AYÇİÇEK YAĞININ AĞARTILMASINDA ASİT AKTİF SEPİYOLİT VE BENTONİTİN KARŞILAŞTIRMALI OLARAK DEĞERLENDİRİLMESİ

Transkript

1 ULUSLARARASI ENDÜSTRİYEL HAMMADDELER SEMPOZYUMU 1-3 Şubat 7, İzmir/-TÜRKİYE, s AYÇİÇEK YAĞININ AĞARTILMASINDA ASİT AKTİF SEPİYOLİT VE BENTONİTİN KARŞILAŞTIRMALI OLARAK DEĞERLENDİRİLMESİ Eyüp SABAH Mustafa ÇINAR Mehmet Sabri ÇELİK

2 GİRİŞ Yemeklik yağların rafinasyonunda önemli bir aşama olan ağartma işlemi, yağdaki renk verici pigmentlerin, kalan fosfolipidlerin, oksidasyon ürünlerinin, iz metallerin ve sabun kalıntılarının adsorbanlarla tutulup daha sonra adsorbanların filtrasyon yardımı ile yağdan uzaklaştırılmasıdır. Adsorban olarak genellikle alüminyum silikatten oluşan aktifleştirilmiş veya rejenere edilmiş killer, aktif karbon ve sentetik silika kullanılmaktadır. Chambers (1959) bir araştırmasında, sepiyolitin mükemmel renk giderme özelliğine işaret etmiş ve düşük oranda sepiyolit katkısının normal ağartma killerinin renk gidermedeki etkinliğini arttırdığını belirlemiştir. Dandy (1967), sepiyolitin keten tohumu yağını çok iyi ağarttığını tespit etmiş ve ağartma aktivitesinin - C arasında ön ısıtma yapıldığında azaldığını ortaya koymuştur. Alvarez (1984), kontak proseslerinde sepiyolitin renk giderici, dehidrat, nötralize edici ve koku giderici olarak kullanılabileceğini belirtmiştir. Türkiye de yemeklik bitkisel yağ üretiminin önemli girdi kalemlerinden birini oluşturan ithale dayalı ağartma toprağı yerine yerli hammaddelerimizin ikamesine yönelik araştırmalar oldukça sınırlı düzeyde yürütülmektedir. Bu bağlamda, Eskişehir-Sivrihisar yöresinden alınan ve ağartma toprağı olarak kullanılacak spesifikasyonlarda hazırlama işlemlerine tabi tutulan kahverengi sepiyolitin ağartma toprağı olarak kullanılabilirliği, yerli ağartma toprağı Bent Ey-11 FF ile mukayeseli olarak araştırılmıştır.

3 DENEYSEL ÇALIŞMALAR Malzeme ve Yöntem Deneylerde kullanılan sepiyolit Koral Industrial Minerals şirketinden temin edilmiş olup, Eskişehir-Sivrihisar yöresine aittir. Karşılaştırma için gerekli olan ithal ağartma toprakları Bent Ey-11 FF, Afyon-Oruçoğlu Yağ Sanayiinden temin edilmiştir. Ağartma işleminde, yine Oruçoğlu Yağ Sanayiinden alınan nötr ayçiçek yağı (HCl, NaOH veya KOH ile nötralize edilen yağ) kullanılmıştır. Boyut küçültme işlemlerinden sonra, yaklaşık %9 ı 1 µm altına indirilen sepiyolit numuneleri, %65 lik 1 N HNO 3 (nitrik asit) ile 1 saat süreyle aktivasyon işlemine tabi tutulmuş ve ph değeri 3,5 oluncaya kadar saf su ile yıkanmıştır. Aktif sepiyolit ve diğer ağartma topraklarının bazı fiziksel ve kimyasal karakteristikleri Çizelge de verilmiştir. Çizelge 1. Aktif sepiyolit ve diğer ağartma topraklarının fiziksel ve kimyasal karakteristikleri. Parametreler Aktif Sepiyolit Bent Ey-11 FF * Yığın yoğunluğu (g/l) Nem oranı (2h, 1 C) (%) Kızdırma kaybı (ön kurutma, 2 h, C) (%) ph (% süspansiyon) (% süspansiyon) BET Yüzey alanı (m 2 /g) Ortalama tane boyut, m (d ) 3 ~ ~ ±5 11, max ,6-4, ,17 * Ortalama tane boyutu hariç diğer parametreler, sözkonusu ürüne ait broşürlerden alınmıştır.

4 DENEYSEL ÇALIŞMALAR Malzeme ve Yöntem Asitle aktive edilmiş sepiyolitin özgül yüzey alanı BET yöntemiyle tespit edilmiş, aktif sepiyolit ve diğer ağartma topraklarının tane boyutu analizleri HELOS-Zetasizer cihazında gerçekleştirilmiştir. Ağartma işleminde hafif bir yağ olan ayçiçek yağı kullanıldığından ağartma işlemleri atmosferik basınç altında gerçekleştirilmiş, asit aktivasyon ve ağartma işlemine ait sabit ve değişken parametreler Çizelge de verilmiştir Çizelge 2. Asit aktivasyonu ve ağartma işlemine ait parametreler. İşletme parametreleri Aktivasyon Kullanılan asit Aktivasyon ısısı ( C) Aktivasyon süresi (saat) Sepiyolit/asit oranı (%) Karıştırma hızı (rpm) Ağartma Ağartma toprağı dozajı (%) Ağartma sıcaklığı ( C) Karıştırma hızı (rpm) Ağartma süresi (dak) Değer ve tür 1 M HNO 3 oda sıcaklığı 1 3.5, 1., , 3, 6 Ağartma işlemi öncesi ve sonrasında yağın serbest yağ asidi ve peroksit değeri tayinleri T.S. 894 (1975) standardına göre yapılmıştır. Ağartma işlemi öncesi ve sonrasında yağın renk ölçümleri Lovibond tintometresinde gerçekleştirilmiş, renk ölçümü sonuçları Lovibond sarısı ve kırmızısı olarak verilmiştir.

5 DENEYSEL ÇALIŞMALAR Malzeme ve Yöntem Topraklarının ağartma performanslarının tespitinde aşağıda verilen Eşitlik (1) kullanılmıştır. A ağartma öncesi : Nötr yağın ölçülen Lovibond sarı ve kırmızı değeri A ağartma sonrası : Ağartma işleminden sonra yağın ölçülen Lovibond sarı ve kırmızı değeri

6 Ağartma performası, % Ağartma performansı, % SONUÇLARIN DEĞERLENDIRILMESI İşletme Parametrelerinin Yağın Rengine Etkisi Asitle aktive dilmiş sepiyolitin, yağ ağartmada etkinliğini ortaya koymak amacıyla Bent Ey-11 FF ile karşılaştırmalı olarak yapılan bu araştırmada öngörülen işletme parametreleri; ağartma toprağı dozajı, ağartma süresi ve sıcaklığıdır. Ağartma işlemi sonucunda yağ kalitesinin göstergesi olarak da yağın Lovibond rengi, peroksit değeri ve serbest yağ asidi miktarı esas alınmıştır. Şekil 1 ve 2, farklı sıcaklık ve ağartma toprağı dozajlarında yapılan ağartma işlemi sonrasında ağartma süresine bağlı olarak yağın renginde meydana gelen değişimi göstermektedir. 15 dakikalık bir ağartma işleminden sonra, ağartma süresinin gerek Lovibond kırmızısı ve gerekse Lovibond sarısı renklerinin açılmasına önemli bir etkisinin olmadığı görülmüştür. Bu durum ağartma işleminin ilk 15 dakika içinde dengeye ulaştığını göstermektedir Sep/yağ :.5% (85 C) Sep/yağ : 1.% (85 C) Sep/yağ : 1.5% (85 C) Sep/yağ :.5% (1 C) Sep/yağ: 1.% (1 C) Sep/yağ : 1.5% (1 C) Ağartma süresi, dakika Bent/yağ :.5% (85 C) Bent/yağ : 1.% (85 C) Bent/yağ : 1.5% (85 C) Bent/yağ :.5% (1 C) Bent/yağ : 1.% (1 C) Bent/yağ : 1.5% (1 C) Ağartma süresi, dakika Şekil ve 1 C de, farklı sepiyolit (a) ve Bent Ey-11 FF (b) dozajlarında yapılan ağartma işleminin, ağartma süresine bağlı performans (Lovibond kırmızı) değişimi.

7 Ağartma performansı, % Ağartma performansı, % SONUÇLARIN DEĞERLENDIRILMESI İşletme Parametrelerinin Yağın Rengine Etkisi Aktif Sepiyolit ve Bent Ey-11 FF ile 85 ve 1 C de yapılan ağartma deneylerinde, ağartma süresindeki artışın ağartma gücü üzerinde önemli bir etkisinin olmadığı, sıcaklık ve dozajın ise kırmızı rengin açılmasında etkili, sarı rengin açılmasında ise kısmen etkin olduğu görülmektedir. Ağartma sıcaklığındaki artışla beraber asit aktif sepiyolitin ağartma performansında görülen iyileşme dikkat çekicidir. Bent Ey-11 FF ile karşılaştırıldığında, aynı şartlarda elde edilen minimum renk değerlerinin eşdeğer düzeyde olması ve hatta 1 C de yapılan ağartma testlerinde asit aktif sepiyolitin yüksek performans göstermesi, aktif sepiyolitin ağartma gücü açısından tatmin edicidir Sep/yağ :.5% (85 C) Sep/yağ : 1.% (85 C) Sep/yağ : 1.5% (85 C) Sep/yağ :.5% (1 C) Sep/yağ : 1.% (1 C) Sep/yağ : 1.5% (1 C) Ağartma süresi, dakika Bent/yağ :.5% (85 C) Bent/yağ : 1.% (85 C) Bent/yağ : 1.5% (85 C) Bent/yağ :.5% (1 C) Bent/yağ : 1.% (1 C) Bent/yağ : 1.5% (1 C) Ağartma süresi, dakika Şekil ve 1 C de, farklı sepiyolit (a) ve Bent Ey-11 FF (b) dozajlarında yapılan ağartma işleminin, ağartma süresine bağlı performans (Lovibond sarı) değişimi.

8 Peroksit değeri, meqo2/kg Peroksit değeri (meqo2/kg) 6 SONUÇLARIN DEĞERLENDIRILMESI İşletme Parametrelerinin Yağın Rengine Etkisi Sepiyolit dozajı ve ağartma sıcaklığı artışı ile birlikte yağın renginde meydana gelen açılma, ağartma esnasında, pigment adsorpsiyonunun yanı sıra oksidasyon reaksiyonlarının da etkili olduğuna ve yağa sarı-kırmızı rengi veren karotenoid pigmentlerin kısmen açıldığına işaret etmektedir. Rich (1967) ve Mounts (1981), oksidasyon ve renk değişimi reaksiyonlarının kompleks reaksiyonlar olduğunu; oksidasyon ve ısının yağlara renk veren karotenoid maddeleri açtığını fakat aynı zamanda bazı yeni pigmentlerin de oluştuğunu bildirmektedir. Şekil 3-a da verilen peroksit değerleri bunu kısmen doğrular mahiyettedir. Başlangıç peroksit değerleri dikkate alındığında, Bent Ey-11 FF/ayçiçek yağı sisteminde sıcaklık artışının etkili olmadığı, buna karşın artan dozajla birlikte yağın peroksit değerlerinin azaldığı ve 15 dakikalık bir ağartma işleminden sonra ise hemen hemen sabit kaldığı görülmektedir. Aktif sepiyolit ile gerçekleştirilen ağartma işleminde, ağartma süresi ve sepiyolit dozajı artışına bağlı olarak düşük ağartma sıcaklığında peroksit değerleri önemli ölçüde değişmezken, artan ağartma sıcaklığı ve süresi ile birlikte peroksit değerleri de yükselmekte; ancak artan ağartma süresine bağlı olarak elde edilen peroksit değerleri, yüksek (%1,5) sepiyolit dozajı ile birlikte sabit kalmaktadır. Bu durum, oksidasyon ve ısının, yağlara renk veren karotenoid maddeleri açtığı tezini desteklemekte ancak, aynı zamanda yeni pigmentlerin oluştuğuna (Cowan, 1976) işaret etmemektedir Sep/yağ : %.5 (85 C) Sep/yağ : %1. (85 C) Sep/yağ : %1.5 (85 C) Sep/yağ : %.5 (1 C) Sep/yağ : %1. (1 C) Sep/yağ : %1.5 (1 C) Süre, dakika Bent/yağ :.5% (85 C) Bent/yağ : 1.% (85 C) Bent/yağ : 1.5% (85 C) Bent/yağ :.5% (1 C) Bent/yağ : 1.% (1 C) Bent/yağ : 1.5% (1 C) Süre, dakika Şekil ve 1 C de, farklı sepiyolit (a) ve Bent Ey- 11 FF (b) dozajlarında yapılan ağartma işleminde peroksit değerlerinin ağartma süresine bağlı olarak değişimi.

9 Serbest yağ asidi, % Serbest yağ asidi (%) SONUÇLARIN DEĞERLENDIRILMESI İşletme Parametrelerinin Yağın Rengine Etkisi Şekil 4 de ağartma süresi, sıcaklığı ve sepiyolit dozajına bağlı olarak verilen serbest yağ asidi değişimleri, oksidasyon tepkimelerinin varlığını doğrulamaktadır. Sepiyolit / ayçiçek yağı sisteminde yağın serbest yağ asidi değerleri (Şekil 4-a), Bent Ey-11 FF/ ayçiçek yağı sistemine (Şekil 4-b) nazaran, bütün sıcaklık değerlerinde, daha az stabilite sergilemektedir. Tablo 1 de görüldüğü gibi, aktif sepiyolitin ph değeri 3,5 olup Bent Ey-11 FF in ph değerine (3,6-4,) oldukça yakındır. Ancak, aktif sepiyolitin serbest yığın yoğunluğu (3 g/l), Bent Ey-11 FF in yığın yoğunluğuna (475- g/l) nazaran oldukça düşüktür. Ağartma kili ph değeri ile serbest yağ asidi artışı arasında ters bir ilişki vardır. ph düştükçe hidrojen iyonu artışına bağlı olarak hidroliz reaksiyonları meydana gelmekte ve hidroliz olan gliseridler serbest yağ asidi ve gliserin formuna dönüşmektedir (Rich, 1967). Ancak, sepiyolitin ayçiçek yağı ile muamelesinde, ortalama tane boyutunun ve yığın yoğunluğunun düşük olması, buna bağlı olarak tanecikler arası boşluklarda hapsolmuş oksijenin ağartma esnasında oksidasyon reaksiyonlarına katılması nedeniyle ağartma süresi, sıcaklığı ve sepiyolit miktarındaki artışlar ile serbest yağ asidi değişimi arasında bir korelasyon kurulamamıştır. Her iki ağartma kili ile yapılan ağartma işleminde, işletme parametrelerindeki değişimin ayçiçek yağının serbest yağ asidi değerlerine etkisi bu perspektiften ele alındığında, sepiyolit / ayçiçek yağı sisteminin Bent Ey-11 FF e nazaran daha az stabil olduğu söylenebilir Sep/yağ : %.5 (85 C) Sep/yağ : %1. (85 C) Sep/yağ : %1.5 (85 C) Sep/yağ : %.5 (1 C) Sep/yağ : %1. (1 C) Sep/yağ : %1.5 (1 C) Süre, dakika Bent/yağ :.5% (85 C) Bent/yağ : 1.% (85 C) Bent/yağ : 1.5% (85 C) Bent/yağ :.5% (1 C) Bent/yağ : 1.% (1 C) Bent/yağ : 1.5% (1 C) Süre, dakika Şekil ve 1 C de, farklı sepiyolit (a) ve Bent Ey- 11 FF (b) dozajlarında yapılan ağartma işleminde serbest yağ asidi değerlerinin ağartma süresine bağlı olarak değişimi.

10 SONUÇLAR 1 N HNO 3 ile asit aktivasyona tabi tutulmuş sepiyolitin nötr ayçiçek yağını ağartma gücü, yüksek ağartma sıcaklığında (1 C) Bent Ey-11 FF e eşdeğer düzeyde, yüksek ağartma toprağı dozajlarında (%1.-1.5) ise daha etkindir. Aktif sepiyolit / ayçiçek yağı sisteminde artan ağartma süresi ve sıcaklık ile yağın peroksit değeri arasında bir korelasyon gözlenmiş; ancak yüksek sıcaklıkta (1 C) yapılan ağartma işleminde sepiyolit dozajı ile peroksit değeri arasında ters bir ilişki olduğu tespit edilmiştir. Bent Ey-11 FF ile gerçekleştirilen ağartma testlerinde sıcaklığın etkisi görülmezken, 15 dakikalık muameleden sonra peroksit değerleri değişmemiş, artan dozajla birlikte hızla azalmıştır. Oksidasyonun ve oksidasyon sonucu gelişen reaksiyonların sepiyolit / ayçiçek yağı sisteminde Bent Ey-11 FF e nazaran daha etkin olduğu belirlenmiş, işletme parametrelerindeki olası değişimlerin serbest yağ asidi üzerine etkisi dikkate alındığında sepiyolit/ayçiçek yağı sisteminin diğerine kıyasla daha az stabil olduğu sonucuna varılmıştır. KATKI BELİRTME Gerek deneylerin ve gerekse yağ analizlerinin yapılması aşamasında, laboratuar imkanlarından faydalandırmak suretiyle, desteklerini bizden esirgemeyen Oruçoğlu Yağ Fabrikası (Afyon) yetkililerine teşekkürü borç biliriz.