الفصل التجزيئي للزيوت Segregated oil

الفصل التجزيئي للزيوت

Segregated oil

مجموعة تكنولاب البهاء جروب

عميد دكتور

بهاء بدر الدين محمود

استشارى كيميائى

01229834104

بينا في المقدمة كيف أن الخواص الفنية للزيوت الجفوفة تتعلق بتركيب الأحماض الدسمة الموجودة على شكل جليسريدات فيها .

وفي ماعدا بعض الاستثناءات القليلة فإن كل زيت يحتوي على عدد من المجموعات المختلفة للأحماض الدسمة المتفاوتة في درجة عدم الإشباع ، وتتوقف قيمتها بشكل كبير على نسبة وجود ا ربطة غير مشبعة أو أكثر في تركيب سلسلة الحمض .

ولذلك فهناك إمكانية لتحسين أداء الزيت بإ ا زلة مكوناته من الجليسيريدات المشبعة .

ويمكن أن يتم ذلك .

إما بالفصل التجزيئي للأحماض الدسمة التي يتم الحصول عليها بالإماهة ثم إعادة أسترتها بالغليسيرول .

أو بالفصل التجزيئي للجليسيريدات نفسها إلى أجزاء متفاوتة في درجات عدم الإشباع .

وقد تم تطبيق كلا الطريقتين مخبرياً وصناعياً ، وأدى ذلك إلى معرفة متزايدة فيما يتعلق بعدد وأصناف الغليسيريدات الموجودة في الزيوت الجفوفة، كما أدى إلى تطورات فنية رائعة .

Modification

وبشكل عام يفضل عند تطوير عملية تعديل الزيوت الجفوفة على نطاق واسع استخدام الزيوت نفسها بدلاً من استخدام الأحماض الدسمة ،
شريطة أن يتم الحصول على نتائج متقاربة .

وصحيح أن طريقة الأحماض الدسمة تتطلب خطوات إضافية تزيد من التكلفة بالإضافة إلى أن الأحماض الدسمة أيضاً تكون عرضة للتلف والتلوث بالتخزين إلا أنها تفضل لأن كفاءتها بالفصل تكون أفضل من طريقة الفصل التجزيئي للجليسيريدات .

لأن جزيئة الجليسيريد الثلاثي لو كانت مكونة من اتحاد ثلاث جزيئات من حمض دسم واحد مع جزيئة الجليسيرول لكان من السهل فصل الجليسيريدات المشبعة )مثل ثلاثي ستياريك وثلاثي بالمتيك( والتي تكون في حالة الصلابة في درجات الحرارة العادية عن الجليسيريدات غير المشبعة .

إلا أن جزيئة الجليسيرين الثلاثي تكون مكونة من جزيئات مختلفة من حموض دسمة مختلفة في درجات إشباعها .

فعلى سبيل المثال يحتوي زيت الكتان على حامض اللينولينيك وأحماض مشبعة oleic وحامض الأوليك Linoleic وحامض اللينوليك Linolenic بحيث يمكن أن تحمل الجليسيريدات المكونة أي عدد من الروابط غير المشبعة ،لذلك فإن عشرين نوعاً مختلفاً من الغليسيريدات تصبح ممكنة بحسب الجذورالحمضية الثلاثة المتحدة مع جزيئة الجليسيرين لذلك من المهم تحديد التركيب الغليسيريدي عند تقييم الحد الذي يمكن إليه تحسين الزيت بطريقة الفصل التجزيئي

تقوم عملية الفصل التجزيئي للزيت بفصلة عادة إلى جزئين .

كل جزء منهما على درجة متفاوتة من عدم الإشباع .

ويمكن لهذه العملية أن تنجح إذا كان لكلا الجزيئين المفصولين قيمة تجارية .

ومن هنا فإن الزيوت الغنية باللينوليك )مثل زيت فول الصويا( تقدم مادة أولية مرغوبة ، إذاً تعطي جزءاً جفوفاً ، وجزء آخر يمكن أن يهدرج لأغراض الاستعمال الغذائي .

أما الزيوت الجفوفة من النوع الغني باللينولينيك فإنها أقل مناسبة وذلك لأن الجزء البطيء التجفف غير مرغوب مع انه يمكن استخدامه لتعديل الريزينات الألكيدية .

وعلى كل إذا كانت القيمة والحاجة للجزء غير المشبع كبيرة كلما كانت عملية الفصل هذه جديرة بالاهتمام .

لايمكن oiticica وفي الوقت الذي نجد فيه أن زيت التانغ وزيت الويتيسيكا فصل مكوناتهما تجزيئياً لأنهما يتشكلان بشكل رئيسي من غليسريدات ثلاثية نقية، تبدو أنها ستكون مواد واعدة Lalloil لكننا نجد أن زيت السمك وزيت الصنوبربشكل خاص .

Possible Methods of segregation

الطرق الممكنة للفصل التجزيئي

Fractional crystallization

التبلور التجزيئي

إن الزيوت الدسمة الحاوية على نسبة من الجليسيريدات المشبعة ذات درجة Winterization الانصهار العالية نسبياً يمكن تطبيق عملية التشتية عليها لفصل الجليسيريدات المشبعة عن غير المشبعة .

حيث يبرد الزيت ببطء إلى الدرجة التي تتبلور فيها الجليسيريدات غير المشبعة ، ثم يرشح .

وليس لهذه الطريقة قيمة كبيرة في فصل الزيوت الجفوفة ذات المنشأ النباتي لأن جزيء أي من الجليسيريدات المكونة لها له أكثر من جذر حمضي دسم مشبع وغير مشبع في تكوينه ، لكنه يمكن بهذه الطريقة تنقية زيت بذور الكتان وفولالصويا والذرة لإزالة الشموع والشوائب الأخرى ، ويلجأ لهذه الطريقة لتجنب الفترة الطويلة اللازمة من التركيد في الخزانات .

من جهة ثانية فإن زيت السمك وزيت السردين يتحسنان كثيرا كزيوت جفوفة بواسطة التشتية .

لأن إ زالة الجليسيريدات المشبعة يحسن معدل التكثف بالحرارة phenolic resins للزيت ويزيد من معدل التنشيط بالريزينات الفينولية

عرف من زمن طويل أن الفصل التجزيئي للجليسريدات غير المشبعة يمكن أن يحدث بالبلورة من مواد مذيبة عضوية بدرجات ح ا ررة منخفضة .

وتتم عملية الفصل بالبلورة في المذيبات بصورة أسهل من عملية البلورة بدون مذيبات، لأن الأخيرة تتطلب مدة طويلة للتبلور والزيت تحت درجات الحرارة المنخفضة إضافة إلى صعوبة فصل الطور الصلب عن الطور غير الصلب .

إلا أن البلورة بالمذيبات أكثر كلفة لأنها تتطلب استرجاع المذيب من كلا الطورين .

وتطبق طريقة الفصل بالبلورة بالمذيب على نطاق واسع في تشتية زيت السمك ، وفي فصل حامض البالم وحمض الستياريك من الشحوم الحيوانية على نطاق تجاري .

وفي هذه الطريقة تخلط الأحماض الدسمة المقطرة ، بالميتانول وتبرد حتى – 12 °م ثم تمرر عبر مبلور متعدد الأنابيب مزوّد بشف ا رت دوارةمصممة لمنع البلورات من وقف التدفق أو الت رسب على الكاشط ، ثم يمرر الناتج بعد ذلك عبر مرشحة تخلية دوارة مغلقة لفصل الكتلة الصلبة عن الكتلة السائلة ، وتقطر الكتلتين كلاً منهما في مُقطر خاص لاسترجاع المادة المذيبة .

وبذلك نحصل من الخليط الأصلي على جزيئين :

جزء يتألف من الأحماض الدسمة المشبعة والجزء الآخر يتألف من الأحماض الدسمة غير المشبعة .

ففي زيت الكتان مثلاً ذو الرقم اليودي 185 نحصل على جزيئين أحدهما بنسبة 10 % ورقمه الي ودي هو 88 وبنسبة 86 % ورقمه اليودي 105وبشكل مشابه يمكن تجزئة زيت فول الصويا ذو الرقم اليودي 120 إلى جزيئين أحدهما برقم يودي 53 والآخر برقم يودي 100 على التوالي .

-------------------------------------------------------------------------------

Fractional distillation

التقطير التجزيئي

يمكن القول عموماً أن تقنية التقطير العادي بالتخلية يطبق فقط على المركبات العضوية التي وزنها الجزيئي أقل من 033 .

لذلك فإن هذه الطريقة مخصصة فقط لتقطير الأحماض الدسمة أو أستيراتها الأحادية وتستخدم بشكل رئيسي لأغراض التكرير والتحليل .

بينما نعلم أن أقل وزن جزيئي للجليسيريدات الثلاثية الطبيعية الموجودة في الزيوت هو نطاق 883

ولقد رسخ التقطير الأحماض الدسمة للزيوت الجفوفة على النطاق التجاري والمجففات Alkyd resins حيث تستخدم المواد المكررة لتصنيع الر زينات الألكيدية القابلة للانحلال .

ويتم التقطير عادة بالبخار تحت ضغط مخلخل منخفض ويمكن استخدام طريقة التقطير التجزيئي – درجات حرارة تتراوح بين 203- 263 °م وهذه بشكل وجبات أو بشكل مستمر .

تكاد تكون التجزئة الناتجة عن التقطير بكاملها حسب الاختلافات في الوزن الجزيئي أو طول السلسلة الكربونية ، وهي غير مرتبطة بدرجة عدم الإشباع .

لذلك فإن إمكانية فصل الأحماض الدسمة بهذه الوسيلة واعادة أسترتها بالجليسرول محدودة بحالات خاصة .

فعلى سبيل المثال يمكن فصل حامض البالميتيك من مزيج الأحماض الدسمة لزيت فول الصويا حيث يزداد الرقم اليودي للمادة المتبقية
من 106 إلى 108

كما أن زيوت السمك تحوي أحماضاً غير مشبعة ذات 23-22 ذرة كربون

وهذه يمكن فصلها عن الأحماض ذات العدد في ذرات الكربون – 16C-18 C - C14 الأكثر إشباعاً .

ويمكن التغلب على الميل نحوhydrate الهشاشية بمرور الوقت وذلك باستخدام نسبة من زيت الخروع المهدرج المنزوع من جزيئته جزيئة ماء( دون أن يكون له اثر كبير على ( castor oilالخواص الأخرى .

كما تستعمل طريقة التقطير التجزيئي الآن على مستوٍ صناعي وتجاري لفصل الأحماض الدسمة الحرة عن الجليسيريدات المتعادلة والتي كان من الصعب فصلها بطرق التكرير العادية كالتكرير بالقلوي ، وخاصة إذا كانت نسبة هذه الأحماض الحرة مرتفعة في الزيت الأساسي .

----------------------------------------------------------------------------------

Adsorption Methods :

طريصة الادمصاص

استخدمت في الآونة الأخيرة تقنية الكروماتوغ ا رفيا على نطاق واسع في فصل خلائط المركبات العضوية ذات التركيب المتراص والتي لا تحل بسهولة وتنفصل بوسائل أخرى .

تتألف الطريقة في أبسط أشكالها في تحرير محلول ممدد من المادة عبر عمود ممتلئ بمادة امتصاص مناسبة )مثل الألومينا ، أو السيلكاجل ، أوالكربون( يتبعه إمرار حجم أكبر من المادة المذيبة النقية وتدفع عملية الادمصاصا لانتقائي مكونات الخليط للتوجه نحو أسفل العمود بمعدلات مختلفة ، مشكلة مناطق واضحة يمكن أن تغسل في نفس العمود واحدة بعد الاخرى ، او تفصل بقطع عمود الادمصاص وتنقى بمادة مذيبة أقوى .

وقد أجريت تعديلات كثيرة على هذه الطريقة لتطويرها .

بما في ذلك التحليلالكروماتوغرافي بالورق ، ولقد استخدم الادمصاص الانتقائي لفصل المكونات غيرالجليسيريدية للزيوت الدسمة ، ولفصل الأحماض الدسمة عن أستي ا رتها بما في ذلك الجليسيريدات الطبيعية .

إلا ان هناك شك حول ما إذا كانت هذه الطريقة قد تم تطويرها لتكون عملية تجارية ، حيث أن نسبة الزيت إلى مادة الادمصاص هي أكبر بكثير من المعتاد بالنسبة للفصل الكروماتوغارفي مع توقع كفاءة فصل منخفضة .
-------------------------------------------------------------------------------

Solvent Extraction :

الاستخلاص بالمذيبات

واستخدامها الرئيسي هو في تحسين خواص الزيوت شبه الجفوفة وزيوتا لأسماك لتكون مقبولة في صناعة الزيوت الجفوفة ، لذلك فهي سريعة التأثربالظروف الاقتصادية .

وبما ان هناك طلبات ا زئدة على بعض المواد ، لذلك فإن من المفيد درا ستها ببعض التفصيل .

Extraction of polymerized oils

اقترحت في مناسبات عديدة عملية استخلاص الزيوت المبلمرة بمختلف مواد الإذابة لكن الإنتاج التجاري لم يصل أبداً إلى درجة كبيرة بالمقارنة مع حجم صناعات الزيوت الجفوفة .

Tekaol وقد ظهرت أول مادة من هذا النوع في ألمانيا تحت اسم تيكاول الذي تم استخلاص المادة stand oil linseed ويتألف من زيت بذر الكتان الغليظ المنحلة منه بواسطة الأسيتون .

كما أجريت عملية مماثلة في إنكلترا لبعض الوقت، لكنها توقفت بسبب التكلفة المرتفعة لفاقد المادة المذيبة .

وقد يكون التصنيع قد تم بالطريقة المتقطعة ، وذلك بمزج الزيت الغليظ مع المادة المذيبة ، وترك المزيج لينفصل مشكلاً طبقتين في خزان تركيد .

كما تم مؤخرا في كندا تطوير الطريقة لفصل زيت السمك المتوفر محلياً مع إضافة نسبة polymerol بصورة مستمرة لإنتاج مادة تعرف باسم بوليميرول من زيت فول الصويا لتخفيف الاتجاه نحو تشكيل رقائق ضعيفة ، ويقال بأن المادة المنتجة تشبه زيت التانغ المبلمر في معدل الجفاف وتتحول لهلام بسرعة بالتسخين بدرجة 035 م° )اللزوجة الأولية 153 بويز( ، ولطبقة الفلم الجافة الناتجة مقاومة جيدة للماء ، غير أن مقاومتها للمواد القلوية أقل من تلك التي يتمتع بها زيت التانغ

أما الجزء غير الجفوف والذي يتم الحصول عليه كمنتج ثانوي ، فإنه يحوّل بالنفخ لإنتاج بديل زيت الخروع المغلظ في استخدامه كمادة ملدّنة
counter – current extraction إن طرق الاستخلاص بالتيار المعاكساراسخة تجارياً كوسيلة لتكرير النفط .

وفي السنوات الأخيرة تم تطوير طريقتين واضحتين في الولايات المتحدة الامريكية لتكرير وفصل الزيوت النباتية .

يعالج الزيت الدسم بالبروبان السائل في solexol في طريقة سوليكسول درجة حراره مرتفعة قليلاً ، وتحت ضغط مرتفع ما فيه الكفاية لإبقاء البروبان سائلاً

ومع أن الزيوت الجفوفة المعروفة قابلة للامت ا زج بشكل كامل بالبروبان في درجات الحرارة العادية ، لكنها تظهر طورين عندما يسخن الخليط حتى درجة 65 °م، وتزداد كمية الجزء غير المنحل عند الاقت ا رب من الدرجة الحرجة للبروبان 06 °م ويمكن هذا الظرف الحرج السائد الجزء غير المنحل ، . critical temperature .

والذي يتألف أساساً من المواد الملونة ، والجليسيريدات غير المشبعة من التبدل حسب الرغبة وذلك بمراقبة درجة حرارة التصنيع تحت ضغط معين .

إن غاز البروبان هو غاز عديم ال ا رئحة في درجة الح ا ررة العادية درجة غليانه°0005- م لذلك من الضروري تشغيل العملية تحت ضغط 533 ليبره/إنش مربع. ) 05 كغ/سم 2 (

وقد استخدمت هذه العملية على مستوٍ تجاري لتكرير الشحم الحيواني والمواد الدسمة الأخرى وذات النوعية المتدنية . لكن فيما بعد أصبحت تستخدم لفصل زيوت الأسماك ، والزيوت الجفوفة الأخرى .

» التصنيع والتكرير للزيوت MANUFACTURE & REFINING
» الفصل بمعدات الطرد المركزى/Centrifugation and centrifuges
» دراسة جدوى فنية لتصنيع البطاريات (رصاص+حمض) النسخة الانجيليزية
» تصميمات لخطوط تدوير الزيوت المستعملة للحصول على زيوت احادية ومتعددة
» دراسة بيئية متكاملة لمصنع تدوير وتكرير الزيوت المعدنية المستعملة بطريقة التقطير الفراغى ببرج التقطير