فهرست مطالب

3-1-تاریخچه و معرفی کارخانه ی آرد زاودی 1

3-2-غلات: 1

3-2-1-گندم: 1

3-2-2-مشخصات فیزیکی دانه گندم 2

3-2-3-عوامل موثر در کیفیت گندم 3

3-2-3-1-عوامل فیزیکی موثر در کیفیت گندم 3

3-2-3-2-عوامل شیمیایی موثر در کیفیت گندم: 4

3-2-4-ترکیبات گندم 4

3-2-5-نگهداری گندم: 7

3-2-6-کیفیت گندم های ایران: 8

3-3-تکنولوژی آسیاب گندم 8

3-3-2-فن آوری آسیاب کردن گندم و مراحل تولید آرد: 9

3-3-2-1-تمیز کردن گندم: 9

3-3-2-2-مشروط کردن گندم : 12

3-3-2-2-1-روش های مشروط کردن 13

3-3-2-3-مراحل مختل فرآیند آسیاب کردن 15

3-3-2-3-1-سیستم آسیاب های غلطکی 15

3-3-2-4-نگهداری آرد گندم 19

3-4-آرد گندم 20

3-4-1-مواد افزودنی به آرد 20

3-4-2-استفاده از روشهای فیزیکی برای اصلاح آرد 22

3-4-3-عوامل موثر در کیفیت آرد 23

3-5-تاسیسات و تجهیزات کارخانه آرد 26

3-5-1-طراحی کارخانه آرد 26

3-5-2-انبار کارخانه: 30

3-5-2-1-تعریف انبار و نقش آن 30

3-5-2-2-انواع انبار: 30

3-5-2-3-انبار گندم: 30

3-5-2-4-انبار آرد: 33

3-7-نتیجه گیری 39

3-8-جداول: 40

3-9- منابع و ماخذ 42

3-1-تاریخچه و معرفی کارخانه ی آرد زاودی

کارخانه آرد زاودی در سال 1369 تاسیس شده است بخش اعظم فعالیت این کارخانه مربوط به تولید آرد می باشد که با استفاده از دستگاههای پیشرفته تبدیل گندم به آرد صورت می گیرد . محصولات تولیدی این کارخانه شامل آرد و سبوس می باشد.

شایان ذکر است کارخانه آرد زاودی در شهرستان بندر ترکمن خیابان جمهوری اسلامی ابتدای خیابان نامی واقع شده است.

3-2-غلات:

غلات شامل گندم ،جو، ذرت، برنج ارزان، سویا ، جاودار، یولاف، سور گوم می باشد قسمت اعظم غلات تولید شده برای تامین غذای انسان مصرف می شود و مابقی به مصرف خوراک دام می رسد. مصرف صنعتی غلات در مقایسه با مصرف تغذیه أی آن به مراتب کمتر است. مقدار مصرف غلات در هر منطقه أی متفاوت می باشد که مصرف غلات به عادات غذایی مردم و بخصوص به درآمد سرانه بستگی دارد یعنی هر چه قدر درآمد سرانه (وضعیت مالی) بالاتر باشد مصرف غلات کمتر می گردد. طبق هرم انرژی وزارت بهداشت و کشاورزی آمریکا 40 درصد انرژی دریافتی بدن از نان و فرآورده های غلات، محصولات خمیری (مانند ماکارونی) و برنج تامین می شود. غلات و (کربو هیدرات ها) در رژیم غذایی انسان نقش بسزایی دارند. (یک گرم کربو هیدرات چهار کیلو کالری انرژی تولید می کند.) قسمت اعظم تولید غله مربوط به گندم است که از آن آرد برای تولید نان و فرآورده های دیگر حاصل می شود.

3-2-1-گندم:

گندم جزء گیاهان گلدار زیر شاخه نهان دانه گان، در رده گیاهان تک لپه ای، در را سته گلومی فلورا در تیره یا فامیل GRAMMINEGE یا POACEAE و جنس TRITICUM است . از بین 3000 گونه ی شناخته شده گندم سه گونه در تجارت بین المللی دارای اهمیت بیشتری می باشد که هر سه از جنس تریتیکوم هستند و عبارتند از: تریتیگوم و وگلارمهم ترین گندم مورد استفاده آسیاب داران برای تولید آرد مناسب جهت تولید نان است. تریتیکوم دیو روم[1] مناسب ترین گونه گندم برای تولید ماکارونی است. تریتیکوم ، کمپکتوم دارای پروتئین کمتری بوده و در فرآورده های قنادی و بیسکویت به کار می رود.

3-2-2-مشخصات فیزیکی دانه گندم

دانه گندم بطور مشخص از سه قسمت آندو پسرم، پوسته و جوانه تشکیل شده است

1-آندوپسرم:

83 درصد وزن دانه را تشکیل می دهد و قسمت عمده آن نشاسته است ، بعلاوه حدود 75 درصد از پروتئین دانه هم در همین قسمت قرار گرفته، مقدار مواد معدنی آن کم و حدود 3/0 تا 4/0% است در دانه گندم هر چه به مرکز دانه نزدیک شویم میزان پروتئین کم تر می شود اما کیفیت پروتئین و گلتون آرد حاصل از این قسمت بیشتر است و در مواردی که آرد قسمت های مرکزی دانه تحت عنوان آرد قنادی یانول جدا شود. کیفیت آرد باقیمانده کم می شود.

2-پوسته خارجی:

در حدود 5/14% وزن دانه را تشکیل داده که منبعی از مواد معدنی و رنگدانه است گزانتوفیل (کارتنوئیدها) عامل رنگ در گندم (رنگ زرد غلات) می باشد. پوسته خارجی از چند لایه متمایز تشکیل شده که مهمترین آن لایه آلرون بوده دارای پروتئین اما بدون گلوتن، چربی، مواد ازته است وجود لایه آلرون درآرد از کیفیت، نانوایی و ارزش غذایی محصول حاصل از آرد می کاهد همچنین اسید فتیک این لایه مانع جذب کلسیم، آهن و روی می شود در نتیجه این لایه را بایستی در مرحله آسیاب ازآردحذف کرد.قابل ذکراست که درآردهای بادرصداستخراج بالا (حدود 97%)دیگرامکان حذف لایه آلرون نیست که که اسید فتیک این آردها را از طریق فرآیند تخمیر و اثر آنزیم فیتاز حذف می کنند.

3-جوانه:

حدود 5/2% از وزن دانه را به اختصاص می دهد و دارای اسیدهای چرب غیر اشباع و فعالیت آنزیمی شدید است . پروتئین موجود در جوانه از لحاظ کیفی نامطلوب است و در کیفیت نانوایی آرد اثرات نامطلوب دارد. از طرف دیگر وجود جوانه در آرد موجب سرعت فساد فرآورده نهایی و کاهش زمان قابلیت نگهداری آن می شود.

بنابراین لازم است هنگام آرد سازی آنرا از آرد حذف نمود.

3-2-3-عوامل موثر در کیفیت گندم

3-2-3-1-عوامل فیزیکی موثر در کیفیت گندم

وزن حجمی یا وزن واحد حجم:

از روی وزن واحد حجم می توان میزان بازدهی آرد گندم را تخمین زد . به علاوه برای درجه بندی گندم از این فاکتور استفاده می گردد در این عامل اندازه دانه تاثیر زیادی ندارد و برعکس یکنواختی شکل دانه و دانسیته تاثیر بیشتری دارند.

سختی دانه:

آرد مناسب برای تولید نان بیشتر از گندم سخت تهیه می شود زیرا دارای مقدار پروتئین بیشتری است و گلوتن آن مرغوب تر است همچنین گندم سخت آردی بدست می آید که دارای حالت ریز و دانه أی می باشد که برای تولید نان مناسب است .

در صورتی که در گندم های نرم آرد نرم بدست می آید که برای تولید بیسکویت و کیک مناسب است. بنابراین سختی دانه گندم معیار خوبی برای تعیین کاربرد آرد حاصل از آن است

دانه های آسیب دیده:

مهمترین آسیب دیدگی دانه گندم، جوانه زدن دانه است که در نتیجه ی آن مقدار آرد حاصل از آن کاهش یافته و برعکس مقدار آنزیم آلفا آمیلاز افزایش یافته و موجب چسبندگی خمیر می شود. همچنین مقدار جذب آرد حاصل کم شده و در نتیجه بازدهی محصول حاصل از آرد هم کاهش می یابد.

همچنین از عوامل فیزیکی موثر دیگر در کیفییت گندم می توان فاکتورهای زجاجیت،‌ رنگ، ناخالصی ها ، BESATZ و GUALITY ,MILLING را نام برد.

3-2-3-2-عوامل شیمیایی موثر در کیفیت گندم:

رطوبت: مقدار رطوبت گندم یکی از مهم ترین عوامل موثر در کیفیت آن است.

در نقاط مربوط رطوبت گندم حدود 14% و در نقاط خشک حدود 8% است . اگر رطوبت گندم 14% باشد مقدار بیشتری آب مورد معامله قرار می گیرد و اگر مقدار رطوبت کمتر باشد زمان قابلیت نگهداری محصول افزایش می یابد.

عوامل شیمیایی موثر دیگر در کیفیت گندم عبارتند از: مقدار و کیفیت پروتئین ،فعالیت آنزیم آلفا آمیلاز، اسیدیته چربی، فیبر خام و خاکستر

3-2-4-ترکیبات گندم

1-کربوهیدرات ها

مهمترین و بیشترین ترکیب گندم و غلات کربو هیدرات میباشد کربوهیدرات ها عبارتند از:

نشاسته:

نشاسته نوعی پلی ساکارید است و از دو قسمت آمیلوز و آمیلوبکتین تشکیل شده است میزان نشاسته در دانه غلات بستگی به عواملی مانند شرایط جدی، درصد استخراج و عوامل نژادی دارد. نشاسته گندم حدود یک سوم وزن خود آب جذب می کند.

گلوکز

میزان این قند در مراحل مختلف رشد تغییر می کند. با کاهش بازدهی آرد و یا افزایش پوست گیری و خارج نمودن لایه های بیرونی درصد گلوکز کاهش می یابد.

فروکتوز: همانند گلوکز مقدار آن در مراحل مختلف رشد دانه غلات نوسان دارد.

ساکارز:

در دانه گندم 88% درصد در ماده خشک است میزان ساکارز در پوسته گندم در حدود 4 درصد و در آندوسپرم 4/0 درصد می باشد حال آن که در جوانه گندم نوسانی بین 15-5 درصد دارد با جوانه زدن دانه مقدار این قند در دانه کامل گندم افزایش و به 2-1 درصد و یا بیشتر می رسد.

مالتوز:

مقدار اپتیمم مالتوز در گندم در حدود 2-5/1 درصد می باشد. جهت جبران کمبود مالتوز در آرد میتوان از آرد مالت استفاده نمود. همچنین اگر مقدار مالتوز در گندم بیش از 5/2 درصد باشد آرد حاصل جهت صنایع پخت مناسب نمی باشد.

2-پروتئین (گلوتن)

گلوتن که پروتئین عمده ی گندم است از دو قسمت گلوتنین و گلیادین تشکیل شده است. گلوتن مسئول جذب‌ آب بوده و همچنین در حفظ گاز و ایجاد حجم و بافت تاثیر گذار است.

3-چربی ها:

مقدار چربی موجود در جوانه گندم 11-6% است که 84% آن غیر اشباع است مقدار چربی پوسته و آندوسپرم به ترتیب 6-3% و 8/0 تا 5/1% و در مجموع دانه حدود 2% می باشد. در اثر آسیب های دانه و فساد مقدار اسیدهای چرب آزاد افزایش یافته و منجر به ایجاد بوی نامطبوع می گردد. به همین جهت بهتر است حین آسیاب کردن چربی از آرد جدا شود.

4-پنتوزان ها:

پنتوزان ها حدود 75% دیواره سلولهای آندوسپرم گندم را تشکیل می دهد. پنتوازن ها جزء مواد فیبری بوده و موجب افزایش ظرفیت جذب و نگهداری آب و در نتیجه تاخیر در بیاتی نان می شود همچنین با افزایش درصد استخراج آرد مقدار پنتوزان آرد افزایش یافته و در نتیجه ی آن مقدار جذب آب آرد افزایش می یابد.

5-آنزیم ها

مهم ترین آنزیم های گندم و آرد آنزیم های آمیلو لیتیک آلفا و بتا آمیلاز هستند که مجموع آن ها را دیاستاز نامند و بیشتر در جوانه وجود دارند.

6-مواد معدنی گندم:

مواد معدنی موجود در آرد گندم از عناصر کلسیم، پتاسیم، فسفر، گوگرد، آهن ،‌روی، مس ، ید و غیره تشکیل شده است.

7-رطوبت (آب):

حد مطلوب آرد 14-13% می باشد که اگر رطوبت آرد یا گندم بیشتر از 13% باشد باعث فساد میکروبی و آنزیمی می شود و اگر رطوبت گندم کمتر از 8% باشد باعث خرد شدن دانه در حین آسیاب کردن می شود.

3-2-5-نگهداری گندم:

نگهداری گندم از زمان برداشت تا شروع فرآیند باید به نحوی انجام گیرد که ویژگی های مطلوب دانه حفظ شود. و از آسیب دیدگی دانه جلوگیری به عمل آید. مهم ترین عواملی که در طول زمان نگهداری گندم می توانند به آن آسیب برسانند عبارتند از: آلودگی به آفات انباری ، میکروارگانسیم ها ، حیوانات موذی، بالا رفتن دمای محل نگهداری (خود گرمایی) جوانه زدن دانه

برای نگهداری گندم از روش های متفاوتی از جمله روش سنتی و جدید و صنعتی استفاده می نمایند. در روش سنتی پس از برداشت گندم آنرا در صورت لزوم خشک کرده و در ظروف کوچک چوبی، سفالی یا مخازن سیمانی غیر قابل نفوذ به هوا نگهداری می کنند . روش سنتی دیگر استفاده از مخازن زیر زمینی و روی زمین است که به صورت نیمه مخروطی شکل بوده و جدار داخلی این مخازن با عایق پوشانده شده است . علاوه بر روش های گفته شده گندم را میتوان در انبارهای ساده و یا سیلوهای پیشرفته به نحو مطلوبی نگهداری کرد مشروط بر اینکه پیش از ورود گندم به این انبارها میزان رطوبت و دمای آن به دقت تعیین و کنترل شود زیرا هر قدر مقدار رطوبت گندم بیشتر باشد قابلیت نگهداری آن در انبارهای ساده کوتاه تر است. همچنین طی نگهداری گندم در انبارها و سیلوها لازم است از آلودگی و فساد آن ها توسط آ‏فات انباری جلوگیری شود همچنین پس از انبار کردن گندم بایستی از عدم آلودگی آن به وسیله آفات انباری اطمینان حاصل کرده و در صورت آلودکی آنرا آفت زدایی نمود. برای این منظور روش های مختلفی وجود دارد که آن ها را به سه دسته ی روش های فیزیکی ، روش های شیمیایی، و روش های بیولوژیکی تقسیم بندی می کنند.

3-2-6-کیفیت گندم های ایران:

در سال زراعی 80-1379 حدود 70 درصد اراضی کل کشور به کشت غلات اختصاص داشته است کیفیت گندم های تولید داخل در مناطق مختلف ایران به دلیل وسعت و گستردگی کشور بسیار متنوع می باشد.

استان هایی چون مازندران ، گلستان ، خوزستان بدلیل داشتن شرایط خاص آب و هوایی و زمین مناسب دارای گندم هایی با کیفیت مناسب می باشد. گندم های ایران را می توان در سه گروه گندم های نرم، گندم های سفید سفت تا سخت و گندم های دیو روم طبقه بندی کرد.

با توجه به بررسی های انجام شده توسط پژوهشکده غله و نان و مراکز تحقیقاتی کشور میتوان نتیجه گرفت که حدود 35-30 درصد گندم های تولیدی داخل کشور از کیفیت خوب، حدود 22 درصد از کیفیت متوسط و حدود 48-43 درصد گندم های مورد بررسی از کیفیت صنعتی برخوردار می باشند.

در آخر باید به این نکته اشاره کرد که مصرف سرانه نان در ایران 144-139 کیلوگرم می باشد که در اروپا این مقدار کمتر یعنی KG 67 است.

3-3-تکنولوژی آسیاب گندم

آسیاب کردن یک عمل فیزیکی است که به منظور جدا کردن پوسته و جوانه از آندوسپرم و تبدیل آندوسپرم به ذرات ریز با اندازه و حتی ترکیب شیمیایی معین آرد انجام می گیرد

3-3-1-تاریخچه مختصر آسیاب کردن گندم

در قدیم برای خرد کردن گندم از هاون های سنگی یا فلزی استفاده می شد در حوالی قرن دوم پیش از میلاد رومی ها از آسیاب های دستی که از دو قطعه سنگ با سطح زبر یکی ثابت و دیگری متحرک درست شده بود استفاده می کردند. به تدریج برای نیروی لازم جهت چرخاندن سنگ آسیاب از نیروی باد و یا آب بهره برداری گردید و آسیاب های بادی و آبی متداول شد این سیستم ها با کشف موتور تبدیل به آسیاب های معمولی گردید و کم کم به صورت امروزی تکمیل گردیدند.

در کشور ما هنوز هم برای تولید آرد از آسیاب های چکشی استفاده می شود که کیفیت آرد حاصل از این روش برای بسیاری از فرآورده های آن مطلوب نیست و به همین جهت در بیشتر موارد از آسیاب های غلطکی برای تولید انواع آرد استفاده می شود.

3-3-2-فن آوری آسیاب کردن گندم و مراحل تولید آرد:

3-3-2-1-تمیز کردن گندم:

1-جدا کردن ناخالصی ها:

ناخالصی های موجود در گندم شامل بذر علف های هرز ، موادی که منشا حیوانی دارندمانند فضولات ، مواد معدنی و گل و لای و گرد و خاک و قطعات فلزی و سایر ناخالصی ها مانند پارچه، کاغذ و غیره میباشند . ناخالصی های بالا همراه با دانه های آسیب دیده ، دانه های لاغر و چروکیده و شکسته را به طور کلی SCREENINgs نامند.

ناخالصی های گندم، پیش از آسیاب کردن آن باید جدا شوند که این کار با توجه به وزن مخصوص دانه گندم و شکل ظاهری آن و همچنین ویژگی های ناخالصی ها امکان پذیر است.

2-شستشوی گندم

در موارد آلودگی گندم لازم است آنرا شستشو نمود. برای شستشوی گندم آنرا در آب غوطه ور می سازند، برای این منظور مقداری در حدود 10 لیتر آب به ازای هر کیلو گرم گندم لازم است و پس از این عمل گندم به دستگاه سانتریفوژ مخصوص به نام WHIZZER می رود و مقداری از آب اضافی آن حذف می شود در طی این عمل رطوبت گندم حدود 3% افزایش می یابد. بنابراین شستشوی گندم پش از آسیاب کردن بویژه برای گندم های خشک مناسب است زیرا بدین ترتیب عمل مشروط کردن بعدی آن ها با سهولت بیشتری انجام خواهد گرفت. در طی این عمل بایستی توجه کرد که آب و گندم آلودگی نداشته باشند.

3-DRY SCOURING

در مواردی که دانه ها تمیز باشند برای جدا کردن برخی از ناخالصی ها چسبیده به دانه از این روش استفاده می گردد. در این روش گرد و خاک سطحی و بال حشرات و سایر مواد سبک توسط جریان هوا با شدت های متفاوت به خارج پرتاب می شود و اساس عمل بر این است که مواد سبک تر از گندم از این راه جدا می شوند.

4-الک جدا کنند ه

ناخالصی های کوچکتر و یا بزرگ تر از گندم را به وسیله الک های مخصوص جدا می کنند. الک ها به همدیگر متصل بوده و به طور افقی حرکت می کنند و ابعاد سوراخ های الک بر اساس اندازه و قطر دانه های گندم تعیین شده است در این روش دانه های گندم خارج از استاندارد و دانه های بزرگتر و یا کوچکتر از حد معمول هم همراه ناخالصی ها جدا می شوند.

5-DISc AND TRIEUR CYLINDER :

ناخالصی های بلندتر یا کوهتاتر از دانه گندم که دارای قطر مساوی با آن باشند را می توان به وسیله دیسک های دندانه دار و استوانه أی TRIEUR جدا نمود.

6-جدا کردن بذر علف های هرز SEED SEPARATOR

برای جدا کردن ذراتی که دارای شکل متفاوتی نسبت به گندم هستند می توان با معلق کردن محصول در استوانه مارپیچی بلند آن ها را جدا کرد.

ذرات کروی در این دستگاه سرعت بیشتری نسبت به ذرات بیضوی و اشکال دیگر دارند و در آخر مسیر می توان آن ها را به طور جداگانه جمع آوری نموده و در قسمت دیگر محصول خالص را بدست آورد.

7-آسپیراتور

سقوط یک ذره در هوای آرام بستگی به وزن مخصوص آن دارد. بنابراین ذرات کروی شکل یا مکعب در مقایسه با ذرات مسطح و پهن سرعت بیشتری دارند.

در عمل به جای معلق کردن ذرات در هوای ساکن، آن ها را در برابر هوایی با جریان معینی به حالت تعلیق در می آروند که ذراتی که دارای وزن مخصوص زیادی هستند به پایین می افتد و آن هایی که دارای وزن مخصوص کمی هستند به خارج پرتاب می شوند. با استفاده از این اصل ذرات کاه، ساقه، گرد و غبار، دانه های کوچک و بذر علف های هرز و غیره از محصول جدا می شوند

8-پوست گیری: عمل پوست گیری در دستگاهی که از یک استوانه افقی یا عمودی تشکیل شده انجام می گیرد دانه گندم پس از ورود به این دستگاه به وسیله پره های متحرک داخل استوانه به شدت به شبکه فلزی استوانه برخورد کرده و پوست و غبار از آن جدا می شود و گندم تمیز شده از داخل استوانه خارج می شود.

پاورپوینت خشک کن با بستر سیال

مقدمه ای بر خشک کردن مواد غذایی

. در اثر کاهش رطوبت ماده غذایی امکان فساد میکروبی از بین می رود و سرعت واکنشهای مضر کم می شود . ضمن اینکه بر روی محصول اثر حفاظتی دارد ، وزن و حجم آن را به میزان چشمگیری کاهش می دهد در نتیجه از هزینه های حمل ونقل و ذخیره سازی می کاهد و باعث تولید فرآورده ای می شود که مصرف آن راحت تر و آسانتر است .

نگهداری میوه ها وسبزیها به روش خشک کردن و مهارت خاصی نیاز دارد . ، حذف رطوبت باید به گونه ای انجام شود که بعد از رطوبت زنی تاحدود زیادی به کیفیت مواد اولیه خود برگردد. برای رسیدن به این نتایج می بایست در طول فرآیند خشک کردن انتقال جرم و حرارت به صورت مناسبی انجام شود .

فرآیند خشک کردن در مواد غذایی

vآبگیری (Dehydration) یا خشک کردن (drying) عبارت است از فرآیند خار ج کردن آب از یک ماده غذایی جهت بسط و افزایش عمر ذخیره سازی از طریق جلوگیری از رشد میکروارگانیسم ها می باشد . در اعمال روش ها ی نگهداری مواد غذایی نه تنها جلوگیری از رشد میکروب ها اهمیت دار د بلکه حفظ رنگ بافت طعم و ارزش تغذیه ای نیز مورد توجه می باشد

علل اصلی خشک کردن مواد غذایی

حفظ مواد در مقابل فعالیت های بیولوژیکی از قبیل میکروبی و آنزیمی که باعث خرابی می شوند .

تقلیل سرعت فعل و انفعالات شیمیایی مضر قبیل قهوه ای شدن غیرآنزیمی واتواکسیداسیون

کم کردن وزن و حجم مواد غذایی برای سهولت بسته بندی و حمل ونقل انبارداری

نگهداری و حفظ مواد غذایی درفصول پر بار برای استفاده کننده در فصول کمیابی

ماهیت فرآیند خشک کردن

در موادی که رطوبت شان بالای 30 ٪ است تمام حفره های ریز آن از مایع پر شده و سطح ماده از لایه نازکی توسط آب پوشیده شده است در این حالت مایع بخار شده با نفوذ مولکولی از میان لایه گاز اطراف سطح مایع نفوذ کرده و به جریان توده گاز می رسد اگر مقدار رطوبت ماده بیشتر از رطوبت نمگیری باشد درجه حرارت سطح ماده برابر درجه حرارت حباب تر خواهد شد .(دبی خشک در این حالت تقریبا ثابت است . )

پس از آنکه تمام آب سطح ماده تبخیر شده فرآیند تبخیر مایع درون منافذ شروع می شود. اگر رطوبت مقدار ماده کمتر از رطوبت نم گیری باشد دبی خشک بدلیل کاهش سطح تبخیر ، شدیدا کاهش می یابد. چون تبخیر کاهش یافته درجه حرارت سطح ماده بتدریج بالا می رود تا تقریبا به درجه حرارت هوا برسد .

استخراج با حلال یکی از قدیمی‌ترین روش‌های جداسازی بوده و بدون شک تاریخ استفاده از آن به قبل از میلاد برمی‌گردد. علم استخراج با حلال در طی مدت زمان طولانی، توسعه یافته است و بیشترین پیشرفت در مورد حلالها و سیالهای مورد استفاده در فرآیندهای استخراج بوده است. روش‌های استخراجی نظیر، سونیکیشن1، سوکسله2، استخراج با فاز جامد[1] و استخراج مایع-مایع[2] که مدتها پیش ابداع شده‌اند امروزه نیز به همان صورت قبلی جهت تهیه نمونه بکار می‌روند. بعلاوه، روش‌های استخراج با حلالهای مایع نظیر سوکسله دارای محدودیت‌های مختلفی همچون آلودگی محیط زیست بدلیل وجود حلالهای دورریز، بازگیری ناقص نمونه‌ها، وقت گیر بودن فرآیند، مصرف زیاد حلال و... هستند. بدین‌ترتیب، محققان به فکر ابداع روش جدید استخراجی افتادند که علاوه بر‌اینکه معایب فوق را نداشته باشد بلکه دارای مزایای چندی نیز باشند. یکی از‌این روش‌ها، استخراج با سیال فوق بحرانی3 (SFE) است که مزیت‌های بسیاری دارد که از مهمترین آنها می‌توانیم به کاهش زمان استخراج و عدم آلودگی محیط زیست اشاره کرد.

فصل اول

استخراج با سیال فوق بحرانی
1-1- تاریخچه

هوگارت1 و‌هانی2 در سال 1879 خواص بی نظیر سیال فوق بحرانی اتانول و تتراکلریدکربن را توضیح دادند. آنها دریافتند که حلالیت‌هالیدهای فلزی در‌این دو سیال خیلی بالاست. در سال 1906 بوخنر3 اعلام کرد که حلالیت مواد آلی غیرفرار در دی اکسید کربن فوق بحرانی ده برابر مقداری است که از مطالعات فشار بخار انتظار می‌رفت. در سال 1958 زهوز4 و همکارانش استخراج لانولین از پشمهای روغنی با CO2 فوق بحرانی را گزارش کردند. نقطه شروع استفاده از سیالهای فوق بحرانی در فرآیندهای صنعتی از کار زوسل5 در انیستیتوی ماکس پلانک در مطالعه زغال سنگ آغاز شد. امروزه‌این سیالها کاربرد فراوانی در اغلب صنایع پیدا کرده‌اند. با‌این حال استفاده از SFE به عنوان یک تکنیک تجزیه‌ای تا دهه 1980 به تأخیر افتاد. در سال 1976 استال6 و شیلز7 سیستم استخراجی میکرو را به همراه کروماتوگرافی لایه نازک به کار بردند. از‌این سال به بعد SFE در حد تجزیه‌ای رشد سریعی کرد به طوری که امروزه‌این سیستم به صورت پیوسته یا ناپیوسته با سیستم‌های کروماتوگرافی گازی، کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا و کروماتوگرافی با سیال فوق بحرانی کاربرد وسیعی در آنالیز انواع نمونه‌ها پیدا کرده است بطوریکه در سالهای 1990-1992 بیش از یکصد مقاله در‌این زمینه ارائه شده است.

1-2- خصوصیات و مزایای یک سیال فوق بحرانی

هر ماده‌ای را که در دما و فشاری بالاتر از دما و فشار بحرانی اش قرار گیرد، سیال فوق بحرانی گویند. شکل (1-1) نمودار فاز ساده‌ای است که نقطه بحرانی و ناحیه فوق بحرانی را نشان می‌دهد.

یک سیال فوق بحرانی خصوصیاتی مابین خصوصیات یک گاز و مایع را داراست. آنچه باعث شده تا سیال فوق بحرانی برای استخراج مورد استفاده و توجه قرار گیرد خصوصیات فیزیکی آن است. همانطوریکه در جدول (1-1) مشاهده می‌شود چگالی سیال فوق بحرانی تقریباً هزار برابر چگالی حالت گازی می‌باشد، بهمین دلیل قدرت حل کنندگی سیال فوق بحرانی بیشتر از گازها و مشابه مایعات است. از طرفی، سیال فوق بحرانی دارای نفوذپذیری زیادتر و ویسکوزیته کمتر نسبت به حلالهای مایع است، ‌این دو عامل انتقال جرم را کنترل می‌کنند و باعث می‌شود تا SFE خیلی سریع عمل کند.

1- دما و فشار فوق بحرانی پائینی داشته باشد.

2-از نظر سلامتی برای انسان خطرناک نباشد، یعنی آتشگیر و سمی‌نباشد.

3-از نظر شیمیایی بی اثر باشد و درجه خلوص آن بالا بوده و ارزان باشد.

چرا CO2 به عنوان حلال عمومی در استخراج به روش سیال فوق بحرانی انتخاب شده است؟

بهترین حلال برای SFE در استخراج‌ترکیبات طبیعی(غذاها و داروها) CO2 است زیرا یک‌ترکیب خنثی، ارزان، در دسترس، بی بو، بی مزه، دوستدار طبیعت و حلال GRAS است. همچنین در ماده فرآیند SFE با CO2، حلال در ماده استخراج شده باقی نمی‌ماند زیرا که‌این ماده در شرایط طبیعی به صورت گاز می‌باشد. علاوه بر‌این، دمای بحرانی آن است که برای مواد حساس به حرارت شرایط‌ایده آلی را بوجود می‌آورد و به خاطر گرمای نهان پایین آن، انرژی کمی برای جداسازی آن از ماده استخراجی لازم است. نکته دیگر آنکه، انرژی مورد نیاز برای بدست آوردن حالت فوق بحرانی CO2اغلب کمتر از انرژی مورد نیاز برای تقطیر حلالهای آلی تجارتی است. در کل قابلیت استخراج‌ترکیبات با CO2فوق بحرانی بستگی به وجود گروه‌های عاملی ویژه در‌این‌ترکیبات، وزن ملکولی و قطبیت آنها دارد.

برای مثال هیدروکربن‌ها و دیگر‌ترکیبات آلی با قطبیت نسبتاً پائین مثل استرها، اترها، آلدئیدها، لاکتون‌ها، کتون‌ها و اپوکسیدها در CO2 فوق بحرانی با فشار کمتر (100-75بار) قابل استخراج هستند در حالیکه‌ترکیبات با قطبیت بالا نظیر آنهائیکه یک گروه کربوکسیلیک و سه گروه هیدروکسیل و یا بیشتر دارند به ندرت در آن محلول هستند.

برای استخراج دسته خاصی از محصولات از یک حلال کمکی کمک می‌گیرند که موجب افزایش قطبیت CO2 فوق بحرانی می‌گردد. اتانول، اتیل استات و آب بهترین حلالهای کمکی برای استخراج‌ترکیبات غذایی هستند. CO2تجارتی مورد نیاز برای فرآیند SFEرا تقریباً می‌توان از سیستم‌های محیط زیستی بدست‌آورد. بعنوان مثال می توان از محصول جانبی صنایع تخمیر یا صنعت کود حیوانی، در استخراج استفاده کرد. بنابراین، استفاده از‌این CO2میزان CO2موجود در جو را افزایش نخواهد داد.

1-3- طرح فرآیندهای سیستم استخراج با CO2 :

در شکل 1-2 و 1-3 شماتیک فرآیند استخراج CO2 فوق بحرانی نشان داده شده است که از مراحل اصلی زیر تشکیل شده است:

1-مرحله استخراج 2-مرحله انبساط 3-مرحله مشروط سازی حلال

همچنین 4جزء دیگر عبارتند از:

1- ظرف استخراج با فشار بالا 2-شیر کاهنده (Term) فشار 3-جداکننده کاهنده (Term)فشار و 4- پمپ افزاینده فشار حلال بازیافت شده.

همچنین دیگر تجهیزات ضروری شامل: مبدلهای حرارتی، کندانسور، ظرف‌های ذخیره سازی، منبع تامین کننده حلال و خوراک می باشد. خوراک معمولاً به شکل خرد شده است که در ظرف استخراج گذاشته می‌شود و CO2با فشار 350-100بار به داخل ظرف ظرف استخراج تزریق می‌شود. عصاره حاوی CO2از طریق یک فشار شکننده فشار به جداکننده که حاوی فشار 120-50بار است فرستاده می‌شود با کاهش فشار، دما و عصاره ته نشین می‌گردد در حالیکه CO2فاقد عصاره به ظرف استخراج برگردانده می‌شود.

SFEبرای خوراک جامد یک فرآیند نیمه مداوم است به‌این صورت که جریان بصورت مداوم است ولی جریان نیمه پیوسته شدن ظرف استخراج از خوراک به صورت نیمه مداوم یا بچ است برای‌ایجاد جریان نیمه پیوسته در ظرف استخراجها از چند ظرف استخراج بهره می‌گیریم که به نوبت پر و خالی می‌شوند.

1-4 اصول و پایه فاز تعادلی و سیستم‌های بحرانی: