هیدروژناسیون روغن نوعی فرایند شیمیایی است که طی آن روغن های مایع گیاهی یا حیوانی با افزودن هیدروژن و در شرایط کنترل شده دما و فشار، به روغن هایی با خواص فیزیکی جدید تبدیل می شوند. هدف اصلی این فرایند، جامد یا نیمه جامد کردن روغن ها، افزایش مقاومت آن ها در برابر اکسیداسیون و در نتیجه بالا بردن ماندگاری و عمر مفید محصولات نهایی است.
برای بهبود پایداری، افزایش طول عمر و اصلاح خواص فیزیکی و شیمیایی روغن ها، فرایندی به نام هیدروژناسیون به کار گرفته می شود. با توجه به نوع روغن هیدروژنه و درجه هیدروژناسیونی که روی آن انجام می شود، خصوصیات گوناگونی مانند مقاومت در برابر اکسیداسیون، نقطه ذوب و طول مدت ماندگاری قابل کنترل و تنظیم است. این نوع روغن ها اغلب در تولید محصولاتی نظیر مارگارین، کره های گیاهی، روغن های نیمه جامد، انواع شیرینی و محصولات فست فودی و همچنین در برخی فرآورده های دارویی مورد استفاده قرار می گیرند.
هیدروژناسیون روغن چیست؟
هیدروژناسیون روغن یک فرایند شیمیایی است که طی آن اتم های هیدروژن به مولکول های چربی اضافه میشوند. این تغییر شیمیایی باعث می شود روغن از حالت مایع به حالت نیمه جامد یا جامد تبدیل شود و در عین حال ویژگی هایی مانند نقطه دود بالاتر، مقاومت بیشتر در برابر اکسیداسیون و افزایش ماندگاری بهبود پیدا کند. در همین راستا، بسیاری از مصرف کنندگان با این سوال مواجه می شوند که روغن بدون ترانس یعنی چه؛ منظور از روغن بدون ترانس، روغنی است که در فرآیند تولید آن از ایجاد اسیدهای چرب ترانس جلوگیری شده و در نتیجه انتخاب سالم تری برای مصرف روزانه محسوب می شود.
در حالت طبیعی، روغن های گیاهی دارای اسیدهای چرب غیراشباع هستند که در دمای اتاق مایع بوده و نسبت به اکسیداسیون و فساد حساس اند. هیدروژناسیون با اشباع کردن این پیوندهای غیراشباع، ساختار مولکولی روغن را تغییر می دهد و باعث افزایش پایداری آن می شود، به گونه ای که در روش های نوین، این پایداری همراه با حفظ سلامت و تولید روغن های بدون ترانس هدف اصلی به شمار می رود.
چرا روغن را هیدروژنه می کنند؟
هیدروژنه کردن روغن، یک فرایند حیاتی در صنایع غذایی و شیمیایی است که دلایل متعددی برای انجام آن وجود دارد. این دلایل نه تنها به بهبود کیفیت روغن مربوط می شوند، بلکه تاثیر مستقیمی بر کاربردهای صنعتی و اقتصادی آن دارند. دلایل انجام آن عبارت اند از:
- افزایش پایداری و طول عمر روغن: روغن های غیراشباع نسبت به حرارت، نور و اکسیژن حساس هستند و سریع تر فاسد می شوند. هیدروژناسیون با اشباع کردن پیوندهای دوگانه، ساختار مولکولی روغن را مقاوم تر می کند.
- بهبود بافت و قوام محصول: بسیاری از محصولات غذایی مانند بیسکویت، کیک و شکلات نیاز به روغنی با قوام مشخص دارند. هیدروژنه کردن روغن، آن را نیمه جامد یا جامد می کند و باعث می شود محصول نهایی دارای بافت مطلوب، نرمی یا تردی مناسب شود.
- افزایش مقاومت در برابر اکسیداسیون: اسیدهای چرب غیراشباع به راحتی با اکسیژن واکنش می دهند و باعث ایجاد ترکیبات نامطلوب و بو و طعم نامناسب می شوند.
- امکان استفاده در دماهای بالاتر: روغن هیدروژنه نقطه دود بالاتری نسبت به روغن های غیراشباع دارد.
- کاربردهای صنعتی گسترده: در صنایع غیرغذایی، مانند تولید روانکارها، گریس ها و روغن های ترانسفورماتور، هیدروژناسیون باعث بهبود پایداری حرارتی و مقاومت در برابر اکسیداسیون می شود.
- کنترل و استانداردسازی کیفیت محصول: با هیدروژناسیون می توان ویژگی های روغن از جمله میزان اشباع، قوام، نقطه ذوب و مقاومت در برابر اکسیداسیون را به صورت دقیق کنترل کرد.
مراحل هیدروژناسیون روغن خوراکی
برای بالا بردن نقطه ذوب روغن های نباتی و افزایش مقاومت آن ها در برابر دماهای بالا، لازم است پیوندهای دوگانه و سه گانه موجود در ساختار اسیدهای چرب این روغن ها از طریق هیدروژناسیون اشباع شوند. این فرایند با استفاده از کاتالیست نیکل انجام می شود. مدت زمان انجام هیدروژناسیون، بسته به روش به کاررفته، بین ۴ تا ۸ ساعت است و این واکنش در تجهیزی به نام کنورتور صورت می گیرد که نقش مهمی در مراحل تولید روغن دارد. مراحل انجام آن عبارتند از:
- حذف هوا و رطوبت از روغن
- افزودن کاتالیست نیکل
- تزریق گاز هیدروژن و انجام واکنش
- توقف واکنش و جداسازی کاتالیست
حذف هوا و رطوبت از روغن
اولین مرحله هیدروژناسیون روغن خوراکی، حذف هوا و رطوبت است تا واکنش هیدروژناسیون به درستی انجام شود و کیفیت روغن حفظ شود. روغن تحت خلا یا جریان گاز بی اثر قرار می گیرد تا آب و اکسیژن خارج شوند، که از واکنش های ناخواسته و اکسید شدن جلوگیری می کند. کنترل دقیق این مرحله اهمیت بالایی دارد، زیرا حتی مقادیر کم رطوبت یا هوا می تواند کارایی کاتالیست و کیفیت روغن را کاهش دهد.
افزودن کاتالیست نیکل
مرحله دوم هیدروژناسیون، افزودن کاتالیست نیکل است که سرعت واکنش را افزایش می دهد و هیدروژن را به پیوندهای دوگانه چربی ها متصل می کند تا روغن اشباع شود. مقدار و توزیع یکنواخت کاتالیست اهمیت دارد و با همزن یا سیستم سیرکولاسیون انجام می شود. کنترل دما، فشار و کیفیت کاتالیست نیز برای راندمان و کیفیت روغن ضروری است.
تزریق گاز هیدروژن و انجام واکنش
مرحله سوم هیدروژناسیون، تزریق گاز هیدروژن و اشباع کردن پیوندهای دوگانه چربی ها است که خواص روغن را تغییر می دهد. این واکنش تحت دما و فشار کنترلشده با کاتالیست نیکل انجام می شود تا راندمان بالا و حداقل محصولات جانبی حاصل شود. کنترل زمان واکنش و شرایط عملیاتی برای حفظ کیفیت و پایداری روغن حیاتی است.
توقف واکنش و جداسازی کاتالیست
آخرین مرحله هیدروژناسیون، توقف واکنش و جداسازی کاتالیست نیکل است. دما و فشار کنترل می شوند تا واکنش متوقف شود، سپس کاتالیست از روغن جدا می شود تا محصول پایدار و ایمن برای مصرف آماده شود. این مرحله تضمین کننده کیفیت، پایداری و خواص مطلوب روغن هیدروژنه است.
انواع هیدروژناسیون
هیدروژناسیون روغن به طور کلی به دو نوع اصلی هیدروژناسیون کامل (Full Hydrogenation) و هیدروژناسیون ناقص یا نیمه هیدروژنه (Partial Hydrogenation) تقسیم می شود. هر یک از این روش ها، ویژگی ها و کاربردهای خاص خود را دارند و انتخاب نوع هیدروژناسیون بستگی به نیازهای محصول نهایی، کاربرد صنعتی و خصوصیات مورد نظر روغن دارد.
هیدروژناسیون کامل (Full Hydrogenation)
هیدروژناسیون کامل فرآیندی است که طی آن تمامی پیوندهای دوگانه چربی های غیراشباع روغن به پیوندهای تک تبدیل می شوند و روغن بهطور کامل اشباع و اغلب جامد در دمای محیط می شود. این فرآیند پایداری بالایی به روغن می دهد و آن را در برابر اکسیداسیون، حرارت و فساد مقاوم می کند. در صنایع غذایی، روغن های کاملا هیدروژنه برای تولید مارگارین، کره گیاهی و محصولات پخت و پز استفاده می شوند، زیرا بافت یکنواخت و قوام ثابت دارند و کیفیت محصول در طول زمان حفظ می شود.
از نظر صنعتی، این روغن ها در تولید روانکارها، گریسها و روغن های ترانسفورماتور کاربرد دارند، زیرا مقاومت حرارتی و پایداری شیمیایی بالایی دارند و در شرایط عملیاتی سخت تغییر کیفیت نمی دهند.
هیدروژناسیون ناقص یا نیمه هیدروژنه (Partial Hydrogenation)
هیدروژناسیون ناقص فرایندی است که در آن تنها بخشی از پیوندهای دوگانه چربی های غیراشباع روغن اشباع می شوند و روغن نیمه جامد با خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوت تولید می گردد. این روغن ها بافت و قوام خاصی دارند و در تولید بیسکویت ها، کیک ها، شکلات و سایر فرآورده های پخت و پز صنعتی کاربرد دارند، زیرا نیمه جامد بودن آن ها باعث تردی یا نرمی مناسب و پایداری طولانی مدت محصولات می شود.
با این حال، هیدروژناسیون ناقص موجب تولید چربی های ترانس می شود که می توانند سلامت قلب و عروق را تحت تاثیر قرار دهند و مصرف آن ها محدودیت های بهداشتی دارد.
کاربردهای هیدروژناسیون روغن
هیدروژناسیون روغن یکی از فرایندهای کلیدی در صنایع غذایی و صنعتی است و کاربردهای متنوع و گسترده ای دارد. با اصلاح ساختار مولکولی چربی ها، روغن هیدروژنه خواص فیزیکی و شیمیایی بهینه ای پیدا می کند که آن را برای مصارف گوناگون مناسب می سازد.
صنایع غذایی
- مارگارین و کره گیاهی: روغن هیدروژنه با بافت جامد یا نیمه جامد، جایگزینی مناسب برای چربی های حیوانی است و پایداری طولانی مدت دارد.
- کیک، بیسکویت و شکلات: روغن نیمه هیدروژنه به تولید محصولاتی با بافت ترد و یکنواخت کمک می کند و کیفیت نهایی محصول را افزایش می دهد.
- سرخ کردن و پخت صنعتی: روغن هیدروژنه به دلیل مقاومت بالاتر در برابر حرارت و اکسیداسیون، مناسب برای فرآوری های صنعتی و سرخ کردن طولانی مدت است.
صنایع غیرغذایی
- روانکارها و گریس ها: روغن های هیدروژنه با پایداری حرارتی بالا، در تولید روانکارهای صنعتی و گریس ها استفاده می شوند تا عملکرد تجهیزات در دماهای بالا تضمین شود.
- روغن های ترانسفورماتور و روغن های صنعتی: مقاومت در برابر اکسیداسیون و پایداری شیمیایی روغن هیدروژنه، آن را برای استفاده در تجهیزات الکتریکی و صنعتی مناسب می کند و طول عمر دستگاه ها را افزایش می دهد.
جمع بندی
هیدروژناسیون روغن باعث افزایش پایداری، مقاومت در برابر اکسیداسیون، طول عمر و قابلیت استفاده روغن در شرایط مختلف می شود. با هیدروژناسیون، روغن می تواند به صورت کامل یا ناقص اشباع شود و بسته به نوع فرایند، کاربردهای متنوعی پیدا کند. هیدروژناسیون کامل، روغنی جامد با طول عمر بالا و حداقل چربی ترانس تولید می کند که برای صنایع غذایی حساس و کاربردهای صنعتی ایده آل است.
هیدروژناسیون ناقص، روغنی نیمه جامد ایجاد می کند که برای تولید بیسکویت، کیک و شکلات مناسب است، هرچند ممکن است مقادیر محدودی چربی ترانس داشته باشد. شرکت نیرونماد خراسان برای انجام فیتراسیون روغن با بهره گیری از فناوری نوین توانسته در این زمینه فعالیتی تخصصی، دقیق و مطابق با استانداردهای روز صنعت انجام دهد و نقش موثری در ارتقای کیفیت محصولات روغنی ایفا کند.
سوالات متداول
آیا روغن هیدروژنه همان چربی ترانس است؟
خیر. همه روغن های هیدروژنه حاوی چربی ترانس نیستند. چربی ترانس تنها در هیدروژناسیون ناقص ایجاد می شود، در حالی که روغن کاملا هیدروژنه تقریبا بدون چربی ترانس است.
تفاوت روغن هیدروژنه با روغن معمولی چیست؟
روغن هیدروژنه پایداری، طول عمر و مقاومت بیشتری در برابر حرارت و اکسیداسیون دارد، در حالی که روغن معمولی نرم تر است و سریع تر فاسد می شود.
روغن کاملا هیدروژنه سالم تر است؟
بله. روغن کاملا هیدروژنه تقریبا بدون چربی ترانس است و نسبت به روغن نیمه هیدروژنه گزینه سالم تری برای قلب و عروق محسوب می شود.
آیا هیدروژناسیون باعث سفت شدن روغن می شود؟
بله. هیدروژناسیون با اشباع کردن پیوندهای دوگانه چربی ها، روغن را از حالت مایع به نیمه جامد یا جامد تبدیل می کند و قوام آن را افزایش می دهد.
من متخصص مهندسی مکانیک هستم و چندین سال در حوزه تصفیه روغن و تجهیزات صنعتی تجربه دارم. هدف من از نوشتن مقالات در «نیرو نماد» این است که دانش فنی را به شکل کاربردی و قابل استفاده برای حرفهایها و علاقهمندان به اشتراک بگذارم.
