روغن کرچک کیسان

معرفی شیمیایی و خواص عمومی

روغن کرچک نوعی روغن گیاهی است که از دانه کرچک به دست می‌­آید و مایعی بی‌رنگ تا زرد کم رنگ است که بو و مزه ملایم دارد یا بدون مزه است. اسیدهای چرب روغن کرچک شامل 85-95 درصد اسید ریسینولئیک، 2-6 درصد اسید اولئیک، 1-5 درصد اسید لینولئیک، 1 درصد استئاریک و پالمیتیک اسید و 1 درصد اسید دی هیدروکسی استئاریک است. روغن کرچک خالص را می‌­توان به راحتی با مقدار هیدروکسیل، ویسکوزیته و وزن مخصوص آن شناسایی کرد. این روغن در اتانول در دمای اتاق و در هگزانِ در حال جوش، محلول است ^[1] , .

روش تولید

این روغن از گیاه کرچک به دست می‌­آید که عمدتاً در آفریقا، آمریکای جنوبی و هند کشت می­‌شود. کشورهای عمده تولید کننده روغن کرچک عبارتند از برزیل، چین و هند . راه‌های زیادی برای به دست آوردن روغن از دانه های کرچک وجود دارد که به طور کلی به دو مرحله استخراج و تصفیه تقسیم می­‌شوند.

استخراج روغن از دانه کرچک

استخراج روغن از دانه کرچک، یک یا ترکیبی از فرآیندها مانند پرس مکانیکی (سرد یا گرم) و استخراج با حلال است. با این حال، موثرترین راه برای به دست آوردن روغن از دانه، پرس گرم با استفاده از پرس هیدرولیک و سپس استخراج با حلال است . روغن حاصل از پرس مکانیکی سرد، دارای رنگ روشن و اسیدهای چرب آزاد کم است که عمدتاً در محصولات دارویی استفاده می­‌شود. با این حال، حدود 45 درصد از روغن، همچنان پس از پرس مکانیکی در کیک کرچک وجود دارد که فقط با روش استخراج با حلال قابل بازیابی است. در طی روش استخراج با استفاده از حلال‌هایی مانند هپتان، هگزان و اترهای نفتی، روغن باقی­مانده در کیک‌، در دستگاه سوکسله یا سایر استخراج‌کننده­‌های تجاری، استخراج می‌شود , . باید توجه داشت که کنجاله باقی­مانده، حاوی ریسین است که یک پروتئین سمی است و از این رو نمی‌­توان از آن به عنوان خوراک دام استفاده کرد .

تصفیه روغن کرچک

همانند سایر روغن‌های گیاهی، تصفیه روغن خام به دست آمده از پرس مکانیکی یا استخراج با حلال، یک فرآیند ضروری است. هدف اصلی از تصفیه، حذف ناخالصی‌­هایی مانند مواد کلوئیدی، اسیدهای چرب آزاد، مواد رنگی و سایر ترکیبات نامطلوب است، بنابراین سبب افزایش مقاومت روغن در برابر فاسد شدن می‌­شود. فرآیند تصفیه شامل چندین مرحله است. ابتدا مواد جامد و کلوئیدی با ته نشینی و فیلتراسیون حذف می­‌شوند. سپس اسید چرب آزاد با استفاده از مواد قلیایی، خنثی می‌شود. فرآیند bleaching، مواد رنگی را از بین می‌برد و در نهایت مرحله بوزدایی روغن با استفاده از بخار در دمای بالا و فشار کم، انجام می‌شود .

ویژگی‌های فنی محصول

گروه هیدروکسیل در موقعیت C12 اسید ریسینولئیک (RA) یک گروه فعال ارائه می­‌دهد که امکان واکنش­‌های شیمیایی مختلف را فراهم و روغن کرچک را به یک ماده اولیه جالب برای صنایع شیمیایی تبدیل می­‌کند . گروه هیدروکسیل RA باعث می­‌شود روغن کرچک یک پلی‌­ال طبیعی باشد و با جلوگیری از تشکیل پراکسید، سبب پایداری اکسیداتیو روغن می­‌شود که در مقایسه با روغن های دیگر، ماندگاری نسبتاً بالایی دارد. حضور گروه هیدروکسیل در RA و مشتقات آن، یک مکان مهم را برای انجام انواع واکنش‌­های شیمیایی از جمله هالوژناسیون، آب­زدایی، آلکوکسیلاسیون، استری شدن و سولفاته شدن فراهم می‌­کند. در نتیجه، این عملکرد منحصر به فرد به روغن کرچک این امکان را می­‌دهد تا در کاربردهای صنعتی مانند رنگ، پوشش، جوهر و روان کننده ها استفاده شود .

حوزه های کاربرد

روغن کرچک به عنوان یک روغن گیاهی بسیار مهم، به طور گسترده ای در صنایع پلی­‌یورتان، آرایشی بهداشتی، دارویی، چسب، رنگ و پوشش، جوهر، صنایع روان کننده و غیره استفاده می‌­شود ^[1].

صنایع پلاستیک

از روغن کرچک و مشتقات آن، می‌­توان در سنتز مونومرها و پلیمرهای تجدیدپذیر استفاده کرد. پلی­‌استرهای زیست تخریب پذیر یکی از رایج ترین کاربردهای این روغن هستند. پلی‌­استرها به عنوان پلیمرهای زیست تخریب پذیر و سازگار با محیط زیست با طیف وسیعی از کاربردها در زمینه‌­های پزشکی و همچنین در تهیه الاستومرها و مواد بسته بندی شناخته می‌شوند . روغن کرچک تنها پلی‌­ال روغنی طبیعی موجود در بازار است که مستقیماً از طبیعت تولید می­‌شود. بنابراین استفاده از روغن کرچک امکان سنتز انواع محصولات پلی‌­یورتانی از جمله پوشش‌ها، الاستومرهای ریخته گری، الاستومرهای گرمانرم، فوم­‌های سخت و نیمه سخت، درزگیرها و چسب‌ها و فوم‌های انعطاف پذیر را فراهم می‌­کند. استفاده مستقیم از روغن کرچک در فوم­‌های سخت، دارای مزایا (مقاوم در برابر آب و انعطاف پذیر) و همچنین معایبی (عاملیت کم و واکنش پذیری کم به دلیل گروه های هیدروکسیل ثانویه) است که منجر به تولید مواد نیمه انعطاف پذیر و نیمه سخت می­‌شود. با واکنش روغن کرچک با پلی‌­ال‌هایی مانند گلیسرول، عدد هیدروکسیل بالاتری به دست می‌آید که منجر به تولید فوم‌های سخت پلی­‌یورتانی با خواص فیزیکی و مکانیکی خوب می‌شود .

صنایع دارویی و آرایشی بهداشتی

روغن کرچک برای فرمولاسیون انواع کرم، صابون، عطر، شامپو، رژلب، دئودورانت، ضد آفتاب، روغن مخصوص مو، روان کننده‌ها و سایر مواد آرایشی استفاده می‌­شود. دلیل استفاده گسترده از این روغن در محصولات مراقبت از پوست، فواید آن از جمله کاهش التهاب و آکنه، خلاص شدن از شر سلول‌های مرده پوست، کاهش ورم و درد، بهبود زخم و افزایش رشد مو است. علاوه بر این، از آن­‌جایی که روغن کرچک به عنوان یک ملین طبیعی عمل می­‌کند، به پاکسازی روده ها نیز کمک می‌­کند ^[2]. برای جلوگیری از هیدرولیز گروه هیدروکسیل RA، روغن کرچک گرید دارویی در دمای 150 تا 170 درجه سانتیگراد و در شرایط خلاء بالا به مدت 8 تا 10 ساعت، بو زدایی می­‌شود. روغن کرچک یا مشتقات آن به بسیاری از داروهای نوین مانند Miconazole (یک عامل ضد قارچ)، Paclitaxel (یک مهارکننده میتوزی در شیمی درمانی سرطان)، Nelfinavir mesylate (یک مهارکننده پروتئاز HIV)، پماد Xenaderm (یک ماده موضعی در درمان زخم های پوستی) اضافه می‌­شود , .

صنایع روان­‌کننده‌­ها، روغن­‌های هیدرولیک و ترمز

روغن کرچک همچنین برای سنتز پلی‌­استر پلی­‌ال آسیلوکسی، جهت استفاده در روان‌­کننده با نقطه ریزش پایین استفاده شده است. ویژگی نقطه ریزش کم، به روانکاری کامل تجهیز هنگام راه اندازی آن، کمک می­‌کند و در هوای سرد راحت‌­تر کار می‌­کند. برخلاف سایر روغن‌های گیاهیِ طبیعی، روغن کرچک دارای خواصی چون ویسکوزیته در دمای پایین و همچنین روان‌کاری در دمای بالا است. بنابراین، استفاده از این روغن به عنوان روان‌کننده در موتورهای جت، دیزل و اتومبیل‌­های مسابقه‌ای بسیار مفید است , .

صنایع رنگ و پوشش

از دیگر کاربردهای روغن کرچک، استفاده از آن در پوشش‌ها و رنگ‌ها است. این روغن را می­‌توان به طور موثری توسط ترکیب‌های اضافی روغن-مالئیک انیدریدِ غیرمزدوج، آبزدایی کرد تا کاربردهای مفیدی برای رنگ یا روغنِ مخصوص مبلمان ایجاد کند . روغن کرچک یکی از پرکاربردترین پلی­‌ال‌­ها برای سنتز پلی­‌یورتان است. با این حال، مقدار کم هیدروکسیل آن و واکنش پذیری کم گروه‌­های هیدروکسیل ثانویه در زنجیره اسیدهای چرب، پلی­‌یورتان­‌های برپایه­‌ی روغن کرچک را بسیار ضعیف و کاربرد آن­‌ها را محدود می­‌کند. اصلاح شیمیایی به عنوان یک رویکرد مهم برای افزایش مقدار هیدروکسیل و فعالیت روغن کرچک برای بهبود عملکرد و محدوده کاربرد پلی­‌یورتان­‌های برپایه‌­ی این روغن شده است. این اصلاح‌­ها سبب ساخت پلی­‌یورتان­‌های پرشاخه برپایه‌­ی روغن کرچک (HBPUs) شده است که به عنوان مواد پوشش سطحی پیشرفته استفاده می‌­شوند , . رزین­‌های برپایه روغن کرچک مانند اپوکسی اصلاح شده با روغن کرچک و رزین پلی آمید، خواص برجسته‌ای مانند عملکرد در دمای بالا، چقرمگی، انعطاف پذیری، استحکام، مقاومت شیمیایی و چسبندگی قوی را فراهم می‌­کنند. در نتیجه، روغن کرچک به عنوان یک ماده فعال در فرمولاسیون رزین‌های اپوکسی و پلی آمید تکامل یافته است. این رزین‌های اصلاح شده، کاربرد گسترده‌ای در صنعت رنگ و پوشش پیدا می­‌کنند و به عنوان یک نرم کننده، در پوشش‌های محافظتی کاربرد دارند. ^[2].

سوخت‌­های زیستی

پس از تصفیه روغن کرچک خام، از طریق فرآیند استری شدن و ترانس استری شدن، سوخت زیستی و بیودیزل تولید می‌­شود. فرآیند ترانس استریفیکاسیون، به شدت تمایل چربی‌هایِ روغن را برای انجام فرآیند پلیمریزاسیون و اکسیداسیون خودکار از بین می‌برد. این فرآیند همچنین سبب کاهش ویسکوزیته روغن می­‌شود به طوری که ویسکوزیته روغن کرچک تقریباً با ویسکوزیته گازوئیل، برابر می‌­شود .

صنایع غذایی

روغن کرچک در صنایع غذایی به عنوان افزودنی­‌های غذایی، طعم دهنده‌­ها، شکلات‌ها، بازدارنده کپک‌­ها و هم­چنین در بسته بندی استفاده می‌­شود. این روغن به عنوان روغن غیرخوراکی شناخته می­‌شود، با این حال روغن کرچک حاصل از فرآیند پرس سرد، برای خوردن بی خطر است زیرا روغن حاصل از این فرآیند، حاوی مقادیر کم ید و اسید است. روغن کرچک polyoxyethylated نیز، در صنایع غذایی استفاده می‌­شود .

اطلاعات بازار

اندازه بازار جهانی روغن کرچک و مشتقات آن در سال 2021، حدود 1.21 میلیارد دلار ارزش گذاری شد و انتظار می­‌رود از سال 2022 تا 2030، با نرخ رشد سالانه (CAGR) 5.8 درصد افزایش یابد. پیش بینی می‌­شود این افزایش تقاضا، ناشی از افزایش مصرف بیودیزل (سوخت‌­های زیستی) باشد. سوخت­‌های زیستی مایع، به عنوان سوخت جایگزین برای انواع مختلف موتورهای احتراقی که برمبنای نفت سفید، گازوئیل و بنزین کار می­‌کنند و در وسایل نقلیه مسافربری از جمله هواپیما، کشتی و کامیون کاربرد دارد، استفاده می‌شوند ^[2].

بررسی بازار برمبنای کاربرد

کاربردهای پلاستیک و رزین بیشترین سهم مصرف روغن کرچک را با بیش از 20 درصد در سال 2021 داشتند. دلیل آن، افزایش تقاضا و پذیرش پلاستیک های زیست تخریب پذیر تشخیص داده شده است. همچنین از این روغن به عنوان جایگزینی برای پلاستیک های بازیافتی در صنعت نساجی استفاده می­‌شود. پیش بینی می‌شود که بخش صنایع دارویی و آرایشی، شاهد بالاترین نرخ رشد سالانه (CAGR) 6.1 درصد، در دوره پیش بینی باشد. این رشد به دلیل افزایش تقاضا برای محصولات مراقبت شخصی و آرایشی شامل صابون ها، دئودورانت ها، لوسیون های بدن و محصولات مراقبت از پوست است. روغن کرچک به عنوان یک افزودنی یا ماده کمک فرآیندی، برای ایجاد امولسیون های پایدار از اجزای غیرقطبی در چندین سیستم آبی در تولید داروها استفاده می­‌شود. علاوه بر این، از آن به عنوان یک بستر انتقال دارو برای داروهای غیرقطبی از جمله داروهای ضد سرطان – docetaxel  و paclitaxel استفاده می­‌شود. پیش‌بینی می‌شود که نوآوری‌ها در بخش داروسازی در مورد استفاده از روغن کرچک در داروهای جدید، جزء محرک­‌های بازار باشد ^[2].

بررسی منطقه­‌ای بازار روغن کرچک

آسیا و اقیانوسیه بیشترین سهم مصرف را با بیش از 55 درصد در سال 2021 داشته است. این بالابودن میزان تقاضا به دلیل افزایش مصرف آن در محصولات مختلف و همچنین افزایش میزان تولید روغن کرچک در این مناطق نسبت داده می­‌شود. بذر کرچک در مناطق گرمسیری هند، میانمار، ویتنام، پاکستان، کامبوج، تایلند، بنگلادش، فیلیپین و اندونزی و در مناطق نیمه خشک چین، ژاپن و کره جنوبی کشت می­‌شود. به غیر از دانه ها، برگ، ساقه و ریشه کرچک نیز از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. در چین از برگ کرچک برای پرورش کرم ابریشم، از ساقه گیاه برای ساخت کاغذ و تخته‌های با چگالی متوسط ​​ و از ریشه آن­ به عنوان داروی طبیعی استفاده می­‌شود. اروپا دومین مصرف کننده روغن کرچک است و عمدتاً از کشورهایی مانند هند، برزیل، مالزی، مکزیک و چین برای نیازهای داخلی خود وارد می­‌کند. فرانسه، هلند، آلمان، بلژیک، ایتالیا و بریتانیا بزرگترین کشورهای واردکننده بودند. انتظار می‌رود مصرف روغن کرچک اروپا در دوره پیش‌بینی، با نرخ رشد سالانه (CAGR) 6.8 درصد رشد کند. به دلیل افزایش مصرف پلاستیک­‌های زیستی، روان کننده‌ها، گازوئیل و لوازم آرایشی در منطقه آمریکای شمالی، این منطقه به عنوان یکی از مصرف کنندگان قابل توجه روغن کرچک، شناخته می­‌شود. افزایش تقاضا برای ماده biogenic در صنایع خودروسازی، نساجی، بسته بندی، رنگ و ساختمان، شاهد رشد در این منطقه است. علاوه بر این، انتظار می‌رود افزایش تقاضا برای مکمل‌های پوست و مو که برپایه روغن کرچک است، باعث رشد این صنعت در منطقه آمریکای شمالی شود ^[2].

محرک‌­های بازار

رشد تقاضا برای محصولات پایدار و طبیعی

تغییر رویکرد جهانی به سمت پایداری و آگاهی زیست محیطی، منجر به افزایش تقاضا برای محصولات طبیعی و سازگار با محیط زیست شده است. مصرف کنندگان، به دنبال محصولاتی هستند که با استفاده از مواد طبیعی تولید شوند. روغن کرچک به عنوان یک محصول طبیعی با طیف وسیعی از خواص مفید، شاهد افزایش تقاضا به ویژه در صنایعی مانند آرایشی بهداشتی و دارویی است. تولیدکنندگان، به طور فزاینده‌ای از روغن کرچک در فرمولاسیون محصولاتشان استفاده می­‌کنند تا به اولویت رو به رشد مصرف محصولات پایدار و طبیعی عمل کرده باشند که نتیجه آن، فروش بیش­‌تر روغن است و سبب رشد بازار مصرف آن می‌­شود ^[3].

افزایش محبوبیت روغن کرچک در صنایع بهداشتی و زیبایی

فواید مختلف روغن کرچک، از جمله اثربخشی آن در رفع یبوست، مرطوب کردن پوست و تقویت رشد مو، محبوبیت آن را در صنایع بهداشتی و آرایشی افزایش داده است. همان‌طور که مصرف کنندگان نسبت به راه حل­‌های بهداشتیِ طبیعی و جامع آگاه‌تر می‌شوند، تقاضا برای این روغن به عنوان یک درمان طبیعی افزایش یافته است. در نتیجه، روغن کرچک در حال حاضر یک عنصر اصلی در بسیاری از محصولات مراقبت از پوست، مراقبت از مو و مراقبت‌های بهداشتی است که باعث رشد بازار و گسترش حضور آن در بازار سلامت و زیبایی می‌شود ^[3].

فرصت­‌ها

افزایش تقاضا برای روغن کرچک به عنوان سوخت زیستی پایدار

فشار جهانی به سمت منابع انرژی پایدار، منجر به افزایش قابل توجه تقاضا برای سوخت­‌های زیستی شده است. روغن کرچک به دلیل مقدار بالای روغن و ترکیب اسیدهای چرب مطلوب، به عنوان یک ماده اولیه با ارزش برای تولید بیودیزل، در حال گسترش است. از آن­‌جایی که دولت­‌ها در سراسر جهان سیاست­‌هایی را برای ترویج استفاده از سوخت­‌های زیستی و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای اجرا می­‌کنند، انتظار می‌­رود تقاضا برای روغن کرچک به عنوان خوراک بیودیزل افزایش یابد. این یک فرصت قابل توجه برای رشد بازار است ^[3].

گسترش صنعت داروسازی

صنعت داروسازی به‌ویژه در بازارهای نوظهور، رشد سریعی را تجربه می‌کند که تحت تأثیر عواملی مانند افزایش هزینه‌های مراقبت‌های بهداشتی، گسترش دسترسی به مراقبت‌های بهداشتی و شیوع فزاینده بیماری‌های مزمن است. روغن کرچک به دلیل خواص دارویی و تطبیق پذیری آن، به طور گسترده در صنعت داروسازی در فرمولاسیون داروهای مختلف و به عنوان ملین استفاده می‌­شود. گسترش صنعت داروسازی، به ویژه در مناطقی مانند آسیا-اقیانوسیه و آمریکای لاتین، یک فرصت پر سود برای تولیدکنندگان روغن کرچک است ^[3].

چالش­‌ها و محدودیت‌­ها

محدود بودن دسترسی به دانه کرچک

در حالی که گیاهان کرچک می­‌توانند در شرایط آب و هوایی متنوع رشد کنند، کشت دانه‌های کرچک عمدتاً در مناطق خاصی مانند هند، چین و برزیل متمرکز است. این گسترش جغرافیایی محدود کشت بذر کرچک، به ویژه در مناطق تولیدکننده غیر سنتی که دسترسی به بذر کرچک ممکن است محدود باشد، چالش ایجاد می‌­کند. عواملی مانند تغییرات آب و هوایی، آفات و بیماری‌ها نیز می­‌توانند بر تولید دانه کرچک تأثیر بگذارند و رشد بازار را به چالش بکشند ^[3].

رقابت با جایگزین­‌های سنتزی

جایگزین‌های سنتزی یا مصنوعی، که اغلب ارزان‌تر و در دسترس‌تر هستند، می‌توانند عملکردهای مشابه روغن کرچک را در صنایعی مانند لوازم آرایشی و روان‌کننده‌ها، ارائه دهند. این رقابت با جایگزین­‌های سنتزی، می‌­تواند رشد بازار این روغن را محدود کند به ویژه در بازارهای حساس به قیمت که در آن هزینه عامل مهمی در تصمیم گیری است. در دسترس بودن جایگزین­‌های سنتزی برای برخی از کاربردهای روغن کرچک، سبب ایجاد چالش برای رشد بازار آن می­‌شود ^[3].