن چربي ها از خواص ويژه خاك رس استفاده مي شود.
روغن فيلتر شده ، جهت نيكل گيري و رنگبري به خود ، به قسمت بيرنگ مرحله دوم برده مي شود. در اين مرحله 15 kg خاك سنگين ( رنگبر ، توسنيل ) به همراه 10 kg خاك سبك ( پرليت ) به همراه 2.5 kg اسيد سيتريك با روغن مخلوط شده ( توسط آب گرم ) و به كمپرسور مي روند. اين عمل تحت خلاء انجام مي شود و به اين وسيله مواد زائد داخل روغن نيز جدا مي شود. وجود اسيد سيتريك باعث ايجاد كمپلكسي از اسيد و نيكل در داخل تانك شده و در مرحله بعدي توسط فيلتراسيون ، كمپلكس فوق جدا مي شود و هدف اصلي اين مرحل

ه نيز نيكل گيري مي باشد.

4 – هيدروژناسيون : ( HYDROGENATION )
روغنهاي مايع كه به مقدار فراوان به بازارهاي جهان عرضه مي شوند براي مصرف مستقيم نامناسبند و قابليت نگهداري آنها نيز با اقتصاد جديد كه وجود مقداري ذخيره را ضروري مي داند مطابقت نمي كند.
اولين بار شخصي بنام نورسن در سال 1903 ميلادي هيدروژناسيون روغنهاي سبزيجات را كشف كرد و فرآيندهاي اصلي شيميايي در صنعت چربي و روغن توسعه

پيدا كرده است. صنعت دانه روغني از توانايي هيدروژنه شدن محصولات فرعي روغن توليد شده به وسيله استخراج دانه نتيجه مي شود. بنابراين قسمتهايي از دانه كه پروتئين كمي دارند براي تغذيه حيوانات استفاده مي شود. رشد كامل صنعت سويا با رشد هيدروژناسيون روغنهاي خوراكي به طور هماهنگ پيش مي روند. در سال 1775 در ايالت متحده حدود 3/7 ميليون پوند روغن هيدروژنه شدند. اگر ماكاتاليست مورد استفاده را در حدود 02 , 0 % نيكل تخمين بزنيم پس 5/1 ميليون پوند نيكل مورد احتياج است. همچنين اگر ما انديس يدي را از 125 تا 90 حدس بزنيم ، ميانگين كاهش انديس يدي 35 است پس 6/3 ميليون فوت مكعب هيدروژن مورد احتياج است. بنابراين يك قسمت مهمي از صنعت ما را تشكيل مي دهد.
1 – 7 علّت هيدروژناسيون :
دو دليل براي جامد كردن روغن موجود است :
الف : تعداد پيوندهاي دوگانه را كاهش مي دهد ، فرصت براي اكسيداسيون را كم مي كند ، پايداري طعم و بو افزايش مي يابد.
ب : خواص فيزيكي را تغيير مي دهد ، بنابراين محصولات داراي بهره بيشتري مي باشند محصولاتي مانند مارگارين ، ( shortinting ) چربيهاي پوشش دار ، چربيهاي سرخ شده همه نتيجه هيدروژناسيون روغنها مي باشند. همچنين محصولات غير خوراكي بيشماري مانند الكل ها ، آمينها ، اكسيدها و غيره به وسيله هيدروژناسيون چربيها يا اسيدها ساخته مي شوند ، كه اين محصولات به وسيله محدود كردن صنعت چربي خوراكي گزارش شده است.

1 – 8 به طور كلي واكنش هيدروژناسيون شامل مراحل زير است :
1 – انتشار عوامل شركت كننده به سطح كاتاليست
2 – جذب
3 – واكنش سطحي
4 – دفع
5 – انتشار محصولات از سطح كاتاليست

1 – 9 جزئيات مراحل و دستگاهها :
درجه هيدروژناسيون به عدد بستگي دارد و كاهش يك مولكول يد روغن معادل Ib 5.07 هيدروژن مي باشد به ازاء 1000 I B روغن پنبه دانه (( نوع دانه در اينجا مؤثر است )).

كنورتور :
نماي كلي از كنورتور :

1 – ولو خروجي آب
2- ولو ورودي بخار
3- ولو ورودي آب

شكل ( 1 – 3 ) :

در كنورتور هيدروژناسيون انجام مي شود.

موادي مانند نيكل با كمك كاتاليزور را هم مي توان در منبعي جداگانه حل كرده و سپس وارد كنورتور كرد. كه اين مواد يا به صورت پودر وارد مي شوند يا پولك.
قبل از نيكل زدن رفراكت خوانده مي شود. هرچه رفراكت بالاتر باشد در نتيجه نقطه ذوب بالاتر و هيدروژناسيون بهتر و بيشتر صورت گرفته است. نقطه ذوب بايد مناسب با دماي بدن باشد ( حدود 36-38 C ) البته تنظيم نقطه ذوب به فصل سال هم وابسته است.
سپس سيستم خلاء قطع شده و شروع به تزريق گاز هيدروژن مي كنيم. اين گاز با فشار از گاز پلنت مي آيد. در هنگام گاز خوردن دما تا حدود 200 C بالا مي رود زمان گاز خوري حدود 1-1.10haur است. وپس از اندازه گيري انديس يد عدد رفراكت و نقطه ذوب نمونه در آزمايشگاه ، گازدهي متوقف مي شود. پس از عمل هيدروژناسيون بايد نيكلها مجدداً گرفته شود. پس از گازدهي سيستم بايد سرد گردد. از همان كوئل به طور معكوس ( از پايين ) آب وارد مي شود و جريان پيدا مي كند و از قسمت بالا خارج مي شود و در دما در 100 C ثابت مي شود. يكبار ديگر خلاء گيري مي شود ، تا گازهاي مسموم موجود گرفته شود ، سپس خلاء شكسته مي شود.
بهترين شرايط در اين مرحله اين است كه فشار كنورتور 2.5 باشد. و زمان گاز خروجي طولاني نباشد. اگر فشار كنورتور بالا باشد ، عمل گاز خروجي به خوبي صورت نمي گيرد. همين طور اگر زمان گاز خروجي طولاني باشد در اينجا انديس يد تغيير مي كند.
اگر روغن در خط خنثي نشده باشد و حالت صابوني يا موم داشته باشد ، يا كاتاليستها به خوبي عمل نكرده باشد. ( رطوبت يا آب خورده باشند ) باعث بالا رفتن فشار كنورتوري شوند يا اينكه بيشتر از ظرفيت كنورتور وارد شده باشد.

1 – 10 نقش گاز :
گاز هيدروژن ابتدا در روغن حل شده كه تماس بين روغن حل شده در هيدروژن و كاتاليست به وجود مي آيد و واكنش صورت مي گيرد در اينجا مسئله حلاليت هيدروژن داراي اهميت است كه اين حلاليت با افزايش درجه حرارت و فشار بالا مي رود و سيستم بايد بتواند درجه حرارت و فشار بالا را تحمل كند.

1 – 11 تعريف كاتاليست :
ماده اي است كه سرعت واكنش را افزايش مي دهد ، بدون آنكه در واكنش شركت كند و از آنجائيكه در پروسس 3 فاز داريم ( جامد ، مايع ، گاز ) بنابراين دو عمل جذب و دفع بايد صورت بگيرد.

نقش كاتاليست :
نقش كاتاليست كاهش انرژي اكتيواسيون و سرعت هيدروژناسيون مي باشد كه اين سرعت به غلظت چربي و ميزان هيدروژن بستگي دارد و كاتاليزور در اينجا نيكل مي باشد و گاهي مي توان از مس و آلومينيوم استفاده كرده در حال حاضر در اكثر كارخانجات از نيكل استفاده مي شود چون هدف افزايش سطح تماس است ، كاتاليست يا به صورت پودر استفاده مي شود و يا بر روي يك ماده جامد FIX مي گردد كه به آن ماده جامد PACKING مي گويند و بايد قابليت FIX شدن را دارا باشد و در اين كارخانه نحوه عمل با كاتاليزور به صورت COUNTIBUES مي باشد و ميزان نيكل ورودي 0.01 – 0.04 % روغن مي باشند.
كاتاليست به طور كلي دو نوع هموژن و هتروژن است. اگر كاتاليست با عامل واكنش دهنده در يك فاز باشد هموژن در غير اين صورت هتروژن ناميده مي شود. استفاده از كاتاليزور عموماً به دو منظور است :
الف – كمك به حل جذب هيدروژن در روغن

ب – در تماس قرار گرفتن روغن با سطح هيدروژن
در عمل هيدروژناسيون ، غلظت صابون اسيدهاي چرب ، فسفاتيدها و صمغها بايد به صفر برسد ، زيرا اكتيويته كاتاليست را كاهش مي دهند كه در اين صورت مي گويند : (( كاتاليست مسموم شده است )).
يعني اين مواد قادرند با كاتاليزور پيوند غير قابل برگشت بدهند و علاوه بر مواد بالا : مونوكسيد كربن H2S , so جزء اين دسته از مواد مي باشد.

1 – 12 فاكتورهاي مهم در هيدروژناسيون :

( الف ) – فشار گاز هيدروژن :
در روغن به نوع روغن بستگي دارد و ميزان يد نيز در هيدروژناسيون مؤثر است.
( ب ) – غلظت كاتاليست :
كه در حلاليت گاز در روغن مؤثر است و رابطه اي كه اين حلاليت را نشان مي دهد.

dp1 = Rate of sdution

K : بستگي به خصوصيت و ضخامت فيلم ساكن مايع در حد K = Con and tont
سطح مشترك بين گاز و مايع = A
غلظت يا فشار گاز در فاز مايع = p1
فشار گاز در فاز گاز = pg
ميزان حلاليت متغير است و بستگي به شرايط ديگر از جمله انديس يد دارد كه در صورت پائين بودن انديس يد ( يعني غلظت غير اشباع كم است )
و غلظت كاتاليست نيز پائين باشد ، ميزان حل شدن هيدروژن مي تواند به حالت اشباع هم برسد ولي بر عكس يد بالا و غلظت كاتاليست بالا ، به حالت كمبود هيدروژن مي رسد و در صورت نامساعد بودن شرايطي مخلوط كني ( Mixer ) اين مسئله زودتر اتفاق مي افتد.
از فاكتورهاي مهم ديگر هيدروژناسيون مي توان از اكتيويته كاتاليست و سطح كاتاليست و درجه حرارت و نوع روغن نام برد.
نوع روغن توسط محل بند دوگانه و تعداد آن مشخص مي شود باندهاي دوگانه موجود در اسيدهاي چرب مي توانند به راحتي منتقل يا جابجا شوند.
اين پيوندها ( condy ) باعث جذب در سطح كاتاليست مي شوند و نهايتاً يك هيدروژن را وارد واكنش مي كنند. هرچه اسيدهاي چرب اشباعيت كمتري داشته باشند نقطه ذوب آنها پائين تر است. قبلاً تصور مي شد كه پروسس زير مرحله به مرحله انجام مي گيرد :
اسيد استئاريك - - - اسيد اولئيك - - - اسيد لينولئيك - - - اسيد لينولئيك
18C 18c 18c 18c
= 0 = 1 = 2 = 3
= بند دوگانه ( مضاعف )
ولي امكان دارد تبديلات بالا به ترتيب نباشد و اين تئوري رد شده مي باشد و در هيدروژناسيون دقيقاً نمي توان مشخص كرد كه مثلاً : اسيد استئاريك يك خالص تراز لينولئيك بدست مي آيد بلكه مي تواند از اسيدهاي چرب ديگري به طور ناخالص بدست آيد.
براي هيدروژناسيون از دو روش Bateh و continaes استفاده مي شود. ولي روش مداو

م به علت پيچيدگي مورد استفاده قرار نمي گيرد. در اين كارخانه از سيستم bateh استفاده مي شود.
هيدروژناسيون زماني كامل است كه تقريباً هيچ اسيد غير اشباعي نداشته باشيم و درجه اشباع مينيمم گردد ( درجه 2 ) و چنانچه اين شرايط فراهم شود مناسبترين نوع واكنش ( واكنش درجه 1 ) خواهد بود.
هيدروژناسيون يك واكنش اگزوترميك است ، مثلاً براي سويا به ازاء هر درجه يدي كه

تغيير مي دهيم ، تقريباً 7/1 – 6/1 تغيير درجه حرارت داريم. اگر به تغييرات باند دوگانه در طول هيدروژناسيون متيل اولئات كه تركيبي از اسيد اولئيك است را بررسي كنيم ، مشاهده مي كنيم كه ابتدا بندهاي دوگانه بر روي اتمهاي مشخص هستند ولي بعد از مدتي بر روي كليه اتمهاي كربن پراكنده مي شوند.
به طور كلي از نظر اقتصادي هيدروژناسيون اهميت زيادي دارد. زيرا با اين عمل حالت فيزيكي چربيها را مي توان تغيير داد و چربيهاي مايع را به صورت جامد در آورد و حالت پلاستيكي به آنها داد و از نظر نقل و انتقال و بسته بندي سهولت ايجاد كرد.
روغن هيدروژنه شده داراي حرارت زيادي است و اگر به همين صورت وارد دستگاه شود فيلتر باعث آتش گرفتن در فيلتر مي شود وعلت آن هم نزديك شدن روغن به نقطه اشتعال خود مي باشد كه درضمن اين دماي بالا ، امكان اكسيداسيون را در روغن افزايش مي دهد و نياز است كه قبلاً سرد گردد و با سرد كردن روغن از اصطحكاك پمپها نيز جلوگيري به عمل مي آيد. عمل فيلتر كردن در فيلتر تانك انجام مي شود و از خاك هايفلو كه از نظر اندازه ذرات از خاك تونسيل ريزتر است استفاده مي شود و چون اين فيلتر تا حدي نيكل را بازيابي مي كند بايد از خاك هايفلو كه سطح تماس بيشتري را ايجاد مي نمايد استفاده شود. البته نيكل بازيابي شده قابل استفاده نيست زيرا كاتاليزور كهنه ، درصد ايزومرهاي ترانس – ترانس را بالا مي برد و در ضمن اسيد لينولئيك را نيز فاسد مي كند كه در فساد روغن مؤثر است.
البته در اين كارخانه ها نيكل به صورت دانه هاي عدس قهوه اي رنگ وجود دارد پس از مصرف ، سياه مي شود و براي كاتاليست زدن مقداري از اين كاتاليست كهنه يا كاتاليست نو مخلوط شده و مورد استفاده قرار مي گيرد. البته اين مخلوط كردن به خاطر صرفه جوئي در مصرف كاتاليزور است.
جدول 1-1
C12 C11 C10 C9 C8 C7 C6 عدديه
جابجايي بند 0 0 0 97% 3% 0 0 4.85 متيل اولئات
دئگانه در طول 0 2% 11% 17% 14% 0 0 78.2 5.min
هيدروژناسيون 3% 7% 19% 39% 23% 7% 2% 6.73 10.min
متيل اولئاتا 6% 15% 20% 24% 20% 10% 5% 40 35.min

روغن مايع به كمك بخار وارد تانك هيدروژناسيون ( convertor ) مي گردد و توسط كويل از بالا به پائين با بخارآب گرم ميشود و سپس تحت خلاء رطوبت آن گرفته مي شود و هيدروژنا

سيون تحت خلاء كامل انجام مي پذيرد ، درجه حرارت شروع هيدروژناسيون 145c است و سيستم از نوع barch مي باشد فشار لازم براي عمل هيدروژناسيون 5 – 60 pnig مي باشد. البته فشار نبايد از 60pnig باشد زيرا تاثير نامطلوب در كيفيت روغن خواهد گذاشت.
سپس روغن گرم شده با نيكل كاتاليست در هيل تانك كاملاً مخلوط شده و توسط خلاء وارد كنورتور مي شود و عمل گاز زدن شروع مي شود.

در كارخانه مذكور ، ظرفيت تانك هيدروژن 13400 kg در هر پخت مي باشد كاتاليست نيكل تحت همان خلاء قبل از ورود به تانك به روغن اضافه مي شود. بعد از شروع هيدروژناسيون دما تا 200c بالا مي رود در صورتي كه از اين مقدار بالاتر رفت ، توسط آب خنك كنترل مي گردد.
حدود 1 – 1.5m گازدهي مي شود و پس از اندازه گيري انديس عدد نهراكت و نفطه ذوب نمونه در آزمايشگاه گازدهي متوقف مي شود و زمانيكه به حد مورد نياز رسيد ، سيستم آب سرد را كاملاً باز كرده و روغن را سرد مي كنيم سپس توسط خلاء به قسمت فيلتراسيون فرستاده تا بعد از فيلتر شدن leat hiter1 توسط پمپ جهت مرحله بيرنگ دوم برده مي شود.
(( گاز هيدروژن از قسمت زير تانك وارد مي شود )) و ميزان گاز مصرفي در هر 500m3 bateh مي باشد سيستم مجهز به همزن از نوع توربيني مي باشد كه كار يكنواخت كردن و سريعتر خشك كردن روغن را به عهده دارد و امكان نفوذ گاز به داخل روغن را تسريع و بيشتر مي كند در ضمن تماس بين كاتاليست روغن را ايجاد مي كند.
در ضمن با تغيير در دما و فشار و مقدار كاتاليست مي توان محصولات متنوع هيدروژناسيون را بدست آورد و حداقل فشار لازم براي گاز زدن 50 psi مي باشد.

13 – 1 عمل هيدروژناسيون به چند طريق بدست مي آيد :
در روش اول ، نيكل فرمات را در 245 – 240 درجه سانتي گراد با دو تا چهار قسمت روغن حرارت مي دهند.
در روش دوم ، هيدروكسيد نيكل را روي خاك گزلگو از طريق واكنش دادن محلول نيترات نيكل با قليا رسوب مي دهند.
در روش سوم ، نيكل از طريق الكتروليتيكي بدست مي آيد. كاتاليزور نيكل را از طريق حرارت دادن تا حدود 534 درجه سانتي گراد با هيدروژن فعال مي كنند. از كاتاليزورهاي پلاتينيوم يا پالاديوم نيز مي توان براي هيدروژناسيون استفاده كرد ولي قيمت اين فلزات خيلي زياد است.
افزودن هيدروژن به بندهاي غير اشباع شده با هر يك از اين سه كاتاليزور ، واكنش پيچيده اي است. تصور مي شود اين واكنش ها با مكانيزم هوريوتي – ولائي پيش روند. يك اتصال مضاعف كه روي سطح كاتاليزور جذب مي شود يك اتم فعال شده هيدروژن را اضافه مي كند. اتم دوم هيدروژن و تعداد زياد ديگر آنقدر اضافه مي شوند تا تمام اتصالهاي مضاعف به صورت اشباع در آيند يا اينكه يك مولكول هيدروژن به وسيله كاتاليزور جذب گردد تا اتصالهاي مضاعف جديدي

توليد كند. از اين رو وقتي مولكولهاي اسيد چرب از كاتاليزور رها مي گردند ايزومرهاي سيس و ترانس تشكيل مي شوند تاثير پالاديوم در به وجود آوردن ايزومر بيشتر از كاتاليزور نيكل و پلاتينيوم است. با اولئيك استر و دوتريوم ، ميزان استر غير اشباع شده اي كه بعد از 80 درصد اشباع شدن باقي مي ماند در حدود 10 اتم دوتريوم از اتم هاي كربن 5 تا 31 خواهد بود. از اين رو ، فرآورده هاي چرب هيدروژنه صنعتي حاوي ايزومرهايي هستند كه در روغن اوليه غير اشباع آنها قبلاً وجود نداشته اند.

1 – 14 سه نوع هيدروژنه كردن اجراء مي شود :
ب ) هيدروژنه كردن غير انتخابي براي توليد شورتنينگ و مارگارين
ث ) هيدروژنه كردن توام از دو روش اول ، كه اين روش در توليد فرآورده هاي استئارين استفاده مي شود.
در روش هيدروژناسيون انتخابي درجه حرارت به 175 درجه سانتي گراد افزايش يافته و فشار هيدروژن 5 psi مي گردد ، ميزان افزودن كاتاليزور 05/0 درصد است. در روش هيدروژناسيون غير انتخابي درجه از حرارت كمتر از 125 درجه سانتي گراد و فشار حرارت و فشارهاي زيادتر 200 درجه سانتي گراد و psi 50 بكار مي رود ، مقدار كاتاليزور 05/0 درصد است. براي حالت غير انتخابي ، مقدار انتخاب پذيري روغن را از روي سرعت هيدروژن گيري تعيين مي كنند ، براي مثال ، سرعت اولئات ، لينولئات و لينولنات 1 ، 5/7 ، 5/12 است براي مثال ، لينولئات 5/7 برابر زودتر از اولئات تحت اين شرايط هيدروژن مي پذيرد. در شرايط انتخابي ، سرعت نسبي يا انتخاب پذيري عبارت است از 1 ، 5 و 100 افزايش درجه حرارت يا غلظت كاتاليزور ميزان انتخاب پذيري براي ينولئات يا لينولنات را افزايش مي دهد. اما اگر بهم زدن يا فشار هيدروژن زيادتر شود انتخاب پذيري كمتر خواهد شد.

فصل دوم
2 – 1 تبديل لوبياي سويا به روغن :
يكي از كاربردهاي اصلي لوبياي سويا استخراج روغن و تبديل باقي مانده آن به خوراك انسان و حيوان مي باشد. بلغور لوبيا حاوي تركيباتي است كه بايد توسط حرارت مرطوب غير فعال گردد در غير اين صورت باعث اختلال رشد حيوانات مي گردد. براي مصارف غذائي فرآيند صرفاً شامل حرارت دادن و آسياب كردن مواد چربي گرفته است. مثلاً در تهيه آرد يا جدا كردن پروتئين به صورت كنسانتره و ايزوله ، اين مراحل انجام مي شوند. شكل شماره 4 شماي كلي تبديل لوبياي سويا به روغن ، بلغور و مشتقات مربوطه ديگر توسط استخراج با حلال را نشان مي دهد.

در صنعت فرآيند يا روغن كشي از پرسهاي هيدروليكي و پرسهاي مكانيكي پيچي( (screw press توام با حلال استفاده مي شود. در اثر توسعه صنعت سويا ، استخراج و بازيافت روغن توسط حلال تقريباً به 100 % رسيده است.

2 – 2 ذخيره سازي :
در مقايسه با ساير محصولات زراعي لوبياي سويا شرايط بي نظيري دارد : حدود 95 درصد سويا براي فرآيندسازي يا صادرات به فروش مي رسد. ترتيب جريان حمل سويا از مزرعه براي فروش و صادرات از مرحله انبار كردن آغاز مي گردد. فرآيند ساليانه سويا در آمريكا حدود 900 ميل

يون بوشل است ، ولي توليد روغن و بلغور آن در حدود 10 تا 12 ماه به طول مي انجامد ، تمام فرآيند كنندگان داراي ظرفيت ذخيره سازي نسبتاً بالايي هستند تا بتوانند مايحتاج كافي براي فرآيندسازي داشته باشند بسياري از روغن كشي ها بين 5 تا 7 ميليون بوشل را ذخيره سازي مي كنند. بعضي از كارخانه هاي روغن كشي و استخراج تا 1200 تن محصول را در روز تبديل مي كنند ، اگر تمام ظرفيت انباري موجود به لوبياي سويا اختصاص يابد اين كارخانجات مي توانند چندين ماه محصول داشته باشند و اگر انبار ذخيره سازي نزديك مزارع توليد سويا قرار داشته باشد ، قيمت آن در شروع فصل برداشت كمتر بوده و در 6 تا 11 ماه بعد قيمت آن افزايش پيدا مي كند.

شكل 2 –1 فرآيند و تبديل لوبياي سويا به روغن ، فليك و مشتقات آن.

سيلوهاي سيماني با قطر 20 تا 40 فوت و ارتفاع 150 فوت براي نگهداري سويا مورد استفاده قرار مي گيرد. اين سيلوها به صورت رديف هاي دوتائي يا ده تائي آرايش مي شوند ، در نتيجه فضاهاي خالي براي انبارسازي وجود خواهد داشت. اگر لازم باشد ، لوبيا تميز و خشك مي شوند. به دليل خشك بودن سويا نبايد نگران تغييرات آن در حين ذخيره سازي بود ، اما براي نگهداري مناسب ميزان رطوبت بايد در حد معيني ثابت بماند. اگر ميزان رطوبت سويا در زمان ذخيره سازي در انبار 12 درصد باشد به مدت دو سال بدون هيچ تغييري در درجه آن مي توان سويا را نگهداري كرد. 15 – 13 رطوبت ، براي مدت چند ماه لوبيا در هواي سرد نگهداري مي شود لوبياهاي بسيار مرطوب ( 14 درصد يا بيشتر ) قبل از انبار كردن خشك مي شوند.
انتقال رطوبت از قسمتهاي گرم به سطح خنك تر در داخل انبار باعث افزايش رطوبت لوبيا شد

ه و در نتيجه حرارت آن زيادتر مي گردد. اغلب انبارهاي صنعتي داراي سيستم كنترل درجه حرارت هستند، در اين انبارها هنگامي كه كوچكترين علامتي از افزايش درجه حرارت مشاهده شود ، لوبيا به انبار ديگر منتقل مي شود و يا براي فرآيند از انبار خارج مي كنند. اين عمل باعث مي شود كه لوبياهاي گرم با لوبياهاي خنك تر مخلوط و از حرارتشان كاسته شود. بعضي اوقات درجه حرارت ممكن است به حدي برسد كه حتي تمام لوبياهاي انبار سياه شده و قابليت مصرف نداشته باشند. رارت متفاوت نشان مي دهد. در سال 1960 به دليل پيدا شدن آفلاتوكسين در بادام زميني نگراني در مورد سويا و بلغور آن نيز به وجود آمد. روي 866 نمونه لوبياي سويا در طي دو سال آزمايش شده و فقط دو نمونه به نظر خراب و داراي آفلاتوكسين بودند. سعي گرديد قارچ آسپرژيلوس فلاووس را در لوبياي سويا وارد كنند تا آفلاتوكسين توليد شود ولي بعد از انجام اين كار سمي در آن مشاهده نشد.
در نگهداري طويل المدت ارزش تغذيه اي لوبياي سويا ممكن است در مقايسه با گندم و ذرت پائين تر بيايد. دانه ذرت و گندم فقط داراي قسمت كوچكي به عنوان جوانه هستند ، در حاليكه تقريباً

تمام دانه سويا فعاليت حياتي دارد. ارزش تغذيه اي فرآورده هاي بلغوري سويا تحت شرايط ذخيره سازي صحيح مدت سه سال تغييري بسيار جزئي پيدا مي كند.
لوبياي سويا به آساني قابل انبار كردن مي باشد و داراي دانسيته حجمي بالا ( 45 فوت مكعب به ازاء هر بوشل ) است و مي توان آن را به مسافت بسيار دورتر از نقاط توليد و حتي اروپا و ژاپن منتقل نمود. به دليل بازار فروش ، بيشتر سويا را در مكاني نزديك به محل توليد و نواحي كه تقريباً دام و طيور تغذيه مي شوند فرآيند مي شود.

جدول 1-2-اثر رطوبت سوياي نگهداري شده در حرارت 5/37 درجه سانتي گراد براي مدت 11 روز
درصد رطوبت ميزان تنفس برحسب ميلي گرم Co2¬ انديس اسيد درصد
براي هر 100 گرم در مدت 24 ساعت روغن ٭ جوانه زني
8/11 5/0 1 85
13 9/0 1/1 74

1/15 9/0 5/1 43
16 4/5 8/1 15
3/18 3/73 9/6 0
* ميلي گرم KOH لازم براي خنثي شدن يك گرم روغن را گويند.
2 – 3 مراحل آماده سازي :
تمام انواع سويا كه براي توليد فرآورده هاي چربي گرفته مورد استفاده قرار مي گيرن

د با مراحل يكساني تا مرحله عمليات پولك سازي تحت تحوّل و تبديل قرار مي گيرند. اخيراً براي توليد آشاميدني هاي سويا و ساير فرآورده هاي آن كه حاوي چربي اند از حرارت مرطوب استفاده شده است. عموماً لوبيا را از انبار به تغذيه كن كه ميزان جريان لوبيا در آن كنترل مي شود هدايت مي كنند سپس با يك جدا كننده مغناطيسي و انواع الك لوبياها تميز مي شود و بعد با يك جدا كننده آهن ، فولاد و ساير موادي كه به مغناطيس حساس تميز و با نصب سوندهائي كه داراي منافذ بزرگتر و كوچكتر از اندازه لوبيا هستند ناخالصي هاي لوبيا جدا مي گردند.

سپس لوبياهاي تميز شده را به غلطك هاي شكننده وارد مي كنند ، اين غلطك هاي شكننده استوانه اي شكل هستند و روي آنها مضرس شده به طوريكه به ازاء هر اينچ 6 تا 10 بريدگي وجود دارد. قطر استوانه ها 40 – 35 سانتي متر و عرض غلطك 120 سانتي متر است. اين غلطك ها دانه ها را به 8 – 6 تكه شكسته و پوست دانه با قرار گرفتن دانه ها در زير سه جفت غلطك نرم مي شود. در اين سيستم هر جفت غلطك سرعت هاي متفاوتي دارند تا عمل شكستن دانه ها انجام گيرد. براي مواد غذائي و خوراكهاي دامي حاوي پروتئين زياد ، پوست گيري بعد از شكافتن و شكستن انجام مي گيرد تا ميزان فيبر آن كاهش يابد.
پوست گيري براي بهبود عمليات استخراج انجام مي گيرد چون روغن پوست كمي دارد. به وسيله تكنيك تنفسي پوست دانه ها جدا مي شود. پوست را به طور جداگانه برشته مي كنند تا فرآورده هائي براي خوراك دام بدست آيد. بعضي اوقات اين پوست ها را به جريان اصلي محصول بر مي گردانند تا بلغور با 44 درصد پروتئين بدست آيد ؛ بلغور بدون پوست و بدون چربي حداقل 49 درصد پروتئين دارد ( براساس 12 درصد رطوبت ). رطوبت لوبياهاي شكسته شده در 63 تا 74 درجه سانتي گراد به 11 درصد افزايش پيدا مي كند ، سپس با عبور آنها از غلطك هاي صاف(80-50 سانتي متر قطر و 121 – 160 سانتي متر طول ) كه سرعت هاي متفاوتي دارند تبديل به پولك مي شوند. فنرهاي قوي را براي ايجاد فشار در غلطك ها تعبيه مي كنند تا پولك هاي نازكي توليد شود. فاصله دو غلطك را طوري تنظيم مي كنند كه پولكهاي توليد شده ضخامت يكنواختي داشته باشند. پولك هاي نازك ضخامتي معادل 02/10 اينچ دارند اگر ضخامت پولك سه برابر ضخامت ذكر شده گردد ميزان استخراج 80 برابر كمتر خواهد شد. با عمل پولك كردن سلولها

شكسته شده و فاصله بين روغن و حلال كمتر مي گردد و در نتيجه روغن بهتر به داخل پولك ها نفوذ مي كند.

شكل 2 – 2 : شماي يك كارخانه روغن كشي از سويا با حلال. تقديمي از كمپاني بلاوفاكس.

2 – 4 استخراج :
انتخاب حلال براي استخراج روغن بر اساس سهولت خروج روغن از پولكهاي سويا انجام مي گيرد. در آمريكا بيشتر از هگزان حاصل از بنزين ( نقطه جوش 69 – 66 درج

ه سانتي گراد ) و همچنين مخلوط مشابهي كه هپتان ناميده مي شود ( نقطه جوش 98 – 89 درجه سانتي گراد ) استفاده مي شود از اين حلال در مناطقي استفاده مي شود كه درجه حرارت خارج بيشتر بوده و امكان انفجار وجود دارد. در اروپا بيشتر هيدروكربنهاي حلقوي كه داراي نقطه جوش 71 – 85 درجه سانتي گراد مي باشند متداول هستند. حلالهاي متداول ديگري كه نيز براي اين منظور استفاده مي شوند اتانول و تري كلرور اتيلن مي باشند. الكل باعث بهبود طعم شده و از

فعاليت واكنش پروتئين مي كاهد. تري كلرور اتيلن حلال ايمن تري بوده و باعث انفجار و آتش سوزي نمي گردد ولي در پولك هاي نازك سويا واكنش ايجاد كرده و باعث مسموميت گاو و گوسفند مي گردد. اين هيدرو كربن كلرو با اسيد آمينه سيستئين تركيب و توليد ((اس – دي كلرو وينيل سيستئين مي كند )) ماده ايجاد شده فوق سبب كم خوني گاو مي شود. استفاده از اين حلا

ل در مواد غذايي يا كنجاله هاي دامي كه حاوي گروه سولفيدريل مي باشند مجاز نمي باشد.
هيدروكربنهاي نفتي مورد استفاده در آمريكا كه براي استخراج روغن از سويا مورد استفاده قرار مي گيرند بايد كاملاً از آن جدا گردند. بعضي از هيدروكربنهاي حلال كه در آزمايشگاههاي تحقي

قاتي مورد استفاده قرار مي گيرند ممكن است سرطانزا باشند درجه استخراج حلال با متدهاي موجود قابل توجه نيست.
پولك هاي سويا با يك نقاله به استخراج كننده منتقل مي شود. دو نوع اصلي از دستگاههاي استخراج كننده در آمريكا مورد استفاده قرار مي گيرد ، استخراج كننده ها شمول يا بولمن كه داراي يك تعدادي سبدهائي است كه روي يك زنجير عمودي مرتباً دور مي زند يك نوع ديگر به شكل حرف انگليسي U عمودي است و به هيلدبرانت 2 معروف شده است. اين استخراج كننده ها در سال 1930 مورد بهره برداري قرار گرفته اند و بعضي از مدلها اخيراً ساخته شده اند. در تمام مدلهاي جديد به طرق مختلف سعي مي شود سطح تماس پولك ها بيشتر گردد.
بعد از استخراج روغن را فيلتر مي كنند تا مواد و ذرات موجود جدا گردند ، روغن خام را از گرم كن نيز عبور مي دهند تا حلال آن جدا گردد. براي اين كار از اوپراتور فيلمي و ستون جدا كننده استفاده مي شود. در ستون جدا كننده يك سري مواد جاذب قرار دارند ضمن اين كه بخار در خلاف ج

هت محصول عبور داده مي شود ، براي جدا كردن آخرين ذرات حلال ستون را تحت خلاء قرار مي دهند

2 – 5 حلال گيري :
براي مصارف دامي پولكهاي حاوي هگزان را از يك دستگاه حلال گير برشته كن كه هگزان را بازيابي و همزمان با آن پولك را برشته مي كند عبور مي دهند تا ارزش تغذيه اي پولك بهينه و مطلوب گردد. دستگاه حلال گير – برشته كن داراي تعدادي محفظه هاي دو جداره عمودي است و بخا

ر در آنها جريان پيدا مي كند در اين لحظه يك ميله دوار كه تيغه هايي روي آن نصف است قرار دارد. تيغه ها پولك را به اطراف محفظه منتقل مي كنند تا اينكه به كف محفظه برسند ، سپس به محفظه دوم مي افتند. بخار بدين علت داخل دستگاه جريان مي يابد كه هگزان را تبخير كند در ضمن به علت سرد بودن پولكها بخار روي آنها تقطير مي گردد با حركت پولكها از اين واحد ، تدريجاً درجه حرارت آنها به 110 درجه سانتي گراد افزايش مي يابد و رطوبت محصول به 15 – 13 درصد در انتهاي سيكل طباخي مي رسد. بعد از خشك نمودن و سرد كردن ، پولكها خرد و به بلغور تبديل مي شوند. براي مصارف انساني پولكهاي حاوي هگزان با روش متفاوتي كه بعداً شرح آن خواهد آمد حلال گيري مي شوند.

2 – 6 صمغ گيري و جدا كردن لستين :
روغن خام جدا شده از ستون هاي حلال گير يا مستقيماً به بخش تصفيه روغن خوراكي منتقل مي گردد يا اينكه فسفوليپيد آن را جدا براي مصارف غذايي و داروئي استفاده كرد. براي عمل صمغ گيري مقدار 1 % رطوبت به روغن گرم موجود در مخلوط كن اضافه مي شود ، سپس فسفاتيدهاي هيدراته را توسط فشار و يا نيروي گريز از مركز جدا مي نمايند. محصول حاصل حاوي حدود 25 % رطوبت و بقيه اش روغن و فسفوليپيد مي باشد. اين مواد تحت فشار پايين ودرجه حرا

رت 70 – 65 درجه سانتي گراد قرار مي گيرند تا رطوبتشان به 5/0 درصد تنزل پيدا كند. محصول نهائي حاوي 30% روغن و 70 % فسفوليپيد مي باشد. روغن صمغ گرفته شده حاوي حداكثر 02/0 درصد فسفر ، 5/1 درصد ماده غير قابل صابوني 75/0 % اسيد چرب آزاد و 3/0 درصد رطوبت ، مواد فرار و غير قابل انحلال خواهد بود.

شكل 2 –3 طرح كلي فرآورده هاي روغن بدست آمده از لوبياي سويا :

لوبيا سويا
(60 پوند – يك بوشل )

روغن بلغور داراي پوست چروكيدگي
(11 پوند ) 49 درصد روغن ( 2/4 پوند ) ( 5/1 پوند )

2 – 8 (( موازنه مواد سويا براي استخراج با حلال )) :
فسفوليپيدها ممكن است با اسيد استيك از روغن خام جدا كرد ، براي اين عمل حدود 1/0 تا 1 % از اسيد استيك به روغن خام اضافه و تا 60 درجه سانتي گراد گرم مي شود. سپس در حدود 5/1 % آب به آن افزده و با بهم زدن تدريجي لايه فسفوليپيد آبكي در سطح قرار خواهد گرفت ، اين لايه فسفوليپيدي توسط سانتريفوژ جدا مي گردد تا روغن حاصل براي عمليات بي رنگ كردن و بي بو كردن آماده مي شود. روغن صمغ گرفته حاصل را با آب تصفيه قليايي مي كنند.

2 – 9 تبديل فرآورده هاي روغني :
فرآورده هاي حاصل از روغن سويا شامل : شورتينگ ، مارگارين و روغنهاي طباخي

مي باشند عموماً اگر روغن سوياي صمغ گرفته شده براي مصرف سس هاي سالاد استفاده شود بايد عمليات تصفيه قليايي و بي بو كردن روي آنها انجام شود روغني كه در سالاد و طباخي استفاده مي شود بي رنگ ، هيدروژنه و زمستانه مي گردد.
در بعضي از موارد عمل بي رنگ بر روغن كه در سس هاي سالاد استفاده مي شلوط و سپس هيدروژنه مي كنند تا سفت شود و شورتينگ بدست آيد. از شورتينگ حاصل براي مارگارين هم استفاده مي شود. در بعضي از روشهاي مارگارين را از مخلوط هاي روغن هيدروژنه و جامد بدست مي آورند. امروزه سازندگان روغنهاي خوراكي و فرآورده هاي آن متوسل به فرآيندهاي متعددي مي شوند تا خصوصيات فرآورده خود را از نظر طعم وخواص فيزيكي بهبود بخشند ، براي نيل به اين هدف بيشتر از طريق مخلوط كردن به روش فوق الذكر استفاده مي كنند. عمل مخلوط كردن اغلب قبل از مرحله بي بو كردن انجام مي گيرد ولي بعد از آن هم امكان پذير مي باشد.

2 – 10 تصفيه قليايي :
قبل از عمليات بي رنگ كردن ، هيدروژنه كردن و بي بو كردن اسيد چرب آزاد روغن بر حسب اسيد اولئيك به 05/0 درصد بايد برسد. تصفيه قليايي به طريقه مداوم با استفاده از ؛ سود سوزآور ( هيدروكسيد سديم ) ، خاكستر سودا ( كربنات سديم ) و يا تركيبي از ايندو صورت مي گيرد. عمل تصفيه را با استفاده از انيدريد استيك و تركيبي از اسيد سيتريك – فسفريك – اسيد قليا ، انجام مي گيرد. سود سوزآور و روغن خام صمغ گيري شده به طور مداوم به داخل يك مخلوط كن وارد مي كنند. با وارد كردن بخار آب درجه حرارت آن را به 70 – 60 درجه سانتي گراد مي رسانند و با تعدادي سانتريفوژ صابون را از روغن جدا مي كنند باقي مانده ذرات قليا را از طريق اضافه كردن آب ( 10 درصد ) كه درجه حرارت آن 80 – 70 درجه سانتي گراد است جداسازي مي كنند در مرحله دوم شستشو ، به آب مقداري اسيد سيتريك نيز اضافه مي شود. مدت قليا زدن و سانتريفوژ كردن حدود 3 دقيقه و افزودن آب حدود 10 دقيقه به طول مي انجامد.
روغن شسته شده را به داخل يك تانك تحت خلاء با فشار 4 ميلي متر جيوه اسپري مي كنند تا به حداقل 05/0 – 5/0 درصد رطوبت آن كاهش يابد براي جزئيات بيشتر به كارنورليس و سوليوان مراجعه نمائيد.

2 – 11 بي رنگ كردن :
اكثر روغن هاي سويا اگر قبل از بي بو كردن بيرنگ شوند از نظر استحكام طعم بهبود پيدا مي كنند براي روغن هائي كه هيدروژنه مي شوند بي رنگ نمودن عمل خوبي خواهد بود. خاك هاي بيرنگ كننده طبيعي از قبيل خاك فولر ( كه يك سيليكات آلومينيوم هيدراته است ). خاك هاي رس فعال با اسيد ( بنتونيت يا مونت موريلونيت ) مي باشند. از آنجائيكه روغن سويا خيلي راحت بيرنگ مي شود ، خاك طبيعي يا رس فعال شده بر آن مناسب است. اگر خاك رس قادر به جدا كردن رنگ روغن نباشد يك قسمت كربن فعال شده را در 20 – 10 قسمت خاك رس مخلوط مي كنند.
در صنعت اغلب از روش بيرنگ كردن تحت خلاء مداوم استفاده مي شود روغن خشك و هواگيري شده به طور مداوم با خاك رس مخلوط و مايع آبكي فوق به داخل يك محفظه تخليه شده از هوا ، اسپري مي گردد تا هوا و رطوبت هاي غير متصل با خاك رس جدا گردند. مايع ل

جني به115-100 درجه سانتي گراد افزايش حرارت پيدا مي كند تا بيرنگ گردد ، بعد براي بيرنگ كردن ، بيشتر ، مجدداً به داخل محفظه خلاء اسپري مي شود تا هرچه آب متصل وجود دارد از خاك رس ، جدا گردد. سپس توسط يك فيلتر پرس روغن و خاك رس را از يكديگر جدا مي كنند.
در روش سوم بيرنگ كردن كه طريقه (( خلاف جهت )) ( Counter Current ) ناميده مي شود روغن خشك هواگيري شده و گرم شده را از داخل فيلتر پرس ، حاوي خاك رس عمليات بيرنگ كردن قبلي عبور مي دهند ، روغن حاصل را براي مرحله دوم وارد ديگهاي مخصوص

بيرنگ كردن مي كنند ، در اينجا خاك رس تازه به طور مداوم با روغن مخلوط مي گردد. مخلوط روغن – خاك رس را براي جداسازي به فيلتر مرحله دوم هدايت مي كنند. با سومين فيلتر عمليات تميز كردن و سرويس كردن انجام مي گيرد تا فرآيند به صورت پيوسته عمل كند. مقدار و نوع خاك جاذب به ويژگي هاي روغن و درجه بيرنگ كردن بستگي دارد. براي بيرنگ كردن ، مقدار خاك رس فعال شده بايد كمتر از 1 درصد اضافه گردد مگر اينكه روغن خيلي سبز يا بيرنگ كردن مشكل باشد. روغن وقتي سبز است كه لوبيا را زودتر برداشت كنند و يا اينكه در اثر سرما صدمه ديده باشد. عموماً از كربن سياه كه با خاك رس مخلوط شده باشد رنگ سبز را جداسازي مي نمايند در جدول زير سه روش بيرنگ كردن ؛ روش ديگ باز غير پيوسته ، غير پيوسته تحت خلاء ، تحت خلاء خلاف جهت مقايسه است. روغن بيرنگ شده مستقيماً به ديگهاي هيدروژناتور و يا بي بو كننده يا به ترتيب هر دو براي مبدل شدن به روغن خوراكي هدايت مي شود.
جدول 3-2 بيرنگ كردن روغن لوبياي سويا با خاك رس فعال شده با اسيد
روش خاك رس معيار لاوي باند درصد اسيدهاي متد اكسيژن
قرمزي چرب آزاد فعال بر ساعت
ديگ روباز غيرپيوسته 1 5/11 8/2 12/0 15/0 9
ديگ تحت خلاء غيرپيوسته 1 5/11 1/2 12/0 19/0 11
روش پيوسته خلاف جهت 8/0 5/11 9/1 12/0 14/0 14
2 – 12 هيدروژناسيون :
عمده روغن سويائي كه براي مصارف غذائي توليد مي شود هيدروژنه مي كنند تا به مارگارين ، شورتينگ و روغن هاي طباخي تبديل گردد. عنصر نيكل به عنوان كاتاليزور در عمل هيدروژناسيون مورد استفاده قرار مي گيرد.

عمل هيدروژناسيون به چند طريق بدست مي آيد. در ورش اول ، نيكل فرمات را در 245 – 240 درجه سانتي گراد با دو تا چهار قسمت روغن حرارت مي دهند. در روش دوم ، هيدروكسيد نيكل را روي خاك گزلگور از طريق واكنش دادن محلول نيترات نيكل با قليا رسوب مي دهند. در روش سوم ، نيكل از طرق الكتروليتيكي بدست مي آيد. كاتاليزور نيكل را از طريق حرارت داد

ن تا حدود 534 درجه سانتي گراد با هيدروژن فعال مي كنند. از كاتاليزورهاي پلاتينيوم يا پالاديوم نيز مي توان براي هيدروژناسيون استفاده كرد ولي قيمت اين فلزات خيلي زياد است.
افزودن هيدروژن به بندهاي غير اشباع شده با هر يك از اين سه كاتاليزور ، واكنش پيچيده اي است تصور مي شود اين واكنش ها با مكانيزم هوريوتي ولائي پيش روند. يك اتصال مضاعف كه روي سطح كاتاليزور جذب مي شود يك اتم فعال شده هيدروژن را اضافه مي كند. اتم دوم هيدروژن و تعداد زياد ديگر آنقدر اضافه مي شوند تا تمام اتصالهاي مضاعف به صورت اشباع درآيند يا اينكه يك مولكول هيدروژن به وسيله كاتاليزور جذب گردد تا اتصالهاي مضاعف جديدي توليد كند. از اين رو وقتي مولكولهاي اسيد چرب از كاتاليزور رها مي گردند ايزومرهاي سيس و ترانس تشكيل مي شوند تاثير پالاديوم در به وجود آوردن ايزومر بيشتر از كاتاليزور نيكل و پلاتينيوم است. با اولئيك استر و دوتريوم ، ميزان استر غير اشباع شده اي كه بعد از 80 % اشباع شدن باقي مي ماند در حدود 10 اتم دوتريوم از اتمهاي كربن 5 تا 31 خواهد بود از اين رو فرآورده هاي چرب هيدروژنه صنعتي حاوي ايزومرهايي هستند كه در روغن اوليه غير اشباع آنها قبلاً وجود نداشته اند.
سه نوع هيدروژنه كردن اجراء مي شود :
الف ) هيدروژنه كردن انتخابي.
ب ) هيدروژنه كردن غيرانتخابي براي توليد شورتينگ و مارگارين.
ج ) هيدروژنه كردن توام از دو روش اول ، كه اين روش در توليد فرآورده هاي استئارين استفاده مي شود. در روش هيدروژناسيون انتخابي درجه حرارت به 175 درجه سانتي گراد افزايش يافته و فشار هيدروژن psi 5 مي گردد ميزان افزودن كاتاليزور 05/0 درصد است. در روش هيدروژناسيون غير انتخابي از حرارت كمتر از 125 درجه سانتي گراد و فشار هيدروژن بيش از

psi 50 استفاده مي شود براي توليد فرآورده هاي استئارين از درجات حرارت و فشارهاي زيادتر 200 درجه سانتي گراد و psi 50 بكار مي رود ، مقدار كاتاليزور 05/0 درصد است. براي حالت غيرانتخابي مقدار انتخاب پذيري روغن را از روي سرعت هيدروژن گيري تعيين مي كنند. براي مثال ، سرعت اولئات ، لينولئات و لينولنات 1 ، 5/7 ، 5/12 است براي مثال ، لينولئات 5/7 برابر زودتر از اولئات تحت اين شرايط هيدروژن مي پذيرد در شرايط انتخابي ، سرعت نسبي يا انتخاب پذيري عبارت است از 1 و 500 و 100 افزايش درجه حرارت يا غلظت كاتاليزور ميزان

انتخاب پذيري براي لينولئات يا لينولنات را افزايش مي دهد. اما اگر بهم زدن يا فشار هيدروژن زيادتر شود انتخاب پذيري كمتر خواهد شد. هيدروژناتورها عمدتاً سه نوع هستند : در سيستم هيدروژن سازي غير مداوم هيدروژن داخل روغن در طي احياء سيركوله نمي شود ولي در روش دوم هيدروژن به صورت غيرپيوسته سيركوله مي گردد و همچنين در سيستم هيدروژن سازي پيوسته نيز هيدروژن را مورد استفاده مجدد قرار مي دهند. بيشتر هيدروژناتورها به صورت غير پيوسته طراح

ي شده با سيستمي كار مي كنند كه هيدروژن مجدداً مورد استفاده قرار نمي گيرد. محصولاتي كه به صورت هيدروژنه عرضه مي گردند.

2 – 13 بي بو كردن :
بيشتر روغنهاي خوراكي كه در آمريكا مورد استفاده قرار مي گيرند به طريقه پيوسته يا نيمه پيوسته كه توسط بيلي توسعه يافته است بي بو مي كردند و دستگاههاي مختلفي براي بي بو كردن ساخته شده اند. مروري از اين دستگاهها توسط زندر و مك ميش و همچنين ليست سازندگان اين دستگاهها و ساير وسايل موجود در صنعت سويا در انتشارات بلوبوك كه به نام سوي بين دايجست نام دارد هر سال در ماه مارس منتشر مي گردد.

شكل – شماتيك مسير جريان روغن در يك بي بو كننده نيمه مداوم با 6 سيني. تقديمي از كمپاني كٍمترون.

در سيستم بيلي يك مجموعه سيني استيل ضد زنگ در داخل يك محفظه يا ديگ جاسازي مي شود در شكل صفحه قبل روغن توسط يك پمپ به داخل سيني شماره 1 هدايت مي گردد. در اين قسمت بايد دقت گردد كه روغن كف نكند عمل بي بو كردن در سيني 2 تا 5 انجام مي گيرد. در اين قسمت ها روغن با سيستم داوترم به درجه حرارت 260 درجه سانتي گراد يا بيشتر رسانده مي شود. روغن در هر سيني از يك پلكان مارپيچ عبور مي كند و در همين حال بخار به داخل آن راه پيدا مي كند در سيني شماره 6 روغن سرد شده و به مخازن نگهداري پمپ و سپس فيلتر مي گردد. مواد فرار در روي بي بو كننده تقطير شده و به طرف پايين ديواره بي بو كننده ر

وان مي گردند. موادي كه بنام تقطيرات زهكشي ناميده مي شود. هر چند يكبار به داخل تانك زهكشي هدايت مي گردند اين مواد تقطير شده و همچنين مواد جامد در خارج سيستم جمع آوري مي شوند ، مواد فوق حاوي تركوفرولها استيگما سترول و سيتوسترول هستند و داراي مصارف غذايي و داروئي هستند.
براي جدا كردن مواد فرار تحت فشار پايين ، بخار به داخل روغن پمپ و جدا مي گردد. زمان لازم براي بي بو كردن با ميزان بخاري كه از روغن عبور مي كند ، فشار انژكتورهاي جت بخار و درجه حرارت تنظيم مي گردد. براي مثال ، افزايش درجه حرارت از 170 به 204 درجه سانتي گراد ، سرعت جداسازي را سه برابر كرده و اگر درجه حرارت از 204 به 232 درجه سانتي گراد رسانده

شود دوباره سرعت جداسازي سه برابر افزايش خواهد يافت تعدادي از بي بو كننده ها در فشار 6 ميلي متر ( جيوه – مطلق ) از طريق انژكتورهاي جت بخار سه مرحله اي كار مي كنند. اخيراً فشارهاي پايين 1 تا 3 ميلي متر جيوه را نيز بكار برده اند.حجم و تماس بخار با روغن مهمتر از مقدار بخار است. اضافه كردن حدود 5 درصد وزني بخار مقدار نرمالي است.
هواي وارد شده به داخل روغن داغ و اكسيژن موجود در بخار عوامل مهم در استحكام روغن هستند تمام آبي كه از بخار دادن روغن به وجود آمده است بايد كاملاً هواگيري گردد و سيستم عمل كننده بايد هرگونه اكسيژني را قبل از تماس با روغن جدا كند نشت مستقيم به داخل بي بو كننده اهميت زيادي دارد. اما سيني جاسازي شده در داخل محفظه اثر نشت را محدود مي كند ، ساير مزاياي بي بو كننده هاي نيمه مداوم نسبت به بي بو كننده هاي مداوم سهولت تنظيم ميزان روغن ورودي به داخل بي بو كننده است.
در بي بو كننده هاي مدرن نيمه مداوم در مدت 60 دقيقه روغن بي بو مي شود در سيستم هاي مدرن نيز كمتر از 5 دقيقه و 280 – 270 درجه سانتي گراد روغن بوگيري مي شود.
تاثيرات زمان و درجه حرارت بي بو كردن روي كيفيت اوليه و استحكام طعم روغن نشان م

ي دهد كه عمليات صنعتي داراي بهترين شرايط براي توليد محصول مرغوب هستند. در يك پژوهش انجام شده تاثير زمان و درجه حرارت مورد مطالعه قرار گرفت و مشخص شد. كه هرچه درجه حرارت افزايش يابد و زمان كمتر شود ميزان اكسيداسيون تقليل يافته و طعم روغن از استحكام بيشتري برخوردار خواهد شد.
روغن سويا را با اسيد فسفريك و اسيد سيتريك مخلوط مي كنند تا مقادير جزئي فلزاتي مثل آهن و مس از روغن جدا گردند. در مرحله سرد كردن روغن بي بو شده مقدار 005/0 درصد ا

سيد سيتريك به روغن اضافه مي شود بعضي اوقات اسيد فسفريك را در مرحله تصفيه اضافه مي كنند تا فلزات باقي مانده در روغن جدا شوند روش هاي ديگري نيز براي خنثي كردن فلزات داخل روغن وجود دارد بايد دقت گردد كه از ورود مواد حاوي اسيد فسفريك نظير فسفاتيدها به داخل روغن جلوگيري شود. اگر مقدار فسفاتيدها بيش از 05/0 – 02/0 درصد شوند روغن طعمي شبيه خربزه و خيار پيدا مي كند. روغن هايي كه به آنها اسيد فسفريك اضافه مي شود مقاومتشان به اكسيداسيون افزايش پيدا مي كند. روغن تانكهاي بي بو كننده را فيلتر كرده و وارد مخازن انباري كاميونهايي تانكر مي كنند ، در روشهاي ديگر روغن را يا داخل بشكه مي ريزند و نگهداري مي كنند. در كارخانجات مدرن از گاز ازت در طي سرد كردن حمل و نقل و بسته بندي استفاده مي شود. براي اين عمل ابتدا تانك را از ازت پر نموده و روغن را با يك لوله از پايين وارد تانك مي كنند. بسته بندي ظرفهاي كوچك را ابتدا ازت را وارد مي كنند تا روغن از ازت اشباع گردد سپس قبل از اينكه هوا وارد ظرف شود در آن را مي بندند. بيشتر كمپاني ها روغن را در بطريهاي قهوه اي تيره پر مي كنند زيرا روغن سويا به نور حساس است.

استحكام كننده هايي غير از عوامل غير فعال كننده فلزي را به فرآورده هاي سويا در مرحله سرد كردن در داخل دستگاه بي بو كننده اضافه اضافه مي كنند. متيل سيليكون به مقدار ppm 5-1 به عنوان عامل ضد كف به روغن اضافه مي شود. به روغن آنتي اكسيدانهائي نظير بوتيل هيدروكسي آنيزول و پروپيل گالات عمر روغن را زياد مي كند. گزارش شده كه مشتقات تولوئن و آنيزول ، استحكام روغن را فرآورده هايي نانوائي و ساير فرآورده هاي آن افزايش مي دهد. مقدار 

2 – 14 فرآورده هاي روغني سويا :
1 – روغن هاي سالاد و طباخي.
2 – روغن هاي شورتينگ و مار گارين.