جداسازی خشک (DRY FRACTIONATION)

تاریخچه

در فرآوری روغن خوراکی، فرآیند جداسازی شامل سرد شدن کنترل شده روغن است که در نتیجه تبلور جزئی یا "کسری" را القا می کند. سپس مایع باقیمانده (اولئین) با استفاده از فیلتراسیون یا سانتریفیوژ از بخش جامد (استئارین) جدا می شود. این نوع فرآیند جداسازی تقریباً 150 سال است که استفاده می شود. در بیشتر ادبیات، هیپولیت مگ موریس با اختراع «روش ثبت اختراع برای تولید برخی چربی‌های با منشأ حیوانی» شناخته می‌شود. در واقع، او تولید نوعی چربی مارگارین را با جدا کردن کسر مایع از پیه معمولی پس از خنک شدن ملایم ساخت. اما تنها با تفاوت دما به عنوان نیروی محرکه، تبلور کسری یک چربی یک پدیده کاملا طبیعی و خود به خود است. بنابراین همچنین مشاهده شد که در روغن نخل (هسته) برداشت شده در مناطق گرمسیری، بلورهای کوچکی پس از سرد شدن ظاهر می شوند و در حین حمل و نقل به اروپای غربی سردتر، یک تعلیق کریستالی در بشکه های چوبی تشکیل می دهند. این جامدات کمی متراکم‌تر در نهایت ته نشین شدند و چنین بخش‌هایی می‌توانند به طور موثر جایگزین چربی‌های سخت شده در مارگارین شوند [1]. علاوه بر این، تبلور کسری طبیعی چربی‌ها هنگامی که به آرامی سرد می‌شوند در اصطلاح «زمستان‌سازی» تکرار می‌شود، که به عادت باقی گذاشتن مخازن بزرگ نفت در زمستان برای ایجاد تبلور ملایم و به دست آوردن یک کسر مایع با پایداری بهتر در سرما، در شرایط اقتصادی اشاره دارد.  [2]. علیرغم تغییرات ناگهانی ظاهری خود فرآیند، تا دهه 1960 طول کشید تا صنعت (و فناوری) جداسازی یا شکنش رونق گرفت، زمانی که تولید روغن پالم در آسیای جنوب شرقی به شدت افزایش یافت و مالیات های صادراتی روغن پالم فرآوری شده کاهش یافت. با این حال، در آن زمان، مرزهای فناوری عمدتاً توسط جداسازی فاز تعیین می شد. در مراحل اولیه فناوری شکنش، بخش اولئین و استئارین روغن ها و چربی ها باید با ته نشین شدن و تنها با استفاده از نیروی گرانش برای ایجاد جدایی بین فاز جامد سنگین تر و فاز مایع سبک تر، از هم جدا می شدند. فاز جامد حاوی مقادیر زیادی روغن مایع حباب شده (به دام افتاده)، تقریباً مطمئناً بیش از 75٪ [3]. در دهه‌های گذشته، توسعه مداوم تکنیک‌های جداسازی، از فیلتراسیون تسمه خلاء گرفته تا سانتریفیوژها و فیلترهای پرس غشایی، شکنش را به عنوان یک تکنیک اصلاح همه‌کاره و اقتصادی بر روی نقشه قرار داده است. اگرچه برخی از تکنیک‌های خاص مبتنی بر استفاده از مواد شوینده هنوز برای تولید بسیار خاص استفاده می‌شوند، در واقع تنها دو فناوری اصلی تقسیم‌بندی در صنعت روغن‌های خوراکی قرن بیست و یکم استفاده می‌شود:

·         جداسازی (شکنش) خشک که به عنوان کریستالیزاسیون از مذاب نیز شناخته می شود، تبلور کسری در ساده ترین شکل آن است و اقتصاد این فناوری امکان استفاده از آن را برای تولید چربی های کالایی فراهم می کند. شکنش خشک مدتهاست که به عنوان یک فرآیند غیرقابل پیش بینی، خسته کننده و کار فشرده در نظر گرفته شده است. با این حال، تکنیک شکنش خشک نسبتاً ارزان به فناوری اصلاح قرن بیست و یکم [4] تکامل یافته است، زیرا بدون افزودنی‌ها، پساب‌های آلاینده یا پس از پالایش، پایداری و ایمنی فرآیند در درجه دوم اهمیت قرار دارد.

·         جداسازی حلال، که قبلاً در دهه 1950 ثبت اختراع شده بود، شامل استفاده از هگزان یا استون برای اجازه دادن به اجزای ذوب بالا در یک حلال آلی با ویسکوزیته بسیار کم است. این می تواند با توجه به گزینش پذیری واکنش مفید باشد، اما عمدتاً مزایایی را در زمینه جداسازی فاز ارائه می دهد: بخش های جامد بسیار خالص تری را می توان حتی با فیلتراسیون خلاء به دست آورد. از آنجایی که فرآیند گران‌تری است، نسبت به شکنش خشک رایج نیست و تنها زمانی به چشم می‌خورد که ارزش افزوده بسیار بالایی از (حداقل یکی از) فراکسیون‌های حاصل، هزینه‌های بالا را جبران کند.

در این بخش، تاکید بر فناوری جداسازی یا شکنش خشک است.   
ادامه دارد...

1.       Rossell, J.B. Fractionation of lauric oils. J. Am. Oil Chem. Soc., 62, 385-389 (1985) (DOI: 10.1007/BF02541409).

2.       Illingworth, D. Fractionation of fats. In: Physical Properties of Lipids, pp. 411-477 (A.G. Marangoni and S.S. Narine (eds.). Marcel Dekker, New York, USA) (2002).

3. Hamm, W. Entrainment, are we making progress? Lecture Paper Series. Society of Chemical Industry (2005).
4. Timms, R.E. Fractional crystallization - the fat modification process for the 21st century. Eur. J. Lipid Sci. Technol., 107, 48-57 (2005) (DOI: 10.1002/ejlt.200401075).
5. Calliauw, G., Fredrick, F., Gibon, V., De Greyt, W., Wouters, J., Foubert, I. and Dewettinck, K. On the fractional crystallization of palm olein: Solid solutions and eutectic solidification. Food Res. Int., 43, 972-981 (2010) (DOI: 10.1016/j.foodres.2010.01.002).