روغن کشی از دانه سویا

برای روغن کشی از دانه سویا روش های گوناگونی وجود دارد که از مرسوم ترین آنها می توان روش پرس مارپیچی، استخراج با حلال بدون پوست گیری و استخراج با حلال همراه با پوست گیری دانه اشاره کرد. روش پرس مارپیچ یکی از قدیمی ترین روش های به کار گرفته شده برای استخراج روغن سویا می باشد که این روش به طور کامل مکانیکی می باشد. در روش های مکانیکی استخراج روغن از دانه های روغنی سویا ، روغن مایع از باقی مانده سویا که کیک نامیده می شود جدا می شود. در شرایط عادی ، دانه های روغنی که بیش از 30 % روغن دارند نیاز مند پرس بوده که از پیش پرس قبل از استخراج با حلال استفاده می شود. دانه های آفتابگردان ، گلرنگ ، بادام زمینی ، کلزا و کنجد معمولا در سالن آمادگی از یک پرس مقدماتی می گذرد و سپس وارد اکستراکتور می شو ند که با هگزان فرایند روغن کشی کامل می گردد . البته لازم به ذکر است که با اکسپندر و حلال می توان بدون پرس مقدماتی نیز روغن را از دانه های روغنی با درصد بالا روغن استخراج کرد و باقیمانده روغن در کنجاله را به کمتر از 1/5 درصد رساند. در پرس های مارپیچی فرایند روغن کشی تا 70% نیز بازدهی داشته است. پارامتر های موثر بر بازده و افزایش کیفیت روغن خروجی : به طور کلی شرایط دانه ، آماده سازی دانه و انبارداری و شرایط اکستراکشن بر روی کیفیت روغن خام و کنجاله سویا به روش استخراج با حلال تاثیر دارند.که این مقاله سعی در تبیین تاثیر هر کدام از این پارامترها دارد. 1- انبار داری و شرایط دانه : بسیاری از فسفولیپید ها در غشای اطراف بدنه ی پروتیین و هسته جمع شده اند و آنزیم های کاتابولیک که موجب هیدرولیز لیپیدها و پروتیین ها می شوند در سیتوپلاسم قرار دارند. جدا شدن این آنزیم ها که در سیتوپلاسم وجود دارند از هسته ، موجب ایزوله شدن این آنزیم ها می شوند که در انبار داری طولانی مدت از اهمیت خاصی برخوردار است . فعالیت این آنزیم ها به دلیل آسیب های وارده به دانه در هنگام برداشت موجب تیره شدن رنگ روغن و بالا رفتن فسفر و اسید های چرب روغن می شود در حالی که در دانه های سالم چون آنزیم ها در سیتوپلاسم وجود دارند ، روغن که در هسته وجود دارد محافظت شود. آسیب دیدگی دانه های روغن سویا در هنگام برداشت و انبار داری این دانه ها موجب آن می شود که فسفاتید های غیر آب دوست (NHP) افزایش یابد. که این نوع فسفاتیدها در دگامینگ با آب جدا نمی شوند. حد اطمینان رطوبت دانه ها ی روغنی برای انبار داری به میزان روغن آنها بستگی دارد. برای انبار داری مطمین دانه های روغنی که درصد روغن در آنها بیش از 20 % می باشد. مقدار رطوبت بحرانی کمتری می باشند. میزان رطوبت ایمن برای انبارداری دانه سویا کمتر از 13% است. دانه های سویا هنگام برداشت زنده هستند و فرایند تنفس را انجام می دهند ، سرعت تنفس هنگامی که دما در حدود 5 درجه سانتیگراد باشد و میزان رطوبت کمتراز 13% باشد کاهش می یابد. و حتی ممکن است جوانه بزنند و یا مورد حمله قارچ ها قرار بگیرد. در شرایطی که دانه سویا تنفس می کنند مقداری گرما تولید می شود که این افزایش دما موجب افزایش تنفس دانه های سویا می شود و در این شرایط دانه های سویا دچار آسیب های حرارتی می شود که موجب کاهش کیفیت روغن ( افزایش اسیدیته روغن ) و ٣ کاهش کیفیت کنجاله ( کاهش میزان پروتیین کنجاله ) می شود. در نمودار 1 نسبت درصد افزایش اسید های چرب با میزان رطوبت در طی دوره های انبار داری نشان داده شده است. در تجهیزات نوین و پیشرفته انبارداری سامانه هایی برای کنترل دما وجود دارد که انبار دار را از افزایش دما به مرزی بالاتر از حد استاندارد آگاه می سازد و دانه هایی که دچار آسیب حرارتی می شوند به سرعت به سیلوی دیگری منتقل می شوند تا نقاط داغ پراکنده شوند و جریان هوای محدود از بین دانه های عبور می کند تا آن ها سرد شوند. در چنین شرایطی ( که رطوبت دانه و دمای محیط بالا می باشد ) آنزیم های فسفولیپاز ، فسفاتیدهای غیر آبدوست روغن حاصل از دانه سویا را افزایش می دهند . همچنین آنزیم های لیپاز ، هیدرولیز تری گلیسیرید ها را کاتالیز می کنند و اسید چرب آزاد (FFA) را افزایش می دهند

آماده سازی دانه : رطوبت و ضخامت فلیک ها دو عامل مهم در آماده سازی دانه می باشند میزان روغن باقیمانده در کنجاله با افزایش رطوبت فلیک یا کیک منبسط شده سویای ورودی به اکستراکتور افزایش می یابد. عواملی که در قسمت آمادگی بر روی کنجاله تاثیر می گذارند عباتند از : ضخامت فلیک ها ، پختگی دانه های خرد شده در کوکر (کاندیشن) ، رطوبت دانه خروجی از کوکر ، رطوبت کیک خروجی از کولر بعد از اکسپندر پوسته های دانه سویا که در حدود 8 درصد دانه خشک می باشد کم تر از یک درصد روغن دارد. حذف پوسته دانه ظرفیت خط تولید را افزایش می دهد و مصرف انرژی را کم می کند ضمن آنکه میزان پروتیین کنجاله با حذف پوسته های دانه سویا تا 4 درصد افزایش می یابد.در جدول 1 میزان پروتیین کنجاله زمانی که دانه سویا بدون پوست با زمانی که دانه های سویا با پوست روغن کشی شده اند مقایسه شده است.

رطوبت در دانه های ورودی اگر بالاتر از 14% باشد طبیعتاً رطوبت خروجی از کاندیشنر نیز بالا تر از 10 % خواهد شد ( با حفظ پختگی مناسب برای کاهش اوره آز ) . رطوبت مناسب سویای ورودی به فلاکر ها ، 10 % است که این امر موجب می شود که فلیک هایی با کیفیت مناسب و ضخامت بین 0/25 – 0/35 میلی متر تشکیل شود . رطوبت مناسب خروجی کیک های سویا از کولر های بعد اکسپندر در حدود 8% می باشند. حال اگر رطوبت کیک های سویا ورودی به اکستراکتوربیش از 8 الی 10 % باشد. نفوذ حلال هگزان در اکستراکتور کاهش می یابد و میزان روغن کنجاله افزایش می یابد. از آنجایی که آب و هگزان مخلوط نشدنی می باشند ( به دلیل تشکیل دو فاز ) میزان رطوبت بالا بر نفوذ هگزان به کیک یا فلیک سویا تاثیرمنفی می گذارد. و این خود باعث کاهش بازدهی روغن می شود. البته اگر رطوبت خیلی کمتر از 8 % باشد خود نیز مضر است زیرا تعداد ذرات ریز ورودی به اکستراکتور بیشتر می شود و نفوذ حلال کم تر می شود. و ضمن افزایش مصرف هگزان میزان روغن کنجاله افزایش می یابد. نکته جالب دیگر آنکه به ازای افزایش هر یک درصد رطوبت دانه ی ورودی میزان فسفاتیدهای روغن خام حدود 0/2 درصد افزایش می یابد که این خود افت تولید را در بخش دگامینگ افزایش می دهد.

در صورتی که فلیک ها نازک باشند نفوذ حلال بهتر می شود و باقیمانده روغن در کنجاله کاهش می یابد . ضخامت فلیک ها به ویژگی های فیزیکی ، دما و خواص ویسکوالاستیک دانه های سویا خرد شده از یک طرف و به خواص سطح و سختی غلطک های دستگاه فلیکر بستگی دارد.همچنین برخی ویژگی هایی مانند اندازه و شکل و رطوبت سویا خرد شده حاصل از کراکر بر روی ضخامت فلیک ها موثر است. دمای کوکر برروی خواص ویسکوالاستیکی دانه های خرد شده سویا تاثیرگذار است. یک رابطه کلی بین دما و رطوبت و زمان پخت در کوکر و خواص ویسکوالاستیکی وجود دارد. که همگی بر روی ضخامت فلیک ها نیز موثرند. طول و قطر غلطک های فلاکر به کار گرفته شده به ترتیب برابر 130 و 60 سانتی متر می باشد که فشار هیدرولیکی بین غلطک های در حدود 40 -35 بار تنظیم می شود. غلطک های جلو و عقب با سرعت ثابت 280 -310 دور بر دقیقه می چرخند. ضخامت فلیک ها با فشار هیدرولیکی انتهای رولر فلاکر ها تنظیم می شود. عدم تنظیم صحیح فشار توسط اپراتور علاوه بر ضخیم شدن فلیک ها باعث سایش حرارتی غلطک های فلاکر می شود. ضخامت فلیک ها چه به صورت مستقیم وارد اکستراکتور شود و چه پس از عبور از اکسپندر و کولر وارد اکستراکتور شود باید کمتر از 0/35mm باشند. سرعت جریان سویای خرد شده ورودی به فلاکرها هم بر روی ضخامت فلیک ها و هم بر روی مصرف انرژی الکتریکی تاثیر گذار است. هنگامی که جریان سویای خرد شده به روی فلاکر از 5tph به 9 tph رسید. تنظیم فشار هیدرولیکی غلطک ها در طرفین چپ و راست به هم می خورد که نتیجه آن افزایش فاصله غلطک ها را در پی خواهد داشت که باعث ضخیم شدن فلیک ها می شود. و میزان انرژی مصرفی افزایش می یابد. همچنین فشار هیدرولیکی در سطح غلطک ها منجر به افزایش اصطکاک بین دو غلطک شده که باعث افزایش دما در سطح غلطک ها می شود که این خود باعث ورقه ورقه شدن فلیک ها و سپس پودر شدن آن ها می شود. همچنین در نقاط داغ ایجاد شده در سطح غلطک ها اختلافی در رطوبت بین دانه های خرد شده ورودی فلاکر و فلیک شده ایجاد می شود که دمای بالا در مرکز باعث می شود که ضخامت فلیک ها مرکز غلطک کمتر از لبه ها شود. 3- اکستراکسیون و تاثیر آن روی روغن خام و کنجاله سویا : میزان روغن باقیمانده در کنجاله با افزایش رطوبت کیک سویا ورودی به اکستراکتور افزایش می یابد همانطور که در جدول 3 آمده است. هنگامی که رطوبت کیک خروجی از کولر آمادگی که به اکستراکتور وارد می شوند به 9/3 رسیده است . روغن کنجاله افزایش یافته است. برای رفع این مشکل هگزان بیشتری به اکستراکتور وارد شد به گونه ای که غلظت روغن در میسلا کاهش یافت اما اضافه شدن هگزان نیز موجب افزایش بازده روغن کشی نشد و میزان روغن باقیمانده در کنجاله افزایش یافت زیرا وجود رطوبت ( آب ) نفوذ حلال غیر قطبی هگزان را کاهش می دهد . به ازای هر یک درصد آب ضریب پخش در حدود .یابد می کاهش 0/4 cm2/s در نمودار 2 نسبت درصد فسفاتیدهای باقی مانده در روغن گامگیری با دما میسلا نشان داده شده است دردماهای 60 درجه میزان فسفاتید باقی مانده تا 1 درصد نیز افزایش خواهد داشت. برای روغن سویا دمای ورودی هگزان دراکستراکتور باید بین55 -50 باشد. این دما باعث افزایش بازده استخراج روغن از دانه های روغنی می شود. نمودار 3 نشان می دهد اگر دمای حلال هگزان ورودی به اکستراکتور به 50 درجه برسد و بازده روغن کشی افزایش می یابد و باقی مانده روغن در کنجاله کاهش می یابد.

لرد روغن خروجی استریپر با افزایش یک درصد رطوبت ، 0/2 % بیشتر می شود همان طور که در جدول 3 آمده است با افزایش رطوبت بعد از کوکر و کولر بعد از اکسپندر و لرد روغن از 1 به 1/8 رسیده است. همان طور که در جدول 3 مشاهده می شود با افزایش رطوبت هم لرد روغن افزایش می یابد و هم باقیمانده روغن در کنجاله افزایش می یابد. درصد روغن در میسلا بین 25 تا 30 ٪ می باشد . چنانچه میزان روغن درمیسلا خیلی کاهش یابد میزان مصرف هگزان بیش تر می شود.

 

نتیجه گیری : آمادگی دانه های سویا و انبارداری از مراحل مهم و تعیین کننده کیفیت روغن و کنجاله می باشد.با توجه بـه یافتـه هـای فـوق برای استحصال روغن و کنجاله با کیفیت مطلوب کنترل پارامتر هایی مانند جلـوگیری از وارد شـدن آسـیب هـای رطـوبتی و حرارتی به دانه ، کنترل زمان انبارداری ، تنظیم ضخامت فلیک ها، انتخاب روش مناسب استخراج روغن از دانـه هـای روغنـی ، تنظیم ضخامت فلیک ها ، دمای میسلا و مواردی از این قبیل در بهبود رنگ روغن ، کاهش میـزان فسـفر و جلـوگیری از بـالا رفتن اسیدهای چرب آزاد روغن و کاهش باقیمانده روغن در کنجاله تاثیر دارد. که اگر موارد فوق در صنایع روغـن کشـی اجـرا شود مشکلات این صنعت در فرایند تولید کمتر خواهد شد

منابع:

 : 1. Weijratne, W.; T. Wang; L.A. Johnson.

 Extrusion-based oilseed processing methods. Nutritionally Enhanced Edible Oil and Oilseed Processing. N.T. Dunford, H.B. Dunford, Eds.; AOCS Press: Champaign, IL, 2004

 2. Williams, M. Using expanders to improve extractability, Inform (AOCS) 1990, I , 959-963.

 3. Williams, M.A.; R.J. Hron. Obtaining oils and fats from source materials. Bailey? Industrial Oiland Fat Products, Fifth ed.; Y.H. Hui, Ed.; Wiley-Interscience: New York, NY, 1996; Vol. 4..

 4. Woerfel, J.B. Extraction. Practical Handbook of Soybean Processing and Utilization, Second ed.; D.R. Erickson, Ed.; AOCS Press: Champaign, IL, 1995; pp. 65-92.

 5. Lamsal, B.E; L.A. Johnson. Separating oil from aqueous extraction fraction of soybeans. 1. Am. Oil Chem. SOC 2007,85, 785-792.

 6- Boring, S. Soybean processing quality control. Practical Handbook of Soybean Processing and Utilimtion, Second ed.; D.R. Erickson, Ed.; AOCS Press: Champaign, IL, 1995, pp. 483-503.

7- Johnson, L.A. Recovery, refining, converting, and stabilizing edible fats and oils. Food Lipids; C. Akoh, D. Min, Eds.; Marcel Dekker, Inc.: New York, NY, 1998.

 8- Johnson, L.A. Theoretical, comparative and historical analyses of alternative technologies for oilseeds extraction. Technology and Solventsfar Extracting Non-Petroleum Oils; PJ. Wan, PJ. Wakelyn, Eds.; AOCS Press: Champaign, IL, 1997

 9- Lamsal, B.P.; PA. Murphy; L.A. Johnson. Flaking and extrusion as a mechanical treatment for enzyme-assisted aqueous extraction of oil from soybeans, J Am. Oil Chem. Soc. 2006, 83, 973-979.

 10- Lusas, E.W.; S.R. Gregory. New solvents and extractors. Emerging Technologies, Current Practices, Quality Control, Technology Transfer and Environmental Issues; S. Koseoglu, K. Rhee, R. Wilson, Eds.; Proceedings of the World Conference on Oilseed and Edible Oils Processing; AOCS Press: Champaign, IL, 1996; Vol. 1, pp. 208-217.

 11- Woerfel, J.B. Harvest, storage, handling, and trading of soybeans. Practical Handbook of'Soybean Processing and Utilization, Second ed; D.R. Erickson, Ed., AOCS Press: Champaign, IL, 1995; pp.161-173.

12- Woerfel, J.B. Extraction. Practical Handbook of Soybean Processing and Utilization, Second ed.; D.R. Erickson, Ed.; AOCS Press: Champaign, IL, 1995; pp. 65-92.

 13-Witte, N.H. Soybean meal processing and utilization. Practical Handbook of Soybean Processing and Utilization, Seconded; D.R. Erickson, Ed.: AOCS Press: Champaign, IL, 1995; pp. 93-1 16.