BİTKİSEL YAĞ RAFİNASYON ARTIKLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ

Transkript

1 GIDA (2013) 38 (6): doi: /gida GD Derleme / Review BİTKİSEL YAĞ RAFİNASYON ARTIKLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ Fahri Yemişçioğlu, Onur Özdikicierler*, Aytaç Saygın Gümüşkesen, Ayşegül Ermek Sönmez Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, G da Mühendisli i Bölümü, zmir Gelifl tarihi / Received: Düzeltilerek Gelifl tarihi / Received in revised form: Kabul tarihi / Accepted: Özet Bitkisel kaynakl ham ya lar n rafinasyonu; kimyasal rafinasyon ve fiziksel rafinasyon olmak üzere iki yöntemle gerçeklefltirilmektedir. Rafinasyon ifllemleri s ras nda oluflan ve yan ürün olarak de erlendirilebilen at klar; degumming iflleminde ya dan uzaklaflt r lan fosfolipidler (lesitin üretimi), nötralizasyon ifllemi s ras nda sabunlaflma reaksiyonu sonucu oluflan sabun (sabun, asit ya üretimi), renk açma ifllemi s ras nda kullan lan a artma topra (adsorbe edilen ya n ve do al renk maddelerinin geri kazan lmas ) ve deodorizasyon ifllemi s ras nda oluflan destilat (sterol, tokoferol, skualen, ya asitleri üretimi) olmak üzere dört grup alt nda özetlenebilir. Bu derlemede; yap flkan maddelerden lesitinin saflaflt r lmas, sabundan ya asidi üretimi, a artma topra ndan ya n geri kazan lmas, deodorizasyon destilat ndan ya asitleri, skualen, sterol ve tokoferolün elde edilmesinde kullan lan yöntemler detayl olarak ele al narak incelenmifltir. Anahtar kelimeler: Bitkisel ya rafinasyonu, lesitin, sabun faz, a artma topra, deodorizasyon distilat RE-ENGINEERING of EDIBLE OIL REFINING WASTES Abstract Edible oils can be refined by chemical and physical methods. Chemical refining consists of four steps: degumming, neutralization, bleaching and deodorization. Physical refining consists of three steps; degumming, bleaching, and simultaneous deacidification / deodorization step by using steam distillation. During refining process four groups of by-products are produced: phospholipids (Lecithin) during degumming; soapstock during neutralization; bleached earth/absorbed oil during bleaching and deodorizer distillate (sterol, tocopherol, squalene, fatty acids) during deodorization. In this study, purification of lecithin, production of acid oil from soapstock, recovery of oil from spent bleaching earth, and finally, separation and purification of fatty acids, squalene, sterol, and tocopherol from the deodorization distillate are discussed. Keywords: Edible oil refining, lecithin, soap-stock, bleaching earth, deodorization distillate *Yazışmalardan sorumlu yazar / Corresponding author; onur.ozdikicierler@ege.edu.tr, (+90) , (+90)

2 F. Yemişçioğlu, O. Özdikicierler, A. S. Gümüşkesen, A. E. Sönmez GİRİŞ Genellikle natürel olarak tüketime uygun olan zeytinya d fl ndaki bitkisel tohum ve meyve ya lar ; çeflitli renk ve koku maddeleri, serbest ya asitleri (SYA), uçucu aldehit ve ketonlar, hidrokarbonlar ve polisiklik aromatik hidrokarbonlar (PAH) gibi baz yabanc bileflenleri içermelerinden dolay ham olarak tüketilemezler. Rafinasyon ifllemi, ham ya n yap s ndaki istenmeyen bileflenlerin uzaklaflt r lmas ya da miktarlar n n kabul edilebilir düzeye düflürülebilmesi amac yla uygulanan ifllemlerden oluflmaktad r (1). Ya larda konvansiyonel rafinasyon ifllemi; kimyasal rafinasyon ve fiziksel rafinasyon olmak üzere iki yöntemle yap lmaktad r. Rafinasyon ifllemleri aras ndaki temel farkl l k; kimyasal rafinasyonda serbest ya asitlerinin alkali çözeltileriyle sabun faz oluflturmak suretiyle ayr lmalar ; fiziksel rafinasyon yönteminde ise su buhar distilasyonu ile uzaklaflt r lmalar d r. Çizelge 1 de ham ya lar n rafinasyonu s ras nda ya dan uzaklaflt r lan ve yan ürün olarak de erlendirilebilen maddeler yer almaktad r (1-4). Degumming İşlemi Sırasında Yağdan Uzaklaştırılan Yapışkan Maddelerden Lesitinin Geri Kazanılması Ham bitkisel ya larda bulunan bafll ca fosfolipidler; fosfotidiletanolamin, fosfotidilkolin, fosfotidilserin, fosfotidilinositol olarak s ralanabilir. Fosfolipidler asit ve/veya su ile yap lan yap flkan maddelerin giderilmesi ifllemi ile ya dan uzaklaflt r lmaktad r. Genel olarak ham ya dan hidratasyon yöntemi ile uzaklaflt r lan fosfolipid kar fl m lesitin olarak adland r lmakta, g da, yem, kozmetik ve kimya sektöründe emülgatör olarak kullan lmaktad r (1). Lesitin üretimi için en uygun ham ya, %2-3 oran nda fosfolipit içeri ine sahip olan soya ya d r. Ham soya ya n n su ile yap flkan maddelerinin giderilmesi sonucu ilk aflamada %40-50 oran nda su içeren ham lesitin elde edilmektedir. Ham lesitin yaklafl k olarak; %15 fosfatidilkolin, %13 fosfatidiletanolamin, %9 fosfatidilinositil, %5 fosfatidikasit ve %2 fosfatidilserin içermektedir (5, 6). Lesitinin içerdi i fosfolipidlerin oran de ifltikçe lesitinin ya içinde su emülsiyonu (su/ya ) veya su içinde ya emülsiyonu (ya /su) oluflturmadaki baflar s da de iflmektedir. Yüksek oranda fosfatidilkolin gibi hidrate olabilen fosfolipidleri içeren lesitin ya /su emülsiyonlar nda, fosfatidiletanolamin gibi hidrate olma özelli i düflük olan fosfolipidleri içeren lesitin ise su/ya emülsiyonlar nda etkili olmaktad r. Emülgatörlerin hangi emülsiyonlarda daha etkili olaca Hidrofilik -Lipofilik Denge De eri (Hydrophilic/Lipophilic Balance-HLB) ile belirlenmektedir (7-9). Ticari lesitin üretiminde ham lesitin rafinasyon ifllemlerine tabi tutulur. Ham lesitinin rafinasyonunda amaç, serbest asitlik, hekzanda çözünmeyen safs zl klar n miktar, viskozite ve renk gibi kalite parametrelerinin istenilen düzeye getirilmesidir (9). Bunun yan s ra lesitin, modifikasyon ve fraksiyonizasyon ifllemlerinden de geçirilmekte, farkl HLB de erlerine sahip lesitin üretimi mümkün olabilmektedir. Lesitinin modifikasyonu için enzimatik modifikasyon, asetilasyon ve hidroksilasyon yöntemleri uygulanmakta, lesitinin fraksiyonizasyonu ise alkol fraksiyonizasyonu ve kromatografik fraksiyonizasyon yöntemleri ile gerçeklefltirilebilmektedir (9-13). Ham lesitine, hidrojen peroksit (H 2 O 2 ) ile renk açma ifllemi uyguland ktan sonra lesitin s v veya toz halinde elde edilebilmektedir. Toz lesitin eldesinde kurutma ifllemi kesikli ya da sürekli kurutucularda, vakum alt nda gerçeklefltirilmektedir. Kurutma iflleminin k sa sürede ve düflük s cakl kta yap lmas, yüksek kalitede lesitin üretebilmek Çizelge 1.Ham ya n rafinasyonu s ras nda ya dan uzaklaflt r lan maddeler ve at klar/yan ürünler Table 1. Removed compounds form crude oil during refining processes and wastes/by-products Rafinasyon Kademeleri Uzaklaflt r lan Maddeler At k (Yan Ürünler) Refining Steps Removed Compounds Waste (By-products) Yap flkan maddelerin giderilmesi Fosfolipidler, iz metaller Fosfolipidler Degumming Phospholipids, trace metals Phospholipids Nötralizasyon SYA, fosfolipidler Sabun faz Neutralization Free fatty acids, phospholipids Soap-stock Renk açma Renk maddeleri, sabun faz A artma topra Bleaching Coloring bodies, soap-stock Bleaching earth Deodorizasyon Aldehit, keton, SYA, tokoferol, sterol, Serbest ya asitleri, skualen, tokoferol, Deodorization pestisit, PAH sterol, oksidasyon ürünleri Aldehides, ketones, free fatty acids, Free fatty acids, squalene, tocopherols, tocopherols, sterols, pesticides, PAH sterols, oxidation products 368

3 Bitkisel Yağ Rafinasyon Artıklarının Değerlendirilmesi için önemlidir. Kurutma ifllemi s ras nda oluflan köpük, vakum düzeyinin ayarlanmas n zorunlu k lmaktad r. Bu nedenle de kontrollü vakum uygulamas ile kurutma ifllemi 3-4 saat sürmektedir. Lesitinin kurutulmas nda yatay film buharlaflt r c lar yayg n olarak kullan lmaktad r. Kurutma ifllemi tamamland ktan sonra lesitin so utularak yaklafl k C s cakl kta depolanmaktad r (10, 14). Nötralizasyon İşlemi Sırasında Oluşan Sabun Fazının Değerlendirilmesi Kimyasal rafinasyonun ikinci aflamas n oluflturan nötralizasyon iflleminde serbest ya asitleri alkali çözeltileriyle muamele edilmekte ve oluflan sabun faz ya dan santrifüjleme yöntemiyle ayr lmaktad r. Oluflan sabun yaklafl k olarak %40-45 ya l madde, %40-45 su ve %10 fosfolipid içermektedir. Çizelge 2 de farkl ya lar n nötralizasyonu sonucunda oluflan sabunun içeri i görülmektedir (1, 15). Sabunlaflma tepkimesi sonucu oluflan ve nötr ya dan uzaklaflt r lan sabun, asit ile muamele edilerek ya asitleri (asit ya ) elde edilmektedir (Eflitlik 1). Bu amaçla sabun; %10 luk sülfürik asit çözeltisi ile 2-4 saat süreyle kaynat lmakta ve bu sürenin sonunda kar fl ma %25-50 oran nda su ilave edilerek kaynatma ifllemine k sa bir süre daha devam edilmektedir (1, 2). Eflitlik 1. 2RCOONa + H 2 2RCOOH + Na 2 SO 4 Yüksek oranda sodyum veya potasyum sülfat içeren çözeltilerdeki asit ya n ay rmak için Braae ya da Crauer yöntemi kullan lmaktad r. Braae yönteminde emülsiyonu k rmak için ppm etilhidroksietilselüloz kullan l rken, Crauer yönteminde ise oluflan ya asitleri santrifüj kullan larak asitli sudan ayr lmaktad r. Burada amaç, asitli sudaki ya oran n %0.4 de erinin alt na düflürmektir (16). Asit ya ndan sabun üretimi için yavafl bir sabunlaflma sonras nda oluflan emülsiyon NaCl ile k r larak sabun faz elde edilir. Bu sabun daha sonra kurutulup kal planarak ambalajlanmaktad r. Sert sabun üretimi için asit ya sodyum hidroksit (NaOH) ile sabunlaflt r l rken arap sabunu gibi yumuflak sabunlar n üretimi için potasyum hidroksit (KOH) ile sabunlaflma gerçeklefltirilir (17, 18). Belirtilen yöntemlerle elde edilen ve asit ya olarak adland r lan yan ürün; transesterifikasyon yöntemiyle biyodizel üretiminde veya hayvan yemi katk s olarak kullan labilmektedir (18). Renk Açma İşleminde Kullanılmış Ağartma Toprağının Yan Ürün Olarak Değerlendirilmesi Yap flkan maddeleri giderilen ve asitli i düflürülen ya a, kimyasal rafinasyonun üçüncü kademesinde renk açma ifllemi uygulanmaktad r. A artma topra kullan m ile gerçeklefltirilen bu ifllemde toprak; renk maddelerini, baz oksidasyon ürünlerini, sabun kal nt lar n, fosfolipidleri de adsorbe etmektedir. Renk açma ifllemi sonunda kullan lm fl a artma topra filtre presler yard m yla rengi aç lan ya dan uzaklaflt r lmakta ve filtrasyon iflleminden sonra filtre keki olarak ifade edilen a artma topra nda %20-40 oran nda ya kald bilinmektedir (19). Filtre kekinde kalan ya n geri kazan lmas nda farkl yöntemler kullan lmaktad r (20-27). Filtre kekindeki ya n buhar püskürtülerek al nmas : Bu yöntemde filtre kekine buhar püskürtülerek kekteki ya oran %25 oran na düflürülmektedir. Ya n daha düflük oranlara indirilmesi, al nan ya n yüksek oranda ya d fl safs zl klar içermesi nedeniyle önerilmemektedir. Elde edilen ya genel olarak sabun yap m nda kullan lmaktad r. Filtre kekindeki ya n s cak su sirkülasyonu ile al nmas : Filtre sisteminden 95 C deki s cak su 30 dakika süreyle geçirilerek kekteki ya oran %20 düzeyine kadar düflürülmektedir. Bu yöntemle elde edilen ya da sabun yap m nda kullan lmaktad r. Filtre kekindeki ya n hekzan sirkülasyonu ile al nmas : Filtrasyon kekinden yaklafl k 20 dakika süreyle hekzan geçirilerek %12 oran nda ya içeren Çizelge 2. Ya lar n nötralizasyonu sonucunda oluflan sabunun kompozisyonu Table 2. Composition of soapstock produced from alkali neutralisation of edible oils M s r ya Yerf st ya Pamuk ya Corn oil Peanut oil Cottonseed oil Nem (%), Moisture (%) Ya Asitleri (%), Fatty Acids (%) Nötr Ya (%), Neutralized Oil (%) Fosfor (%), Phosphorus (%) Sodyum (%), Sodium (%) Azot (%), Nitrogen (%)

4 F. Yemişçioğlu, O. Özdikicierler, A. S. Gümüşkesen, A. E. Sönmez misella (ya +çözgen) elde edilmektedir. Kekteki hekzan buharla, miselladaki hekzan ise destilasyon kolonu yard m ile uzaklaflt r l r. Filtre kekinin çözgen ekstraksiyonuna tabi tutulacak tohum pulcuklar yla kar flt r larak ya n n al nmas : Bu yöntem elde edilecek ham ya n kalitesini olumsuz etkiledi i için önerilmemektedir. Filtre kekindeki ya n mineral ve sabunlaflmayan madde içeri inin yüksek olmas ve önemli düzeyde oksidasyon ürünlerini içermesi, elde edilecek ham ya n kalitesini düflürmekte, rafinasyon kayb n n yükselmesine neden olmaktad r. Filtre kekinin soda ve tuz içeren suda kaynat larak ya n n al nmas : Bu yöntemde filtre keki, %3 sodyum karbonat ve %3 tuz içeren suda kaynat l r. Ucuz ve basit bir yöntem olmas na karfl l k ancak yem sanayinde kullan labilecek düflük kalitede ya elde edilmektedir. Deodorizasyon Distilatının Değerlendirilmesi Ham ya lar n rafinasyonunda uygulanan son ifllem kademesi deodorizasyon ifllemidir. Bu ifllem kimyasal rafinasyonda C s cakl kta, 3-5mBar bas nçta, ya n %0.5 1 i kadar su buhar enjeksiyonu ile yaklafl k dk süreyle uygulanmaktad r. Bu koflullarda uçucu bileflenler su buhar n n da sürükleyici etkisi ile ya dan uzaklaflarak deodorizasyon destilat nda toplanmaktad r. Fiziksel rafinasyonun son kademesi olan su buhar distilasyonunda ise serbest ya asitlerinin uzaklaflt r lmas da amaçland için ifllem daha yüksek s cakl kta ve daha düflük bas nç alt nda 60 dk süreyle uygulanmaktad r. fllem koflullar ndaki bu farkl l k, oluflan distilatlar n bileflen kompozisyonlar n da de ifltirmektedir. Su buhar distilasyonu ve deodorizasyon kademesinde oluflan destilat genel olarak serbest ya asitleri, tokoferoller, sterol ve sterol esterleri, skualen, terpenik ve alifatik alkoller, mono-, di- ve tri-gliseritler, ya asitlerinin parçalanma ürünleri, aldehitler, ketonlar aç s ndan zengindir. Fiziksel ve kimyasal rafinasyon yöntemlerinde elde edilen su buhar distilasyonu ve deodorizasyon kademelerinde oluflan distilatlar n kompozisyonu Çizelge 3 de görülmektedir (1, 3, 28, 29). Genel olarak su buhar distilasyonu sonucunda oluflan distilat n, deodorizasyon distilat na göre daha yüksek miktarda serbest ya asitlerini içerdi i, sterol ve tokoferol miktar n n ise daha düflük oldu u bilinmektedir (3). Bu durum, fiziksel rafinasyonun son kademesine gelen ya daki serbest ya asitlerinin bir k sm n n steroller ve tokoferollerle esterleflmesi ve bu esterlerin distilata geçememesiyle aç klanmaktad r. Her ne kadar kimyasal rafinasyonun son aflamas olan deodorizasyon iflleminde de s cakl k esterleflme reaksiyonlar n n gerçekleflmesi için uygun seviyede olsa da bu aflamadaki ya n serbest ya asidi içeri inin düflük olmas, esterleflme tepkimesinin oluflumunu yavafllatmakta, daha uçucu olan serbest haldeki steroller ve tokoferoller kolayca distilata geçmektedir (3, 5). Fiziksel veya kimyasal rafinasyon ifllemleri sonunda oluflan distilat, ekonomik öneme sahip olan tokoferoller, skualen ve sterol gibi biyoaktif bileflenleri içermektedir. Tokoferoller ve skualen ilaç ve kozmetik endüstrisinde kullan lmakta ve do al bir antioksidan olan tokoferolün α- izomerinin ilaç ve kozmetik sanayinde, α-, β-, γ-, δ- izomerlerinden oluflan kar fl m n ise g dalar n haz rlanmas nda katk maddesi olarak kullan labildi i bilinmektedir (28). Bu biyoaktif bileflenlerin ve serbest ya asitlerinin deodorizasyon distilat ndan geri kazan lmas nda kullan lan bafll ca yöntemler; çözgen ekstraksiyonu ve/veya kristalizasyon yöntemi (30-35), süperkritik karbondioksit ekstraksiyonu (36-42), moleküler distilasyon (43-47), membran teknolojisi (48) ve enzimatik yöntemlerdir (49-51). Çizelge 3. Farkl ya lar için fiziksel ve kimyasal rafinasyon yöntemlerinde elde edilen deodorizasyon distilat n n kompozisyonu Table 3. Composition of distillates obtained from physical and chemical refining of different oils. Soya Ya M s r Ya Ayçiçe i Ya Soy Oil Corn Oil Sunflower Oil Bileflen Kimyasal Fiziksel Fiziksel Kimyasal Fiziksel Component Chemical Physical Physical Chemical Physical Skualen (%), Squalene (%) ,5 1 0,5 0,5 Tokoferoller (%), Tocopherols (%) Steroller (%), Sterols (%) Trigliseridler (%), Triglycerides (%) Serbest ya asitleri (%), Free fatty acids (%)

5 Bitkisel Yağ Rafinasyon Artıklarının Değerlendirilmesi Çözgen ektraksiyonu ile deodorizasyon distilat ndaki biyoaktif maddelerin geri kazan lmas : Deodorizasyon destilat ndan sterol ve tokoferolün geri kazan m nda kullan lmaktad r. Kristalizasyon yöntemi özellikle sterolün saflaflt r lmas nda kullan lan bir yöntemdir. Bu amaçla ilk kademede metanol ve hekzan kullan larak iki kademeli s v - s v ekstraksiyonu uygulanmakta, son kademede ise çözgen olarak aseton kullan larak 4 C s cakl kta, 24 saat süreyle uygulanan kristalizasyon ifllemi ile yaklafl k %6.5 sterol içeren deodorizasyon distilat ndan %73 oran nda sterol içeren ürün elde edilebilmektedir. Geri kalan distilattaki tokoferol ise çözgen olarak hekzan ve aseton kullan larak iki kademeli kristalizasyon ifllemiyle konsantre edilmektedir. Yap lan di er bir çal flmada ise, sterolün konsantre edilmesinde kristalizasyon iflleminin aseton/metanol kar fl m kullan larak, -20 C s cakl kta 24 saat süreyle gerçeklefltirilmesinin daha iyi sonuç verdi i belirtilmektedir. Bu yöntemle %80 sterol ile %90 tokoferol ve skualen içeren iki farkl ürün elde edilebilmektedir (30, 35). Süperkritik s v ekstraksiyonu ile deodorizasyon distilat ndaki biyoaktif maddelerin geri kazan lmas : Deodorizasyon distilat ndan sterollerin, tokoferollerin, skualenin ve serbest ya asitlerinin geri kazan lmas nda süperkritik s v ekstraksiyonu yöntemi de kullan lmaktad r. Süperkritik karbondioksit ekstraksiyonunda ifllem bas nc ve s cakl de ifltirilerek uygulanan çok kademeli ekstraksiyon, deodorizasyon destilat ndan skualen, ya asitleri, tokoferoller ve sterollerin farkl fraksiyonlar fleklinde elde edilebilmesini mümkün k lmaktad r. Bu yöntemin en büyük avantaj ise distilattan serbest ya asitlerinin tümünün geri kazan labilmesidir (36-40). Enzimatik yöntemle deodorizasyon destilat ndaki biyoaktif maddelerin geri kazan lmas : Bu yöntemde enzimatik reaksiyonlarla steroller sterol esterlere, açilgliseroller serbest ya asitlerine, serbest ya asitleri ise ya asitleri metil esterlerine dönüfltürülmektedir. Bu bileflenlerin molekül a rl klar birbirlerine yak n oldu u için distilasyon ifllemiyle deodorizasyon distilat ndan uzaklaflt r larak konsantre tokoferol elde edebilmek mümkün olmaktad r. Özellikle serbest ya asitleri ile tokoferollerin buharlaflma noktalar birbirlerine yak n oldu u için ya asitlerinin metil esterlerine dönüfltürülmesi, yüksek tokoferol konsantrasyonuna ulafl lmas n sa lamaktad r. Ancak metilasyon için metanol kullan lmas sterol esterifikasyonunu inhibe etti i için, ilk kademede lipaz kullan larak steroller sterol esterlere dönüfltürülmektedir. Yap lan araflt rmalar, soya ya deodorizasyon destilat ndan tokoferollerin saflaflt r lmas nda Candida lipaz kullan larak %75 tokoferol içeren ürünün %88 ürün verimlili i ile elde edilebildi ini göstermektedir. Bu uygulama ile sterollerin %97 oran nda esterleflebildi i ve bu esterlerin geri kazanma oranlar n n %86 oldu u belirtilmektedir (49, 50). Enzimatik yöntemin en önemli deavantajlar, tokoferollerden serbest ya asitlerinin tamamen uzaklaflt r lamamas, nem, s cakl k, süre, enzim miktar, reaktant oranlar gibi ifllem parametrelerinin ifllemin etkinli ini önemli ölçüde etkilemeleri ve pahal bir uygulama olmas olarak s ralanabilir (51). Moleküler distilasyon yöntemiyle deodorizasyon distilat ndaki biyoaktif maddelerin geri kazan lmas : Moleküler distilasyon ile bir kar fl mdaki bileflenler, yüksek s cakl k ve düflük bas nçta birbirlerinden ayr labilmektedir. Moleküler distilasyonda bileflenler farkl buharlaflma noktalar na sahip olduklar için de il, molekül büyüklükleri aras ndaki farkl l k nedeniyle birbirlerinden ayr l rlar. Moleküllerin birbirleri ile temas etmeden kat ettikleri en uzun mesafe o molekülün Ortalama Serbest Yol u (Mean Free Path) olarak adland r l r ve bileflenlerden düflük molekül a rl nda olanlar büyük molekül a rl nda olanlara göre daha yüksek ortalama serbest yola sahiptirler (43). Molekül a rl düflük olan bileflenlerin moleküler düzeyde kinetik enerjilerinin artt r larak so uk bir yüzey üzerinde toplanmas moleküler distilasyon yönteminin prensibini oluflturmaktad r. Bu yöntem ile tokoferollerin geri kazan m n n %73.4 ten %85.8 de erine yükselmesinin mümkün oldu u belirtilmektedir. Çok k sa sürede ay rman n gerçeklefltirilebildi i bu yöntem ayr ca ekonomiktir (46). Soya ya deodorizasyon distilat ile gerçeklefltirilen bir çal flmada araflt rmac lar öncelikle distilatta bulunan gliseridlerdeki ya asitlerinin tümünü serbest ya asidi formuna dönüfltürmüfllerdir. fllem vakum alt nda (10-6 bar) ve 125 C s cakl kta gerçeklefltirilmifltir. Bu koflullar alt nda serbest ya asitleri distile edilerek kalan fazda tokoferol ve sterollerce zengin bir kar fl m elde etmifllerdir. Son olarak bu kar fl ma aseton ile s v -s v 371

6 F. Yemişçioğlu, O. Özdikicierler, A. S. Gümüşkesen, A. E. Sönmez ekstraksiyonu uygulanm fl ve tokoferolleri 26.1% safl kta içeren kar fl m elde edilebilmifltir (45). Gerçeklefltirilen baflka bir çal flmada ise bitkisel ya lar n deodorizasyon distilat nda yüksek oranda bulunan serbest ya asitlerinin moleküler distilasyon ile uzaklaflt r lmas n n, distilat tokoferollerce zenginlefltirilebilece i belirtilmifltir. Bu çal flmada; 180 C s cakl k ve 10.4g/dk besleme h z ile %18,3 oran nda tokoferol içeren faz elde edilmifl, özellikle ifllem s cakl n n moleküler distilasyon için önemli bir parametre oldu u belirtilmifltir (46). Deodorizasyon distilat nda bulunan ve moleküler distilasyon iflleminde tokoferoller ile yak n moleküler a rl kta olduklar için distilat faz na geçmeden tokoferoller ile kalan sterollerin, lipaz enzimi kullanarak ya asitleri ile esterlefltirilmesi ve moleküler distilasyondan önce yap lan bir moleküler distilasyon ifllemi ile bileflenler belirli oranda birbirlerinden ayr labilmektedir. Uygulanan moleküler distilasyon ifllemi ile %65 oran nda tokoferol içeren bir faz elde edilmifltir (43). Membran yöntemiyle deodorizasyon distilat ndaki biyoaktif bileflenlerin geri kazan lmas : Deodorizasyon destilat ndan tokoferollerin geri kazan lmas nda çözgenli ve çözgensiz ortamda hidrofobik gözeneksiz yo un polimerik membranlar da kullan lm flt r. Çözünme ve difüzyon mekanizmas na göre gerçekleflen membran ile ay rma iflleminin seçicili inin deodorizasyon destilat n n esterlefltirilmesi ile yükseldi i belirtilmektedir (32). Ya asitlerinin metil esterlerinin oluflturulmas distilat n viskozitesini düflürmekte, konvektif ak fl yükseltmekte, tokoferollerin seçici olarak ayr lmas n kolaylaflt rmaktad r. Deodorizasyon distilat n n hekzanla seyreltilerek membrana verilmesi, tokoferollerin hekzandaki çözünürlü ünün yüksek olmas nedeniyle seçici olarak distilattan al nmas n kolaylaflt rmaktad r (28, 46). SONUÇ Günümüzde gerek enerji, gerek iflçilik maliyetleri bir ürünün rekabetçi bir ortamda ticari yaflayabilirli inde en önemli parametrelerdir. Bu maliyetleri ortalaman n çok üzerine çeken çevre bask lar ve çevre kirlili i ile ilgi ifllemler de önem tafl maktad r. Üretim aflamas nda yap lacak iyilefltirme uygulamalar ile yeni yat r mlar n yan s ra ç kan at klar n maksimum verimde de erlendirilerek katma de eri yüksek yan ürünlerin elde edilmesi ve üretim aflamalar nda s f r at a do ru bir gidiflin sa lanmas kaç n lmazd r. Bu aç dan konu ele al nd nda bitkisel kaynakl ham ya lar n rafinasyonu aflamalar nda oluflan degumming at klar ndan lesitin, nötralizasyon s ras nda oluflan sabundan ya asitleri, renk açma ifllemi s ras nda oluflan at k a artma topra ndan ya n geri kazan lmas, deodorizasyon distilat ndan biyoaktif bileflenlerin (tokoferoller, steroller, skualen) saflaflt rma teknikleri kullan larak üretilmesi önem tafl maktad r. KAYNAKLAR 1. Gümüflkesen AS, Yemiflçio lu F Bitkisel S v ve Kat Ya Üretim Teknolojisi, Ege Üniversitesi G da Mühendisli i Bölümü, Meta Bas m Matbaas, Bornova, zmir. 224 s. 2. Shahidi, F Bailey s Industrial Oil And Fat Products, John Wiley & Sons, Inc. ABD s. 3. Greyt W Deodorization And Physical Refining, IUPAC-AOCS Workshop on Fats, Oils & Oilseeds Analyses & Production, De Smet Group Belgium. 4. Haslenda H, Jamaludin MZ Industry to Industry By-products Exchange Network towards zero waste in palm oil refining processes. Resour Environ Biotechnol, 55, Vehre R Influence of processing on minor components in vegetable oils, University of Ghent, Faculty of Agricultural and Applied Biological Sciences, Department of Organic Chemistry., 39 s. 6. Scholfield CR Composition of Soybean Lecithin. J Am Oil Chem Soc. 58 (10), Griffin WC Calculation of HLB Values of Non-Ionic Surfactants. Journal of the Society of Cosmetic Chemists 5, Davies JT A quantitative kinetic theory of emulsion type, I. Physical chemistry of the emulsifying agent, Gas/Liquid and Liquid/Liquid Interface. Proceedings of the International Congress of Surface Activity Zeisel SH Choline (a) Properties and Determination. In Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition, Benjamin C (Chief ed.). Academic Press, London, pp

7 Bitkisel Yağ Rafinasyon Artıklarının Değerlendirilmesi 10. Nieuwenhuyzen W, Tomás MC. 2008, Update on vegetable lecithin and phospholipid technologies, Eur. J. Lipid Sci. Technol. 110, Ghosh M, Bhattacharyya DK Soy Lecithin Monoester Interchange Reaction by Microbial Lipase. J Am Oil Chem Soc. 74 (6) List GR, King JW, Johnson JH, Warner K, Mounts TL Supercritical CO 2 Degumming and Physical Refining of Soybean Oil. Food Quality and Safety Research, National Center for Agricultural Utilization Research, Agricultural Research Service, United States Department of Agriculture, Peoria, Illinois Manjula S, Kobayashi I, Subramanian R. 2011, Characterization of phospholipid reverse micelles in nonaqueous systems in relation to their rejection during membrane processing, Food Research International, 44, FEDIOL, 2011, Flow chart of the production chain of soybean meal and oil products for feed application in the EU, Web access: Dowd MK Gas chromatographic characterization of soapstocks from vegetable oil refining. J Chromatogr A. 816, Woerfel JB Alternatives for Processing of Soapstock. World Conference on Oilseed and Edible Oil Processing, The Hague, Proceedings, Fazli Y, Tajdari M, Kermani P Soap Stock Separation Process. Asian Journal Of Chemistry. 25, Dumont MJ, Narine SS Soapstock and deodorizer distillates from North American vegetable oils: Review on their characterization, extraction and utilization. Food Res Int, 40, Ong JTL Oil Recovery from Spent Bleaching Earth and Disposal of the Extracted Material. Of the World Conferance: On Oilseed and Edible Oil Processing, October The Hague, Proceedings, Kheang LS, Foon CS, May CY, Ngan, MA A Study of Residual Oils Recovered from Spent Bleaching Earth:Their Characteristics and Applications. American Journal of Applied Sciences 3(10), Mana M, Ouali MS, Lindheimer M, Menorval LC Removal of lead from aqueous solutions with a treated spent bleaching earth. J Hazard Mater, Huang YP, Chang JI, Biodiesel production from residual oils recovered from spent bleaching earth. Renewable Energy, 35, Suppalakpanya K, Ratanawilai SB, Tongurai C Production of ethyl ester from esterified crude palm oil by microwave with dry washing by bleaching earth. Applied Energy, 87, Suhartini S, Hidayat N, Wijaya S Physical properties characterization of fuel briquette made from spent bleaching earth. Biomass Bioenergy, 35, Boey PL, Ganesan S, Maniam GP Regeneration and Reutilization of Oil-Laden Spent Bleaching Clay via in Situ Transesterification and Calcination. J Am Oil Chem Soc, 88, Malakootian M, Fatehizadeh A, Yousefi N, Ahmadian M, Moosazadeh M Fluoride removal using Regenerated Spent Bleaching Earth (RSBE) from groundwater: Case study on Kuhbonan water. Desalination, 277, Mana M, Ouali MS, Menorval LC, Zajac JJ, Charnay C Regeneration of spent bleaching earth by treatment with cethyltrimethylammonium bromide for application in elimination of acid dye. Chem Eng J, 174, Nagao T, Watanabe Y, Nakano H, Shimada Y Production and Purification of Functional Lipids Through Enzymatic and Microorganism- Mediated Processes. Current Organic Chemistry, 17 (8), Naz S, Sherazi STH, Talpur FN, Talpur MY, Kara H Determination of Unsaponifiable Constituents of Deodorizer Distillates by GC MS. J Am Oil Chem Soc, 89, Lin KM, Koseoglu SS Seperation of sterols from deodorizer distillate by crystallization. Journal of Food Lipids, 10: Buczenko GM, Oliveria JS, Von Meien OF Extraction of tocopherols from the deodorized distillate of soybean oil with liquefied petroleum gas. Eur J Lipid Sci Technol. 105, Chua CLS, Baharin BS, Man YBC, Tan CP Separation of squalene from palm fatty acid distillate using adsorption chromatography, Eur J Lipid Sci Technol, 109 (11),

8 F. Yemişçioğlu, O. Özdikicierler, A. S. Gümüşkesen, A. E. Sönmez 33. Ju YH, Huynh LH, Gunawan S, Chern YT, Kasim NS Irresolvable complex mixture of hydrocarbons in soybean oil deodorizer distillate. J Sep Sci, 35, Yan F, Yang H, Li J, Wang H Optimization of Phytosterols Recovery from Soybean Oil Deodorizer Distillate. J Am Oil Chem Soc, 89, Isso B, Ryan D Extraction of a-tocopherolquinone from vegetable oil deodorizer distillate waste. Eur J Lipid Sci Technol, 114, Bondioli P, Mariani C, Lanzani A, Fedeli E, Muller A Squalene recovery from olive oil deodorizer distillates, J Am Oil Chem Soc, 70 (8), Nagesha GK, Manohar B, Sankar KU Enrichment of tocopherols in modified soy deodorizer distillate using supercritical carbon dioxide extraction, Eur Food Res Technol, 217, Ruivo R, Paiva A, Simões P Phase equilibria of the ternary system methyl oleate/ squalene/carbon dioxide at high pressure conditions, J. Supercrit. Fluids, 29, Mendes MF, Pessoa FLP, Coelcho GV, Uller AMC Recovery of the high aggregated compound present in the deodorizer distillate of the vegetable oils using supercritical fluids. J. Supercrit. Fluids, 34, Sugihara N, Kanda A, Nakano T, Nakamura T, Igusa H, Hara S Novel Fractionation Method for Squalene and Phytosterols Contained in the Deodorization Distillate of Rice Bran Oil, Journal of Oleo Science, 59(2), Akgun NA Separation of squalene from olive oil deodorizer distillate using supercritical fluids. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2011, 113, Liang G, Qiao X, Bi Y, Zoua B, Zhenga Z Studies on purification of allicin by molecular distillation. J Sci Food Agric, 92, Shimada Y, Nakai S, Suenaga M, Sugihara A, Kitano M, Tominaga Y Facile Purification of Tocopherols from Soybean Oil Deodorizer Distillate in High Yield Using Lipase, J Am Oil Chem Soc, 77 (10) Hirota Y, Nagao T, Watanabe Y, Suenaga M, Nakai S, Kitano M, Sugihara A, Shimada Y Purification of Steryl Esters from Soybean Oil Deodorizer Distillate, J Am Oil Chem Soc, 80 (4) Ito T, Nakashimada Y, Senba K, Matsui T, Nishio N H2 and ethanol production from glycerol-containing wastes discharged after biodiesel manufacturing process, J Biosci Bioeng, 100 (3) Martins PF, Ito VM, Batistella CB, Maciel MRW Free fatty acid separation from vegetable oil deodorizer distillate using molecular distillation process. Separation and Purification Technology, 48, Meyer F, Eggers R, Oehlke K, Harbaum-Piayda B, Schwarz K, Siddiqi MA Application of short path distillation for recovery of polyphenols from deodorizer distillate. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 113, Nagesha GK, Subramanian R, Sankar KU Processing of Tocopherol and FA Systems Using a Nonporous Denser Polymeric Membrane, J Am Oil Chem Soc. 80, Teixeira ARS, Santos JLC, Crespo JG Lipase-Catalyzed Consecutive Batch Reaction for Production of Steryl Esters from Vegetable Oil Deodorizer Distillates. Ind. Eng. Chem. Res. 51, Nagao T, Kobayashi T, Hirota Y, Kitano M, Kishimoto C, Fujita T Improvement of a process for purification of tocopherols and sterols from soybean oil deodorizer distillate. J Mol Catal B Enzym, 37, Ramamurthi S, Mc Curdy AR Enzymatic Pretreatment of Deodorizer Distillate for Concentration of Sterols and Tocopherols. J Am Oil Chem Soc, 70(3),