استخراج روغن – ادبیات و مبانی نظری

استخراج روغن

2-1. گياه شناسي مورينگا 7

2-2. منابع عمده دانه هاي روغني. 10

2-3. آماده سازي دانه براي استخراج روغن. 13

2-3-1. کاهش اندازه نمونه. 14

2-3-2. حرارت دادن و کاهش رطوبت.. 15

2-4. روشهاي استخراج روغن. 19

2-4-1. استخراج روغن به روش سنتي. 19

2-4-2. روش استخراج مکانيکي. 20

2-4-3. استخراج با استفاده از حلال. 25

2-4-4. استخراج به روش سوکسله. 28

2-4-5. روغن گيري با استفاده از آنزيم. 29

2-4-6. روش استخراج بخش بندي سه فاز (Three Phase Partition) 31

2-5. بررسي برخي از خصوصيات روغن ها 33

2-6. مواد تشکيل دهنده روغن ها 35

2-6-1. اسيدهاي چرب.. 35

2-6-2. استرهاي گليسرول. 40

2-6-3. ليپيدها 41

2-6-4. فسفوليپيدها 41

2-7. فرآوري روغن. 42

2-7-1. صمغ زدايي يا ديگام کردن روغن. 42

2-8-2. اپوکسي کردن روغن. 48

2-9. پايداري روغن هاي مختلف.. 55

منابع

گياه شناسي مورينگا

مورينگا (گز روغني) با نام علميM. peregrina  درختي است که در استان­هاي سيستان و بلوچستان و هرمزگان در سطح بسيار وسيع ولي با تراکم بسيار کم ديده مي­شود. اين گياه به دليل داشتن دانه­هاي روغني و شباهت ظاهري به درخت گز، در اين مناطق به گز روغني مشهور است. اين درخت در بعضي مناطق نيز با نام گازرخ شناخته مي­شود.

مورينگا گياهي است که داراي ارزش اقتصادي زيادي مي­باشد و دانه آن داراي مقدار زيادي روغن است که علاوه بر مصرف خوراکي، در صنعت هواپيماسازي، ساعت‌سازي، داروسازي، آرايشي و بهداشتي مورد استفاده قرار مي­گيرد. اين روغن به علت دارا بودن ميزان اسيد اولئيک بالا (71 درصد) بهترين روغن از نظر مصرف خوراکي در دنيا به شمار مي­رود. برگ اين درخت براي خوراک انسان و دام، چوب درخت آن به دليل بالا بودن صمغ و روغن داراي خاصيت ضد موريانه و سوخت و بذر آن براي روغن‌کشي استفاده مي‌شود.

تاريخچه کشت اين گونه در هند به هزاران سال قبل برمي­گردد. هندي­ها مي­دانستند که بذر اين گونه داراي روغن خوراکي است و از اين روغن با اهداف دارويي استفاده مي­کردند (اود[1]، 1998). عمده مناطق انتشار اين گونة گياه در ايران به صورت طبيعي كوههاي بشاگرد، نيكشهر تا جنوب جازموريان مي‌باشد. اين درختچه که نياز به آب بسيار اندک دارد، تا ارتفاع 8 تا 12 متر هم قد مي‌کشد. سالي 2 بار بذر مي‌دهد که از آن روغن گرفته مي‌شود.

با مطالعات صورت گرفته و مشاهدات دوره­اي از مراحل مختلف رويشي روي درختان مورينگا، مراحل آن را به شرح زير مشاهده کردند:

• مرحله فعاليت­هاي رويشي از ماه بهمن تا آذر سال بعد (فوريه تا دسامبر ميلادي).
• غنچه و گلدهي: در طول ماه­هاي اسفند و فروردين (مارس و آوريل ميلادي)، مشخص است که اين مرحله در دوره­اي اتفاق مي­افتد که رطوبت کافي در اختيار گياه قرار دارد. محقق ديگري نيز با مطالعه بر روي مورينگاي روييده شده در دره­هاي بياباني شمال عمان نشان داد که دوره رشد، ظهور گل و دوره گلدهي اين گياه با بارندگي هم بستگي دارد (گودل[2] و همکاران، 1997).
• ميوه­دهي: اين دوره در گياه مورينگا نسبتاً طولاني است. به طور کلي در گونه­هايي با ميوه‌هاي بزرگ در مقايسه با گونه­هايي با ميوه­هاي کوچک، دوره زماني طولاني تري براي رسيدن ميوه لازم است.
• ريزش بذر: در رسيدگي کامل بذر، پوشش غلاف بذر از محل شيارهاي موجود باز مي­شود. زمان بذر‌دهي در بلوچستان اواخر تابستان ذكر مي‌شود كه بايستي با حضور به موقع و قبل از باز شدن ميوه اقدام به جمع‌آوري بذور شود.
• دوره خواب بذر: بذر اين گونه در صورت رسيدگي کامل خواب چنداني ندارد.

گلدهي گياه گز روغني هر ساله در فصل بهار صورت مي‌گيرد. زمان بذر‌دهي در بلوچستان اواخر تابستان ذكر مي‌شود كه بايستي با حضور به موقع و قبل از باز شدن ميوه اقدام به جمع‌آوري بذور شود. بذور جمع‌آوري شده پس از ضدعفوني شدن در محلي سرد و خشك نگهداري مي‌شوند تا در مرحلة بعدي در عرصه يا خزانه كشت گردند. از آنجا كه بذر گياه حاوي روغن است، طول عمر بذر به مانند اكثر دانه‌هاي روغني كم مي‌باشد. به همين دليل بهترين بذور جهت توليد نهال، بذور جمع‌آوري شده مربوط به همان سال است. اگرچه تكثير گياه از طريق قلمه‌‌زني ممكن است، اما به منظور پيشگيري از آسيب‌رساني به نهال، تكثير از طريق بذر توصيه مي‌شود (هگازي[3]، 2008).

روغن مورينگا داراي پايداري طولاني در مقابل فشار مي­باشد و از نظر مشخصات مي­تواند با روغن زيتون مقايسه شود. به عبارت ديگر اين روغن حاوي نسبت بالايي از اسيدهاي چرب اشباع و غيراشباع يک واحدي نظير روغن زيتون است که جايگزيني ايده­آلي براي اين گونه روغن­ها در جيره غذايي انسان مي‌باشد و همچنين محتواي اسيدهاي چربي است که در روغن زيتون يافت مي­شود ( عبدالکريم و همکاران[4]، 2005). اين روغن به ويژه با رويکرد امروزي در خصوص جايگزيني روغن­هاي گياهي غير اشباع چند زنجيره­اي با روغن‌هاي گياهي غير اشباع حاوي مقادير زياد اسيدهاي تک زنجيره­اي داراي ارزش زيادي است.

آماده سازي دانه براي استخراج روغن

روغن­ها در بعضي مواد به صورت کمپلکس يا ترکيبات ديگر مانند پروتئين­ها، فسفات­ها و کربوهيدرات­ها وجود دارند بنابراين براي استخراج روغن بايد اتصالات بين روغن­ها و پروتئين­ها و يا کربوهيدرات­ها شکسته شده و سپس روغن استخراج و از ماده جدا گردد. قبل از استخراج روغن از دانه روغني بايد مراحل آماده سازي مانند کاهش اندازه ذرات، خشک کردن و غيره که به استخراج روغن کمک مي­کنند، انجام شود. آماده سازي نمونه براي استخراج روغن به نوع ماده غذايي و ماهيت روغن در آن بستگي دارد. به منظور افزايش بازده استخراج معمولاً از روش­هايي مانند پوست گيري، حرارت دادن، کاهش اندازه ذرات و آنزيم استفاده مي­شود و بازده تحت تاثير نوع حلال، روش استخراج، ناخالصي­ها و غيره قرار مي­گيرد.

نتايج نشان مي­دهد که قبل از استخراج روغن از دانه روغني بايد مراحل آماده­سازي مانند کاهش اندازه ذرات، خشک کردن و غيره که به استخراج روغن کمک مي­کنند، انجام شوند. آماده­سازي نمونه براي استخراج روغن به نوع ماده غذايي و ماهيت روغن در آن بستگي دارد. به منظور افزايش بازده روغن استخراجي معمولاً از روشهايي مانند پوست گيري، حرارت دادن، کاهش اندازه ذرات و آنزيم استفاده مي­شود و بازده تحت تاثير نوع حلال، روش استخراج، ناخالصي­ها و غيره قرار مي‌گيرد (فرانکو و همکاران[1]، 2007 و يوکيچ و همکاران[2]، 2007).

روش­هاي استخراج روغن

آمارهاي مختلفي از ميزان روغن موجود در بذر مورينگا ارائه شده است. با اين حال بين 22 تا 54 درصد روغن شيري­رنگ و بي­بو که کاربردهاي متفاوتي در صنايع غذايي و دارويي دارد، گزارش شده است. براي بدست آوردن روغن موجود در بذر اين دانه روشهاي متفاوتي وجود دارد که هر کدام از اين روش­ها بر روي درصد روغن تاثير مي‌گذارد. مطالعاتي در زمينه ميزان و کيفيت روغن مورينگا صورت گرفته است که به واسطه روغن­گيري از آن ميزان روغن بذر اين گونه 9/53% بيان شده است ( کهتاني و همکاران[1]، 1995).

استخراج روغن به دو روش سنتي و صنعتي صورت مي­گيرد. در گذشته استخراج روغن به روش سنتي انجام مي­گرفت و اين روش داراي معايبي از جمله بازده و ظرفيت کم، زحمت زياد، زمان بر بود. در روش صنعتي استخراج به دو صورت مکانيکي و استفاده از حلال صورت مي­گيرد.

روش استخراج مکانيکي

اکثر دانه­هاي روغني حاوي 12 تا 65 درصد روغن مي­باشند. با توجه به ميزان روغن، استخراج روغن به يکي از دو روش استخراج به روش مکانيکي، استخراج به وسيله حلال و يا از هر دو روش انجام مي­گيرد. استخراج به روش مکانيکي براي بيشتر دانه­هاي روغني که نمي­توان آن­ها را مستقيماً با حلال استخراج کرد، مناسب بوده و به طور گسترده مورد استفاده قرار مي­گيرد. دانه­هاي روغني پرک شده داراي روغن متوسط، بادام زميني، برزک و بسياري از دانه­هاي روغني که روغن زيادي دارند و يا در هنگام استخراج مستقيم روغن با حلال به طور نامطلوبي خرد مي­شوند، ابتدا قسمتي از روغن موجود در اين دانه­ها را توسط پرس کردن مقدماتي خارج و سپس باقيمانده روغن را توسط استخراج با حلال خارج مي­گردد.

پرس­هايي که در صنعت روغن کشي مورد استفاده قرار مي­گيرند، به دو دسته کلي تقسيم مي­شوند.

• پرس هيدروليک (پرس غير مداوم يا باز)
• پرس­هاي حلزوني يا مارپيچي (پرس مداوم يا بسته)

استخراج به روش سوکسله

سوکسله دستگاهي براي استخراج روغن به کمک حلال است. اساس کار اين دستگاه به اين صورت است که حلال به طور دائم با دانه روغني تماس پيدا مي­کند و روغن موجود در دانه را در خود حل مي­کند. بدين ترتيب با گذشت زمان روغن از دانه روغني استخراج مي­شود. بعد از تبخير حلال، روغن جدا مي­شود. البته هرچه نسبت حلال به دانه روغني بيشتر باشد، راندمان استخراج روغن نيز به همان نسبت افزايش مي­يابد اما اين نسبت بايد اقتصادي باشد، در نتيجه سعي مي­شود که حتي الامکان در ميزان حلال کمتري راندمان استخراج روغن به حداکثر برسد.

آزمايشاتي بر روي استخراج روغن مورينگا با استفاده از دو روش دستي و سوسکله و دو حلال هگزان و اتانول انجام شد. نتايج حاصله نشان داد که استفاده ازدستگاه سوکسله در ميزان استخراج روغن نسبت به روش دستي داراي عملکرد بالاتري مي­باشد. همچنين در مقايسه بين دوحلال استفاده شده، درصد روغن استخراجي توسط هگزان نسبت به اتانول بيشتر مي‌باشد (گارسيا فايوس و همکاران[1]، 2010).

گزارشات نشان داد که عواملي مانند نوع گياه، شرايط آب و هوايي، فصل و زمان برداشت و نوع حلال در ميزان استخراج روغن تاثير دارد. در تحقيقي براي انجام آزمايشات و استخراج روغن از دستگاه سوکسله و چهار آنزيم استفاده شد. آزمايشات نشان داد که ميزان روغن حاصله با استفاده از دستگاه سوکسله 7/34% و با توجه به انواع آنزيم­ها بين 6/35-74% بوده است (عبدالکريم و همکاران، 2005).

در تحقيقي به مقايسه روش سوکسله (SE) با استخراج به کمک امواج ميکروويو (MAE)، گاز دي اکسيد کربن فوق بحراني (SFE)، استخراج با آنزيم (AEE) و استخراج با آنزيم و امواج ميکروويو (MAEE) پرداخته شد. روش MAEE بهترين روش با بالاترين ميزان استخراج روغن معرفي گرديد. عدد اسيدي و عدد صابوني روغن استحصالي از پنج روش، متفاوت بود (رو[2] و همکاران، 2009).

پايداري روغن­هاي مختلف

روغن­هاي گياهي تحت تاثير عوامل مختلفي کيفيت خود را از دست مي­دهند. اين کميت­ها شامل مواردي از جمله، ويسکوزيته، نور، هوا، دما، زمان و اکسيداسيون مي­باشند و به بررسي تغييرات خصوصيات آن پايداري گويند. همه روغن­ها و چربي­ها در مقابل اكسيداسيون مقاومت دارند. اين مقاومت به ميزان اشباع شدگي، آنتي اكسيدانهاي طبيعي و يا اضافه شده به روغن­ها و پراكسيدان­ها بستگي دارد. تا زماني كه اين مقاومت وجود دارد اكسيداسيون آهسته انجام مي­شود بعد از اين نقطه، سرعت اكسيداسيون افزايش مي­يابد.

اسيدهاي چرب اشباع نشده در روغن مي­توانند پيوندهاي دوگانه اکسيژن را جذب کرده و پراکسيد ايجاد کنند. روغني که شديداً اکسيد شده باشد، طعم آن نامطلوب شده و رنگ آن تغيير مي­کند. اين روغن قابليت بي رنگ شدن خوبي نداشته و شرايط تصفيه شديدتري لازم است همچنين محصول نهايي پايداري خوبي ندارد. حرارت باعث تشديد اکسايش و افزايش عدد پراکسيد در روغن مي­شود و در نتيجه بر روي مقاومت و پايداري روغن تاثير بسزايي دارد.

روغن حاصل از مورينگا را در تحقيقي يکي از پايدارترين روغن­هاي موجود ارزشيابي نمودند. محققين 20 تا 80 درصد روغن اين گونه را با روغن­هاي آفتابگردان و سويا مخلوط کرده و تغييرات ايجاد شده در ترکيب اسيدهاي چرب، پايداري اکسيداسيوني و حرارتي دو روغن مذکور ارزيابي گرديد. مخلوط روغن مورينگا با آفتابگردان و سويا به ميزان صفر تا 80 درصد موجب کاهش اسيد لينولئيک (C18:2) و افزايش مقدار اسيد اولئيک (C18:1) گرديد. آزمون قابليت انبارداري (در شرايط محيط به مدت 180 روز) نشان داد که پايداري اکسيداسيون روغن­ها با افزودن روغن مورينگا به آنها، به ميزان قابل توجهي افزايش يافته است.

آزمون حرارتي توسط محققين (180 درجه سانتي­گراد، به مدت 42 ساعت و 6 دوره حرارتي در هر روز) نشان داد که مخلوط روغن مورينگا با سويا به ترتيب با نسبت 80 به 20 (حجم به حجم) پايدارترين ترکيب بود. به طور کلي اين تحقيق نشان داد که مخلوط کردن روغن‌هايي که داراي مقادير بالايي از اسيد لينولئيک هستند با روغن مورينگا هم موجب افزايش کيفيت روغن مي­گردد و هم پايداري آن را در استفاده به عنوان روغن سرخ کردني اضافه مي­کند (انوار و همکاران[1]، 2007).

نتايج متفاوتي در مورد تغييرات عدد پراکسيد نمونه­هاي مغز بادام بسته بندي شده در شرايط مختلف طي 12 ماه نگهداري در دو دماي 4 و 20 درجه سانتي­گراد گزارش کردند. دامنه عدد پراکسيد تيمارهاي مختلف بين 26/0 و 98/19 به ترتيب براي مغز بادام تازه و مغز بادام بسته بندي شده در کيسه PET/LDPE تحت ازت و در معرض نور فلوروسنس قرار گرفته و نگهداري شده در دماي 20 درجه سانتي­گراد به مدت 12 ماه اندازه­گيري شد که نشان از تغييرات شديداً نامناسب در کيفيت مغز بادام داشت ( مکسيس و همکاران[2]، 2009).

جهت مشاهده نمونه های دیگر از ادبیات ، پیشینه تحقیق و مبانی نظری پایان نامه های مهندسی کشاورزی کلیک کنید.

نمونه ای از منابع لاتین

• Aalrust, E. Beyer, W. Ottofrickenstein, H. Penk,G. Plainer, H. & Rainer, R.1992. Enzymatic Method for Reducing the Amount of Phosphorus-Containing Components in Vegetable and Animal Oils. European patent 0513709.
• Abdulkarim, S. M., Long, K., Lai., O. M., Muhammad, S. K. S. & Ghazali, H. M., 2005. Som physic-chemical propertis of Moringa oleifera seed oil extract using solvent and aqueos enzymatic methods. Food Chemistry, 93: 253-263.
• Albo, A. P. 2001. Effect of sesame seed flour on millet biscuit characteristics. Plant Foods Hum. Nutr. 56: 195-202.
• Amarasinghe,  B.M. Kumarasiri, M. P.Gangodavilage, N.C. 2008. Effect of method of stabilization on aqueous extraction of rice bran oil. Food and BIiopruducts processing.87, 108-114.
• Anonymous 1999. Codex Standard for Named Animal Fats, Codex-Stan 211-1999. Food and Agriculture Organization of the United Nations,World Health  Organization, Rome, Italy.
• Anwar, F., Ashraf, M. and Bahanger, M.I., 2005. Inter-provenance variation in the composition of moringa oleifera oilseeds from Pakistan. Journal of the American Oil Chemists Society, 82: 45-51.
• Anwar, F. & Rashid, U., 2007. Physico-chemical characteristics of moringa oleifera seeds and seed oil from a wild provenance of Pakistan. 39(5): 1443-1453.
• Brekke, O,L. 1975. In Handbook of Soy Oil Processing (Ed) Oil Degumming and Soybean Lecithin, and Utilization. Vol 1 (pp 71-78). American Soybean Association, St. Louis, and American Oil Chemists’ Society, Champaign, Illinois.
• Cai C, Dai H, Chen R, Su, C, Xu X, Zhang , S & Yang L 2008, Studies on the kinetics of insitu epoxidation of vegetable oil , ‘European Journal of Lipid Science and Technology’ vol.110, no.4, pp.341-346.
• Campanella, M.A.Baltanas, M.C.Capel-Sanchew, J.M.Campos-Martin and J.L.G.Fierro., Green Chem., 2004, 6, 330-334.
• Dinda, S., Patwardhan, A.V., Goud, VV. & Pradhan, N.C. 2008, ‘Epoxidation of cottonseed oil by aqueous hydrogen peroxide catalysed by liquid inorganic acids’ Bioresource Technology, vol.99 , no.9, pp. 3737-3744.
• Dixit, S. & Kanakraj, S. 2011. Enzymatic Degumming Of Feedstock’s (Vegetable Oil) For Bio-Diesel – A REVIEW. Journal of Engineering, Science and Management Education/Vol. 3, 2010/57-59.
• …
• …