تصنيع الزيوت والدهون

الزيوت من ضمن المكونات الأساسية فى الأطعمة التي نتناولها. البعض يفضل أن يحضر وجباته باستخدام الزيوت النباتية. والبعض الآخر يجد ان الدهون كالسمن والزبد تضفى طعماً مختلفاً على الأكلات المفضلة لدية. وبطبيعة الحال فإن الزيوت والدهون المصنًّعة هى الأكثر استخداماً وانتشاراً فى معظم المطابخ. ولكن هل فكرتم يوماً ما عن كيفية تصنيع الزيوت والدهون؟.

انواع الزيوت والدهون

في البداية يجب أن نتعرف على انواع الزيوت والدهون وما هو الفرق بينهم. كذلك من أين يأتى كل نوع.

يمكن تقسيم منتجات الزيوت والدهون المستخدمة في أغراض الطعام إلى فئتين متميزتين:

• الزيوت السائلة ، مثل زيت الزيتون ، وزيت الفول السوداني ، وزيت فول الصويا ، أو زيت عباد الشمس .
• والدهون البلاستيكية مثل شحوم الأغنام والسمن والزبدة والمارجرين.

إن الطبيعة الفيزيائية للمادة الدهنية غير مهمة لبعض الاستخدامات . لكن طبيعة قوامها وخصائصها هى من تحدد فيمَ يتم استخدامها فى الأطعمة. عند تحظير السلطات الخضراء على سبيل المثال ، يتم استخدام زيت سائل لرشه على المكونات . في حين أنه قد تكون الدهون مثل شحوم الأغنام أو الزبدة غير مناسبة لهذا الغرض. كذلك الدهون التى يتم استخدامها للخبز ، والأطعمة التي تتطلب بنية عجين متطورة للغاية . أو الحشوات والحشوات ذات الهيكل اللّدن تتطلب دهون بلاستيكية بدلاً من الزيوت السائلة.

اختلاف الاستخدام بحسب الزمان والمكان

لأسباب تتعلق بكل من التاريخ والمناخ ، هناك أنماط جغرافية واضحة لاستهلاك الدهون والزيوت. حصل أسلاف السكان الحاليين في وسط وشمال أوروبا على دهونهم الصالحة للأكل تقريبًا من الحيوانات الأليفة. حيثما تعتمد العادات الغذائية والمطبخ على توافر الدهون البلاستيكية ؛ والزبدة ، وشحوم الأغنام ، والسمن النباتي . والتى لا تزال من المواد الغذائية الدهنية الأساسية إلى يومنا هذا.

في المقابل ، فإن الضغوط السكانية في الحضارات القديمة في الشرق ودول البحر الأبيض المتوسط ​​في جنوب أوروبا وشمال إفريقيا والشرق الأوسط جعلت منذ فترة طويلة تربية الماشية على نطاق واسع أمرًا غير عملي . مما استلزم اشتقاق زيوت الطعام في هذه المناطق بشكل أساسي ومُكثَّف من محاصيل الخضر المزروعة. أمَّا في المناطق الاستوائية ، تكون الظروف غير مواتية نسبيًا لتربية الماشية. ولكنها مناسبة تمامًا لتربية مجموعة متنوعة من النباتات الحاملة للزيت . والتي يزدهر الكثير منها في الحالة البرية. على عكس معظم المناطق الاستوائية ذات الكثافة السكانية العالية ، مثل الهند. حيثما تعتبر الزبدة أو السمن المصفى عنصرًا مهمًا في الطبخ الهندي . وقد تم تصميم السمن المهدرج المسمى Vanaspati لإعادة إنتاج القوام البلاستيكي المتبلور للسمن.

لماذا يتم تصنيع الزيوت والدهون؟

يستخدم أكثر من 90 في المائة من الإنتاج العالمي للدهون والزيوت في المنتجات الصالحة للأكل . والهدف من معظم خطوات المعالجة هو تحويل الدهون الخام منخفضة الاستساغة أو الشكل المادي غير المرغوب فيه إلى منتجات مكررة تلبي متطلبات الدهون الغذائية. يتراوح الاستهلاك السنوي للدهون المرئية – مثل شحم الأغنام أو الزبدة أو السمن أو زيوت السلطة التي تم فصلها عن المصدر الحيواني أو النباتي الأصلي – من 18 إلى 25 كيلوجرامًا (40 إلى 55 رطلاً) لكل شخص في مختلف البلدان الأوروبية. بينما يتراوح الاستهلاك السنوى في الولايات المتحدة إلى 23 كجم لكل شخص. بالنسبة للعالم ككل ، يبلغ متوسط المتاح من الدهون 10 كيلوغرامات للفرد . بينما في العديد من مناطق أمريكا الجنوبية وأفريقيا وجنوب شرق آسيا ، يبلغ الاستهلاك السنوي 5 كيلوجرامات أو أقل للفرد.

حوالي 40 في المائة من الدهون الغذائية في البلدان المتقدمة تأتي من تصنيع الدهون والزيوت . بينما 60 في المائة يتم الحصول عليها من مصادر طبيعية . لكن في البلدان الأقل تقدمًا ، يتم الحصول على معظم الدهون الغذائية من الفواكه والحبوب والخضروات ومنتجات الألبان و اللحوم . بينما القليل نسبيًا يتم استهلاكه في شكل منتجات دهنية مصنَّعة.

نسب الدهون فى النبات

تختلف كميات الدهون والزيوت في المنتجات النباتية على نطاق واسع حيث تحتوي معظم الفواكه والخضروات على نسبة من 0.1 إلى 2.0 في المائة من الدهون . باستثناء الأفوكادو والزيتون . والتي تعتبر استثنائية في محتواها العالي من الدهون. كما تتراوح الحبوب من 1 إلى 7 في المائة . وقد تحتوي المكسرات على ما يصل إلى 70 في المائة من الدهون.

كيفبة تصنيع الزيوت والدهون؟

المواد الخام لصناعة الدهون والزيوت هي منتجات حيوانية ثانوية من ذبح الماشية والأغنام . كذلك الأسماك والثدييات البحرية .بينما عدد قليل من الفواكه هي التى يتم استخراج الزيوت منها مثل النخيل والزيتون ومختلف البذور الزيتية. تُزرع معظم البذور الزيتية خصيصًا لاستخراج الزيوت منها بالإضافة إلى البروتين . و يتم الحصول على العديد من الزيوت النباتية المهمة من المواد الخام الثانوية الناتجة عن المحاصيل المختلفة. على سبيل المثال بذور القطن هي منتج ثانوي للقطن المزروع بغرض انتاج الألياف . ويتم الحصول على زيت الذرة من بذرة الذرة التي تتراكم من صناعة دقيق الذرة حيث أن منتجاتها الأساسية هي حبيبات الذرة والنشا .

طرق استخلاص الزيوت والدهون

يمكن استخلاص الدهون من الأنسجة الحاملة للزيوت بثلاث طرق عامة و بدرجات متفاوتة من البساطة الميكانيكية: (1) التقديم ، (2) الضغط بالمكابس الميكانيكية ، (3) الاستخلاص بمذيبات متطايرة.

الفواكه والبذور

الطريقة الأكثر فظاظة لاستخراج الزيت من الثمار الزيتية . والتي لا تزال تمارس في بعض البلدان . تتمثل في تكديسها في أكوام ، وتعريضها للشمس ، وجمع الزيت الذي ينضح منها. بينما في شكل محسن إلى حد ما ، تستخدم هذه العملية في تحضير زيت النخيل حيث تُغلى ثمار النخيل الطازجة في الماء . ويُكشط الزيت من السطح. يمكن استخدام هذه العمليات فقط مع البذور أو الفاكهة (مثل الزيتون والنخيل) التي تحتوي على كميات كبيرة من المواد الدهنية التي يسهل إطلاقها.

الدهون الحيوانية

يتم تطبيق عملية التقديم على نطاق واسع لإنتاج الدهون الحيوانية مثل الشحم ، دهون العظام ، وزيت الحوت. وهي عبارة عن تقطيع الأنسجة الدهنية إلى قطع صغيرة تُسلق في أحواض مفتوحة أو تُطهى في البخار.ثم يتم تحرير الدهون تدريجياً من الخلايا ، وتطفو على سطح الماء . حيث يتم جمعها عن طريق الكشط. كما تستخدم المخلفات الناتجه عن هذه العملية في علف الحيوانات أو الأسمدة. بينما تم تطوير العديد من عمليات الفصل بالطرد المركزي في الستينيات. وفى هذه الطريقة يتم تقطيع خلايا الأنسجة الدهنية في مفككات خاصة تحت تحكم دقيق في درجة الحرارة. ثم يتم فصل أنسجة البروتين عن السائل الناتج عن هذه الانسجة في نوع من أجهزة الطرد المركزي . وبعد ذلك يقوم جهاز طرد مركزي آخر بفصل الدهون عن طبقة البروتين المائي. بالمقارنة مع التقديم التقليدي ، توفر طرق الطرد المركزي إنتاجية أعلى من الدهون ذات الجودة الأفضل ، والبروتين المنفصل لديه إمكانية كمنتج صالح للأكل.

الضغط

تصنيع الزيوت والدهون بالضغط

مع العديد من البذور والمكسرات الحاملة للزيت . لن يؤدي التقديم إلى تحرير الزيت من الهياكل الخلوية التي يحتفظ بها كما حدث مع الدهون الحيوانية. فى هذه الطريقة تنكسر جدران خلايا الثمار عن طريق الطحن ، أو التقشير ، أو التدحرج ، أو الضغط تحت ضغط عالٍ لتصنيع الزيتوت والدهون. التسلسل العام للعمليات الحديثة في عصر البذور الزيتية والمكسرات هو كما يلي:

(1) يتم تمرير البذور فوق فواصل مغناطيسية لإزالة أي أجزاء شاردة من المعدن .

(2) إذا لزم الأمر ، تتم إزالة البذور فى النباتات أو الهياكل فى الحيوانات .

(3) يتم تحويل الحبوب أو اللحوم إلى مسحوق خشن عن طريق طحنها بين بكرات محززة أو باستخدام أنواع خاصة من مطاحن المطرقة .

(4) يتم ضغطها في مكابس هيدروليكية أو لولبية مع أو بدون تسخين أولي ، اعتمادًا على نوع المادة الحاملة للزيت ونوعية الزيت المطلوب.

ويحتوي الزيت الذى تم استخراجه بدون تسخين على أقل كمية من الشوائب وغالبًا ما يكون ذا جودة صالحة للأكل دون تكرير أو معالجة إضافية. و تُعرف هذه الزيوت بالزيوت المسحوبة على البارد أو المضغوط على البارد أو البكر.

يؤدي الضغط على البقايا الخشنة من العصرة الاولي أثناء تسخينها إلى إنتاج المزيد من الزيت. لكن مع كميات أكبر من الشوائب غير الدهنية مثل الدهون الفسفورية والأجسام الملونة والمواد غير القابلة للتصبن. ويكون هذا الزيت ملون بدرجة أكبر من الزيوت المعصورة على البارد. وتعتبر المواد الصلبة المتبقية بعد العصر بدرجات حرارة عالية هي مصادر مركزة للبروتين عالي الجودة وتستخدم بشكل عام في الأعلاف الحيوانية.

آلات الضغط المستخدمة فى تصنيع الزيوت

تم استخدام العديد من الأجهزة الميكانيكية المختلفة للضغط حيث طور الرومان معصرة لولبية لإنتاج زيت الزيتون.كذلك منذ قرون ، استخدم الصينيون نفس سلسلة العمليات المتبعة في مطاحن العصر الحديث . أي طحن البذور في المطاحن الحجرية ، وتسخين المتبقيات الصلبة في أواني مفتوحة . ثم ضغط الزيت في مكبس إسفين. كذلك تم استخدام المكبس الهولندي أو الختام الذي تم اختراعه في القرن السابع عشر بشكل حصري تقريبًا في أوروبا لعصر البذور الزيتية حتى أوائل القرن التاسع عشر . عندما تم تطوير المكبس الهيدروليكي. كان إنتاج الزيت من المكبس الهيدروليكي أعلى بكثير من إنتاج طرق المعالجة السابقة بسبب أن قدرات الضغط كانت أعلى بكثير.

في المكابس المفتوحة ، كانت مادة البذور ملفوفة في أقمشة من شعر الإنسان أو أحياناً وبشكل أقل شيوعاً شعر الإبل.

تراوحت الضغوط على المعجون من حوالي 70 إلى 140 كيلوجرام لكل سنتيمتر مربع (1000 إلى 2000 رطل لكل بوصة مربعة) .

وفي المكبس المغلق ، حيث تكون المادة المحتوية على الزيت محصورة أثناء العصر في قفص فولاذي مثقوب . وفى هذا المكبس تم الوصول إلى ضغوط تبلغ حوالي 400 كيلوغرام لكل سنتيمتر مربع أو أكثر.

في ظل الظروف المثالية . يمكن ان يصل محتوى الزيت في المعجون الناتج بعد الضغط الهيدروليكي إلى حوالي 3 بالمائة ، ولكن في التشغيل العملي ، يكون مستوى الزيت المتبقي 5 بالمائة فى المتوسط.

استبدلت المكابس اللولبية الحديثة العديد من المكابس الهيدروليكية لأنها عملية أكثر ، ولها قدرة أكبر ، وتتطلب عمالة أقل ، وستنتج بشكل عام المزيد من الزيت.

نظرًا لتغذية البذور المطحونة بشكل مستمر في المكبس الميكانيكي ، فإن المسمار الدودي يزيد الضغط تدريجيًا حيث تتحرك المادة عبر برميل مشقوق.و يتم الوصول إلى ضغوط تتراوح من 700 إلى 2100 كيلوجرام لكل سنتيمتر مربع ، ويتم خروج الزيت من خلال الفتحات ، مما يترك كعكة تحتوي على 3 إلى 3.5 في المائة من الزيت تحت المعالجة المثلى و 4 إلى 5 في المائة من الزيت في ظل الظروف المتوسطة.

الاستخلاص بالمذيبات

لا يزال المعجون الذي يتم الحصول عليه عن طريق عمليات الضغط يحتفظ بنسبة 3 إلى 15 في المائة من الزيت المتبقي. وعندما تكون قيمة الزيت أكبر بكثير من قيمة المعجون كعلف ، فمن المستحسن الحصول على استخلاص كامل للزيت من المعجون المتبقي من أول عصرة وهذه المرة يكون بالمذيبات.

يعتبر الاستخلاص بالمذيبات وسيلة اقتصادية لاستعادة الزيت أكثر من الضغط الميكانيكي. في الولايات المتحدة وبشكل متزايد في أوروبا ، هناك العديد من الحالات البسيطة لاستخلاص الزيوت ن طريق المذيبات خاصة مع الاستخلاص من فول الصويا.

بالنسبة للبذور أو المكسرات التي تحتوي على نسبة زيت أعلى من فول الصويا ، أصبح من المعتاد ضغط المادة في معاصر لولبية لإزالة نسبة كبيرة من الزيت قبل الاستخلاص بالمذيبات. ذلك نظرًا لأن هذا الضغط المسبق يؤدي أيضًا إلى تمزق الهياكل الخلوية للمواد الحاملة للزيوت . بذلك يكون معظم الزيت المتبقي من السهل إزالته باستخدام المذيبات.

اما المذيبات فهى مواد بترولية متطايرة مثل البنزين وتعمل على استخلاص الزيوت من المعجون المتبقى من العصرة الثانية. وتتميز بعدم ترك أثر نهائياً فى الزيوت المستخرجة ولكن بطبيعة الحال تكون الزيوت نفسها ذات جودة أقل. وفى الغالب يتم استخدامها فى أغراض غير الطعام.

تصنيع الزيوت والدهون بالتكرير

التكرير القلوي

يتم عن طريق معالجة الدهون عند 40 درجة إلى 85 درجة مئوية بمحلول مائي من الصودا الكاوية (هيدروكسيد الصوديوم) أو رماد الصودا (كربونات الصوديوم).

يمكن أن يتم التكرير في خزان (وفي هذه الحالة يطلق عليه تكرير الدُفعة أو الخزان) أو في نظام الدفعات حيث في التكرير على دفعات ، يستقر المستحلب المائي للصابون المكون من الأحماض الدهنية الحرة ، إلى جانب المواد الأخري المستخدمة فى التكرير ، في القاع .ثم يتم فصل المستحلب بأجهزة طرد مركزي.

بعد تكرير الدهون ، يتم غسلها عادة بالماء لإزالة آثار القلويات والمواد الصابونية. تتطلب الزيوت التي تم تكريرها باستخدام رماد الصودا أو الأمونيا عمومًا إعادة تكرير خفيفة باستخدام الصودا الكاوية لتحسين اللون.

يمكن استخدام الزيت المكرر للأغراض الصناعية أو يمكن معالجته بعد ذلك إلى زيوت الطعام. عادةً ما تكون الزيوت المكررة محايدة (أي ليست حمضية ولا قلوية) ، وأخف في اللون ، وأقل لزوجة ، وأكثر عرضة للتزنخ.

تكرير المياه

ويُطلق عليه عادةً إزالة الصمغ . ويحدث عن طريق معالجة الزيت الطبيعي بكمية قليلة من الماء ، متبوعًا بالفصل بالطرد المركزي. و يتم تطبيق هذه العملية على العديد من الزيوت التي تحتوي على الدهون الفوسفورية بكميات كبيرة. نظرًا لأن الفسفوليبيدات المنفصلة عبارة عن مواد صلبة شمعية أو صمغية. يمكن تجفيف طبقة مستحلب الفسفوليبيد المنفصلة من زيوت مثل الذرة (الذرة) وزيت فول الصويا (تجاريًا ، تسمى هذه المنتجات الليسيثين) واستخدامها كمستحلبات في منتجات مثل المارجرين ومنتجات الشوكولاته والدهانات .

إن إزالة الصمغ من زيت فول الصويا الخام ، الذي يحتوي على متوسط ​​محتوى فوسفوليبيد يبلغ 1.8 في المائة ، يوفر المصدر الأساسي لليسيثين التجاري. للحصول على منتجات ذات لون أفتح ، يمكن إضافة بيروكسيد الهيدروجين كعامل تبييض أثناء تجفيف الليسيثين. يمكن استخدام الزيت منزوع الصمغ مباشرة في التطبيقات الصناعية ، مثل الدهانات أو راتنجات الألكيد ، أو يتم تكريره بالقلويات للاستهلاك النهائي للأكل.

تصنيع الزيوت والدهون بالهدرجة

بالنسبة للعديد من أغراض تحضير الأطعمة وبعض الأغراض التجارية الأخري. يكون من المستحسن إنتاج دهون صلبة.

تحتوي العديد من أنواع السمن والسمن النباتي على زيوت مهدرجة (صلبة) كمكونات رئيسية لها. نتج تطوير عمليات تصنيع الزيوت والدهون عن اختراع طريقة ناجحة لتحويل الأحماض الدهنية غير المشبعة منخفضة الذوبان والجليسيريد إلى منتجات مشبعة عالية الذوبان. تتكون العملية من إضافة الهيدروجين في وجود محفز إلى الدهون (غير المشبعة). وهكذا يتم تحويل حمض الأوليك أو حمض اللينوليك ، والتي تكون سائلة في درجة حرارة الغرفة ، إلى حمض دهني صلب عن طريق إضافة الهيدروجين.

تم استخدام تقنية الهدرجة هذه في أوروبا بشكل محدود ؛ يكمن أكبر استخدام لهذه العملية في الولايات المتحدة ، حيث يتم استغلال الإنتاج الهائل من زيت بذرة القطن ، وهو منتج ثانوي لصناعة القطن قى عمليات تصنيع من شأنها أن تسمح بتحويله إلى دهون صلبة. وبدأت عمليات هدرجة زيت بذرة القطن في أوائل القرن العشرين والتى ادت إلى ولادة صناعة السمن المهدرج. ثم انتشرت الهدرجة إلى جميع البلدان التي يتم فيها إنتاج السمن النباتي والسمن من الزيوت السائلة.

إزالة الروائح

كان الطلب على الدهون عديمة الرائحة والمذاق مرتفعًا لأول مرة كمكونات لتصنيع المارجرين ، وهو منتج مصمم لتقليد نكهة وملمس الزبدة.

معظم الدهون ، حتى بعد التكرير ، لها نكهات ورائحة مميزة ، والدهون النباتية على وجه الخصوص لها طعم قوي نسبيًا وهو غريب عن طعم الزبد.

تتكون عملية إزالة الروائح الكريهة من ضخ البخار أسفل الدهون الساخنة. فيتم بناء علي ذلك تقطير المواد المسؤولة عن الروائح ، تاركة عديمة الرائحة تقريبًا ، مناسبة لتصنيع السمن الخفيف أو المارجرين المنكه .

يتم تسويق زيت الزيتون دائمًا في صورة غير معطرة. تعتبر النكهة الطبيعية من الأصول المهمة ، كما أن زيت الزيتون ، كما هو الحال بالنسبة للزبدة ، يحظى بشعبية جارفة بسبب نكهته المميزة وقيمته الغذائية العالية.

يتم استهلاك زيوت الطهي الشائعة في آسيا – فول الصويا ، وبذور اللفت ، والفول السوداني ، والسمسم ، وجوز الهند – في شكلها الخام كما هو مستخرج من البذور الزيتية. في المقابل ، هناك طلب خاص على الزيوت منزوعة الرائحة في الولايات المتحدة وأوروبا. حيث كان لسنوات عديدة الزيت النباتي المهم الوحيد المستهلك في الولايات المتحدة هو زيت بذور القطن ، والذي في شكله الخام له نكهة قوية وغير سارة لدرجة أن المعالجة الإضافية لإزالة الرائحة كانت ضرورة مطلقة لجعله مناسبًا للاستهلاك. و بسبب الرواج الواسع النطاق لمنتجات زيت بذرة القطن ذات النكهة المحايدة على مدى سنوات عديدة ، تم تطوير تفضيل عام للدهون عديمة الرائحة والمذاق.

إزالة الروائح لتوحيد الجودة

سبب آخر لإزالة الروائح الكريهة من زيوت الطعام في أوروبا وأمريكا يتعلق بالاختلافات في جودة الزيت من خلال تقنيات الاستخراج الغربية والشرقية. في الصين وجنوب شرق آسيا ، تم إنتاج زيوت الطعام بشكل أساسي بواسطة معدات صغيرة خام نسبيًا. حيث يكون محصول الزيت منخفض نسبيًا ، و نكهة الزيت خفيفة إلى حد ما. أما في أوروبا والولايات المتحدة ، يتم استخراج الزيت في مصانع كبيرة تعمل على أساس تنافسي للغاية. تعتبر الزيوت التي يتم الحصول عليها بكمية عالية في ظل هذه الظروف أقوى في النكهة من الزيوت المحضرة عن طريق الضغط المنخفض ، وخطوات التكرير وإزالة الروائح مطلوبة لتحسين الطعم.

 

عندما يتم هدرجة الدهون لتصنيع المارجرين والسمن ، فإنها تكتسب رائحة حلوة مميزة ، ولكنها كريهة إلى حد ما ، “رائحة الهدرجة” التي يجب إزالتها من الدهون الصالحة للأكل عن طريق إزالة الروائح الكريهة.