تاثیر فرایند رنگبری با خاک رنگبر فعال شده افرا بر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی روغن های کلزا و آفتابگردان

چکیده

فرایند رنگبری یک مرحله ضروری در تصفیه روغن ها و چربی های گیاهی است. در این فرایند، رنگ و محصولات اولیه و ثانویه اکسیداسیون توسط خاک بنتونیت تیمار شده با اسید، حذف می گردند. هدف از این پژوهش درک تاثیر رنگبری اکتیو شده شرکت تولیدات کانسارهای افرا بر خواص فیزیکی و ترکیبات شیمیایی روغن کانولا و آفتابگردان خنثی شده می باشد. روغن کانولا و افتابگردان در دمای 100°C و به مدت 30 دقیقه رنگبری می شوند. نتایج حاکی از کاهش چشمگیر در رنگ قرمز و زرد روغن و متابولیت پراکسید بود. همچنین در پروژه پیش رو، دوره القایی که نشان دهنده مقاومت روغن در برابر اکسیداسیون است، بهبود یافت اگرچه ممکن است افزایش اسیدیته به دلیل ماهیت اسیدی خاک رنگبر باشد و هیدرولیز جزئی ایجاد نماید. قابل ذکر است که اندکی کاهش در ترکیبات غیرقابل صابونی شونده مشاهده گردید. این ممکن است به دلیل اکسیداسیون توکوفرول ها و یا تغییرات ساختار استرول ها به علت تبدیل شدن به هیدروکربن های استروئیدی باشد.

مقدمه

روغن ها و چربی ها به منظور حذف ناخالصی های موجود، تصفیه می گردند و مزیت این امر آن است که آسیب اندکی به ترکیبات مطلوب روغن مانند تری گلیسیریدها وارد می شود. فرایند رنگبری یک مرحله مهم در حذف ناخالصی ها مانند محصولات اکسیداسیون و رنگ به کمک خاک رنگبر می باشد. اگرچه یکی از اهداف اساسی خاک رنگبر حذف رنگدانه های طبیعی موجود مانند کلروفیل و کاروتنوئید است اما برخی رنگدانه های دیگر که در نتیجه حرارت روغن ها در نتیجه اکسیداسیون اسید چرب بوجود آمده اند، نیز از بین می روند. بنتونیت طبیعی اساسا از آلومینیوم سیلیکات هیدراته تشکیل شده است. سپس این خاک توسط اسید سولفوریک یا هیدروکلریدریک فعال می گردد و بسته به میزان فعالسازی و ترکیبات، این خاک فعال برای روغن های مختلف استفاده می گردد. گرچه هدف اصلی این خاک از بین بردن محصولات اکسیداسیون می باشد اما گاهی در صورت افزایش دما تغییراتی در ترکیبات شیمیایی روغن بنام استرول ایجاد می شود. این ماده به صورت عمده در مواد غیر صابونی وجود دارد. زمانی که روغن ها در دمای بالا رنگبری می شوند، برخی از استرول ها به هیدروکربن ها تبدیل می شوند. طی بررسی ها مشاهده گردید که اسید چرب ازاد، پراکسید، فسفولیپید، رنگ، فلزات، بازه القایی، مواد غیرقابل صابونی شونده و توکوفرول ها در فرایند رنگبری کاهش می یابند. خاک فعال شده نقش بسزایی در حذف رنگدانه ها و متابولیت اولیه و ثانویه اکسیداسیون دارد.

مواد و روش

روغن های کانولا و آفتابگردان قبل و پس از رنگبری توسط شرکت روغن های خوراکی طبیعت سبز کهن دریافت شد. ابتدا ماتریکس غیرقابل صابونی هر دو نوع روغن جدا شد و بر اساس استاندارد متد AOAC تعیین گردید. عمل صابونی شدن توسط پتاسیم هیدروکسید الکلی و در ادامه عمل جداسازی بخش غیرقابل صابونی شونده، توسط اتر انجام شد. همچنین سنجش رنگ روغن توسط دستگاه رنگ سنج لاوی باند مدل FX طبق استاندارد متد AOCS به شماره CC 13e-92 انجام شد. مقدار اسید به واسطه انحلال روغن در اتانول و اتر و سپس تیتراسیون محلول با سدیم هیدروکسید و اندیکاتور فنل فتالئین تعیین شد (استاندارد متد AOCS به شماره 940.28). لازم به ذکر است که اندیس پراکسید با انحلال روغن در استیک اسید و کلروفرم و تیتراسیون محلول با تیوسولفات و اندیکاتور نشاسته حاصل می گردد (استاندارد متد AOCS به شماره Cd8.53).

تصویر 1 نشان دهنده حذف رنگ های قرمز و زرد در روغنهای خوراکی کانولا و آفتابگردان است. استفاده از خاک رنگبر فعال شده شرکت تولیدات کانسارهای افرا مانند کد 10211A ،10211C و 10211S نه تنها باعث حذف رنگدانه ها می شود بلکه باعث حذف متابولیت های تولیدی ناشی از اکسیداسیون اسیدهای چرب می گردد.

نتایج مشابهی در سایر پژوهش ها دیده می شود که بر روی روغن سویا انجام شده است. مقادیر اسید چرب هر دو روغن پس از رنگبری افزایش یافته است. این ممکن است به دلیل ماهیت خاک رنگبر فعال شده توسط اسید، سایر پارامترها مانند مدت زمان و دمای تیمار باشد. زمانی که روغن در معرض فرایند بی بو کردن قرار می گیرد، پارامتر عدد اسیدی کاهش می یابد و به صفر می رسد.

جدول زیر نشان دهنده تاثیر فرایند رنگبری بر روی ویژگی های شیمیایی روغن کانولا و آفتابگردان می باشد.

کد های زیر، جهت راهنمایی بیشتر جدول نگارش گردیده است:

• NSFTO روغن آفتاب خنثی شده
• BSFTO روغن آفتاب رنگبری شده
• NCTO روغن کانولای خنثی شده
• BCTO روغن کانولای رنگبری شده

عدد پراکسید که نشانگر محصولات و متابولیت های اولیه اکسیداسیون هستند، در نتیجه رنگبری کاهش می یابد (حدودا 30 و 40 درصد به ترتیب در روغن های کانولا و آفتابگردان). دلایل مختلفی وجود دارد از جمله ماهیت خاک مورد استفاده و ناپایداری پراکسید در دماهای بالا. لازم به ذکر می باشد که ساختار پراکسید در دمای بالای 70°C تخریب می گردد و ترکیباتی مانند آلدئید، کتون و سایر متابولیت های ثانویه اکسیداسیون تشکیل می گردد. از آنجایی که دمای رنگبری 100°C است، و این عملیات تحت خلا mmHg 5 انجام می گردد، علاوه بر تخریب ساختار پراکسید برخی ترکیبات دیگر در خلا بالا جدا می شوند.

در نتیجه رنگبری، دوره القایی روغن ها تا حدودی افزایش می یابد. این به دلیل حذف برخی پراکسیدانت ها می باشد. ماتریکس غیرقابل صابونی روغن ها شامل استرول ها، تریترپن، توکوفرول ها و هیدروکربن ها نیز کاهش می یابد. حذف استرول ممکن است به دلیل دمای بالای تیمار رنگبری باشد. رنگبری ممکن است موجب خروج آب از استرول شود و هیدروکربن های استروئیدی تشکیل گردند. استرول غالب در تمامی روغن های خوراکی مانند کانولا و آفتابگردان، بتا سیتواسترول است. نتایج نشان می دهد در این عملیات توکوفرول ها کاهش می یابند. لازم به ذکر است که توکوفرول گاما و آلفا به ترتیب در روغن های کانولا و آفتابگردان غالب می باشند.

نتیجه گیری

عملیات رنگبری در روغن های خوراکی باعث حذف رنگدانه ها و محصولات اکسیداسیون می شود و روغن به حد مطلوب کیفی می رسد. برخی ترکیبات مفید روغن مانند توکوفرول ها نیز کاهش می یابند ولی پس از رنگبری و فرایند بی بو کردن به مقداری می رسد که همچنان باعث پایداری و مقاومت روغن شود و باعث حفظ خواص روغن گردد.