ดินฟอกสีที่ผ่านการกระตุ้นในการกลั่นน้ำมันที่รับประทานได้

วิธีที่ดินฟอกสีที่ผ่านการกระตุ้นกำจัดคลอโรฟิลล์ สบู่ ฟอสโฟลิปิด โลหะ และเปอร์ออกไซด์

ดินฟอกที่ถูกกระตุ้น (Activated Bleaching Earth: ABE) ทำงานโดยการกำจัดสิ่งสกปรกหลายชนิดผ่านกระบวนการที่เรียกว่า "การดูดซับแบบเลือกสรร" ความเป็นไปได้ของกระบวนการนี้เกิดจากโครงสร้างพิเศษของ ABE ซึ่งเป็นวัสดุพรุนที่มีพื้นที่ผิวสูง ผลิตจากอะลูมิโนซิลิเกต เมื่อนำไปใช้ในกระบวนการกรองแบบสัมผัส (contact filtration) ABE จะจับสารสีคลอโรฟิลล์ที่ก่อให้เกิดปัญหา ทำให้น้ำมันมีสีจางลงอย่างเห็นได้ชัด โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของน้ำมันแต่อย่างใด ส่วนฟอสโฟลิปิดจะยึดติดกับโครงข่ายของ ABE ผ่านปฏิกิริยาเชิงขั้ว (polar interactions) ซึ่งช่วยลดการสูญเสียระหว่างกระบวนการกลั่นบริสุทธิ์ลงได้ประมาณ 15% หรือมากกว่านั้น เมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างที่ไม่ผ่านการบำบัดด้วย ABE สำหรับโลหะทรานซิชัน เช่น เหล็กและทองแดง ซึ่งเป็นที่รู้กันว่าเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน โลหะเหล่านี้จะถูกจับตรึงไว้ที่จุดที่มีความเป็นกรดบนพื้นผิวของอนุภาค ABE จึงป้องกันไม่ให้โลหะเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการออกซิเดชันของไขมันที่ไม่พึงประสงค์ สารตกค้างของสบู่ที่เหลืออยู่จะถูกทำให้เป็นกลางเนื่องจากธรรมชาติที่เป็นกรดของพื้นผิว ABE นอกจากนี้ เพอร์ออกไซด์ยังถูกดูดซับเข้าสู่พื้นผิวดังกล่าวและสลายตัวบางส่วน ส่งผลให้ค่าเพอร์ออกไซด์ลดลงอย่างชัดเจน อยู่ในช่วงประมาณ 5–10 meq/kg ทั้งหมดนี้เป็นกระบวนการทำความสะอาดที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว และมักดำเนินไปอย่างมีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิระหว่าง 90 ถึง 110 องศาเซลเซียส โดยปกติใช้เวลาประมาณ 20–30 นาที

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของน้ำมันหลักๆ ได้แก่ น้ำมันดอกทานตะวัน น้ำมันถั่วเหลือง น้ำมันปาล์ม และน้ำมันเมล็ดฝ้าย

ประสิทธิภาพของ ABE แตกต่างกันไปตามองค์ประกอบของน้ำมันและลักษณะของสิ่งเจือปน:

ปริมาณแคโรทีนอยด์ที่สูงเป็นพิเศษในน้ำมันปาล์มจำเป็นต้องใช้การบำบัดด้วยดินฟอกสีที่เข้มข้น (ABE) ขณะที่ความไวของฟอสโฟลิปิดในน้ำมันถั่วเหลืองต้องอาศัยการควบคุมความเป็นกรดของดินฟอกสีอย่างแม่นยำ ในทุกกรณี อุณหภูมิ ปริมาณสารที่ใช้ และระยะเวลาในการสัมผัสจะถูกปรับให้เหมาะสมเพื่อขจัดสิ่งเจือปนให้มากที่สุด โดยยังคงรักษาผลผลิตของน้ำมันบริสุทธิ์ไว้ให้สูงสุด

การลดสิ่งปนเปื้อนที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการด้วยดินฟอกสีที่ผ่านการกระตุ้น

การลดปริมาณเอสเทอร์ของ 3-MCPD และเอสเทอร์ของไกลซิดิลระหว่างกระบวนการกำจัดกลิ่น

สารก่อมะเร็งที่ปนเปื้อน ได้แก่ 3-MCPD และเอสเทอร์ไกลซิดิล เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการกำจัดกลิ่น (deodorization) ที่อุณหภูมิสูงกว่า 200 องศาเซลเซียส เมื่อมีการใช้ดินฟอกสีที่ถูกกระตุ้น (Activated Bleaching Earth: ABE) ก่อนขั้นตอนนี้ สารอันตรายเหล่านี้จะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ความมีประสิทธิภาพของ ABE มาจากความสามารถในการจับโมเลกุลต้นแบบที่สำคัญ เช่น ไอออนคลอไรด์และไทรกลีเซอไรด์บางส่วน ไว้ภายในชั้นซิลิกาที่มีลักษณะเฉพาะของมันผ่านกระบวนการดูดซับแบบไม่สามารถย้อนกลับได้ (irreversible adsorption) ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่า การแทรกแซงตั้งแต่เนิ่นๆ นี้สามารถลดการเกิดเอสเทอร์อันตรายในขั้นตอนหลังของการผลิตได้ประมาณร้อยละ 40 ถึง 60 ตามรายงานของสำนักงานความปลอดภัยด้านอาหารแห่งสหภาพยุโรป (European Food Safety Authority) เมื่อปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตที่ชาญฉลาดจะปรับระดับความเป็นกรดและขนาดรูพรุนของวัสดุ ABE ให้เหมาะสมโดยเฉพาะ เพื่อจัดการกับชนิดต่างๆ ของสารต้นแบบ ซึ่งช่วยให้พวกเขาปฏิบัติตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของสหภาพยุโรป ซึ่งจำกัดปริมาณเอสเทอร์ไกลซิดิลในผลิตภัณฑ์อาหารสำหรับทารกไว้เพียง 1,000 ส่วนต่อบิลเลียนส่วน (parts per billion) การนำ ABE เข้ามาใช้ตั้งแต่ต้นกระบวนการผลิตจึงไม่เพียงแต่ช่วยยกระดับความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ แต่ยังลดความจำเป็นในการทำความสะอาดเพิ่มเติมที่มีค่าใช้จ่ายสูง ซึ่งมักต้องดำเนินการหลังเสร็จสิ้นกระบวนการกำจัดกลิ่น

ดินฟอกสีที่ถูกกระตุ้นใช้ในกระบวนการผลิตไขมันไฮโดรเจนเนตและวานาสปัติ

การขจัดสี การเพิ่มความเสถียร และการปกป้องตัวเร่งปฏิกิริยาในการไฮโดรเจนเนตบางส่วน

ในการผลิตไขมันไฮโดรเจนเนตและวานาสปัติ ดินฟอกสีที่ถูกกระตุ้นมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากให้ประโยชน์หลักสามประการพร้อมกัน ได้แก่ การขจัดสี การเพิ่มความเสถียรต่อการเกิดออกซิเดชัน และการปกป้องตัวเร่งปฏิกิริยาในระหว่างกระบวนการผลิต วัสดุชนิดนี้สามารถกำจัดสีที่เกิดจากคลอโรฟิลล์และแคโรทีนอยด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งหากปล่อยไว้จะทำให้ผลิตภัณฑ์มีสีที่ไม่น่าพึงประสงค์ ส่งผลให้มาการีนและชอร์ตเทนนิ่งคุณภาพสูงส่วนใหญ่มีสีขาวสะอาดตามที่ผู้บริโภคคาดหวัง พร้อมกันนั้น ดินฟอกสียังช่วยกำจัดไอออนโลหะที่เป็นปัญหา เช่น เหล็กและทองแดง รวมทั้งสารที่ก่อให้เกิดเปอร์ออกไซด์ ซึ่งสารเหล่านี้เร่งกระบวนการสลายตัวของไขมันเมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้น ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจึงมีอายุการเก็บรักษายาวนานขึ้น โดยยังคงรักษาคุณลักษณะด้านเนื้อสัมผัสและรสชาติที่พึงประสงค์ไว้ได้อย่างสมบูรณ์

ABE ช่วยปกป้องตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีนิกเกิลและแพลเลเดียมในระหว่างกระบวนการไฮโดรจิเนชันแบบบางส่วน โดยการจับกับฟอสโฟลิปิดและสบู่ที่เหลืออยู่ก่อนที่สารเหล่านี้จะไปรบกวนบริเวณที่ใช้งานของตัวเร่งปฏิกิริยา รายงานจากภาคอุตสาหกรรมระบุว่า การปกป้องนี้ช่วยลดปริมาณการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาลงได้ระหว่าง 15% ถึง 22% ซึ่งทำให้สามารถควบคุมโปรไฟล์กรดไขมันที่ซับซ้อนได้ดียิ่งขึ้น — ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อต้องพัฒนาทางเลือกที่ดีสำหรับทรานส์แฟต ผลที่ได้คือผลิตภัณฑ์ที่มีสมรรถนะสม่ำเสมอ รสชาติที่คงตัวนานขึ้น และการประหยัดต้นทุนที่แท้จริงสำหรับบริษัทที่ดำเนินการไฮโดรจิเนชันในระดับอุตสาหกรรมอย่างต่อเนื่องทุกวัน

ประโยชน์หลักที่พิสูจน์แล้ว:

• การกำจัดสีเพื่อให้ได้คุณลักษณะด้านภาพที่ผู้บริโภคชื่นชอบ
• การลดไอออนโลหะเพื่อป้องกันการหืนอย่างรวดเร็ว
• การดูดซับฟอสโฟลิปิดเพื่อป้องกันการเสื่อมประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา

แหล่งที่มา: การวิเคราะห์ปฏิกิริยากับออกซิเจนโดยจอห์นสันแอนด์เดคเกอร์ (2015)

การกำจัดสิ่งปนเปื้อนข้ามอุตสาหกรรม: เครื่องสำอาง ยา และเชื้อเพลิงชีวภาพ

การกลั่นน้ำมันและขี้ผึ้งสำหรับเครื่องสำอาง เพื่อให้สอดคล้องกับข้อกำหนดด้านสี กลิ่น และโลหะหนัก

ดินฟอกที่ถูกกระตุ้นแล้วมีประสิทธิภาพโดดเด่นในการทำความสะอาดน้ำมันและขี้ผึ้งสำหรับใช้ในผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง ทำให้สอดคล้องกับมาตรฐานระดับโลกที่เข้มงวดเกี่ยวกับสี กลิ่น และโลหะหนัก กระบวนการนี้ช่วยกำจัดสารสีธรรมชาติที่ก่อปัญหา เช่น แคโรทีนอยด์และอนุพันธ์ของคลอโรฟิลล์ ซึ่งเป็นสาเหตุของความไม่สม่ำเสมอของสีระหว่างแต่ละล็อตการผลิต นอกจากนี้ยังสามารถดักจับสารระเหยได้ เช่น อัลดีไฮด์และคีโตน ที่ทำให้ผลิตภัณฑ์มีกลิ่นไม่พึงประสงค์ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือ กระบวนการนี้สามารถลดปริมาณสารอันตราย เช่น ตะกั่ว แคดเมียม สารหนู และปรอท ลงจนเหลือในระดับที่แทบตรวจไม่พบ ซึ่งสอดคล้องกับข้อกำหนดตามกฎระเบียบด้านความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์เครื่องสำอางของสหภาพยุโรป (EU) และข้อบังคับอื่นๆ ทั่วโลก ทั้งนี้ การบริสุทธิ์น้ำมันและขี้ผึ้งด้วยวิธีนี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้สอดคล้องกับข้อบังคับเท่านั้น แต่ยังรักษาส่วนประกอบสำคัญไว้ได้อย่างครบถ้วนด้วย ตัวให้ความชุ่มชื้น (emollients) ยังคงรักษาคุณสมบัติในการให้ความชุ่มชื้น ตัวเพิ่มความหนืด (thickeners) ยังคงรักษาคุณสมบัติด้านเนื้อสัมผัส และแม้แต่ส่วนประกอบที่ใช้งานได้จริง (active components) ซึ่งมีความไวต่อความร้อน ก็ยังคงมีประสิทธิภาพตลอดกระบวนการผลิต โดยไม่เสื่อมสภาพภายใต้ความร้อน

ดินฟอกที่ถูกกระตุ้นใช้ในการทำให้ไบโอดีเซลบริสุทธิ์และปรับสภาพสารหล่อลื่น

ในการผลิตไบโอดีเซล สาร ABE ช่วยกำจัดสารด่างที่เหลืออยู่ เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์และโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ รวมทั้งสบู่และฟอสโฟลิปิดที่มีอยู่ในวัตถุดิบหลังกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน กระบวนการทำความสะอาดนี้ช่วยป้องกันปัญหาต่าง ๆ เช่น หัวฉีดอุดตัน และการสะสมของคราบภายในห้องเผาไหม้ อีกข้อได้เปรียบหนึ่งคือ ABE สามารถย่อยสลายเปอร์ออกไซด์ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อไบโอดีเซลถูกเก็บไว้นานเกินไป ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความเสถียรของเชื้อเพลิงเมื่อเวลาผ่านไป กล่าวถึงการใช้งานอื่น ๆ สารหล่อลื่นอุตสาหกรรมก็ได้รับประโยชน์คล้ายกันจากการบำบัดด้วย ABE โดยกระบวนการนี้ช่วยกำจัดผลิตภัณฑ์จากการออกซิเดชัน เช่น อัลดีไฮด์และกรดอินทรีย์ต่าง ๆ รวมทั้งอนุภาคขนาดเล็กที่ทำให้ชิ้นส่วนเครื่องจักรสึกหรอภายใต้ภาระงานหนัก แล้วสิ่งนี้หมายความว่าอย่างไรในทางปฏิบัติ? อุปกรณ์จะมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้นระหว่างช่วงการบำรุงรักษา และสารหล่อลื่นยังคงรักษาความหนืดที่เหมาะสมและความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพไว้ได้แม้จะผ่านวงจรการให้ความร้อนและระบายความร้อนซ้ำ ๆ ก็ตาม