ویستا مرجع مهمترین عناوین خبری / یکشنبه ۳۱ فروردین ۱۳۹۳ / Sunday, 20 April, 2014
بازیافت و استخراج مواد از ضایعات کارخانجات میوه

بازیافت و استخراج مواد از ضایعات کارخانجات میوهصنایع غذایی مانند علوم پایه یعنی شیمی ، فیزیك، ریاضی و غیره یك شاخه نسبتاّ مستقلی نیست كه بتوان آن را به تنهایی تعریف كرد، بلكه تركیبی است از چندین علو م پایه و عملی از قبیل ، شیمی ، میكروبیولوژی مهندسی ، تغذیه و اقتصاد. اگر چه صنایع غذایی مانند بسیاری از علوم دیگر با روشهای سنتی آغاز می شود، ولی امروزه این علم نه تنها علمی پیچیده، بشمارمی رود ، بلكه در پیشرفت علوم وابسته نقشی بسیار مهم دارد. مملكت جمهوری اسلامی ایران، مملكتی است كه هدفش عدم وابستگی به قدرتهای استكباری است، مساله خود كفایی و خود اتكایی كشور امر بسیارمهمی بوده، كه این امر وقتی در مورد مواد غذایی مصداق پیدا می كند، از جایگاه ویژه ای برخوردار خواهدشد، زیرا قدرتهای بزرگ سالهاست كه از مواد غذایی به عنوان اسلحه ای كار آمد استفاده می كنند .
در ایران و دیگر كشورهای در حال توسعه، بخش عظیمی ا ز مواد غذایی به دلایل گوناگونی از قبیل، عدم فرایند صحیح ، عدم وجود سیستمهای حمل و نقل مناسب و غیره تلف شده و معادل آنچه هدر رفته است، بایستی از خارج كشور وارد شود و این به معنای وابستگی است. بنابر این بایستی درصدد یافتن راههای كاهش ضایعات و به تبع آن افزایش راندمان صنایع غذایی باشیم و این امر جز در سایه تحقیق ومطالعه میسر نیست.
یكی از راههای كاهش ضایعات مواد غذایی، باز یافت مواد ناشی از ضایعات كارخانجات مواغذایی می باشد، كه بدین ترتیب نه تنها میتوان از ورود تعدادی از مواد وارداتی مورد نیاز بعضی از صنایع جلوگیری كرد، بلكه می توان آنها را به عنوان صادرات غیر نفتی در نظر گرفت كه بدین ترتیب می توان به توسه سیاست اقتصاد بدون نفت یا سیاست متكی به صادرات غیر نفتی كمك كرد.
دراین مقاله به بررسی بازیافت و استخراج مواد از ضایعات كارخانجات آب میوه پرداخته شده است.
۱- بررسی فرایند آب میوه گیری و بازیافت مواد از ضایعات حاصل از صنایع آب میوه مركبات
۱-۲- شرح فرایند آب میوه گیری در صنایع آب میوه
از آب میوه هایی كه به صورت تجاری در ایران تولید می شوند می توان به آب پرتقال، آب انگور، آب آلبالوو آبلیمو اشاره كرد. بطور كلی مراحل تولید آبمیوه بصورت زیر است:
● درجه بندی میوه ها
میوه ها به عنوان مواد اولیه ورودی به كارخانجات آبمیوه محسوب می شوند، كه پس از ورود بایستی درجه بندی شده و میوه های آفت زده و فاسد شده جدا شوند كه به این مرحله درجه بندی(sorting) كفته می شود.
● استخراج آبمیوه
سیستمهای متفاوتی برای استخراج آب میوه ها استفاده می شود كه قدیمی ترین روش، سیستم خرد كردن و پرس كردن میوه ها باشد، كه در نتیجه آن آب میوه از خود میوه خارج می شود.
این روش در مورد استخراج آب لیمودر ایران استفاده می شود. سیستمهای جدیدتر بدین صورت است كه ابتدا میوه مركبات نصف شده و سپس بر روی كاسه هایی شبیه به نصف پرتقال فشرده شده تا آب میوه خارج شود . این سیستم بیشتر برای آب گیری از پرتقال استفاده می شود.
● اسانس گیری
از آنجا كه اسانس موجود در آب میوه تلخ باشد، بایستی از آب میوه جدا شود. جهت جداسازی اسانس از سیستمهای پاششی در خلأ و یا سانتریفوژ آب میوه استفاده می شود.
● فیلتر كردن آب میوه
از آنجا كه آب میوه ها دارای مقادیری گوشت میوه و یاهسته های میوه می باشد، بایستی آنها را از طریق فیلتر كردن جدا كرد.
● فرمولاسیون آب میوه
آب میوه ها پس از فیلتر شدن وارد مخزنهایی شده تا مواد افزودنی و نگه دارنده به آنها اضافه شود.
● هواگیری
آب مركبات دارای مقادیر زیادی ویتامین «ث» می باشد كه اگر در مجاورت اكسیژن، حرارت، نور ویا فلزاتی مانند مس قرار گیرد، سریع اكسید می شود. برای جداسازی اكسیژن از آب میوه، آنرا به صورت یك لایه نازك در یك مخزن تحت خلاء قرار می دهند، تا اكسیژن موجود در آب میوه خارج شود.
۱- جهت ریز كردن ذرات معلق در آب میوه، آن را تحت فشار حدود۱۲۰ بار در داخل دستگاه هموژنایزر، هموژن می كنند.
● پاستوریزه كردن سریع
از آنجا كه میوه نسبت به حرارت حساس می باشد، نبایستی مدت زیادی در مجاورت حرارت بالا قرار گیرد، بنابراین جهت پاستوریزه كردن، دمای آنرا در یك لحظه كوتاه بالا برده و سریع سرد می كنند تا پاستوریزه شود.
● ضایعات حاصل از صنایع آب میوه گیری از مركبات
گزارشهای دانشگاه فلوریدا نشان می دهد كه در سالهای۱۹۹۳تا۱۱۹۴ حدود۵۸ میلیون تن محصول مركباتی درجهان تولید شده است كه حدود%۷۵ از آنها به منظور تولید آب پرتقال مورد استفاده واقع شده است.
كارخانجات آب میوه گیری از مركبات در طی فرایند، مقادیر زیادی دور ریز یا ضایعات دارندكه شامل پوست، غشاء، دانه‍ها و دیگر قسمتهای میوه می باشند كه مقادیر زیادی راتشكیل می دهند. چنانچه از این مواد به گونه ای استفاده نشود، مشكلات زیادی از لحاظ دفع آنها برای كارخانه ایجاد می شود.
● استفاده از ضایعات كارخانجات آب میوه گیری
بر اساس مدارك طبقه بندی شده ای كه در دسترس می باشد، محصولات جانبی زیادی توسط كارخانجات اب میوه گیری از مركبات در كالیفرنیا تهیه می شود، كه شامل اسانسها، پكتین، خلال خشك شده، پوره ، سیتریك اسید، الكل و سركه می باشند.
●●محصولات جانبی صنایع آب میوه گیری از مركبات
● پالپ خشك شده و ملاس
پوست و بقایای میوه، به كارخانه تهیه غذای دام منتقل می شود. عمل خشك كرد ن ضایعات مرطوب منجر به كاهش رطوبت این مواد از %۸۰ به %۱۰ می شود.
نقطه بحرانی این فرایند، در زمان اضافه كردن آب آهك به پوست میوه می باشدكه موجب می شود، طی عمل پرس كردن و فشردن پوستها، اب موجود در پوستها خارج شود در روش جدید تهیه غذای دام از ضایعات كارخانجات آب گیری از مركبات، مایع استخراجی حاصل از پرس كردن ضایعات و پوست میوه ها بوسیله یك تبخیر كننده كه تحت منبع انرژی حرارتی بخار قراردارد، تغلیظ می شود. این عمل تغلیظ بطور مداوم انجام می شود تا اینكه این مایع غلیظ شده به شیره ای با درجه بریكس[۱] ۵۰ درجه تبدیل شود. اما با انجام موازنه جرم در طول فرایند و انجام محاسبات لازم دیده شد كه بایستی بریكس شیره به ۷۰درجه برسد. اما قبل از خشك كردن این شیره بدست آمده توسط خشك كن، مقداری از آن را به پوستهای میوه ها كه هنوز فرایندی بر روی آنها انجام نشده است بر میگردانند كه نهایتأ در اثر تخمیر می تواند منجر به تولید یك نوع مشروب الكلی گرد.
آب میوه حاصله كه بطور معمول از پرتقال و گریپ فروت رسیده تهیه می شود، برای پرتقال حدود %۵۵ و گریپ فروت حدود%۴۸ از وزن كل میو ه رسیده را تشكیل می دهد. مقدار پالپ خشك شده و شیره (ملاس) بدست آمده در ضمیمه ۱ قید شده است. (۱۹۹۳ ؛ FCPA)
● روغنهای سرد فشرده و اسانسها و دی – لیمونن
روغنهای سرد فشرده را می توان بوسیله سانتریفوژ كردن امولسیون روغن و آب حاصل از پرس كردن پوست مركبات بدست آورد.
دراثر تقطیر كردن فاز اسانس موجود در مخلوط آب و روغن در طول فرایند تبخیر كه به منظور غلیظ ساختن این مخلوط انجام می شود، اسانس بدست می آید.
مقدار محصول بدست آمده از میوه بسته به فاكتورهای زیادی مانند: دستگاهای مورد استفاده و شرایط عملیات، فصل رشد میوه و گوناگونی میوه، متفاوت می باشد، ولی با این حال امكان دارد بازیافتهای به عمل آمده از ضایعات تولید ، كمتر از %۵۰ از این مقادیر باشد و یا در یك فرایند خوب، حتی بیش از %۶۰ بازیافت داشته باشیم.
دی لیمونن(d-limonen ) ، تركیب اصلی روغن پوست مركبات می باشد كه با دكانتاسیون( جداسازی از طریق ایجاد چند فاز مختلف در دكانتور) از جریان ملاس ( شیره ) بدست آمده از تبخیر كننده حاصل می شود. بطور كلی مقدار بازیافت، به بازدهی فرایند بازیافت روغن سرد فشرده بستگی دارد. به عبارت دیگر اگر هیج روغن سرد فشرده ای باز یافت نشود، همانطور كه نمی توان هیچ روغنی را از میوه های وسط سال در فصل رشد استخراج كرد، همه دی- لیمونن ها در پوست میوه ها باقی می ماند و استخراج نشده به غذای دام منتقل می گردد. اگر روغن استخراجی به %۶۰ برسد، بطوری كه این عمل در مورد پرتقال والنسیا (Valancia) انجام می شود، روغن كمتری به منظور بازیافت دی لیمونن باقی می ماند.
بر اساس گزارشات داده شده، مقدار بازیافت واقی دی – لیمونن در حدود ۵./. تا ۷./. كیلوگرم بازای هر جعبه پرتقال می باشد.
اكثر موارد استفاده دی- لیمونن به خاطر خاصیت حلالیت( حلال بودن ) و خاصیت شیمیایی آن می باشد.● پالپ آب میوه و شربت بدست آمده از پالپ
پالپ آب میوه ها كه در نتیجه فرایند استخراج آب میوه بدست می آید، به عنوان محصولاتی كه برای آب میوه ها. آشامیدنی ها و غذاها استفاده می شود، دارای ارزش می باشد. به منظور استفاده كردن از این پالپها، آنها را از ابتدا پاستوریزه و سپس منجمد می كنندو توصیف و شرح فرایندهایی كه بر روی پالپ به عنوان یك محصول جانبی باز یافت شده انجام می شود، در دسترس می باشد(۱۹۹۵. Fox. ۱۹۹۵ Waters ) . علا وه بر این می توان مواد جامد محلول در پالپ را از طریق یك جریان آب كه بطور غیر هم جهت با جریان حركت پالپ، در تماس با پالپ قرار می گیرد، استخراج كرده و شربتی بدست آورد كه این شربت را تغلیظ می كنند. شرح بازیافت شربت حاصل از پالپ، متغیرهای مهم كنترل كیفی و چگونگی استفاده این محصولات در آشامیدنی ها، همگی موجود می باشند.
مقدار پالپ آب میوه در حدود۲ كیلوگرم بازای هر جعبه پرتقال والنسیایی و ۳ كیلوگرم برای گریپ فروت می باشد.
چناكه عمل شستشو بر روی این مقدار پالپ ذكر شده، از طریق آب و با راندمان خوبی انجام شود، می توان به میزان۱/. كیلوگرم، مواد جامد محلول بازای هر جعبه گریپ فروت تولید كند.
● اتانول
زمانی كه از ملاس برای تهیه غذای گاو استفاده نمی شود، از آن برای تهیه الكل استفاده می كنند، كه برای این منظور از تخمیر ملاس توسط یكسری از مخمرهای تجاری استفاده می كنند كه شرح كامل فرایند موجود می باشد.
بطور كلی فرایند تولید اتانول مستلزم رقیق كردن ملاس تا حدود بریكس۲۵، تخمیر ملاس توسط مخمر و تزریق كردن اتانول تولیدی به داخل دستگاه تقطیر می باشد. ملاس تجارتی مركبات كه با درجه بریكس ۷۲ می باشد، دارای ۴۵تا۵۰ درصد قند قابل تخمیر می باشد. برای تولید یك لیتر اتانول خالص به ۵ لیتر ملاس مركبات با بریكس۷۲، نیاز می باشد.
● پكتین
تولید پكتین از پوست مركبات مستلزم استخراج اسیدی، رسوب دادن و خالص سازی پرتوپكتین می باشد. قسمت سفید پوست مركبات بیشترین مقدار پكتین را دارا می باشد.
به منظور بدست آوردن پكتین بیشتر با درجه كیفیت بالاتر، ترجیح داده می شود بجای پرتقال از لیمو ترش و لیمو عمانی و گاهی اوقات از گریپ فروت به عنوان ماده اولیه استفاده شود.
ضایعات چنین فرایندی كه برای تولید پكتین مورد استفاده قرار می گیرد، منجر به اینجادBOD بالایی می گردند، زیرا این ضایعات به شكلی می باشند كه حمل و نقل آنها بسیار مشكل بوده و می تونند باعث آلودگی محیط زیست گردند.
محصول تولیدی در این فرآیند یعنی پكتین ، در غذاهایی ماننند مربا و ژله استفاده می شود.
● روغن دانه مركبات
فرایند روغن گیری از دانه مركبات در سالیان قبل چندان رواجی نداشته است و دلیل آن عدم وجود مقدار مناسب و كافی از دانه های مركبات بوده، كه باعث كاهش راندمان استخراج روغن از دانه ها شده است.
همچنین تولید میوه های بدون هسته از قبیل پرتقال ، گریپ فروت باعث شده كه این فرایند چندان رواج نداشته باشد. حتی با وجود حجم زیادی از میوه فراوری شده در یك كارخانه، مقدار وزن دانه ها به ازای وزن هر جعبه میوه كم می باشد.
جهت روغن گیری موفق از دانه های مركبات، احتیاج به جمع آوری دانه ها از تعدادی كارخانه فرآیند سازی مركبات می باشد كه بایستی این دانه ها را به یك منطقه مركزی منتقل كرده و با عمل خشك كردن قبل از روغن گیری از كپك زدن آنها جلوگیری كنند.
مقدار دانه های موجود درمیوه مركبات متفاوت است و از حدود%۲/. برای گونه های كم دانه و تا%۷ برای گریپ فروت دانه دار، متغیر می باشد.
براساس وزن خشك دانه ، مقدار روغن موجود در دانه حدود۴۰% از كل دانه را تشكیل می دهد.
تركیب اسیدهای چرب دانه های پرتقال و گریپ فرو ت
پالمتیك(%۳۶-۲۶) ، پالمیتوائیك (%۳/.-۱/.)، اتئاریك(%۵-۱) ، اولیئك(%۲۸-۱۸)، لینوائیك (%۴۰-۳۶%) و لینوائیك (%۶ -۲)
روغنهای موجود در دانه های مختلف مركبات از نظر تركیب شبیه به هم می باشند، بجز در مورد لیمو ترش و لیمو عمانی كه میزان لینولنیك اسید آنها ۲تا۳ برابر بیشتر از دیگر گونه ها می باشد. تفاله یا گوشت دانه پس از روغن گیری چیزی حدود%۲۵پروتئین دارد و مشخص شده است كه حاوی اسیدهای آمینه خاصی از قبیل گلیسین ، سیستئین ، متیونین و تریپتفان می باشد.
همچنین مقدار مشخصی( %۱-۵/. ) ماده خشك كه شامل تری ترپنوئید و لیمونین و گلیكوسیدهای نامحلول در آب كه تلخ مزه هم می باشد، در دانه مركبات و جود دارد كه می توانند به عنوان مواد باز دارنده كاربر داشته باشند.
● فلیوونوئیدها
از بین فلیوونوئیدها ، هسپریدین در پرتقال و نارنجین در گریپ فروت، به مقدار زیادی در پوست میوه و به مقدار كمتری در بافت میوه دیده شده اند.
هردو نوع این فیلونوئیدها در دمای محیط در داخل آب محلول می باشند ولی نارنجین در داخل آب داغ خیلی سریع حل می شود. در قدیم استخراج این مواد از داخل پوست و بافت میوه تحت شرایط بازی (۱۰=PH ) انجام می شد و این فرایند با اسیدی كردن محیط جهت خنثی سازی محیط بازی و سپس كریستالیزاسیون به پایان می رسید. پرتقال و گریپ فروت تقریباّ دارای۲/. كیلوگرم هسپریدین و نارنجین به ازای هر جعبه میوه می باشند.
● اهمیت موضوع
سابقاّ محصولات جانبی حاصل از صنایع آب میوه گیری به عنوان منبع مهمی از درآمد اضافی كارخانجات آب میوه گیری به حساب نمی آمد، اما امروز این موضوع از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. از آنجا كه تقاضای مصرف كنندگان برای نوشیدنی ها و آب میوه ها افزایش یافته، مسئله تولید محصولات جانبی این صنایع نه به عنوان یك در آمد جانبی و فرعی ، بلكه به عنوان یك منبع اصلی درآمد ملی محسوب می شود، زیرا هریك ازمواد باز یافتی می تواند صادر شده و به عنوان منبع وارد كننده ارز به كشور مطرح شود.
منابع مورد استفاده
۱- ملكی، مرتضی- دخانی، شهرام- صنایع غذایی ، جلد اول، انتشارات دانشگاه شیراز. ۱۳۷۰
۲- فرجی، رستم- اصول نگهداری مواد غذایی، انتشارات شیراز، ۱۳۷۱
۳-Brddoc R.J.BY products of CitrusFruit .food Technoiogy.(۹).۷۴-۷۷.۱۹۹۵.
۴-Tressler.D.K.and joslyn .M.A. Fruits and Vegetable juice Processing Technology.AVI.Westport.Conn ۱۹۷۱
محمد ایزدی فر
دانشجوی دكترای مهندسی شیمی –صنایع غذایی- دانشگاه تهران
منبع : سایت نپتا

همچنین مشاهده کنید


بیشترین بازدیدها - سرویس خبر
Copyright © 2008 - 2014 vista.ir. All Rights Reserved