هیدروژناسیون روغن چیست و چگونه انجام می‌شود؟

خانه » هیدروژناسیون روغن چیست و چگونه انجام می‌شود؟

هیدروژناسیون روغن چیست؟ روغن هیدروژنه نوعی روغن است که در آن اسیدهای چرب ضروری با تغییرات شیمیایی به شکلی متفاوت تبدیل شده‌اند. این روغن‌ها از چندین دهه پیش در صنایع مختلف هیدروژنه می‌شوند تا ماندگاری‌شان بیشتر شده و پایداری بالاتری به دست آید. به همین دلیل، روغن هیدروژنه نسبت به روغن‌های تصفیه نشده دیرتر خراب می‌شود.

این نوع روغن همچنین نقطه ذوب بالاتری دارد و اغلب در پخت و پز و سرخ کردن مورد استفاده قرار می‌گیرد. هیدروژنه کردن روغن، ساختار شیمیایی آن را دچار تغییراتی می‌کند که در دهه ۱۹۹۰، دانشمندان دریافتند ممکن است اثرات منفی بر سلامتی بگذارد.

مطالعات علمی بسیاری نشان داده‌اند که مصرف روغن‌های هیدروژنه با بیماری‌هایی مانند دیابت، مشکلات عروقی و چاقی در ارتباط است. متخصصان سلامت توصیه می‌کنند که افراد برای کاهش مواجهه با چربی‌های ترانس، مصرف روغن‌های هیدروژنه را محدود کرده و به جای آن از چربی‌های سالم مانند روغن زیتون، آووکادو و مغزها استفاده کنند.

روغن هیدروژنه چیست؟

روغن هیدروژنه با یک فرآیند شیمیایی به نام هیدروژناسیون تولید می‌شود که در آن روغن‌های مایع به شکل جامد تبدیل می‌شوند. از جمله روغن‌های هیدروژنه می‌توان به روغن سویا، زیتون، بادام‌زمینی، کانولا و انواع روغن‌هایی اشاره کرد که طی این فرآیند تولید می‌شوند.

روغن‌های هیدروژنه به دلیل داشتن چربی‌های ترانس برای سلامتی مضر هستند، چرا که می‌توانند خطر ابتلا به بیماری‌های قلبی و مشکلات دیگر مرتبط با سلامت را افزایش دهند. این روغن‌ها همچنین ممکن است باعث افزایش التهاب‌های مزمن و بالا بردن خطر لخته‌شدن خون شوند.

هم روغن‌های حیوانی و هم روغن‌های گیاهی را می‌توان هیدروژنه کرد. به‌طور کلی، هرچه روغن جامدتر باشد، میزان هیدروژن آن بیشتر است. دو نمونه رایج روغن هیدروژنه شامل کریسکو و مارگارین هستند. اسیدهای چرب ناپایدار موجود در روغن‌های گیاهی و حیوانی، چربی‌های غیراشباع هستند که برای مصرف‌کنندگان سالم‌تر بوده و در برخی موارد به کاهش کلسترول کمک می‌کنند.

وقتی روغن هیدروژنه می‌شود، چربی‌های سالم موجود در آن به نوعی جدید از اسیدهای چرب به نام چربی ترانس تبدیل می‌شوند. چربی‌های ترانس اثرات بسیار منفی بر سلامتی دارند. در برخی روغن‌های کاملاً هیدروژنه‌شده مانند مارگارین، چربی‌های ترانس تقریباً نیمی از کل محتوای چربی این محصول را تشکیل می‌دهند.

چربی‌های ترانس باعث افزایش کلسترول LDL یا همان کلسترول بد در بدن می‌شوند و در عین حال سطح کلسترول HDL یا کلسترول خوب را کاهش می‌دهند. این موضوع نشان می‌دهد که چربی‌های ترانس موجود در روغن هیدروژنه حتی از چربی‌های اشباع نیز زیان‌بارتر هستند. علاوه بر این، شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد اسیدهای چرب ترانس ممکن است در بدن انباشته شوند، زیرا سیستم گوارشی در تجزیه و پردازش آن‌ها با دشواری مواجه است. در نتیجه، رژیم غذایی حاوی مقادیر بالای چربی‌های ترانس می‌تواند منجر به افزایش وزن و مشکلات مختلف سلامتی شود.

هیدروژناسیون چیست؟

هیدروژناسیون یک فرآیند شیمیایی است که برای تبدیل روغن‌های مایع به جامد در صنایع غذایی به کار می‌رود. این فرآیند به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا ماندگاری مواد غذایی را افزایش داده و بافتی بادوام‌تر به محصولات ببخشند.

در طی هیدروژناسیون، مولکول‌های روغن با اضافه‌ شدن هیدروژن، اشباع می‌شوند و به چربی‌های اشباع تبدیل می‌گردند. این فرآیند دو نوع روغن هیدروژنه تولید می‌کند:

1. روغن نیمه‌هیدروژنه
2. روغن کاملاً هیدروژنه

روغن نیمه‌هیدروژنه به دلیل داشتن مقدار زیادی چربی ترانس، مضرتر است. روغن کاملاً هیدروژنه، که چربی ترانس ندارد، به‌ طور فزاینده‌ای در مواد غذایی جایگزین روغن‌های نیمه‌هیدروژنه می‌شود. با این حال، روغن کاملاً هیدروژنه نیز می‌تواند اثرات منفی برای سلامت داشته باشد.

روغن کاملاً هیدروژنه به‌ صورت چربی اشباع‌شده‌ای به نام اسید استئاریک وجود دارد. خوشبختانه، اسید استئاریک با بیماری‌های قلبی-عروقی مرتبط نیست و پس از ورود به بدن به اسید اولئیک، نوعی چربی غیراشباع سالم، تبدیل می‌شود.

برای کاهش خطرات مرتبط با بیماری‌های قلبی-عروقی، توصیه می‌شود مصرف چربی‌های اشباع را کاهش داده و چربی‌های غیراشباع را در رژیم غذایی جایگزین آنها کنید.

مراحل هیدروژناسیون روغن خوراکی

برای افزایش نقطه ذوب روغن‌های نباتی و دستیابی به پایداری بیشتر در دماهای بالا، لازم است که پیوندهای دوگانه و سه‌گانه موجود در ترکیب اسیدهای چرب این روغن‌ها هیدروژنه و حذف شوند. این کار با استفاده از روش هیدروژناسیون و بهره‌گیری از کاتالیست نیکل انجام می‌گیرد. کل فرآیند هیدروژناسیون، بسته به نوع روش مورد استفاده، حدود 4 تا 8 ساعت زمان می‌برد و واکنش در دستگاهی به نام کنورتور، که یکی از مراحل مهم در خط تولید روغن است، انجام می‌شود.

مرحله اول هیدروژناسیون روغن خوراکی

روغن خنثی و بی‌رنگ شده از مخزن به داخل کنورتور پمپاژ می‌شود، سپس همزن فعال شده و خلاء ایجاد می‌گردد تا هوا و رطوبت احتمالی موجود در روغن خارج شود. در نهایت، بخار برای گرم‌کردن روغن باز شده و فرایند به مرحله بعدی می‌رود.

مرحله دوم هیدروژناسیون روغن خوراکی

هنگامی که دمای روغن به حدود 100 تا 110 درجه سانتی‌گراد می‌رسد (در این مدت روغن تحت خلاء گرم و مخلوط شده و رطوبت و گازهای محلول خود را از دست داده است)، کاتالیست نیکل، که قبلاً در دمای حدود 80 تا 100 درجه سانتی‌گراد در مخزنی جداگانه با روغن ترکیب شده، توسط پمپ یا از طریق خلاء به داخل کنورتور تزریق می‌شود. مقدار کاتالیست با توجه به نوع روغن، نوع کاتالیست و سطح هیدروژناسیون مورد نظر (کامل یا جزئی) متفاوت است، اما معمولاً در بیشتر موارد حدود 400 تا 700 گرم در هر تن است.

مرحله سوم هیدروژناسیون روغن خوراکی

پس از تزریق کاتالیست و افزایش دما تا حدود 130 درجه سانتی‌گراد، خلاء بسته شده و گاز هیدروژن به داخل کنورتور وارد می‌شود. با آغاز واکنش، به دلیل گرمازا بودن فرآیند، جریان بخار به داخل کویل‌ها متوقف و آب خنک‌کننده جایگزین آن می‌شود تا گرمای آزاد شده از سیستم دفع شود. لازم است دمای واکنش از 200 درجه سانتی‌گراد بالاتر نرود.

در این مرحله از خط تولید، گاز هیدروژن به‌ طور پیوسته تزریق می‌شود و واکنش هیدروژناسیون تا رسیدن به نقطه مطلوب ادامه پیدا می‌کند. پس از دستیابی به نقطه نهایی، جریان گاز هیدروژن قطع شده و بلافاصله خلاء فعال می‌شود تا گازهای محلول به سرعت از روغن خارج شوند و واکنش متوقف گردد. برای کنترل و ارزیابی میزان پیشرفت واکنش و رسیدن به نقطه مطلوب، از تست نقطه ذوب یا اندازه‌گیری رفراکت استفاده می‌شود؛ تست رفراکت به‌ دلیل سرعت بیشتر در طول واکنش ارجحیت دارد.

در مرحله هیدروژناسیون، ممکن است فشار گازهای اضافی در بالای کنورتور افزایش یافته و مانع از ورود گاز هیدروژن از نازل پایینی شود. در چنین شرایطی، ناچاراً باید این گازها تخلیه (ونت) شوند تا جریان گاز هیدروژن به‌طور مداوم برقرار بماند. همچنین می‌توان از روش گردش جزئی و استفاده از اجکتور در این کنورتورها برای کاهش فشار بخش بالای کنورتور استفاده کرد که در ادامه همین بحث توضیح داده خواهد شد.

مرحله چهارم هیدروژناسیون روغن خوراکی

پس از اتمام واکنش و دستیابی به ویژگی‌های مطلوب، فرآیند خنک‌سازی ادامه می‌یابد تا دمای روغن به حدود 100 درجه سانتی‌گراد برسد. سپس روغن برای جداسازی کاتالیست نیکل به فیلترهای مخصوص فرستاده می‌شود.

انواع کنورتور

در فرآیند هیدروژناسیون خط تولید روغن، عمدتاً از دو نوع کنورتور به نام‌های **Dead End** و **Loop Reactor** استفاده می‌شود. در سیستم **Dead End**، از همزن بهره گرفته می‌شود و کل واکنش در داخل کنورتور انجام می‌شود. اما در سیستم **Loop Reactor**، به‌ جای همزن، روغن با استفاده از پمپ به گردش درمی‌آید و از درون یک اجکتور عبور می‌کند. این کار باعث جذب گاز هیدروژن از بالای کنورتور و ترکیب شدید آن با روغن می‌شود که راندمان و سرعت واکنش را بهبود می‌بخشد.

همچنین، یک روش ترکیبی نیز وجود دارد که در آن در کنورتورهای **Dead End**، جریانی از روغن برای جذب گازهای تجمع‌یافته در بالای کنورتور و کاهش فشار این ناحیه از طریق یک اجکتور عبور داده می‌شود. این اجکتور گازهای بالای کنورتور را به‌طور مداوم به جریان روغن موجود در کنورتور بازمی‌گرداند و از نیاز به تخلیه گازها (ونت کردن) جلوگیری می‌کند.

فرق روغن کاملا هیدروژنه در مقابل روغن نیمه هیدروژنه

شما احتمالاً با مفاهیم چربی‌های اشباع و غیر اشباع آشنا هستید، اما بسیاری از افراد به‌طور کامل معنای این اصطلاحات را درک نکرده‌اند. برای توضیح بهتر، تصور کنید که اسید چرب به‌مثابه یک میز ناهارخوری بزرگ با ۱۰ صندلی در هر سمت است. این میز نمایانگر ستون فقرات اسید چرب بوده و صندلی‌ها نقاطی هستند که می‌توانند با اتم‌ها و مولکول‌های دیگر پیوند برقرار کنند.

وقتی این میز کاملاً پر است و هر صندلی یک نفر نشسته، می‌توان گفت که میز ناهارخوری به‌طور کامل اشباع شده است. در فرایند هیدروژناسیون، شما این میز (یا ستون فقرات اسید چرب) را با هیدروژن پر می‌کنید.

زمانی که روغن به‌طور کامل با اتم‌های هیدروژن اشباع می‌شود، به چربی اشباع تبدیل می‌گردد. چربی‌های اشباع پایدارترین نوع چربی‌ها هستند، زیرا هیدروژن به جامد شدن چربی و جلوگیری از واکنش‌های ناخواسته با سایر مولکول‌ها کمک می‌کند.

اما اگر یک یا چند صندلی خالی بماند، میز تنها تا حدی اشباع می‌شود. چربی‌های چندغیراشباع و غیر اشباع نمونه‌هایی از اسیدهای چرب هستند که میزهایشان چند صندلی خالی دارند. چربی‌های غیراشباع طبیعی اهمیت زیادی دارند و مزایای سلامتی فراوانی ارائه می‌دهند. با این حال، در فرآیند هیدروژناسیون، اگر صندلی‌ها با اتم‌های هیدروژن پر شوند، این واکنش شیمیایی می‌تواند باعث چرخش صندلی‌ها شود.

اکنون شما یک میز ناهارخوری دارید که برخی از صندلی‌ها به‌طور ۱۸۰ درجه چرخیده‌اند. این وضعیت بسیار عجیب به نظر می‌رسد و باعث سردرگمی بدن شما می‌شود. این فرایند هیدروژناسیون و چرخاندن صندلی‌ها به دور، موجب تولید چربی‌های ترانس می‌شود.

سوالات متداول

چرا روغن هیدروژنه ناسالم است؟

فرآیند هیدروژناسیون روغن موجب تولید چربی ترانس می‌شود که ترکیب شیمیایی روغن را تغییر داده و متابولیسم و هضم آن را برای بدن مشکل‌تر می‌کند. به همین دلیل، این چربی‌ها به‌جای سوختن و تولید انرژی در بدن انباشته می‌شوند. به دلیل خطرات جدی سلامتی ناشی از مصرف غذاهای حاوی چربی ترانس، تولیدکنندگان مواد غذایی به‌طور تدریجی این نوع چربی را حذف کرده و توانسته‌اند میزان مواد غذایی دارای چربی ترانس را تا ۷۸ درصد کاهش دهند.

فرکشنیشن روغن خوراکی چیست؟

این روش برای روغن‌های خانواده پالم به کار می‌رود و انواع مختلفی از روغن پالم با نقطه ذوب‌های متفاوت از آن جدا می‌شود. در این فرآیند، روغن در کریستالایزرهای خاص که دارای همزن و کویل‌های سرمایشی هستند، به مدت معین سرد شده و به دو فاز جامد و مایع تبدیل می‌شود. سپس این فازها به فیلترهای ممبرانی مخصوص هدایت می‌شوند تا از یکدیگر تفکیک شوند. هر یک از این فازها نیز کاربردها و مصارف خاص خود را دارند. همچنین، مکانیزم و تجهیزات مورد نیاز برای فرکشنیشن روغن پالم و روغن پالم کرنل با یکدیگر متفاوت بوده و هر یک از این روغن‌ها به تجهیزات ویژه خود نیاز دارند.