Make your own free website on Tripod.com

Yag Sanayii

Yag Sanayii ve Degerlendirme Olanaklari
Yag Teknolojisinde Degerlendirilemeyenler
Yan Urünlerinin Kullanim Alanlari
Kullanilmis yag atiklari
Biodizel eldesi
Kaynaklar
ANA SAYFA

yag.jpg

 

YAĞ SANAYİ ATIKLARI VE DEĞERLENDİRME OLANAKLARI

 

Yağlı tohumların yenilebilen  yağa işlenmeleri birçok farklı yöntemlerle yapılabilmektedir. Her işletmenin esas amacı minimum maliyetle en yüksek verimin elde edilmesidir. Bu yüzden kullanılan yöntemlerin iyi seçilmesi gerekmektedir. Böylelikle kayıplar azalabilmekte verim arttırılmakta, yüksek kaliteli yan ürünler elde edilmekte ve neticede maliyet azaltılabilmektedir.(Batur, 1997)

 

Yağ sanayii atıkları ve değerlendirme  olanakları üç açıdan ele alınmıştır;

1) Geri kazanımları işletmelerde tamamlanabilen işlem atıkları: Bu atıklar işletmelerde kurulan sistemlerle şöyle sıralanabilirler;

— Ham yağ eldesi sırasında açığa çıkan küspe

— Ham yağ eldesinde kullanılan çözgenin geri kazanımı

— Rafinasyonda yapışkan maddelerin giderilmesi sırasında açığa çıkan lesitin

— Rafinasyonda, nötralizasyon sırasında açığa çıkan sabun

— Rafinasyonda , ağartma işlemi sırasında toprağın emdiği yağın geri kazanımı

— Rafinasyonda,  deodarizasyon destilatının geri kazanımı

— Hidrojenasyonda kullanılan katalizörlerin geri kazanımı

 

2) Geri Kazanımları mümkün olmayan çeşitli önlemlerle miktarı azaltılabilen işlem atıkları ;

— Sıvı atıklar yada atık sular

— Hava yayımları

— Katı atıklar

 

3) Geri kazanımları işletmelerde ya da başka dalda faaliyet gösteren işletmelerde tamamlanabilen işlem atıklarının aynı ürün olarak kullanım alanı bulunduğu yerler vardır. Bu yan ürünler: hayvan yemlerine katkı maddeleri, tokoferoller, steroller, yağ asitlari, yağlama yağları, kauçuk,  yüzey kaplamaları, sabunlar, yağlı nitrojen türevleri ve kağıt kaplama malzemeleri olarak kullanılır.(Batur, 1997)

 

1.YAĞLI HAMMADDELERİN YAĞA İŞLENMELERİ

 

                  Yağlı tohumlar; taş parçacıkları,  metal parçacıkları, sap, çöp gibi birçok safsızlıklar içerir. Bu maddeler yağın işlenmesi sırasında kullanılan ekipmanlara zarar  vereceği gibi elde edilen yağın kalitesini ve verimini de düşürürler. Bu sebeplerden dolayı yağlı tohumların temizlenmesi gerekir. Temizleme işlemleri yabancı madde, irilik, şekil, yoğunluk ve mıknatıslık özelliklerine göre çalışan sistemlerden oluşur . Bu sistemler elekler, triyörler, pnömatik ayırıcılar, mıknatıs sistemleri, fırçalama makinaları ve linterleme makinaları (çiğit için ) olarak sıralanabilir.

 

                  Yabancı maddelerden arındırılan yağlı tohumlar: uygun koşullarda tavlama su verme işlemine tabii tutulurlar. Bu  işlem tohumun içini zedelemeden ürünün kolaylıkla alınmasını sağlar. Tavlama işleminden sonra yağlı tohumların kabuklarının soyulması işlemi vardır. Bu işlemler ikili - tekli -  üniversal  kabuk kırma ve ayırma sistemlerinde yapılır. Yağlı  tohumdan ayrılan kabuklar yan ürün olarak sistemi terkederler ve gerektiğinde küspenin protein oranını ayarlamak için küspeye ilave edilir.

 

                  Kabuk kırma makinalarından ayrılan tohum içleri presleme ve ekstraksiyon işlemleri sırasında yağı kolayca serbest bırakmaları için öğütmeye tabi tutulurlar. (flaking)

                  Öğütme  şeklini belirleyen unsur: yağın içten alınmasında kullanılacak yöntemdir. Mekanik presler için iri parçacıklar halinde öğtülmüş tohum yeterli olurken ekstraksiyon sistemleri için öğütülmüş tohumun en fazla 0.07 - 0.08 mm kalınlığında olması istenir. Tohumların pulcuk haline öğütülmelerinde genellikle 5’li vals sistemleri kullanılır.( Gümüşkesen, 2004 )

 

                  Yağlı pulcukların hem yağ veriminin ve kalitesinin arttırılması hemde küspenin  daha iyi değerlendirilmesi için kavrulması gerekmektedir. Yağ veriminin artırılması her işletmenin esas amacıdır. Bunun yanında yan ürün olarak kullanılan küspenin kalitesi de; (işletmeye yan ürün üzerinden gelir sağladığı için) önemlidir. Kavurma işlemi ile küspe kalitesinde artış sağlanmaktadır. Şöyle ki: kavurma sırasında oluşan aroma maddeleri küspenin hayvanlar tarafından iştahla tüketilmesini sağlar. Aynı zamanda çiğitte olduğu gibi gossypol benzeri zehirli maddelerin etkileri yok edilir. Kavurma işlemleri genellikle dikey yada yatay konumdaki katlı kavurma tavalarıyla yapılmaktadır. Kavrulmuş tohumlardan ham yağ elde edilmesinde hammaddenin yağ içeriğine göre: pesleme, çözgen ekstrasyonu yada ön presleme-çözgen ekstraksiyonu yöntemlerinden biri tercih edilir.

 

                  Presleme  yöntemi kesikli yada sürekli uygulanabilmektedir.  Bu sistemlerde verimli bir üretim sağlanması için: tohumun nem ve sıcaklığının iyi belirlenmesi, preslenme süresinin iyi hesaplanması gerekmektedir. Ayrıca yan ürün olarak elde edilen küspenin kalitesini geliştirmek amacıyla presleme öncesi tohuma belli oranda kabuk katılmalı ve pres sonucu elde edilecek küspenin kalınlığı hesaba katılarak ona göre presleme yapılmalıdır.

 

                  Ekstraksiyon yöntemleri ise yağ çözücü ile hammeddenin biraya getirilmesi, yağın çözücü içine girmesi, elde edilen karışımdaki çözücünün yağdan uzaklaştırılması esasına dayanır. Kesikli ve sürekli uygulanabilen ekstraksiyon sistemlerinde uygulanan süre çok önemlidir. Çünkü örneğin; püskürtmeli sürekli ekstraktörlerde 30 dakikalık ekstraksiyon sonucu elde edilen küspenin %15 yağ içerdiği, daldırmalı ekstraktörlerde 120 dakikalık ekstraksiyon sonucu elde edilen küspanin %0,5 yağ içerdiği belirtilmektedir. (Batur, 1997)

 

 

1.1.  Ham Yağ Eldesinde Geri Kazanımlar

 

                  Yağlı tohumlarda ham yağ eldesine kadar yapılan işlemlerde bir çok kayıplar olduğu bilinmektedir.  Bu kayıpları en aza indirmek ve atıkların mümkün olduğunca geri kazanımını sağlamak gerekmektedir. Üretim sırasında oluşan kayıplar ve atıklar TABLO ’da özetlenmektedir:

 

Tablo

TOHUM

ATIKLAR

DEĞERLENDİRİLMELERİ

TEMİZLEME

Yabancı madde

Çöpe yada sulu atıksa atık arıtmaya

LİNTERLEME

Toplanan linter

Pamuk işlemeye

KABUK KIRMA

AYIRMA

 

Kabuklar- katı

tanecikler

Küspeye katkı olarak ilave

PULCUKLAMA-

ÖĞÜTME

Toz-un halinde

zerrecikler

 

Filtrelerle, siklonlarla vb.

toplanım geri kazanım

 

PRESLEME

Küspe

Yan ürünler

DİREK EKS.

Tohum parçacıkları

toplanıp geri kazanım

ÖN PRES-ÇÖZGEN

Misella     

çözgenin geri kazanımı

 

 

 

1.1.1.      Küspeden Çözgenin Geri Kazanımı ve İyi Kalitede Küspe Eldesi:

 

                  Ekstraksiyon sisteminden  çıkan küspe  %25- 40 çözgen içerir. Bu çözgenin geri kazanımı buharlı evaporasyon  sistemlerinde; küspenin dolaylı olarak ısıtılması, küspeye direk buhar verilmesi yada bu iki yöntemin kombinasyonuyla sağlanmaktadır. Bu işlemlere ek olarak küspenin kavrulması da sağlanmakta ve böylelikle yem üretimine uygun tat ve besin özelliklerinde, açık kahverengi,  iyi kalite küspe üretilebilmektedir. Bu açılardan; iyi bir küspe desolventizeri: küspeyi çözgenden arındıran ve küspeyi kavuran özelliklere sahip olmalıdır.

                 

                  Bu amaçla kullanılan en basit sistem D-T (desolventizer-toaster) sistemleridir. Bu sistemlerde indirek buharla ısıtılan  çeketli büyük bir tank vardır. Tank içerisinde dairesel olarak dönebilen , buharla ısıtılan plakalar bulunmaktadır. Sisteme açık buhar girmesini sağlayacak girişler vardır.      İşlem sırasında küspeler ilk olarak en üstteki plaka üzerine yığılırlar. Küspe üzerine açık buhar verilir. Bu işlemle, buhar yoğuştuğundan küspedeki nem miktarı artmaktadır. Bu işlem aynı zamanda küspenin iç yapısını değiştirerek küspeyi tekdüze bir yapıya çevirmekte  ve böylece tekdüze bir kavurma işlemi yapılabilmektedir. Bu arada ortamda oluşan buhar (açık buhar fazlası + hegzan) yükselerek bir siklonda toplanmakta buradan da vakum buharlaşmaya gitmektedir. Her plakada küspenin bir alt plakaya geçişini sağlayacak açıklıklar bulunmaktadır. Böylelikle küspe plakalardan aşağıya inmekte, bu sırada kuruyarak kavrulmaktadır. Küspenin çıkışını sağlayan nokta kapatılarak, plakalardaki küspe önce bir soğutucuda soğutulmakta, sonra istenen boyuta öğütülmekte ve depolanmaya gitmektedir.

 

                  Ekstraksiyon işlemlerinde kapasitenin artırılmasıyla günde 4000 ton küspe işleyebilen desolventizerler dizayn edilmiştir. Bu sistem iki kısımdan oluşmaktadır. Küspenin verildiği  ilk aşama bir buhar kubbesidir (vapor done). Buhar kubbesinde üç adet plaka bulunmaktadır. Bu plakalardan ilk ikisi indirek buharla ısıtma sağlayarak küspedeki buharın uçmasını sağlamakta , üçüncü plakada ise küspeye açık buhar verilmektedir. Sistemde ilk iki plakayla diğer plakaların arasında konik bir filtre (louvre) bulunmaktadır. Bu filtre ilk iki aşamada ayrılan buharın hızını azaltarak alt katmanlara geçişini engellemekte aynı zamanda küspe taneciklerinin buharla alt katmanlara taşınmasını engellemektedir. Sistemin ikinci kısmı dört plakadan oluşmaktadır. Bu bölümde çözgenden arındırılan küspenin pişirilmesi ve kavrulması tamamlanmaktadır.

 

                  Küspenin hegzanın geri kazanımını sağlayan en gelişmiş sistem DTDC (desolventizer-toaster-dryer-cooler) sistemleridir. Bu sistemler daha önce anlatılan sistemlerdeki gibi DT bölümlerinden oluşmaktadır. Burada ilk üç yada dört plakada desolventizasyon , pişirme ve kavurma sağlanmakta ve en sonunda normal sıcaklıktaki havayla soğutma sağlanmaktadır. ( Batur, 1997)

dt.jpg

Figure. Combined Desolventizer-toaster-dryer cooler (DTDC) , (Courtesy of LURGI G.m.b.H.)

 

 

 

1.1.1.      Hegzanın Geri Kazanımı

 

                  Çözgen ekstraksiyonunda kondensörlerden alınan hegzan + su karışımı hegzan geri kazanım ünitelerine gönderilmektedir.

 

                  Modern bir hegzan geri kazanım ünitesi , iki adet absorpsiyon kolonu, yoğuşturucular ve pompalardan oluşmaktadır. Burada ekstraksiyon tanklarından, buharlaştırıcılardan toplanıp gelen hegzan + su karışımı sisteme beslenmektedir. Bu karışım ilk önce minarel yağ absorpsiyon kolonundan geçirilir. Mineral yağ üstten , karışım alttan verilerek karşıt akım sağlanır. İşlem sırasında karışım içindeki hegzan, minarel yağ tarafından absorplanır. Böylelikle serbest hale geçen buhar, kolonun üst kısmından vakum oluşturup dışarıdan sisteme bir bulaşım olmasını engellemektedir. Bu kolonda minarel yağ+hegzan karışımı kolonun altından alınıp ısıtılarak ; ikinci kolona gönderilmektedir.

 

                  İkinci kolona iki giriş vardır. Üstten ısıtılmış karışım , alttan ise buhar verilerek karşıt akım sağlanır. Bu işlemle buhar yukarı tırmanırken hegzan+minarel yağ karışımındaki hegzanı alıp sürükler. Böylelikle kolonun altında sadece mineral yağ kalmış olur. Hegzandan arındırılmış bu yağ yeniden mineral yağ absorpsiyon kolonuna gönderilir. Kolonun üst kısmından ayrılan hegzan+su buharı karışımı yeniden sistemin başlangıç noktasına gönderilmektedir. Burada bir soğutucudan geçirilen hegzan+subuharı karışımı bir dekantöre gönderilmektedir.

 

                  Dekantörde yoğunluk farkından yararlınılarak hegzan + su birbirinden ayrılmaktadır. Su kısmı sistemden alınarak ısıtılmakta ve böylelikle elde edilen hegzan : bir tankta toplanarak yeniden ekstraksiyon sistemlerine gönderilmektedir.

 

 

 

2. RAFİNASYON

 

2.1. Yapışkan Maddelerin Giderilmesi ve İşlem Atıklarının Değerlendirlmesi

     

     Ham yağlar, gum olarak bilinen fosfolipidleri, reçineleri,  iz metalleri içerir. Suda çözünen (hidrate olabilen) ve suda çözünemeyen (hidrate olamayan) yapıdaki bu maddelerin yağ miktarları %0.05 – 3 arasında değişmektedir.

 

  Yapışkan maddelerin yağdan uzaklaştırılma nedenleri üç grup altında toplanabilir;

 

1) Emülgatör yapıdaki  fosfolipidler, özellikle nötralizasyon kademesinde yağ kaybına neden olurlar.

2) Yapışkan maddeler özellikle yüksek sıcaklıkta gerçekleşen deodorizasyon  işlemi sırasınsda koyu renkli maddeler oluşturarak  yağın renginin kararmasına neden olurlar.

3) Yapışkan maddeler  arasında yer alan iz metaller prooksidan yapıda olduklarından oksidatif reaksiyonları hızlandırırlar.

     

     Diğer yandan lesitin gibi bazı fosfolipidler gıda tekstil, boya sanayiinde yaygın olarak kullanılır.

 

     Fosfolipidlerin yapısına  bağlı olarak degumming işlemi, hidratasyon  işlemi ile yada düşük pH’lı çözeltiler kullanılarak yapılır.

 

     Degumming işlemiyle ham yağdan ayrılan yapışkan maddeler ‘işlem atığı’ olarak değerlendirilir. Çünkü yapışkan maddelerden lesitinin ortamdan ayrılması sağlanır ve yan ürün olarak üretim sağlanırsa degumming işleminin verimliliği artacak , buna paralel olarak maliyeti azaltacaktır.

     Degumming  işlemiyle lesitin üretimi amaçlanıyorsa doğru yöntem seçilmelidir. Çünkü lesitin asitlerden etkilenen bileşiktir. İşte bu nedenle hidratasyon yöntemi tercih edilir.

     

Hidratasyon yöntemi ile lesitin eldesi;

 

    Ham yağda bulunan lesitin: çok güçlü polar yapıya sahip olan fosfor asidi grubu içerir. Eğer bu asit su ile karşılaştırılırsa suyu emer ve şişkin bir yapı oluşur.

    Bu işlemin ilk aşamasında ham yağın 50-70 oC ye ısıtılır. Isıtılmış yağa ağırlığının  %1-3 ‘ü  kadar su eklenir. Bu karışım hidratasyon tanklarına alınarak 30-60 dakika boyunca karıştırılır. Bu karıştırma süresince lesitin su alarak şişer. Daha sonra lesitin: ya çöktürülerek yada santrifüj seperasyonu ile ortamdan alınır. Kalan yağlı kısım ise önce 8O°C’ye ısıtılır. Sonra vakumlu kurutucuda suyu uçurulur.( Yağ teknolojisi ders notları)

     Sulu çamur kıvamında degumming işleminden ayrılan lesitin, %40 nem içerir. Bu karışım daha sonra %1 nem değerine kadar kurutulur. Kurutma işlemi lesitinin korunurluluğunu (preservability) ve akışkanlık özelliklerini iyileştirir. Kurutma amacıyla yatay film kurutucular yada dikey ince film kurutucular kullanılır (Swern, 1982). Kurutma sırasında aşırı sıcaklık yada süre uygulanırsa elde edilen lesitinde renk kararmaları ve kalite düşmesi görülür. Bu oluşumu engellemek amacıyla karıştırmalı vakum kurutucuların kullanılması uygundur.( Brekke, 1980)

     Kurutma sonrası derhal soğutma işlemi yapılarak lesitindeki ileri renk değişimleri önlenebilmekte ve kalite korunmaktadır. Soğutma işlemiyle lesitin sıcaklığı mutlaka 50 oC nin  altına indirilmelidir.( Brekke, 1980)

    Üretilen kuru lesitin filtre edilebileceği gibi: ham yağın degumming öncesi filtre edilmesi daha uygundur. Ham yağın filtrasyonu geniş plakalı yada çerçeve filtreli preslerde yapılır. Eğer filtrasyon yapılmazsa lesitin bulanık görünüşte olur ( Brekke, 1980).

     Üretimi  tamamlanmış lesitin 20-30 oC  sıcaklıklarda ve  aylarca depolanabilmektedir.

     Hidratasyon yöntemiyle  degumming işleminde sistemden ayrılan  yağ daha sonra asidik çözeltilerle degumming işlemine  tabi tutularak nötralizasyon işlemine gönderilir.(Batur, 1997)

     Lesitinden kimyasal hidrojenasyon, hidroksilasyon asetilasyon, sülfanasyon, halojenasyon ya da enzimatik hidroliz yöntemleriyle modifiye edilerek yeni ürünler elde edilebilir. Bu ürünlerin çözünürlük ve emülgatör özellikleri diğer  çeşitlerden daha iyidir. Modifiye lesitine en iyi örnek ‘hidroksilasyon lesitini’dir.  Doğal lesitine hiç benzemeyen bu lesitin suda kolayca ve hızla çözünür. Ayrıca yağ emülsiye özellikleri doğal lesitinden çok daha iyidir. Gıda sanayiinde lesitinler emülsiyon özelliklerinden dolayı kullanılırlar.( Beslenme ders notları)

 

 

lecitine.jpg

 

2.2.Asitlik Giderme (Nötralizasyon) ve İşlem Atıklarının Değerlendirilmesi

 

                     Yağlı hammaddelerin gerek olgunlaşma evrelerinde gerek depolama , ham yağ, rafine üretim aşamalarında çeşitli etkenlere bağlı olarak serbest asit içerikleri yükselmektedir. Bu nedenle ham yağların yemeklik yağ olarak tüketilebilmeleri için  serbest asitlerinin yağdan uzaklaştırılması gerekir.

 

                       Serbest yağ asitlerinin giderilmesinde yaygın olarak kullanılan yöntem: serbest  yağ asitlerinin sodyum hidroksit, potasyum hidroksit, sodyum karbonat kalevi çözeltilerle sabunlaştırılarak, oluşan  sabun   ortamdan uzaklaştırılmasıdır.

 

                       Kesikli yada sürekli yöntemlerle yapılan nötrazilasyon işlemlerinde genel olarak izlenen yol şöyledir: Degummingden gelen yağ 50-60 oC’ ye kadar ısıtılır. Yağın asitliğine göre hesaplanan miktardaki kalevi (sürekli sistemlerde %10 fazlası) sisteme ilave edilerek karıştırma eşliğinde yağın sıcaklığı 70-80°C’ye çıkarılır. Bu sırada sabunlaşma gerçekleşir. Elde edilen karışım ya çöktürülerek yada santrifüjlenerek oluşan sabun nötr yağdan uzaklaştırılır. Elde edilen yağ azda olsa sabun içerir. Bu yüzden nötr yağ: 90°C sıcaklıktaki su ile yıkanarak sabun miktarı 80—120 ppm’e düşürülebilmektedir .( Gümüşkesen, 2004)

 

                        Nötralizasyon sonucunda elde edilen sabunlar yağ asitlerince zengindir. Büyük bir kısmı deterjan sanayinde kullanılan bu sabunların küçük bir kısmı yeniden asitlendirilerek yağ asitleri üretiminde kullanılır. Bu şekilde elde edilen yağ asitlerinin bir çok kullanım alanı bulunmaktadır.(Batur, 1997)

 

neutra.jpg

 

Sabunun İşlenmesi:

 

                        Kesikli sistemlerde nötralizasyondan gelen sabun, tahta veya plastik geniş bir kazana alınır. Burada suyla seyreltilmiş sülfirik asit ilavesi yapılır. Asit ilavesi sayesinde serbest yağ asitleri elde edilir. Emülsiyon halindeki bu karışım buhar vasıtasıyla ısıtılarak emülsiyonun kırılması sağlanır.

 

                         Emülsiyonun kırılmasıyla birlikte çöktürme işlemine başlanır. Çöktürme sırasında yağlı maddeler yukarı çıkarken. asitli su alt katmanı oluşturur. Sülfirik asit , sodyum  sülfat  ve suda çözünen safsızlıklardan oluşan alt katman ortamdan alınarak atık su arıtma sistemine gider . Kalan yağlı kısım temiz suyla birlikte kaynatılarak yağlı kısımda kalması muhtemel sülfirik asit ve safsızlıkların yağlı kısımdan ayrılması sağlanır .

                         Kesikli sistemlerde elde edilen sabunların yağ  asidi %50-40 arasında iken sürekli sistemlerde bu değer % 35-40 arasındadır.(Swern, 1982)

                           

                         Ticari anlamda sabun ikiye ayrılır. Bunlar:

1. Ham sabun: Rafinasyondan ayrıldığı halinde

2. Asitlendirilmiş sabun: Konsantre halinde sabunlardır.

 

                          National  Cottonseed Products Association (NCPA) ve, National Soybean Processors Association (NSPA)nın verdiği standartlara göre ticareti yapılacak sabunlarda aranan özellikler şöyledir:

— Ham sabun %50,  asitlendirilmiş sabun %95 toplam yağ asidi içermelidir.

— Asitlendirilmiş sabunlardan toplam yağ asidi %85’ten küçükse ürün reddedilebilir.

— Ham sabunlarda toplam yağ asidi %30 ‘dan küçükse ürün reddedilebilir. (NSPA)

— Ham  sabunlarda toplam yağ asidi %35’den küçükse ürün reddedilebilir (NCSA) .

(Swern, 1982)    

                           Asitlendirilmiş sabunlarda kompozisyonu oluşturan iki ana bileşen sabunlaşmamış yağlar ve serbest  kalmış kostiklerdir. Asitlendirme sonrası, genelde: ortamda yeterli serbest kostik bulunur. Bu kostikler ortamda kalabilen yağIarı nötralize ederler. Bu yüzden asitlendirmede ilave edilen asit bir çok yağ asidinin serbest hale geçmesini sağlar. Asitlendirilmiş sabunların toplam yağ asidi %85-90  arasında değişir.

 

                      Swern (1982); sabunda kalite kriteri, içerdiği toplam yağ asidiyle doğru orantılı olduğunu belirtmiştir (Batur, 1997). Eğer sabunun yağ asidi miktarı arttırılmak isteniyor yani iyi kalite sabun isteniyorsa: nötralizasyon sırasında fazla alkali ilavesi yapılmalı ve elde edilen sabun asitlendirilmeden önce iyi kaynatılmalıdır.

 

2.3. Renk Açma ve İşlem Atıklarının Değerlendirilmesi

 

                    Bitkisel ve hayvansal kaynaklı maddelerden elde edilen yağların renkleri içerdikleri lipokromlardan ileri gelmektedir. Bitkisel yağlarda en yaygın bulunan renk maddeleri alfa ve beta karoten, ksantofil ve klorofildir. Ancak uygun  koşullarda depolanmayan ve işlenmeyen hammaddelerden elde edilen yağlar,  doğal renk maddeleri yanında oksidatif tepkimelerle oluşan ve yağa değişik renk veren maddeleri de içermektedir. Ayrıca yağın  karbonhidrat ve azotlu bileşikleri arasındaki tepkimelerde yağın rengini koyulaştırmaktadır. Yağdaki bu renk maddelerinden bir kısmı: degumming ve alkali rafinasyonu sırasında hem parçalanarak hemde sabunla sürüklenerek ortamdan alınır. Ancak  yenebilen yağda istenilen renk özelliklerine ulaşabilmek için rafine edilmiş yağın ağartılması gerekir.( Batur,  1997)

 

                       Bu amaçla yapılan sistemlerle yapılabilen ağartma işlemi özet olarak şöyledir: Rengi açılacak yağ kazanlara alınarak yaklaşık 100°C gibi yüksek bir sıcaklığa ısıtılır. Sonra gerekli miktardaki ağartma toprağı ilave edilerek 20-30 dk karıştırılır. Ağartma tamamlanınca yağ toprak karışımı vakum altında 20-30 oC sıcaklığa soğutulur. Son olarak ağartma  toprağı filtre edilerek ortamdan alınır.

 

Geri Kazanım Çalışmaları:

 

                      Ağartma işleminde kullanılan adsorbant sistemden  bir kısım yağı absorbe  ederek ayrılır (Wan, 1991). Adsorbant işleme giren yağın  %25-35’ini absorbe ederek ayrılır. Absorbe edilmiş yağın geri kazanımını sağlamak için çözgen ekstraksiyonu uygulanır.

 

                      Çözgen  ekstraksiyonu: hammadeden yağın ekstraksiyonu sonrasında çıkan misellanın yağdan arındırılması yapılmadan direk adsorbanta tatbik edilmesiyle yapılabilir.

 

                      Adsorbantın çözgenle ekstraksiyonu: ağartmayı takiben derhal yapılmalıdır. Çünkü derhal yapılmazsa, geri kazanımı düşünülen yağ oksidasyona uğrayarak kararır. Ekstraksiyon derhal yapılırsa geri kazanılan yağın kalitesiyle ağartmadan çıkan yağ arasında herhangi bir farklılık oluşmaz.

                    Ekstraksiyon işlemi hemen uygulanmazsa kayda değer derecede maliyet artışları olacak ve güvenlik ekipmanlarına ihtiyaç doğacaktır.  Çünkü ağartma toprağı doymamış yağ içermektedir. Bu yağ hemen geri kazanılmazsa hızla oksidasyon sonucu gaz çıkışı olur. Gaz çıkışı sadece koku problemlerine neden olmamakla beraber, oksidasyonla oluşan yanıcı/patlayıcı bileşikler tehlike oluştururlar.

                     Geri kazanımı tamamlanmış veya tamamlanmamış  topraklar eğer doğaya terk edileceklerse: üzerleri derhal toprakla kapatılmalıdır. Çünkü büyük miktarların söz konusu olduğu agartma toprakları uzun bir süre zararlı gazlar yayacaktır.

 

                     Çözgen ekstraksiyonuyla geri kazanım ancak çok büyük miktarlarda agartma toprağı için yapılmalıdır. (Amerika’da bu işlem hiç yapılmamaktadır).( Wan, 1991)

 

2.4.  Deodorizasyon İşlemi ve İşlem Atıklarının Geri Kazanımı

 

                   Kimyasal rafinasyonun son aşamasını oluşturan deodorizasyon işlemi, yağa istenmeyen tat ve koku  maddelerin  yüksek sıcaklık ve düşük basınç etkisiyle aynı zamanda su buharınında sürükleyici etkisiyle yağdan uzaklaştırılması amacıyla uygulanır. Deodorizasyon işleminde esas amaç oksidatif tepkimeler sonucu oluşan bileşikleri uzaklaştırmak olmakla beraber bunun yanında sabunlaşabilen ve sabunlaşamayan maddeler  yağdan uzaklaştırılmaktadır.

                     Kesikli ve sürekli  sistemlerde yapılabilen deodorizasyon işlemi özel olarak şöyledir; Vakum altında deodorizasyon tankına alınan ağartılmış yağ 180-250 oC’ye  kadar ısıtılır. Isıtılan yağa buhar enjekte edilmektedir. Deodorizasyon işlemi 0.01-0.3% serbest yağ asidi miktarına  ve sıfır peroksit değerine kadar devam eder. İşlem  tamamlanınca yağ 30-40 oC’ye kadar soğutulur ve yağdaki oksidatif bozunmaları engellemek için sitrik asit ilavesi yapılır. ( Batur, 1997)

 

                      Hamilton (1997), deodorizasyonda ortamdan ayrılan buharın ortalama %0,04 serbest yağ asidi içerdiğini ve aynı zamanda buharın taşıdığı düşük mol ağırlıklı yağ asitlerinin miktarının 1000- 1500 ppm arasında değişmekte olduğunu belirtmiş  ve eğer deodorizasyon  ünitesinde tampon bölgeler varsa daha iyi buhar çevrimi sağlanmakta ve bu değer 100-300 ppm’e indirilebilmektedir  sonucuna varmıştır.( Batur, 1997)

 

                     Geri Kazanım çalışmaları: Deodorizasyon sisteminden  ayrılan buhar; koku maddeleri,  sabunlaşabilen maddeler (serbest yağ asitleri, metil esterleri), sabunlaşmayan maddeler (tokoferoller, steroller,  parafinik karbonhidratlar) ve oksidatif maddeler (peroksit,  aldehitler,  ketonlar)’ce zengin olduklarından geri kazanımları gerekmektedir. Geri kazanım ünitelerinde kazanın üst boşluğunda biriken  bu maddeler sistemde akış problemleri yaşanmasına neden olmaktadırlar.( Wan, 1991)

 

                            Deodorizasyon destilatı geri kazanım üniteleri üç aşamada oluşmaktadır. Birinci aşamada destilatın %95lik kısmı yoğunlaştırılarak ayrılmakta,  ikinci aşamada kalan %5 lik kısım yoğunlaştırılmaya çalışılmakta , üçüncü aşamada ise ilk iki aşamada yoğunlaştırılmayan (kaynama noktası düşük bileşikler) geri kazanılmaya çalışılmaktadır.

deodorization.jpg

Figure: deodorization unit
 

Deodorizasyon destilatı geri kazanım aşamaları:

 

             Birinci aşama: Deodorizasyon tankından ayrılan buhara, buhar ilavesi yapılarak vakumun etkiliği arttırılmaktadır (vacuum booster). Sonra bu karışımın destilat geri kazanma kulesine (distillate recovery tower) girmektedir. Bu kulede %95 i yoğunlaşan buhar kazan altında birikmekte ve buradan pompa yardımıyla (circulating pump) soğutucuya (cooler) gönderilmektedir. Soğutucu ortamda, soğutma suyuyla istenilen sıcaklığa düşürülen yoğuşuk yeniden kuleye gönderilmekte ve böylelikle bir çevrim sağlanmaktadır. Kuleye gönderilmekte olan soğumuş sıvı kule tepesinden püskürtülerek verilmekte; böylelikle etkinliği arttırılmaktadır. Genel çalışma prensibi açıklanan bu sistemlerde:

 

- Tank içine yerleştirilen bir seviye ölçme cihazıyla geri kazanılan miktar ölçülmekte ve buna göre çevrimi sağlayacak yoğuşuğun fazlası sistemden alınarak depo tanklara gönderilmektedir (excess distillate to storage).

 

- Bazı kulelerin bölünmüş kısımlarına ambalaj malzemeleri konarak (packing material) buharla çevrimden gelen suyun daha etkili bir şekilde teması sağlanmaktadır.(Wan, 1991)

 

İkinci Aşama: Birinci aşamada destilat geri kazanım kulesinden gelen buhar barometrik yoğuşturucuya (barometric condenser)e gelmektedir. Burada yoğunlaşan buhar yoğuşturucunun altından alınarak bir kapta toplanmaktadır. Toplanan yoğuşuğun bir kısmı atık arıtmaya giderken bir kısmıda pompa (hotwell pompa) yardımıyla  ısı değiştiricilere gitmektedir. Isı değiştiricilerde soğutulan sıcak yoğuşuk barometrik yoğuşturucuya girerek çevirme devam etmektedir.

 

                Sistemde görüldüğü gibi bir kısım buhar bu aşamada da yoğunlaşmamakta ve barometrik yoğuşturucudan ayrılmaktadır. Isı değiştiricilerden gelen soğutulmuş karışımın bir kısmı yoğunlaşmayan buharla karıştırılmakta ve üçüncü aşamaya gönderilmektedir.

 

                 Sistemde tek ısı değiştirici bulunması halinde yeterince soğutma sağlanmamakta buna bağlı olarak barometrik yoğuşturucuda aşırı sıcaklık yükselmesi olmaktadır. Bu durum da işlemin durdurulması gerekmekte ve bunun sonucunda vakum kayıpları oluşmaktadır.

 

                   Isı değiştirici sistemlerde sıcak yoğuşuk ile soğutma suyu birbirlerine temas etmemekte, böylelikle soğtma kulesinin temiz kalması sağlanmaktadır. Isı değiştiricilerin yine de kirlenmesi durumunda sisteme deterjanlı su verilerek temizlenmesi sağlanmaktadır.

 

                    Isı değiştirici olarak genelde plakalı ısı değiştiriciler kullanılmakta böylelikle hızlı bu akış sağlanmakatadır. Aynı zamanda plakalar sayesinde yüzeyinde birikinti oluşması minimuma indirilerek etkili bır ısı transferi gerçekleştirebilmektedir.( Wan, 1991)

 

                  Üçüncü Aşama: Serbest yağ asitleri içerisindeki bazı düşük sıcaklıkta kaynayan bileşikler barometrik yoğuşturucudan ayrılarak üçüncü aşamaya gelirler. İkinci aşamadan gelen buhar vakum fıskiyesine (vacuum jet) girmektedir. Burada normal su buharıyla (steam) karıştırılarak ‘‘Scrubber” kazanına verilir. Sistem sürekli bir sistem olduğundan ‘Scrubber’’ kazanının dibinde bir kısım sıcak yoğuşuk bulunmaktadır. İkinci aşamadan gelen buhar scrubber kazanının dibe yakın kısmından verilerek buharın sıcak yoğuşukla teması sağlanır. Böylelikle ilk etapta uçucu bileşiklerin büyük bir kısmı sıcak  yoğuşuğa karışır.

 

                  Dipte toplanan sıcak yoğuşuk sistemden alınarak bir tank a (scrubber tank) gönderilir. Burda toplanan sıvının bir kısmı çevrime devam ederken bir kısmıda atık  arıtmaya gider.

 

                  Çevrime devam edecek karışım pompa yardımıyla soğutucuya gönderilir. Burada yeterince soğuyan sıvı, scrubberer kazanının tepesinden püskürtülerek kazan içindeki buharla teması sağlanır. BöylelikIe sıvı, buhardaki kokulu bileşikleri süpürürerek ayırır.

                  Atmosfere mümkün olan en az kokulu buhar göndermek için püskürtülen sıvıya kimyasal maddeler ilave edilir. Sodyum hipoklorit, kalsiyum , potasyum permangoranat  çözeltilerinin kullanılmasıyla koku maddelerinin oksidasyonu sağlanır. Okside olan koku maddeleri yeni bileşikler oluşturarak ya yoğuşur ya da ortamdaki sıcak yoğuşuğa karışır. Böylelikle sistemin verimliliği artar.(Wan, 1991)

 

                 Buhar rafinasyonu destilatları ve deodorizasyon destilatları: tokoferoller, steroller ve serbest yağ asitlerince zengindir. Aşağıda tokoferollerin ve sterollerin kullanım alanları ve özelliklerinden bahsedilmiştir.( Batur, 1997)

 

 

 2.4.1. Tokoferoller:

 

                  Bitkisel yağlar 300—200 ppm arasında değişen miktarlarda tokoferol içerirler.

                  Yağın rafinasyonu sırasında tokoferoller deodorizasyon destilatı içerisinde toplanır. Bu destilat: sabunlaştırılma, ekstraksiyon ve son olarak kristalizasyon işlemlerine tabii tutulursa tokoferol üretimi sağlanmış olur.

                   Tokoferoller ticari açıdan yıllardır antioxidan olarak kullanılırlar. Ayrıca bir tokoferol olan vitamin E ( alfa tokoferol) yine deodarizasyon destilatlarından üretilebilmektedir. Bu yüzden bitkisel yağlardaki alfa tokoferol miktarı önem  kazanmaktadır (Wan, 1991). Tablo ’da çeşitli bitkisel yağlardaki tokoferol miktarları belirtilmiştir.

     Üretilen tokoferoller esas olarak antioksidan ve Vit. E kaynağı olarak kullanılmakla beraber hayvan yemi katkısı olarak da yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle kanatlı hayvanların yemlerine  yapılan katkıların gelişme, büyüme ve yumurta verimi açısından büyük fayda sağlandığı görülmüştür.

   Bunun haricinde tokoferoller tıbbi ilaçlar yapımında ve kozmetik ürünler üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır.

    Ayrıca FDA ; kürIenmiş domuz eti üretiminde nitrozamin oluşumunu engellemek için Vit. E kullanımına müsade etmiştir.(Batur, 1997)

 

  

Bitkisel yağ

Alfa

Beta

Gamma

Delta

Toplam (mg/100g)

Buğday tohumu

150,75

31,19

3,95

_____

240,14

Mısır

25,69

0,95

75,23

3,25

108,65

Soya

9,53

1,31

69,86

23,87

104,57

Kolza

18,88

_____

48,59

1,2

68,67

Ayçiçeği

62,2

2,26

2,67

_____

67,13

Aspir

44,92

1,2

2,56

0,65

49,33

Hurma

6,05

_____

İz

_____

6,05

Zeytin

11,91

_____

1,34

_____

13,25

Hindistan cevizi

8,86

0,38

3,5

0,85

13,59

 

Tablo: Çeşitli bitkisel yağlarda tokoferol içerikleri

tokoferol.jpg.w180h135.jpg

 

2.4.2. Steroller

 

     Bütün bitkisel yağlar değişen miktarlarda sterol içerirler. Sterollerin birçok çeşidi bulunmasına rağmen ticari açıdan geri kazanımları önem kazanan sadece birkaç sterol çeşidi vardır. Bunlar kamposterol , stigmasterol ve beta-sitasterol’dür. Tablo’da bazı bitkisel yağlardaki sterol miktarları gösterilmiştir. (Wan, 1991)

 

Bitkisel yağ sterolleri

Kampasterol(%)

Stigmasterol(%)

Betasitosterol(%)

Soya

15-21

10-24

57-72

Hindistean cevizi

6-9

18-19

69-75

Pamuk

4

1

93

Hurma

20-21

12-13

62-69

Mısır

23

6

66

Yer fıstığı

10-19

6-11

70-76

Ay çiçeği

11-12

8-12

62-75

Tablo.

 

*Sterollerin ana kaynağı soya yağı sabunlarıdır.

 

      Steroller çoğunlukla  asitlendirilmiş sabunlarda ve buhar rafinasyonu destilatlarında bulunurlar. Geri kazanımları; bahsedilen yan ürünlerin yağ asitlerinden arındırılmaları; kalan kısmın sabunlaştırılması; sıvı fazdan sterollerin ekstraksiyonu ve elde edilen sterollerin kristalize edilerek ayrılamaları basamaklarından oluşur.

  Stigmasterol ve betasitosterol eczacılık endüstrisinde progsteron ve estron üretiminde yaygın olarak kullanılırlar.

  Ayrıca kamposterol, kozmetik sanayinde kullanılmaktadır.(Batur, 1997)

campasterpl.jpg

2.5.  Hidrojenasyon İşlemi ve İşlem Atıklarının Değerlendirilmesi;

 

Yağlı tohumlardan elde edilen yağların bir kısmı rafine sıvı yağ bir kısmı  ise margarine işlenerek tüketilmektedir. Margarin  hammaddesi katı yağların üretiminde hidrojenasyon tekniği kullanılmaktadır.

 

Hidrojenasyon; gaz  gaz halindeki hidrojen, sıvı haldeki yağ ve katı haldeki katalizör maddenin uygun sıcaklık ve basınçta biraraya getirilmesiyle gerçekleşen  bir reaksiyondur. Heterojen olarak  katalizlenen hidrojenasyon işleminde öncelikle hidrojenin yağ içinde çözündüğü daha sonra hidrojenin ve yağın katalizör yüzeyinde mekanik adsorpsiyona uğradığı kabul edilmektedir.

 

Hidrojenasyon işleminde dikkat edilecek hususlar sıcaklık, basınç, karıştırma hızı ve katalizör etkisidir. Çünkü bu faktörler birbirlerine bağlı olarak hidrojenasyon işlemini etkilemektedir.

 

Hidrojene edilecek yağların  kuru, sabundan arındrılmış, asitliği giderilmiş (en fazla % 0,05) ve fosfolipid türü maddelerden mümkün olduğunca temizlenmiş olması gerekmektedir. Hidrojenasyon işlemleri genellikle kesikli sistemlerde  yapılmaktadır. Hidrojenasyona hazırlanan yağlar vakum altında karıştırmalı kazana boşaltılırlar. Kazanda 150—225°C sıcaklığa ısıtılan yağa %0.05-0.15 oranında kiselghur destekli 200 gr/ton katalizör ilave edilerek karıştırma eşliğinde hidrojen gazı verilir. Hidrojen gazının basıncı 10-60 psig arasındadır. Hidrojenasyon sırasında soğutucu sistem vasıtasıyla sıcaklık 185°C civarında tutulur. Hidrojene edilen yağ vakum altında soğutularak katalizöründen ayırma işlemine tutulurlar .( Gümüşkesen, 2004)

 

Geri Kazanım çalışmaları

 

Hidrojenasyon işlemi tamamlandığında tankın tepe boşluğunda bir kısım hidrojen gazı tutulu kalır. Safsızlıklar içeren bu gazın geri kazanımı gerekmediğinden atmosfere bırakılır. İyi dizayn edilmiş bir sistemde: eğer saf hidrojen kullanılıyorsa: hidrojen kayıpları %3-5’i geçmez.(Swern, 1982)

 

Hidrojenasyon işleminde kullanılan katalizörler filtre presler yardımıyla yağdan ayrılır.( Gümüşkesen, 2004) Yine bu amaçla kullanılan bir başka yöntem ise elektirikli seperatörlerde filtrasyondur. Bu tür sistemlerde yağdaki parçalarını ayırma işlemi şu şekilde gerçekleşir:

 

** İçindeki seramik / cam boncuklar bulunan silindirik, çelik bir gövde ve gövdenin tam merkezinde bir yüksek voltaj elektrodu bulunmaktadır. Bu elektroda yüksek gerilim verildiğinde ortamdaki cam boncuklar  etrafında büyük bir elektirik alan oluşur.

** Hidrojene yağ  bu ortama pompalanır. Yağ içerisindeki metal parçacıkları elektrik alanla karşılaşınca polarize olarak cam boncuklara yapışırlar.

** Yağ sistemi terkedince elektroda uygulanan gerilim sıfıra indirilir. Ve boncuklar metal parçacıklarını serbest bırakır.

** Bu şekilde elde edilen katalizörler havayla temasına izin verilmeden (oksidasyon tehlikesi) saklanılırsa tekrar tekrar kullanılabilirler.(Swern, 1982)

 

Hidrojenasyonda kullanılan katalizörü geri kazanmanın bir diğer yolu hidrojene yağı elektrofiltrasyona tabii tutulmaktadır. Bu işlem: elektrik akımı alanı altında: dielektrik  sıvılardaki 200 µ’dan  küçük katı parçacıkların elektrofiltreye takılarak ortamdan ayrılmasıyla gerçekleşir. ( Swern, 1982)

 

Nikelden arındırılmış hidrojene yağlar % 0,1-0,2  ağartma toprağı ilavesiyle ikinci bir ağartmaya tabii tutulurlar . Aktif karbonun tercih edildiği bu işlemde ortama çok az miktarda fosforik asit veya herhangi bir metal tutucu eklenerek ortamda kalan iz metallerin adsorpsiyonu sağlanır. Hidrojenasyon öncesi: katalizöre: içerdiği nikel miktarının 10-20 katı aktif karbon katılırsa ve hidrojenasyon bu karışımla yapılırsa hiç metal kalıntısı kalmadığı ve  bu işlemin  yağın rengi üzerine olumlu etkilerde bulunduğu kanıtlanmıştır.

 

Hidrojenasyonda katalizör olarak bakırkromit  kullanılırsa,  yağa bakır bulaşımı söz konusudur. Bakır ,  prooksidan bir madde olduğundan ortamda bulunması istenmez. Hidrojene edilimiş  filtrasyona  tabii tutulmuş yağda bakır oranı 0,2- 4 ppm arasında olmalıdır. Yukarıda belirlenen  ikinci ağartma metoduyla istenen bakır miktarına ulaşılamaz. Bakır oranın istenen seviyeye çekmek için hidrojene yağın sitrik asitle muamelesi gerekir . Bu ilave işlem sayesinde hidrolize yağdaki bakır miktarının 0,03 ppm’den daha aşağı çekilebilmektedir.( Swern, 1982)

icon_back_to_top.gif