الحصول على أكبر كمية من الزيت بالطرق الاقتصادية الممكنة. وهذا يعنى أن يكون متبقي الزيت في الكسب أقل ما يمكن وأن يكون فاقد الزيت أثناء التشغيل أقل ما يمكن. الحصول على زيت جيد المواصفات، خالي بقدر الإمكان من الشوائب غير المرغوبة. إنتاج كسب مرتفع القيمة. تحقيق الأمن الصناعي بلا مخاطر.

أنظمة الضغط Pressure systems  تستَخرَج الزيوت النباتية تقليديًا باستخدام نوعين  من المكابس: المكابس الهيدروليكية والمكابس اللولبية، واللتان تُعتبران من طرق الاستخلاص البارد التي  تُعطي خصائص حسية مُرضية للزيت الناتج.

تتميز أنظمة الضغط هذه بتكاليف أولية وتشغيلية  منخفضة جدًا مقارنةً بطريقة استخلاص الزيت بالمذيبات،  كما أنها خالية نسبيًا من المواد الملوثة أو الخطرة. 

على الرغم من استخدام الضغط الهيدروليكي على نطاق ضيق مع الحفاظ بشكل أفضل على الخصائص الفيزيائية والكيميائية والمذاق الجذاب لزيت المستخرج (مع محتوى زيت متبقي غير مرغوب فيه)،  فإن الضغط اللولبي مستدام على النطاق الصناعي مع بعض المزايا مقارنةً بالمكابس الهيدروليكية، بما في ذلك زيادة إنتاجية الزيت، والوقت، والتكلفة، وإمكانية العمليات المستمرة أو شبه المستمرة. 

الاستخلاص بالمذيبات العضوية  Solvent extraction 

استخلاص الزيوت بالمذيبات العضوية تقنية صناعية فعالة تستخدم مذيبات مثل الهكسان لإذابة الزيوت من المواد النباتية (بذور، زهور)، عبر طحن المادة ثم غسلها بالمذيب، يليها تسخين وتبخير المذيب لاستعادة الزيت النقي، مما يسمح باستخلاص كميات كبيرة بكفاءة عالية، خاصة للزيوت التي لا تتحمل الحرارة مثل زيوت العطور، مع إمكانية ترك بقايا مذيب ضئيلة.

مميزات وعيوب الاستخلاص بالمذيبات العضوية 

هذه الطريقة تعطى أكبر نسبة استخلاص حيث يقل الفاقد فى الكسب ليصل إلى حوالى 0.5% وهى أكفأ الطرق لفصل الزيت من أى مصدر. أفضل الطرق لاستخلاص الزيت (غالية الثمن) من المواد التى تحتوى على نسبة منخفضة من الزيت مثل جنين القمح.

يعطى زيت ذو صفات جيدة حيث أن الاستخلاص بالمذيبات لا يتضمن معاملات حرارية عالية. الكسب الناتج أعلى فى القيمة الغذائية وذلك لعدم تعرض البروتين إلى درجات الحرارة التى تؤدى إلى دنترته كما تستخدم لاستخلاص الزيت المتبقى فى الكسب بعد عملية الاستخلاص الميكانيكى حيث يلجأ إليها عندما نريد الحصول على كسب خال من الزيت كما انها شائعة فى استخلاص الزيوت العطرية من الأزهار.

عيوب الاستخلاص بالمذيبات

- تعتبر الأدوات والآلات المستخدمة فيها مكلفة جدا من الناحية الاقتصادية.

- معظم المذيبات التى تستعمل قابلة للاشتعال مما قد يسبب الحريق أو الانفجار.

- لا تصلح فى حالة البذور التى تحتوى على نسبة عالية من الزيت حيث يتطلب ذلك كمية كبيرة من المذيب.

- الكسب الناتج بعد الاستخلاص بالمذيبات يكون هشا لانخفاض نسبة الزيت فيه.

- الزيت الناتج يحتوى على الصبغات وخصوصا النباتية التى يعتبر بعضها سام مثل الجوسيبول علاوة على لون الزيت الداكن (نتيجة هذه الصبغات) الذى يتطلب عناية أكثر فى التكرير والتبيض.

عملية الاستخلاص المائى  Aqueous extraction process

تتمثل الميزة الرئيسية للاستخلاص المائي للبذور في إمكانية استخدام الماء كمذيب أكثر ملاءمة للبيئة مقارنةً بالمذيبات العضوية مثل الهكسان. في عمليات الاستخلاص بالمذيبات . في الاستخلاص المائي، يُفصل الزيت عادةً إلى الأجزاء التالية: البقايا الصلبة، والطبقة الخالية من الدسم الغنية بالبروتين، والطبقة الكريمية الغنية بالدهون، والزيت الحر , لذلك، يلزم اتخاذ خطوات إضافية لتحرير الزيت الحر، مثل فصل المستحلب عن الطبقة الكريمية. مع ذلك، قد تُضيف هذه الخطوات تكاليف كبيرة إلى استخلاص الزيت.

الاستخلاص المائي بمساعدة الملح Salt-aided aqueous extraction

لتحسين نتائج عملية الاستخلاص المائي للزيت، تم تطوير طريقة مائية جديدة لمعالجة البذور الزيتية باستخدام كمية قليلة جدًا من الماء والملح (كلوريد الصوديوم أو كربونات الصوديوم).

وقد وُجد أن الاستخلاص المائي بمساعدة الملح يُخفّض بشكل ملحوظ محتوى حمض الهيدروسيانيك (HCN) في زيت اللوز المر مقارنةً بالعصر والاستخلاص باستخدام المذيبات، مما قد يمنع السمية .

عملية الاستخلاص المائي بمساعدة الإنزيم Enzyme-assisted aqueous extraction process

تعد عملية الاستخلاص المائي بمساعدة الإنزيم طريقة بديلة صديقة للبيئة للاستخلاص بالمذيبات، حيث تُمكّن من استخلاص الزيت والبروتين بسرعة وفي آنٍ واحد من معظم البذور الزيتية وتستخدم هذه التقنية إنزيمات تُحلل جدران خلايا البذور الزيتية وتُكسرها، مما يزيد من نفاذية بنيتها ويُكشف عن مكونات الزيت وقد أدى الاستخدام المتزايد للإنزيمات في الاستخلاص الإنزيمي المائي إلى زيادة إنتاجية زيت اللوز من كعكة اللوز الناتجة عن الضغط الميكانيكي مقارنةً بعملية الاستخلاص المائي في نفس زمن التفاعل.

وبالمقارنة مع الاستخلاص بالهكسان، تم الإبلاغ عن نتائج مماثلة في إنتاجية الاستخلاص، ومحتوى الأحماض الدهنية، والخصائص الفيزيائية والكيميائية من خلال الاستخلاص الإنزيمي المائي. يوفر الاستخلاص بالإنزيمات العديد من المزايا المحتملة المتعلقة بالجوانب البيئية والسلامة والجودة. 

استخلاص سائل ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج Supercritical carbon dioxide fluid extraction

نظرًا للقيود المقترحة للحد من استخدام المذيبات العضوية في العمليات الصناعية، طُوّرت تقنيات استخلاص نظيفة، مثل استخلاص السوائل فوق الحرج، والتي تعتمد عمومًا على استخدام ثاني أكسيد الكربون (CO2)، كبديل واعد للطرق التقليدية لاستخلاص الزيوت و لم تُلاحظ أي اختلافات في تركيبات الأحماض الدهنية للزيوت المستخرجة باستخدام مذيب الهكسان/الميثانول، ولا سيما الاستخلاص باستخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج طُبقت هذه التقنية على وجه الخصوص على مجموعة واسعة من البذور مثل بذور المشمش والكانولا وفول الصويا وعباد الشمس والعنب والبلوط والجوز.

خلال عملية الاستخلاص، يُخلط مذيب ثاني أكسيد الكربون المضغوط مع المواد الخام الصلبة (التي تُطحن غالبًا لتقليل حجم الجزيئات)، مما يسمح باستخلاص المركبات المطلوبة. 

يبدأ مذيب ثاني أكسيد الكربون المضغوط بالتكوّن عند نقطته الحرجة عند 31 درجة مئوية و7.38 ميجا باسكال، حيث تتحد طورا الغاز والسائل لتشكيل طور سائل متجانس خارج منطقة المائع فوق الحرج تشمل مزايا استخلاص ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج مقارنةً بطرق الاستخلاص التقليدية بالمذيبات زيادة الانتشارية، وانخفاض اللزوجة والتوتر السطحي، وسرعة الاستخلاص  بالإضافة إلى ذلك، يوفر استخدام ثاني أكسيد الكربون فوائد بيئية، فهو غير قابل للاشتعال و قابل لإعادة التدوير.

كما أنه يسمح بتحسين جودة المنتج من خلال عدم ترك أي رواسب والحفاظ على نقاء عالٍ للمواد المستخلصة. لهذه الأسباب، يُعتبر غالبًا طريقة استخلاص "أكثر مراعاةً للبيئة  مع ذلك، توجد عدة عيوب لاستخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج (SCO2). فعدم قطبية ثاني أكسيد الكربون تحدّ من قدرة استخلاص المركبات الكيميائية النباتية القطبية، مثل الفينولات. 

كما أن هذه الطريقة في الاستخلاص مكلفة أيضاً لأنها تعتمد على معدات تتحمل ضغطاً عالياً، مما يزيد من تكاليف الاستثمار والصيانة . إضافةً إلى ذلك، هناك حاجة لأنظمة مستمرة لزيادة الطاقة الإنتاجية على نطاق واسع.

استخلاص السوائل دون الحرجة Subcritical fluid extraction

استخلاص باستخدام السوائل دون الحرجة، باستخدام الماء الساخن تحت الضغط، كأداة آمنة وفعّالة من حيث التكلفة لتحل محل طرق الاستخلاص التقليدية. إنها تقنية صديقة للبيئة تزيد من إنتاجية الاستخلاص، وتختصر وقت الاستخلاص.

استخلاص السوائل دون الحرجة يُعطي جودة زيت أفضل مقارنةً باستخلاصات المكابس اللولبية والمكبس الهيدروليكي، مع أعلى مستويات من الفينولات الكلية، وبيتا سيتوستيرول، والفيتوستيرولات الكلية، بالإضافة إلى التوكوفيرول الكلي والتوكوترينول.

علاوة على ذلك، لا يتطلب الزيت المُستخرَج من استخلاص السوائل دون الحرجة تكريرًا. ومع ذلك، قد يحدث التحلل الحراري لبعض المركبات القابلة للتحلل الحراري عند درجات حرارة مرتفعة.

الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية

يُعد الاستخلاص بمساعدة الموجات فوق الصوتية تقنية حديثة تستخدم موجات عالية التردد لإنتاج فقاعات تجويفية، تُسبب بدورها تلف جدار الخلية النباتية، ثم تُطلق المواد داخل الخلايا في المذيب.

كما تم ضمان جودة زيت اللوز من خلال قياس قيمة البيروكسيد (PV) حتى بعد 15 يومًا من الاستخلاص و المعالجة المسبقة بالموجات فوق الصوتية لمدة دقيقتين بقوة 70 واط قد زادت بشكل ملحوظ من إنتاج الزيت المُستخلص من الاستخلاص الإنزيمي المائي من 77% إلى 95% (وزن/وزن)، وقللت وقت الاستخلاص من 18 ساعة إلى 6 ساعات. على المستوى المختبري، أظهر استخدام الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة بمساعدة عملية استخلاص ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج إنتاجًا لزيت اللوز بنسبة 90% تقريبًا.

وجد  أن معالجة التعقيم بالبخار قبل استخلاص الزيت بمساعدة الموجات فوق الصوتية قد زادت من استخلاص الزيت بنسبة 8.69%، دون التأثير على تركيب زيت اللوز.

علاوة على ذلك، المعالجة بالموجات فوق الصوتية قللت من محتوى السيانيد في زيت اللوز المر المُستخلص من عملية الاستخلاص بالمذيبات.

ثانيًا: استخلاص الدهن الحيواني

تشذب القطع الحيوانية بعناية، ثم تغسل قبل وضعها في جهاز الاستخلاص، وقد لا تشذب الدهون عند اتباع طريقة الغلى بالبخار، وعادة يتم تدريج قطع الدهن في المصانع الكبيرة لتستخلص كل درجة على حدة إذ إن  الدهن الملاصق للعظم يحتاج إلى فترات طويلة لاستخلاصه. 

يتم تقطيع القطع الدهنية إلى أجزاء صغيرة من 0.5 إلى 1 بوصة لسهولة استخلاص الدهن منها سواء ، بطريقة الصهر الجافة أو طريقة الصهر بالبخار والاستخلاص الرطب تحت ضغط يؤدي إلى تحلل العظام.

المعاملات الحرارية تحتوي الأنسجة الدهنية الحيوانية الخالية من اللحم والعظام على 70 – 90 % دهن، ويكون الماء والأنسجة الضامة الجزء الباقي، والمتبقي بعد الاستخلاص عبارة عن بروتين مركز يستخدم كعلف للحيوانات.

الصهر الجاف

يتم الصهر الجاف بوضع الدهن المجزأ في حلل مفتوحة، ذات جدار مزدوج وتسخن بالبخار وبها مقلبات بدون إضافة ماء ويستمر في التسخين والتقليب إلى أن تصل درجة الحرارة إلى 220 -230 ف وتترسب الأنسجة الضامة إلى قاع الحلة، ويسحب الدهن المنصهر من على السطح. الدهن المستخلص بهذه الطريقة له طعم مطبوخ يفضله بعض المستهلكين، وهي طريقة بطيئة وغير عملية لذلك تستخدم الآن الحلل المغلقة مع إيجاد فراغ خلال الطبخ لتسهيل إزالة الرطوبة لإنتاج دهن متعادل في الطعم تكون نسبة الأحماض الدهنية المنفردة به منخفضة جدا، الدهن المستخلص بالطريقة البطيئة يحتوي على نسبة قليلة من الأحماض الدهنية المنفردة إذا كان مصدره مادة دهنية طازجة إذا قورن بالدهن المستخلص بالبخار لأنه لا يتعرض للتحلل المائي الذي يسببه وجود البخار والماء على درجات الحرارة المرتفعة.

الصهر الرطب

يتم على درجات الحرارة المنخفضة حتى نصل إلى درجة غليان الماء في حلة الاستخلاص.

وقد يتم أيضًا على درجات حرارة مرتفعة في أوعية محكمة تحت ضغط 40 – 60 رطل بخار، جهاز الاستخلاص عبارة عن حلة مفتوحة ذات جدار مزدوج تسخن بالبخار وبها مقلب ويوضع الدهن والماء في الحلة ثم ترفع درجة حرارة المخلوط ببطء فيرتفع الدهن إلى سطح الماء ثم يضاف 1.5 إلى 2.5 % ملح لإحداث ترويق ثم يسحب الدهن بعد ذلك.

ويمكن الحصول على دهن ذي طعم ممتاز باستخدام درجة حرارة أعلى من انصهاره قليلًا، جهاز الاستخلاص عبارة عن حلة مفتوحة ذات جدار مزدوج تسخن بالبخار وبها مقلب ويوضع الدهن والماء في الحلة ثم ترفع درجة حرارة المخلوط ببطء فيرتفع الدهن إلى سطح الماء ثم يضاف 1.5 إلى 2.5 % ملح لإحداث ترويق ثم يسحب الدهن بعد ذلك.

ويمكن الحصول على دهن ذي طعم ممتاز باستخدام درجة حرارة أعلى من انصهاره قليلًاا. رفع درجة الحرارة يزيد من عائد الاستخلاص إلا أنه يؤثر على صفات الدهن المستخلص وبخاصة الرائحة لذلك فإن المنتج الذي يرغب في الحصول على أكبر عائد ممكن يتغلب على انخفاض جودته باستخدام عملية إزالة الرائحة.

ويحدث بعض التحلل المائي من الدهن الموجود في المادة الخام عند استخدام طريقة الاستخلاص بالبخار ومن النار أن تزيد نسبة الأحماض الدهنية المنفردة في دهن الخنزير المستخلص بالبخار عن 0.35 % وتتوقف الحموضة النهائية على مدة الاستخلاص ودرجة الحرارة،كما تتوقف على جودة الدهن قبل الاستخلاص ومدة تخزينه.

الاستخلاص بالهضم يتم استخلاص الدهن بإضافة مواد كيماوية  )أحماض وقلويات(  أو إنزيمات للمساعدة على انفصال الدهن بعد تحلل وإذابة الأنسجة الضامة. ويمكن استخدام هذه الطريقة خاصة عند استخلاص الزيت من كبد الأسماك على البارد حتى لا يضطر لاستخدام الحرارة والتي من شأنها هدم الفيتامينات الموجودة في الزيت.

التغيرات التى تحدث اثناء تخزين البذوز الزيتية وتأثيرها على جودة الزيت الناتج.

1.تعمل إنزيمات الليبيز Lipases وكذلك يعمل ارتفاع درجة الحرارة فى التخزين على كسر الروابط الاسترية فتزداد بذلك الأحماض الدهنية الحرة. وهذه إحدى علامات انخفاض الجودة فى الزيوت الناتجة، ولها آثار أخرى على كمية الزيت الناتج فى نهاية مراحل الصناعة.

 2- تتحلل البروتينات والكربوهيدرات والفوسفاتيدات إلى مركبات قابلة للذوبان فى الدهون، وعند استخلاص الزيوت أو الدهون تكون ملوثة بهذه المركبات، وقد يكون التخلص منها صعبا، وهى تؤدى إلى انخفاض الجودة، لأنها تغير اللون والطعم والرائحة، كما أنها تقلل كمية الزيت الناتج.
      
3ـ إذا حدثت أكسدة أثناء التخزين فإن ذلك يؤدى إلى زيت منخفض الجودة، لأن الأكسدة تؤدى إلى تغيرات فى الطعم والرائحة واللون. 
4.وفى كل الحالات السابقة تكون عملية التكرير أصعب، أو تكون نواتج التغيرات غير قابلة للتخلص منها، مثل بعض تغيرات اللون، أو ربما تحدث روائح وطعوم وألوان تعود مرة أخرى بعد أن نتخلص منها فى عملية التخلص من الرائحة.

5.التدهور الذى يحدث بالتخزين يؤدى إلى التأثير على القيمة الغذائية للكسبة، وقد يؤدى إلى انخفاض جودتها وجعلها أقل استساغة لدى الحيوان . 

التنقية من أهم العمليات التى تجرى على الزيوت الخام

 يختلف مفهوم التنقية فى مرجع عن الآخر. كما يختلف أيضا عند رجال الصناعة فالبعض يعرف التنقية Refining بأنها التخلص من الأحماض الدهنية الحرة والمواد المخاطية والصموغ والشوائب كبيرة الحجم المرئية والفوسفوليبيدات وحسب هذا التعريف فإنها لا تشمل عملية قصر الألوان Bleaching وعملية إزالة الروائح Deodorization. والبعض الآخر يقول بأن التنقية: هي كل العمليات التي تجرى على الزيت الخام وهى التخلص من أحماض الدهنية الحرة والصموغ والمواد المخاطية والفوسفوليبيدات والمواد المرئية كبيرة الحجم والألوان والروائح.  ويجرى عملية التنقية عن طريق:

أولا ترسيب المواد الغروية والبروتينية العالقة وفصلها:

ثانيا: التخلص من الأحماض الدهنية المنفردة (الحرة):

للحصول على زيت مطابق للمواصفات القياسية يجب الاهتمام بعملية قصر اللون توجد فى الزيوت والدهون ألوان مختلفة مثل الكاروتينات، والكلوروفيل، وغيرها، كما توجد ألوان فى البذور التالفة تنتقل إلى الزيوت والدهون المستخلصة منها، وعادة تكون هذه الألوان بنية أو مائلة إلى السواد.

وتكون الألوان عادة غير مرغوبة إلا فى أحوال خاصة حيث يفضل أحيانا بقاء جزء من اللون الأخضر فى زيت الزيتون، كما أن قصر اللون بشدة لدرجة إنتاج زيت أبيض اللون ليس مرغوبا، بل يفضل وجود لون أصفر خفيف. وذلك للحصول على زيت مطابق للمواصفات حيث أن كل زيت له درجة لون فى المواصفة القياسية يجب الالتزام بها.

توصيات يجب اتباعها عند إجراء التبييض

1- حماية الزيت من الأكسدة والتلف الحرارى عن طريق:أ- التبييض عند أدنى درجة حرارة عمليا.

ب- التبييض فى وعاء تحت تفريغ أو تحت غطاء من النيتروجين. ج- لا تزيد مدة التبييض عن 30 دقيقة.

2- إزالة الصابون من الزيت المتعادل بالصودا الكاوية إلى أقل من 50 جزء فى المليون قبل التبييض.

3- يضاف تراب التبييض إلى الزيت البارد نسبيا عند درجة حرارة أقل من 80°م ثم ترفع تدريجيا إلى درجات الحرارة المطلوبة.
4- استخدام تراب التبييض الأكثر وفرة ونشاطا خاصة التى تتلاءم مع نوع الزيت.

5- إذا كان الزيت معالج بحمض الفوسفوريك يجب إزالة كل آثار الحمض المتبقية بواسطة الغسيل أو التبييض قبل إخضاع الزيت إلى عملية نزع الرائحة.

الزيت المكرر زيت غير متوازن للأسباب التالية:

 - عملية التكرير تساهم في إزالة الليسيثين من الزيت، والليسيثين مادة مهمة تسهل هضم وامتصاص الدهون. 

 - عملية التكرير تزيل مضادات الأكسدة مثل فيتامين هـ والبيتاركاروتين المهمة لمنع الإصابة بالسرطان. 

 - عملية التكرير تزيل الستيرولات النباتية التي تحمي جهاز المناعة وتحفظ صحة القلب. 

- عملية التكرير تزيل مادة الكلوروفيل التي تحتوي على المجنيزيوم  الضروري لتأدية وظائف القلب والعضلات والجهاز العصبي.  - عملية
التكرير تقوم على استخدام الأحماض وغيرها لتبييض الزيت مما يؤدي إلى بقاء آثار منها في الزيت. 

إعداد/ د.عائشة عبد الرحيم
مركز البحوث الزراعية – معهد تكنولوجيا الأغذية