Bİtkİsel Yağ Sektöründe Güncel Konular

... konulu sunumlar: "Bİtkİsel Yağ Sektöründe Güncel Konular"— Sunum transkripti:

1 Bİtkİsel Yağ Sektöründe Güncel Konular
Aytaç SAYGIN GÜMÜŞKESEN1, Aziz TEKİN2 1Ege Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölümü 2Ankara Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölümü 9.Gıda Mühendisliği Kongresi Kasım 2015, Kuşadası-İZMİR

2 İçerik Yağlı Tohumların Geliştirilmesinde Güncel Konular
Ham Yağ Üretiminde Güncel Konular Rafine Yağ Üretiminde Güncel Konular Sürülebilir Yağlarla İlgili Güncel Konular Yasal Düzenlemelerle İlgili Güncel Konular

3 Yağlı Tohumların Geliştirilmesinde Güncel Konular
Melezleme ıslahı ile; hastalıklara dayanıklı  ürün verimi yüksek  yağ  içeriği yüksek oksidasyona dayanıklı (oleik asit içeriği yüksek ) yağlı tohumların geliştirilmesi.

4 Ham yağ üretiminde güncel konular-1
Yağlı tohumu Ham yağ üretimi  Temizleme  Yabancı maddeler Kabuk kırma – ayırma  kabuk ÖN İŞLEMLER Öğütme  Pulcuk halinde iç Kavurma  Nem  Kavrulmuş, pulcuk halinde iç Mekanik presleme  Ham Yağ + küspe parçaları    Ham Yağ (I) Yağlı küspe Filtrasyon  Küspe parçaları  Çözgen  Çözgen ekstraksiyonu   Küspe + çözgen Yağ + çözgen Buhar  Toaster  Çözgen Filtrasyon  Küspe parçaları ÖN PRESLEME   + Küspe Yağ + çözgen ÇÖZGEN  EKSTRAKSİYONU Buharlaştırıcı  Çözgen %65-85 yağ + %15-35 çözgen  %90-98 yağ + %2-10 çözgen  Direkt buhar  Buharlaştırıcı  Çözgen Ham Yağ (II)

5 Ham yağ üretiminde güncel konular - 2
Uygulanacak ön işlemler yağlı tohumun yapısal özelliklerine ve ham yağ üretiminde kullanılacak yönteme göre değişmektedir. Yağlı tohumlara ham yağa işlenmeden önce uygulanan ön işlemler; yabancı maddelerin uzaklaştırılması (temizleme), linterleme (pamuk tohumu için), kabuk kırma ve ayırma, pulcuk haline getirme kavurma - ısıl işlem

6 Ham yağ üretiminde güncel konular - 3
Kavurma işlemi Öğütülerek pulcuk haline getirilen yağlı tohum içinin, hem yağ veriminin arttırılması, hem de küspe kalitesinin iyileştirilmesi için kavrulması gerekmektedir. Kavurma işlemi; İşlem sıcaklığı C > Süre dakika Nem %3-4

7 Ham yağ üretiminde güncel konular - 4
Soğuk Presleme Soğuk preslemede biyoaktif maddelerin korunabilmesi için ısıl işlem (kavurma) uygulanmamaktadır. Sonuç; Pres verimi düşük

8 Ham yağ üretiminde güncel konular - 5
Soğuk preslemede pres verimini artırıcı alternatif uygulamalar; Mikrodalga destekli ekstraksiyon Ultrason destekli ekstraksiyon Araştırmalarda incelenen konular; Uygulamanın yağ verimi üzerindeki etkisi Uygulamanın yağ kalitesi üzerindeki etkisi - yağın trigliserit yapısı üzerindeki etkisi - yağın biyoaktif bileşenleri üzerindeki etkisi İşlem koşullarının optimizasyonu

9 Ham yağ üretiminde güncel konular - 6
Çözgen ekstraksiyonu Çözgen ekstraksiyonunda kullanılan çok kademeli ekstraktörlerin geliştirilmesi Alternatif çözgen arayışları – trigliseritlere spesifik çözgen- rafinasyon kaybının azaltılması Endüstriyel ölçekli süperkritik çözgen ekstraksiyonu sistemlerinin geliştirilmesi, ekonomik fizibilite çalışmaları Çözgen geri kazanım sistemleri- membran teknolojisi Çözgen ekstraksiyonunun yağın biyoaktif bileşenleri üzerindeki etkisi

10 Ham yağ üretiminde güncel konular - 7
Ham Yağ Kalitesi (Çeşit, Çevre, Bakım, Hasat, Tohum Depolama, İşleme, Ekstraksiyon, Ham Yağ Depolama) Minör bileşenler ( tokoferol, sterol vb kaybı) Bulaşanlar ( pestisit, metaller, kimyasallar, PAH, dioksin vb)-rafinasyon sırasında uzaklaştırılır Oksidasyon (okside trigliserit ile dien ve trien oluşumu)- rafinasyon sırasında uzaklaştırılır Çözgen kalıntısı-rafinasyon sırasında uzaklaştırılır

11 Rafine yağ üretiminde güncel konular -1
Presleme ya da çözgen ekstraksiyonu ile elde edilen ham yağlar, değişik miktarlarda yağ dışı safsızlıklar içerirler. Bu maddeler ; fosfolipidler, reçineler, renk maddeleri, serbest yağ asitleri, kısmi gliseridler, uçucu aldehit ve ketonlar, hidrokarbonlar, tat ve koku maddeleridir. Rafinasyon işlemi, yağ dışı safsızlıkların yağın trigliserid yapısına ve tokoferollere mümkün olduğunca en az zarar verecek şekilde yağdan uzaklaştırılarak yağa tüketilebilir özellikler kazandırmak amacı ile uygulanmaktadır.

12 Yağdan uzaklaştırılması gerekenler Yağda kalması gerekenler
Yağa bulaşabilen veya yağda oluşabilenler Yağdan uzaklaştırılması gerekenler Yağda kalması gerekenler Doğal antioksidanlar Vitaminler Steroller Bir kısım renk maddeleri Fosfolipidler Serbest asitler Renk maddeleri Peroksit Kısmi gliseritler Mumlar Tat ve koku maddeleri Bulaşanlar *Metaller, PAH, dioksin, pestisitler Oluşanlar 3-MCPD Yağ asitlerinde -izomerizasyon Trigliseritlerde izomerizasyon Polimerik ve okside gliseritler Yağ asitlerinde halkalı yapı

13 Rafine yağ üretiminde güncel konular -2
Rafinasyon Yöntemleri Kimyasal rafinasyon Degumming Nötralizasyon Renk Açma yüksek sıcaklık Deodorizasyon Fiziksel Rafinasyon Renk Açma yüksek sıcaklık Buhar Distilasyonu

14 Rafine yağ üretiminde güncel konular -3
Rafinasyon işleminin olumsuzlukları Sıcaklık Enerji giderleri Yağda istenmeyen oluşumlar (izomerizasyon, polimerizasyon, renk artışı riski, 3-MCPD) Yağın sağlık açısından önemli olan bileşenlerinin azalması (doymamış yağ asitleri, doğal antioksidanlar) Kimyasal Madde Kullanımı ve Yağla Temas Fosforik asit (degumming) Sodyum/potasyum hidroksit (nötralizasyon) Derişik asitlerle aktive edilmiş ağartma toprağı

15 ÇEVRESEL SORUNLAR ATIK OLUŞUMU Degumming çamuru SU SARFİYATI
Sabun fazı Ağartma toprağı Perlit Deodorizasyon distilatı SU SARFİYATI Rafine yağ üretiminde güncel konular -4

16 Yaklaşımlar ve çözüm önerileri
Sistem içi çözümler Gelişmiş teknik çözümler Yeni teknolojilerin geliştirilmesi Rafine yağ üretiminde güncel konular -5

17 Rafine yağ üretiminde güncel konular-6
SİSTEM İÇİ ÇÖZÜMLER Kalitatif Hedefler Degumming: Fosfor miktarı Nötralizasyon: SYA içeriği, sabun kalıntısı, renk, fosfor, nem Renk Açma: Renk değeri, kırılma indeksi, dien trien kojugasyonu, PAH miktarı Deodorizasyon: SYA içeriği, peroksit değeri, doğal antioksidan içeriği, vaks miktarı, light PAH ve kontaminant içeriği, iz metal miktarı Kantitatif Hedefler Yağ kaybı ve işletme masrafları -enerji giderleri (buhar miktarı ve kullanılan su miktarı)

18 GELİŞMİŞ TEKNİK ÇÖZÜMLER
Rafine yağ üretiminde güncel konular -7 GELİŞMİŞ TEKNİK ÇÖZÜMLER Ürün niteliği ve niceliğine yönelik daha modern sistemlere ilişkin yatırımlar Kullanılan su niteliğini iyileştirme çalışmaları Enerji giderlerine yönelik yatırımlar

19 Rafine yağ üretiminde güncel konular -8
GELİŞMİŞ TEKNİKLER Degumming- yapışkan maddelerin giderilmesi ….. special degumming Nötralizasyon – asitlik giderme….. soğuk nötralizasyon ve dewaxing, misella nötralizasyonu, nano nötralizasyon Renk açma…..yarı sürekli ve sürekli sistemler, renk açma etkinliğini artırıcı adsorbant kullanımı Deodorizasyon … paket kolon sistemler, buz kondensasyonu

20 Special Degumming Phosphorous in oil -20 to 30 ppmmax
Special Degumming Phosphorous in oil -20 to 30 ppmmax. Phosphorous in oil -8 to 10 ppmmax. with washing Moisture in dried oil -< 0.1% reactor steam cooling water mixer mixer Degummed oil Gums lye Oil temperature trimmer crude oil heater water acid seperator

21 SOĞUK NÖTRALİZASYON VE DEVAKSİNG

22 MİSELLA NÖTRALİZASYONU

23 YARI SÜREKLİ RENK AÇMA SİSTEMİ

24 SÜREKLİ RENK AÇMA SİSTEMİ

25 Rafine yağ üretiminde yeni teknikler-9
YENİ TEKNİK ARAYIŞLARI Enzimatik Yöntemler – enzimatik degumming Membran Sistemleri Minimal Rafinasyon (biyoaktif maddelerce zengin yağlarda) -NaOH’e alternatif olarak Ca(OH)2, MgO, Na2SiO3 - Sitrik asit degumming – fosfolipidlerin uzaklaştırılması - Trysil silika ve Magnesol kullanarak sıcak su ile yıkama kademesinin kaldırılarak sabunun - Yaş renk açma – düşük sıcaklık - Deodorizasyon uygulanmaması – trans yağ oluşumu

26 Deodorizasyon – Trans Yağ Asitleri
Yağların rafinasyonunda oleik asitten elaidik aside dönüşüm genelde gerçekleşmez. Aktivasyon enerjileri düşük olduğu için linoleik asit (178 KJ/mol) ve linolenik asit (146 KJ/mol) deodorizasyon sıcaklıklarında daha kolay trans forma dönüşür.Cis formdan trans forma dönüşüm: C18:3 (100), C18:2 (10), C18:1 (1) Buna göre, linolenik asitçe zengin soya ve kanola yağlarının deodorizasyon sıcaklıklarına daha duyarlı oldukları söylenebilir. Genel olarak 220°C’nin altında trans oluşumu ihmal edilebilir düzeyde iken, °C’ler arasında oluşum gerçekleşmekte, 240°C’den sonra ise üssel özellik kazanmaktadır.

27 Farklı sıcaklıklarda gerçekleştirilen 4 saatlik deodorizasyon sırasında linoleik ve linolenik asitlerin izomerizasyon derecesi (Henon et al, 1999)

28 ENZİMATİK DEGUMMING

29 MEMBRAN TEKNOLOJİSİ Membran ayırma teknolojisi basınç farkı, konsantrasyon garadyanı ve elektiriksel yük farkı gibi sürükleme kuvvetlerinin etkisiyle karışım halindeki bileşenlerin yarı geçirgen bariyerler kullanılarak birbirlerinden ayrılması olarak tanımlanmaktadır. Membran ayırma işlemlerinde membrandan geçen bileşenlerin geçiş hızlarının membran tarafından kontrol edilebilmesi ayırma işleminin etkinliği açısından önemli önemli bir noktadır.

30 Kompozit İnce Film Membranlar Gözeneksiz Yoğun Membranlar
MEMBRAN ÇEŞİTLERİ Anizotropik Kompozit İnce Film Membranlar Gözeneksiz Yoğun Membranlar Gözenekli Membranlar Destekli Sıvı Membranlar Sıvı Doldurulmuş Gözenekler Şematik olarak İzotropik Polimer Matriks

31 MEMBRAN TEKNOLOJİSİ Basınç farkına dayalı ayırımın sağlandığı membran işlemleri, ayrılacak olan bileşenin moleküler ağırlığına veya boyutuna bağlı olarak ters ozmoz (RO), nanofiltrasyon (NF), ultrafiltrasyon (UF) ve mikrofiltrasyon (MF) olarak sınıflandırılmaktadır.

32 MEMBRAN TEKNOLOJİSİ The most important property of membranes is their ability to control the rate of permeation of different species. The two models used to describe the mechanism of permeation are illustrated in Figure 2.1. One is the solution-diffusion model, in which permeants dissolve in the membrane material and then diffuse through the membrane down a concentration gradient. The permeants are separated because of the differences in the solubilities of the materials in the membrane and the differences in the rates at which the materials diffuse through the membrane. The other model is the pore-flow model, in which permeants are transported by pressure-driven convective flow through tiny pores. Separation occurs because one of the permeants is excluded (filtered) from some of the pores in the membrane through which other permeants move.

33 YAĞ SANAYİİNDE MEMBRAN UYGULAMALARI
Rafine Yağ Ham Yağ Tohum Hazırlama Çözgen Ekstraksiyonu Geri Kazanımı Su/Fosforik Asit Degumming Deasidifikasyon Renk Açma Dewaxing Deodorizasyon Fosfolipitler Sabun Alkali Pigmentler Hekzan Distilat Tohum Hazırlama Çözgen Ekstraksiyonu UF Fosfolipitler Solvent Solvent Yağ+ Solvent NF/RO SYA+ Solvent Bu doğrultuda, membran teknolojisi kullanılarak yenilebilir yağların rafine edilmesi amacıyla yapışkan maddelerin giderilmesi (degumming) başta olmak üzere, asitlik giderme, renk açma, Vaksların uzaklaştırılması, solventin uzaklaştırılması, Atık Kızartma Yağlarının Değerlendirilmesi yağ asitlerinin geri kazanımı ve trigliseritlerin fraksiyonizasyonu RO RO SYA Deodorizasyon Rafine Yağ

34 3-MCPD Bir çok gıdada tespit edildi, 2006 yılında rafine yağlarda da oluşabileceği belirtildi. Kısmi gliseritler, klor iyonu ve ısıl işlem (deodorizasyon > 240C) oluşumda etkili. 3-MCPD soya sosu ve hidrolize protein de 20 (µg/kg) ancak yağlarda limit yok, onaylanan analiz metotları var, izleme ve azaltma çalışmaları devam ediyor.

35 Rafine yağ üretiminde güncel konular -10
ÖNGÖRÜLER Rafinasyon Sırasında Oluşan İstenmeyen Unsurlara Yönelik Çözümler (3-MCPD, trans izomerizasyon) Kimyasal Madde/İşlem gereksiniminin azaltılması (ağartma toprağı aktivasyonu, aktif karbon kullanımı yerine biyopolimer kullanımı, vs.) Yağ Rafinasyonu Atıklarının Değerlendirilmesi(ağartma toprağı, deodorizasyon distilatı)

36 Zeytinyağı üretiminde 2 fazlı sisteme geçiş- yüksek nemli pirinanın işlenmesi
Yüksek nem içerikli pirina oluşumu sonucu, pirinadaki nem içeriğinin düşürülmesi ve pirinadan yemeklik özellikte pirina yağı üretiminin teknolojik yeni uygulamalarla gerçekleştirilmesi konusundaki çalışmalar da bitkisel yağ sanayinin güncel konuları arasında yer almaktadır.

37 Sürülebilir yağlarla ilgili güncel gelişmeler - 1
Katı yağ üretim yöntemleri (trans yağ içeriğinin düşürülmesi); Hidrojenasyon İnteresterifikasyon *Kimyasal interesterifikasyon *Enzimatik intereterifikasyon Oleojeller

38 Oleojel - Organojel Organojel; termo-geri dönüşümlü üç boyutlu jel ağı içerisinde hapsolmuş organik sıvı olarak tanımlanabilir. Bu sistemde jel ajanı olarak kolesteril antrakinon türevleri, lesitin, steroller ve sorbitan monostearat gibi bir organik molekül, sıvı faz olarak da bir organik solvent (sıvı yağ) yer almaktadır. Organik çözücüler yüzde gibi çok düşük organojel ajanı konsantrasyonunda bile jel oluşturabilmektedir. Organojel ajanının kimyasal özelliklerine bağlı olarak, jeller organik çözücü veya likit yağlardan oluşabilmektedir. Jel ajanları geniş hacimlerdeki sıvıları çeşitli şekillerde (çubuk, tüp, lif ve trombosit) kendi içerisinde toplayarak hareketsiz hale getirebilmektedir. Lipit oleojellerinin oluşturulmasında kullanılan organojelatörlerin daha fonksiyonel, ucuz ve sağlık açısından sorunsuz formlarının oluşturulması üzerinde bir çok araştırmacı çalışmaktadır.

39 Yasal düzenlemelerde güncel konular - 1
Türkiye’de Trans Yağ Düzenlemesi 2007 yılında yapılan düzenleme ile trans yağlar yağ bazında %1’in altına düşürülmüştür. Bu tür gıdalar “Trans Yağ Yoktur” logosu kullanabilmektedir.

40 AB’de Trans Yağlar AB genelinde yasal bir düzenleme henüz bulunmamaktadır. Çeşitli ülkelerde (Danimarka, İsviçre, İzlanda, Norveç, Almanya) TFA düzenlemesi mevcuttur AB’nin TFA raporu yayınlaması beklenmektedir (Aralık 2015). Bir çok AB ülkesi %2 TFA limitini desteklemektedir. İngiltere ve Hollanda zorunlu uygulamayı desteklememektedir, gönüllü uygulama mevcuttur. Orta ve Doğu Avrupa ülkelerinde halen TFA tüketimi yüksektir. 2006 yılında FDA 0.5g/porsiyon’un üzerinde TFA içeren gıdalar için TFA etiketlemesini zorunlu hale getirmiştir. Bazı eyaletlerde ve şehirlerde (New Jersey, New York, Kalifornia, San Francisco, Chicago vb…) TFA yasaktır. 2013 yılının sonlarında FDA, kısmi hidrojene yağların diyetteki temel endüstriyel TFA kaynağı olması nedeniyle sağlık riski taşıdığını ve GRAS listesinden çıkarılması gerektiğini belirtmiştir. FDA’in kısmi hidrojene yağların GRAS listesinden çıkarılmasını içeren kararı Haziran 2015’te yayınlanmış ve 3 yıllık geçiş süresi tanınmıştır.

41 Türkiye’de Trans Yağlar
Yıl Ürün Toplam TFA (%) Kaynak 1994 Margarin Kayahan and Tekin 2000 Bisküvi Daglioglu et al. 2002 Tekin et al. Kase Paket Arici et al. 2003 0.9-32 Çetin et al. 2006 Karabulut and Turan Shortening 2-16.5 2007 Fırıncılık Ürünleri Karabulut 2008 Basol and Tasan 2011 Crisp Cakmak et al. Kek 0-5.05 2012 B2B < %2 (%92) MUMSAD

42 Yasal düzenlemelerde güncel konular -2
Bulaşanlar (Ağır Metal, PAH, Dioksin, Pestisit) Ağır metal olarak Pb algılanır ve limiti 0.1 mg/kg’dır. Katı ve sıvı yağlarda Benzo(a)piren aranır ve limiti 2 (μg/kg) dır. tarihinden itibaren “Benzo(a)piren, benzo(a)anthrasen, benzo(b)floranthen ve krisen toplamı” na da bakılmakta ve limit 10 (μg/kg) olarak uygulanmaktadır. Dioksin ve dioksin benzeri ürünlerin toplamı 1,25 pg/g yağ olarak belirtilmiştir. Yağlı tohum ve meyvelerde pestisit bulaşısı olabilir.

43 TGK – Zeytinyağı ve Pirina Yağı Tebliği (Değişiklik, 12 Aralık 2014)
1- Mevcut tebliğde zeytinyağının klimatolojik ve agronomik koşullarına göre yapısında oluşabilecek doğal değişimler için özel düzenleme yapılabilmesi için yer alan özel hükmün kapsamı tüm sterolleri kapsayacak şekilde genişletildi. 2- Yağ asiti kompozisyonunda limit değişikliği (miristik asit, %0.2’de %0.3’e yükseltildi). 3- Mumsu madde limitlerinde değişiklik (C40 değeri naturel sızma ve naturel birinci zeytinyağından çıkarıldı). 4- Yağ asiti metil esterleri ve etil esterleri toplamı değeri kaldırıldı ve yağ asiti etil esterleri değeri belirlendi. (aşamalı geçiş) 5- Kampesterol ve Delta-7-Stigmastenol için karar ağaçları eklendi. 6-Stigmastadien 0.01 den 0.05’e düşürüldü .

44 TGK – Zeytinyağı ve Pirina Yağı Tebliği (Değişiklik)
Geçiş Süresi: Yağ asiti etil esterleri değerleri; 31/12/2015 tarihine kadar ≤ 40 1/1/2016 tarihinden itibaren ≤ 30

45 Taslağın Getirdiği Yenilikler:
TGK – Bitki Adı İle Anılan Yemeklik Yağlar Tebliğinde Değişiklik Yapılmasına Dair Tebliğ (Değişiklik 26 Haziran 2015) Taslağın Getirdiği Yenilikler: 1- Sterol Kompozisyonu tablosundan toplam sterol değeri kaldırıldı 2- Fındık yağına ait yağ asiti kompozisyonu ve sterol değerleri yeni bilimsel yayınlar doğrultusunda güncellendi.

46 İLGİNİZE TEŞEKKÜR EDERİM.