زینب عبدالرضایی، فارغ‌التحصیل مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «تصفیه روغن خوراکی خام با فرآیند ترکیبی اولترافیلتراسیون/نانوفیلتراسیون» گفت: استخراج روغن از دانه ‌های روغنی در صنعت با روش استخراج مستقیم با حلال و یا با روش دو مرحله‌ای پرس مکانیکی و استخراج با حلال انجام می‌گیرد. مرحله جداسازی حلال از روغن استخراج شده یک فرآیند پرمصرف از نظر انرژی است که تقریباً 50 درصد کل انرژی مصرفی در فرآوری روغن خوراکی را به خود اختصاص می ‌دهد.

وی افزود: تمام روغن ‌های خام استخراج شده علاوه بر «تری آسیل گلیسرول»ها که عمدتاً تحت عنوان تری گلیسیریدها شناخته می‌شوند حاوی مقادیر کمی از اجزای غیر تری گلیسیریدی دیگری نیز هستند که به طور قابل توجهی کیفیت فیزیکی و شیمیایی آنها را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

به گفته وی، برخی از این مواد غیرگلیسیریدی نظیر توکوفرول‌ها که آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی محسوب می‌شوند، بسیار مفید هستند اما برخی دیگر نظیر رنگدانه‌ ها، اسیدهای چرب آزاد و فسفولیپیدها به دلیل اثرات نامطلوبی که بر خواص (رنگ، طعم و بو) روغن خوراکی دارند و محدودیت ‌هایی که برای فرآوری بیشتر روغن و بازدهی آن ایجاد می‌کنند، نامطلوب بوده و باید حذف شوند.

عبدالرضایی خاطر نشان کرد: روش متداولی که در صنعت برای تصفیه روغن خوراکی استفاده می‌شود، روش تصفیه شیمیایی است که در آن مقادیر بالایی انرژی، آب و مواد شیمیایی مصرف و به تبع آن مقادیر بالایی پساب و پسماند ایجاد می‌شود. همچنین اتلاف مواد مغذی روغن در طی این فرآیند رخ می‌دهد.

وی با بیان اینکه این مشکلات برای برخی از روغن‌ ها مانند روغن کانولا دوچندان است خاطر نشان کرد: روغن کانولا که یکی از سالم‌ ترین و پرمصرف ترین روغن ‌های خوراکی در جهان است به صورت خام دارای رنگ بسیارتیره است که برای رنگبری آن در صنعت از مقادیر بالایی خاک رنگبر استفاده می‌شود؛ این امر موجب می شود علاوه بر اتلاف مواد مغذی، هزینه زیادی به فرآیند تصفیه تحمیل شود.

به گفته محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر، در نتیجه اهمیت روزافزون کیفیت روغن (از نظر مواد مغذی) و پایداری فرآیند تصفیه آن از منظر زیست محیطی (استفاده کمینه از کمک فرآیندها و مواد شیمیایی) باعث شد تا در این تحقیق از ترکیبی از فرآیندهای غشایی که فرآیند های دوستدار محیط زیست محسوب می شوند و از مزیت های مصرف انرژی کم، عدم نیاز به افزودن مواد شیمیایی، امکان انجام در دمای اتاق و حفظ مواد مغذی و دیگر مزایایی چون عملیات آسان و امکان ترکیب با سایر فرآیند ها برخوردار هستند به عنوان روش جایگزین برای صمغ‌گیری، رنگبری و بازیابی حلال از مخلوط حلال/روغن خام کانولا استفاده شود.

وی با اشاره به فرآیند پروژه گفت: با این روش، جداسازی تقریباً کامل (بیش از 99.90درصد) فسفولیپید ها از روغن خام انجام شد و بیش از 91 درصد از رنگ روغن خام بدون استفاده از مواد شیمیایی و خاک رنگبر و با استفاده از غشاهای پلیمری کاهش یافت.

به گفته وی، همچنین جداسازی کامل هگزان (100درصد) از روغن در دمای اتاق و با فرآیند غشایی تراوش تبخیری حاصل شد؛ طبق نتایج حاصل، در صورتی که که روغنی با این روش تصفیه شود، نیازی به تصفیه شیمیایی نخواهد داشت و با جداسازی اسیدهای چرب آزاد آن به روش تصفیه فیزیکی یا ترکیبی از دیگر فرآیندهای غشائی می تواند به روغن کاملاً تصفیه شده برسد. همچنین فرآیند تراوش تبخیری می‌تواند جایگزین مناسبی برای فرآیند بازیابی حلال متداول (تقطیر دو مرحله‌ای) باشد.

این محقق با اشاره به فرآیند پروژه گفت: در این پروژه با ترکیب سه فرآیند غشایی اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و تراوش تبخیری با استفاده از غشاهای پلیمری به ترتیب به صمغ‌گیری، رنگبری و بازیابی حلال از مخلوط روغن خام کانولا/هگزان پرداخته شد. بدین منظور غشاهای پلیمری اولترافیلتراسیون و نانوفیلتراسیون در آزمایشگاه برای مراحل اول و دوم به روش وارونگی فاز و با افزایش افزودنی ‌ها (به منظور افزایش شار آنها) ساخته شد و از غشاهای تجاری کامپوزیت برای مرحله سوم استفاده شد. برای شبیه سازی شرایط واقعی، از مخلوط روغن و هگزان به همان نسبتی که در استخراج روغن در صنعت بدست می‌آید، برای خوراک مرحله اول این پروژه است.

عبدالرضایی با اشاره به پیچیدگی های این پروژه گفت: یکی از مشکلات این پروژه تأمین یکی از تجهیزات مورد نیاز بود که با اعمال تغییراتی در سیستم غشائی و طراحی مجدد آن به نحوی دیگر این مشکل برطرف شد. مشکل دیگر رسیدن به غشایی با شار و پس زنی بالا بود که در این پروژه تا حد مناسبی به آن دست یافتیم. البته امکان کار و بهبود بیشتر همچنان وجود دارد.

به گفته وی، نتیجه این تحقیق در صنایع فرآوری روغن ‌های خوراکی گیاهی (استخراج و تصفیه روغن) قابل استفاده است.

وی خاطر نشان کرد: ادامه این تحقیق استفاده از فرآیند ارائه شده در مقیاس نیمه صنعتی خواهد بود. البته ادامه این کار تحقیقاتی و نیمه صنعتی شدن آن وابسته به تمایل صنعت برای به کارگیری روش‌ های غشایی برای فرآوری روغن و تعامل میان صنعت و دانشگاه دارد.

وی با اشاره به مزیت های پروژه گفت: این طرح از دو نوآوری ترکیب فرآیندهای غشایی و همچنین استفاده از فرآیند تراوش تبخیری برای بازیابی حلال برخوردار است. این فرآیند ترکیبی نسبت به روش متداول تصفیه روغن از مزایای عدم نیاز به افزودن آب، مواد شیمیایی و خاک رنگبر، رفع مشکلات زیست محیطی دفع خاک رنگبر، عدم تولید پساب و پسماند و حذف مرحله تصفیه پساب، انجام عملیات در دمای اتاق و به تبع آن مصرف انرژی کمتر و حفظ مواد مغذی حساس به حرارت برخوردار است.

وی افزود: همچنین بازیابی حلال با روش تراوش تبخیری نیز در دمای اتاق انجام شده است که نسبت به روش متداول تقطیر دو مرحله‌ای با مصرف انرژی کمتری همراه بوده است. غشاهای استفاده شده در دو مرحله اولترافیلتراسیون و نانوفیلتراسیون غشاهای سنتزی بوده‌اند که با استفاده از افزودنی‌های متفاوت در تهیه آنها شار و گزینش‌پذیری آنها به طور همزمان بهینه شده است.

وی ادامه داد: این غشاها از پایداری مناسبی در آزمون‌های بلند مدت نیز برخوردار بوده‌اند. به علاوه غشاهای تجاری استفاده شده در مرحله سوم این طرح نیز دارای تراوایی و گزینش‌پذیری بسیار مناسبی بوده‌اند.

وی با اشاره به مزیت های رقابتی این پروژه گفت: شرایط عملیاتی ملایم ‌تر و مصرف انرژی کمتر، حفظ مواد مغذی حساس به حرارت، عدم استفاده از مواد شیمیایی و تصفیه کاملاً فیزیکی، عدم تولید پساب و پسماند و به دنبال آن حذف مرحله تصفیه پساب، عدم استفاده از خاک رنگبر و رفع مشکلات زیست محیطی دفع آنها، گزینش پذیری بالاتر در حذف فسفولیپیدها نسبت به روش‌های شیمیایی، شار و گزینش پذیری بالاتر نسبت به پژوهش ‌های مشابه انجام شده با فرآیندهای غشائی، تراوایی و گزینش ‌پذیری بالاتر در بازیابی حلال با فرآیند تراوش تبخیری در مقایسه با فرآیند نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس استفاده شده توسط سایر محققین از مزیت‌های رقابتی طرح به شمار می روند.

این محقق با اشاره به کاربردهای پروژه گفت: فرآیند ترکیبی استفاده شده در این پروژه می تواند جایگزین مناسبی برای دو مرحله متداول صمغ‌گیری و رنگبری در تصفیه روغن‌ های خوراکی و مرحله بازیابی حلال از آن‌ها شود که با مزایای بسیار و رفع معایب روش متداول صنعتی همراه است. همچنین این امکان وجود دارد که هریک از فرآیندهای ترکیب شده به تنهایی و یا با ترکیب با سایر فرآیندهای جداسازی در صنعت فرآوری روغن مورد استفاده قرار بگیرند. برای مثال، ترکیب تنها دو فرآیند صمغ ‌گیری و بازیابی حلال (بدون مرحله رنگبری) استفاده شده در این پروژه می‌تواند برای تولید روغن خام صمغ‌گیری شده مناسب برای حمل و نقل و صادرات مورد استفاده قرار بگیرد.

بر اساس اعلام دانشگاه امیرکبیر، دکتر احمدرضا رئیسی عضو هیئت علمی دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر استاد راهنمای این پروژه است.