Yağ+ yağ asidi+ çözücü sisteminin sıvı-sıvı faz dengelerinde kısmi gliseridlerin etkisi


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Istanbul Technical University, Fen Bilimleri Enstitüsü, Turkey

Approval Date: 2013

Thesis Language: Turkish

Student: BURCU SÖZER

Supervisor: Hale Gürbüz

Abstract:

Ham bitkisel yağlardan, gıda veya endüstriyel amaçlı kullanıma uygun yağ elde etmek üzere yağın oksidasyon direncini, tadını ve kokusunu bozarak tüketiminde sorun yaratan serbest yağ asitlerinin (SYA) giderilmesi, rafine yağ kalitesi ve fiyatına en fazla etkiyi yapan adım olarak büyük önem taşır. Asit giderme işlemi için sıvı-sıvı ekstraksiyonuna dayanan prosesler, endüstride uygulanmakta olan geleneksel (alkali nötralizasyonu ve distilasyon) yöntemlere alternatif olarak geliştirilen diğer yöntemlere göre öne çıkmaktadır. Ortam sıcaklığında ve atmosfer basıncında uygulanması nedeniyle daha az enerji tüketen ılımlı bir ayırma yöntemi olması ve atık probleminin olmaması, sıvı-sıvı ekstraksiyonunun en önemli avantajlarını oluşturmaktadır.Sıvı-sıvı ekstraksiyonuna dayanan alternatif proseslerin endüstriyel ölçekte geliştirilmesi için bitkisel yağ+yağ asidi+çözücü sistemlerine ilişkin sıvı-sıvı faz denge verileri temel oluşturmaktadır. Ancak, bu konuda literatürde yer alan veriler son yıllarda gerçekleştirilen sınırlı sayıdaki çalışmalara dayanmaktadır. Konuyla ilgili verilerin azlığı; ayrıca, bu verilerin genellikle rafine yağ+saf yağ asidi+çözücüden oluşan model karışımlarla elde edilmiş olması nedeniyle konu hala araştırmaya açık bir alan olarak önem taşımaktadır.Rafine yağ+saf yağ asidi+çözücüden oluşan model sistemler, yağların doğal hidrolizi sonucunda SYA ile birlikte oluşan kısmi gliseridleri içermezler. Hidrolizlenmiş yağlarda doğal olarak bulunan kısmi gliseridlerin, sıvı-sıvı ekstraksiyon için önemli olan faz dengeleri üzerine etkisi olabileceği öngörüldüğünden, bu çalışmada bu etkinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla gerçekleştirilen deneysel çalışmada, sıvı-sıvı faz dengelerinin belirlenmesi için kullanılan yağ-yağ asidi-çözücü sistemleri, asit değeri doğal olarak hidrolizle değişen, dolayısıyla içerdiği SYA yanında hidroliz reaksiyonu ile oluşan farklı miktarlarda kısmi gliseridleri de içeren bir yağ kullanılarak hazırlanmıştır. % 82 etanol içeren sulu etanol veya mutlak saflıkta metanol olmak üzere iki farklı çözücü için farklı sürelerde hidroliz sonucunda SYA ve kısmi gliserid içeriği değiştirilen çörek otundan elde edilen yağ (çözücü/yağ oranı 2:1) kullanılarak hazırlanan ÇOY+SYA+%82EtOH ve ÇOY+SYA+MeOH karışımları, 25ºC veya 30ºC'de çalkalamalı bir su banyosunda 24 saat bekletilmesi ile dengeye ulaşması sağlanmış; karışımın santrifüjlenmesi ile ayrılan rafinat ve ekstrakt fazlarının SYA, çözücü ve nötr yağ içerikleri ile bu çalışmada etkisi incelenen kısmi gliseridlerin ham yağ, rafinat ve ekstrakt fazlardaki içerikleri belirlenmiştir. Elde edilen iki sıvı-sıvı faz diyagramının benzer koşullarda (sıcaklık, çözücü cinsi) saf sistemler için elde edilmiş literatür verileriyle kıyaslanmıştır. Ayrıca, kısmen asitliği giderilmiş ve doğal olarak kısmi gliserid içeriği düşürülmüş çörek otu yağı kullanılarak yağ+saf yağ asidi+çözücü sistemi hazırlanarak kısmi gliserid etkisinin sıvı-sıvı faz dengelerinde belirgin olarak görüldüğü yüksek asitlik bölgesi için kıyaslama yapılmıştır. Bu kıyaslamalar sonucunda elde edilen bulgulara göre: KG'lerin ÇOY+SYA+çözücü sistemi sıvı-sıvı faz dengeleri üzerinde dikkate değer bir etkisi bulunmaktadır. Yağda SYA oluşumunun sonucunda doğal olarak meydana gelen polar yapılı KG'lerin ikili heterojen faz bölgesini biraz daralttığı belirlenmiştir. Bu etki özellikle KG derişiminin de yüksek olduğu yüksek SYA içerikli bileşimlerde (faz diyagramı üst bölgesi) belirginleşmektedir. KG'lerin varlığı, her iki çözücü sisteminde de bağlantı doğrularının eğimini rafine yağ + saf yağ asidi + çözücüden oluşan model karışımlarda elde edilen bağlantı doğrularına kıyasla belirgin şekilde değiştirmektedir. Bu değişimin sonucu olarak SYA'lerinin dağılım katsayısı KG'lerin varlığında düşmektedir. Bu durum çözücülerin SYA ekstraksiyon kapasitesini düşürmektedir ve özellikle yüksek asitli yağlardan sıvı-sıvı ekstraksiyonuna dayanan asit giderme proseslerinin tasarımında dikkate alınması gereklidir.? Kullanılan çözücülerin polaritelerinin hemen hemen aynı olması nedeniyle, hem ÇOY+SYA+%82EtOH hem de ÇOY+SYA+MeOH sistemlerinde çözücülerin SYA seçicilikleri hemen hemen aynı olup, başlangıç yağındaki SYA derişiminin ve buna paralel olarak KG derişiminin artmasıyla azalmaktadır. Çözücü ekstraksiyonu ile asit giderme yönteminin endüstriyel uygulamalarda kullanımı için sıvı-sıvı faz denge verileri üzerine daha çok çalışma yapılmasına ihtiyaç vardır. Bu çalışmalarda, ham yağdan kaynaklanan bütün önemli bileşenlerin etkisi göz önünde bulundurulmalıdır