بخشی از مقاله
خلاصه
مکمل های چربی یکی از اجزاء حیاتی جیره غذایی دام و طیور هستند. این مکمل ها بصورت دانه روغنی،کنجاله، روغن هیدروژنه و پودر چربی مورد استفاده قرار میگیرند. در استاندارد ملی ایران، پودر چربی استاندارد مدون و اختصاصی نداشته و مانند سایر روغن ها و چربی ها شناخته میشود. پودرهای چربی که نمکهای کلسیمی اسید چرب هستند، در یک فرایند شیمیایی با استفاده از راکتورهای همزن دار تولید میشوند. روش مستقیم با استفاده از CaO در دما و فشار بالا صورت می گیرد.
در این مقاله روشی نوین بصورت غیرمستقیم با استفاده از NaOH و CaCl2 بررسی شده و نسبت به روش مستقیم مورد مقایسه قرار گرفته است. در روش مستقیم نسبت به روش غیرمستقیم تجهیزات گران تر، توان انرژی مصرفی بیشتر، مواد اولیه نسبتا ارزانتر و زمان واکنش کوتاهتر است. برای بهبود اقتصاد فرایند میتوان از پسابهای فرایند در سیکل های تولید، استفاده مجدد نمود. همچنین از باقیمانده پسابهای فرایند میتوان برای کشت میکروارگانیسمهای ارزشمند استفاده نمود و اقتصاد فرایند را بهبود بخشید.
.1 مقدمه
نشخوارکنندگان و به خصوص گاوها جهت شیردهی مناسب و رشد مطلوب، به آمینواسیدها، اسیدهای چرب و ویتامینها به عنوان مکمل غذایی نیاز دارند. جذب موثر این مواد در شیردان اتفاق میافتد.[1] بدین منظور از مکمل هایی به عنوان پوشش برای عبور آمینواسیدها، اسیدهای چرب و ویتامینها از شکمبه استفاده میشود تا این مواد مغذی در برابر آبهای معدوی شکمبه محافظت شده و در روده و شیردان به راحتی تجزیه و جذب شوند .
از منابع مکمل چربی میتوان به دانهها و کنجاله های روغنی همچون کنجد و سویا یا پودرهای چربی حفاظتشده همچون نمکهای کلسیمی اسیدهای چرب بلند زنجیر یا روغن های هیدروژنه شده اشاره کرد. نمکهای کلسیمی اسیدهای چرب که در اسیدیته طبیعی شکمبه نامحلول هستند، در روده و در شیردان جذب میشوند. این رهایش انتخابی باعث بهبود تعادل انرژی، افزایش تولید و درصد چربی شیر میشود3]،.[2
منبع مورد استفاده در جیره غذایی دام و طیور درصورتی که دانه های روغنی یا کنجاله های آن باشد، بدون فراوری و بطور مستقیم استفاده میشود. اما اگر از روغن های گیاهی یا حیوانی استفاده شود، به دو شکل نهایی قابل مصرف است، یکی روغن هیدروژنه و دیگری نمک کلسیمی اسید چرب.[4] دانه های روغنی و کنجالهها علاوه بر محتوای روغنی خود، حاوی مقادیر قابل توجهی فیبرهای غیرقابل هضم هستند که باعث ایجاد مشکل و عوارض نامطلوب بر شیردهی و رشد دام میشود.
لذا در جیره نویسی دام ترجیح داده می شود تا از چربی های محافظت شده یا چربی هایی با سرعت رهایش کم استفاده شود.[1] منظور از سرعت رهایش، سرعت تجزیه تری گلیسریدها به اسیدهای چرب است. آن چه موضوع این چربی های فراوری شده را با موضوع شیمی و مهندسی شیمی مرتبط می کند این است که مواد مذکور به صورت صنعتی و با استفاده از واحدهای عملیاتی تولید میشود و فرایندهای مورد استفاده نیز ماهیت کاملا شیمیایی دارند.
.2 چربی های فراوری شده صنعتی برای خوراک دام
.1-2 روغن هیدروژنه
روغن های هیدروژنه، روغن هایی با سرعت رهایش کم هستند. این روغن ها از روغن های گیاهی یا حیوانی و طی فرایند هیدروژنه کردن بدست میآیند. طی این فرایند با استفاده از کاتالیست هایی مثل Ru/Al2O3 یا Ni در دمای 60 درجه سانتیگراد و با استفاده از تزریق گاز هیدروژن، تمامی پیوند های دوگانه موجود در ساختار تری گلیسرید را هیدروژنه کرده و این پیوندها به پیوندهای یگانه تبدیل میشود.[5] با اشباع شدن تری گلیسریدهای مذکور، این روغنها ساختار جامد به خود گرفته و این قابلیت را پیدا میکند تا با سایر اجزاء جامد تشکیل دهنده جیره، با نسبت مشخص و قابل کنترل مخلوط شود.
.2-2 نمک کلسیمی اسید چرب
نمک های کلسیمی اسیدهای چرب که به طور عمومی پودر چربی نامیده میشوند در واقع طی فرایندهای شیمیایی و به طور صنعتی تولید میشوند. طی شرایط عملیاتی کنترل شده، این نمک ها از ترکیب برخی مواد شیمیایی معدنی با اسیدهای چرب خالص یا چربی های گیاهی و حیوانی بدست میآیند.[6] فرایندهای صنعتی تولید پودر چربی در شرایط عملیاتی متنوعی اجرا میگردد که محصول نهایی همه آنها، نمک کلسیمی اسید چرب است. به نمک کلسیمی اسید چرب، صابون کلسیمی نیز گفته میشود. ساختار عمومی این نمکها - RCOO - -Ca- - OOCRʼ - می باشد و بصورت - RCOO - 2Ca نیز قابل بیان است که در آن - RCOO - بنیان اسید چرب است.
.3-2 مقایسه روغن هیدروژنه و نمک کلسیمی اسید چرب
فرایند تولید روغن هیدروژنه این مزیت را دارد که از سه جزء تفکیک پذیر تشکیل شده است، روغن، گاز هیدروژن و کاتالیست. لذا محصول نهایی در صورتی که بطور مناسب هیدروژنه شده باشد، هر سه جزء به راحتی از یکدیگر جدا شده و محصول نهایی فاقد ناخالصی قابل توجه است. اما در فرایند نمک کلسیمی، چون در حین فرایند مواد مختلفی به راکتور اضافه میشود، برای تخلیص محصول نهایی به هزینه اضافی جهت جداسازی نیاز است.
اما از سوی دیگر بررسیها نشان میدهد که استفاده از روغن هیدروژنه باعث ایجاد مشکلاتی در سیستم گوارش دام شده است و برای هضم سایر مواد در بدن حیوان ایجاد اشکال نموده است.[1] لذا به نظر میرسد استفاده از نمکهای کلسیمی اسید چرب، گزینه مناسبتری جهت افزودنی خوراک دام و طیور است. در ادامه به فرایندهای صنعتی تولید پودر چربی از نوع نمک کلسیمی اسید چرب اشاره میگردد.
.3 روش های مهم صنعتی تولید پودر چربی
.1-3 تولید مستقیم از روغن
در این روش نوین، در یک راکتور همزن دار روغن حیوانی یا گیاهی تا دماهای بالاتر از 150 درجه سانتیگراد حرارت داده شده و همزمان به وسیله تزریق نیتروژن، راکتور عاری از اکسیژن میشود. سپس مخلوط کلسیم هیدروکسید که از اختلاط آب و CaO بدست آمده به راکتور اضافه میشود. حرارت به تضعیف پیوند های استری موجود در تری گلیسرید کمک میکند. همچنین عدم حضور اکسیژن باعث میشود تا پیوندهای دوگانه موجود در ساختار برخی اسیدهای چرب مثل امگا3، اکسید نشود.
سپس فشار راکتور در 3 یا 4 برابر اتمسفر ثابت نگه داشته میشود. این فشار باعث میشود از تبخیر ناخواسته روغن جلوگیری شود و واکنش در فاز مایع به خوبی انجام شود. در این شرایط، پس از گذشت حدود 2ساعت از آغاز واکنش، دمای راکتور تا دماهای کمتر از 100 درجه سانتیگراد کاهش یافته و پودر چربی تشکیل شده بصورت نامحلول رسوب میکند. پودر مذکور پس از شستشو و خشک شدن، قابلیت استفاده در جیره غذایی دام و طیور را دارد.[7] واکنش تولید مستقیم پودر چربی در رابطه - - 1 نشان داده شده است.
امکان تولید پودر چربی با این روش در صورت استفاده از اسید چرب آزاد به جای روغن نیز وجود دارد.[8] تولید پودر چربی با استفاده از اسید چرب آزاد این قابلیت را دارد که اسید چرب های تشکیل دهنده آن را میتوان بصورت انتخابی و متناسب با نوع دام مورد استفاده قرار داد. بطور مثال میتوان از اسید استئاریک خالص استفاده و کلسیم استئارات تولید نمود. در این صورت پودر چربی تولید شده فقط حاوی اسید چرب استئاریک خواهد بود.[9] البته اسیدهای چرب اشباع و بلند زنجیری مثل استئاریک اسید که جامد نیز هستند، قابلیت استفاده مستقیم به عنوان پودر چربی را نیز دارند.
.2-3 تولید غیرمستقیم از روغن
تولید غیرمستقیم یک روش نوین دیگر برای تولید پودر چربی است که شرایط عملیاتی متفاوتی نسبت به روش مستقیم دارد.
