دانلود مقاله کارخانه قند

بخشی از مقاله

تاريخچة كارخانه قند:
مقدمات تاسيس كارخانه قند آبكوه در سال 1313 شروع و سفارش ساخت ماشين آلات و نصب و راه اندازي و به ظرفيت 350ton/day به شركت اشكوراچكسلواكي داده شده و ساختمانها اعم از صنعتي و اداري و كوي كاركنان بوسيله شركت تستاپ ساخته شده است.

ساخت زمين كارخانه در بدو تاسيس 27 هكتار بود كه توسعه هاي بعد به 60 هكتار افزايش يافت و اولين بهره برداري كارخانه در سال 1315 با مصرف 12375 تن چغندر شروع و در دومين بهره برداري در سال 1316 با مصرف 22659 تن چغندر بوده است. چون موقعيت كارخانه براي چغندركاري مناسب تشخيص داده شد امكان توليد چغندر پيش از ظرفيت 350 تن براي هر روز بهره برداري وجود داشته است.

طرح افزايش ظرفيت از 350 به 650 تن تهيه و توسط شركت اشكورا در سال 1317 انجام شد. كارخانه در اين ظرفيت داراي ديفوزيون نوع باطري و ساتراسيون بصورت مرحله اي بوده و چهار كوره بخار ذغال سنگي هر يك به ظرفيت 6 تن بخار در ساخت و 2 توربين بخار هر كدام به قدرت 560 kw با 3000 دور نيروي مورد نياز بهره برداري را تامين مي كرد.

در سال 1345 ظرفيت كارخانه از 650 تن به 1600 تن چغندر در شبانه روز افزايش يافت. در اين توسعه قسمت خام كارخانه قديم جمع آوري و فقط قسمت تبخير آن حفظ شده است.
كليه ماشين آلات بجز ديفيوزيون RT انگليسي و شركت كريك مسئول نصب و راه اندازي آن بوده است. در سال 1349 آستان قدس سهام كارخانه را از سازمان گسترش خريداري نمود. شركت قند رضوي توسط شركت اوكماس ظرفيت كارخانه را از 1600 تن به 2500 تن چغندر در شبانه روز افزايش داده است و شركت اوكماس با نصب 4 مخزن ذخيره و شربت غليظ به

حجم 16800 m3 و نصب يك دستگاه بدنه تغليظ شربت ذخيره و يك دستگاه بدنه تبخير و يك دستگاه كوره بخار و پرس و تفاله و با استفاده از ضريب اطمينان اكثر دستگاههاي موجود در كارخانه و افزايش دور اقدام به افزايش ظرفيت كارخانه به 2500 تن چغندر تا مرحله شربت غليظ در شبانه روز نموده است. در بهره برداري سال 84 تعداد كاركنان دائم به 126 نفر و كارگران موقت 588 نفر بوده اند.

مقدمه
سابقه تاريخي: ريشه لغوي شكر به كلمه ساكارا مربوط مي شود كه در زبان سانسكريت به گياه نيشكر و شيره شيرين آن اطلاق مي شده است. شكر غالبا از دو گياه نيشكر (cane) و چغندر قند (sugar beet) بدست مي آيد ولي سابقه كشت نيشكر بسيار طولاني بوده و به چند هزار سال قبل از ميلاد در جزاير جنوب شرق آسيا و بنگال هند برمي گردد در حالي كه سابقه كشت چغندر طولاني نيست.

در ايران، در قرن اول هجري توليد شكر از نيشكر در خوزستان معمول بوده و كارگاه هاي متعدد شكر سازي در آن منطقه وجود داشته است. نيشكر در اواخر قرن اول هجري از ايران به مصر و از آنجا به طرابلس و در نيمه اول قرن دوم به اسپانيا و ساير مناطقي كه در آن زمان زير سلطه مسلمين بود، منتقل مي شود. مهاجرت صنعت گران ايراني به خصوص توليدكنندگان خوزستاني شكر به مناطق مذكور موجب توسعه توليد شكر از نيشكر در آن نواحي گرديد، به طوري كه پس از مدتي شكر سفيد مصري رقيبي براي شكر و قند پارس شد. در اواخر قرن چهارم هجري ( دهم ميلادي) نيشكر از اسپانيا به جزاير سيسيل ايتاليا راه يافت.

در سال 1570 ميلادي اولين كارگاه تصفيه شكر خام حاصل از نيشكر در اروپا تاسيس شد. در سال 1747 اندرياس مارگراف (Andreas Marggraf) شيميدان آلماني به وجود شكر در چغندر قند پي برد. وي پس از قطعه قطعه كردن و خشك كردن چغندر قند از آن پودر تهيه كرده و پودر را در الكل جوشاند و پس از صاف كردن، در طي چند روز در محلول صاف شده بلورهاي شكر بدست آورد در سال 1803 اولين كارخانه توليد شكر از چغندر قند در شهر كونرن (Cunern) در كشور اروپايي پروس در آن زمان شروع به كاركرد. در سال 1811 بنژامين دلسرت (Benjamin Delssert) نخستين كله قند ساخت كارخانه قند سازي خود در فرانسه به ناپلئون اول ارائه داد.

ايران علي رغم سابقه تاريخي درخشان در توليد قند و شكر سال هاي سال در اين زمينه دچار ركورد شد . در سال 1274 هجري شمسي با راه اندازي اولين كارخانه توليد قند و شكر از چغندر قند در منطقه كهريزك تحرك مجددي در اين راستا به وجود آمد، اين كارخانه با همكاري يك شركت بلژيكي تأسيس شد و موجب متداول شدن كشت چغندر قند گرديد. اما متاسفانه كارخانه مذكور در سال 1278 هجري شمسي به علت سياستهاي دولت روسيه كه قسمت قند صادراتي خود به ايران را كاهش داده بود تعطيل شد. احتمال دارد كه در آن زمان بروز شايعات عوام فريبانه در ميان مردم در مورد مصرف قند نيز در اين رويداد موثر بوده است. گرچه در سال 1309 هجري شمسي كارخانه كهريزك بازسازي و مجددا راه اندازي شد ولي ادامه كار آن ديري نپاييد. از حدود سال 1811 به تدريج كارخانه هاي قند در مناطق مختلف ايران تأسيس شدند به طوري كه هم اكنون حدود 34 كارخانه از چغندر قند و 5 كارخانه از نيشكر كار توليد قند و شكر را انجام مي دهند.

عمده ترين كشورهاي توليد كننده شكر در دنيا در سال 99-1998 برزيل، هندوستان، چين، آمريكا، تايلند، استراليا، فرانسه، آلمان و كوبا بوده اند، در اين سال حدود 129 ميليون تن قند و شكر توليد شده كه حدود 71.5 درصد آن از نيشكر و 28.5 درصد از چغندر قند بدست آمده است. در سال هاي اخير به تدريج از ميزان توليد شكر از چغندر قند كاسته شده و به مقدار توليد شكر از نيشكر افزوده مي شود. آمار نشان مي دهد كه حدود 27 ميليون هكتار زمين زراعي در 120 كشور ، نيشكر و چغندر قند مصرفي صنايع قند و شكر را در جهان تأمين مي كنند، از اين 120 كشور در 38 كشور چغندر قند و در 73 كشور كشت نيشكر ودر 9 كشور از جمله ايران هم كشت چغندر قند و هم كشت نيشكر معمول است چغندر قند و نيشكر مصرفي حدود 2586 كارخانه قند و شكر با تلاش بيش از 28 ميليون كشاورز تامين مي شود از كارخانه هاي مذكور 886 كارخانه از چغندر قند و حدود 1700 كارخانه از نيشكر به عنوان مواد اوليه استفاده مي كنند. در اين كارخانه ها بيش از دو ميليون نفر نيروي انساني مشغول به كار هستند و فروش سالانه به محصولات كارخانه اي مورد اشاره به بيش از 70 ميليارد دلار مي رسد. حدود 138 كشور از جمله ايران جزء وارد كنندگان شكر محسوب مي شوند. متوسط مصرف سرانه قند و شكر در جهان حدود 20 كيلوگرم مي باشد.

در ايران در سال 1378 هجري شمسي سطح زير كشت چغندر قند حدود 186 هزار هكتار و سطح زير كشت نيشكر حدود 26 هزار هكتار بوده است ، متوسط توليد در هكتار بوده است. متوسط توليد در هكتار چغندر قند 28.8 تن بوده كه در مقايسه با كشورهاي پيشرفته چندان مطلوب نيست در بعضي كشورها به بالاتر از 60 تن در هكتار مي رسد متوسط توليد در هكتار نيشكر نيز حدود 85 تن در هكتار گزارش شده است. مصرف سالانه قند و شكر در ايران به بيش از يك ميليون و هشتصد هزار تن مي رسد كه با مصرف سرانه حدود 27 كيلوگرم در مقايسه با متوسط مصرف سرانه در جهان بالاست. كارخانه هاي ايران اغلب حدود نيمي از قند و شكر مصرفي را توليد مي كند و بقيه از طريق واردات شكر تأمين مي شود. واردات شكر به صورت شكر خام و شكر سفيد صورت مي گيرد. هزينه تمام شده در هر كيلو شكر در ايران در سال 1978 بيش از 3400 ريال تخمين زده شده در حالي كه در همين سال نرخ جهان شكر خام هر تن حدود 152 دلار و شكر سفيد حدود 275 دلار بود.

- نقش شكر در تغذيه انسان:
شكر امروزه به عنوان يكي از مواد غذايي مهم در جيره غذايي روزانه افراد مطرح است و در تأمين انرژي مورد نياز بدن نقش تعيين كننده اي دارد. قيمت نسبتا ارزان شكر در مقايسه با مقدار كالري كه ايجاد مي كند اين كالا را به يك منبع اساسي براي رفع نياز انرژي در جوامع فقير مبدل ساخته است اگر هزينه اي را كه براي خريد آن مقدار از مواد غذايي معمول كه پس از مصرف هزار كالري انرژي در بدن ايجاد مي كنند با شكر مقايسه نماييم ، مي توان نتيجه گيري كرد كه هزار كالري انرژي حاصل از شكر ارزانتر است. در جوامع پيشرفته صنعتي كه غالبا به علت كم تحركي با مشكل چاقي مواجه اند سعي مي شود كه مصرف شيرين كننده هاي مصنوعي فاقد كالري يا كم كالري مانند ساخارين (saccharin) سيكلامات

(cyclamate) آسپارتام (aspartame) و موارد مشابه آنها به عنوان جانشين و رقيبي براي شكر در تغذيه انسان معمول شوند، اما هنوز شكر حرف اول را در ميان شيرين كننده هاي مصرفي انسان دارد. گرچه زيانهايي براي مصرف شكر در تغذيه انسان مطرح مي سازند، اما گمان نمي رود كه در صورت متعادل اين شيرين كننده طبيعي زياني، در حد شيرين كننده هاي مصنوعي در برداشته باشند.

دستورالعملهاي عمومي
به منظور رسیدن به نتایج صحیح و دقیق آزمایشگاهی ، رعایت بعضی نکات ضرروری به شرح زیر توصیه می گردد.
1-وسایل آزمایشگاهی اعم از پی پت ،بالن حجمی ،پورت و غیره از نظر صحت حجم مورد آزمایش قرار گیرد و در صورت نیاز مجدداً کالیبره شوند.
2-محلول های آزمایشگاهی باید مورد آزمایش قرار گیرد و در صورت نیاز فاکتور آن ها تعیین گردد. وزن مخصوص محلول های مورد نیاز را می توان به وسیله پیکنومتر دردمای 20 تعیین نمود.

3- دستگاه های پلاریمتر ، رفرکتومتر ، متر ، خاکسترسنج و سایر دستگاههای مشابه باید طبق کاتالوگ دستگاه کالیبره شوند.
یادآوری :
پلاریمتر تنها ساکارز را نشان نمی دهد ، بلکه کلیه موادی که دارای کربن های نامتقارن هستند نظیر سایر قندها و قسمت عمده اسیدهای آمینه را نشان می دهد بنابراین پلاریزاسیون به معنی درصد ساکارز نمی باشد . چون مقدار اسیدهای آمینه چغندر نسبتاً کم است بنابراین تأثیر آن روی پلاریمتر قابل اهمیت نمی باشد . لیکن چنانچه به هر دلیلی رافینوز و یا قندانورت و یا سایر قندها در محلول زیاد باشد اثر آن می تواند قابل توجه باشد (12) (15) (16)

4- دمای محیط آزمایشگاه باید 20 باشد در غیر این صورت از جدول تصحیح دما استفاده شود.
5-ظروف آزمایشگاهی بایستی قبل از استفاده با آب مقطر شستشو داده شوند.
6-در رابطه با کنترل کیفی محصولات صنعتی ،مسائل مربوط به نمونه برداری بسیار مورد توجه می باشد. اطلاعات و راهکارهائی که به طور خلاصه در زیر آمده نکات کلی در مورد نمونه برداری می باشد که رعایت آنها در بدست آوردن نتایج صحیح و مناسب بسیار موثر است .
1-6- مقدار نمونه برداشته شده به اندازه ای باشد که برای همه آزمایش های پیش بینی شده کافی باشد .

2-6- نمونه مورد آزمایش باید میانگین کل جسم مورد آزمون بوده و خصوصیات آن مبین خصوصیات کل جسم (محلوله -بسته) باشد . البته دسترسی به آن سادگی در عمل امکان پذیری نمی باشد. زیرا معمولاً نمونه ای که گرفته می شود نمی تواند معرف مشخصات کامل جسم مورد آزمایش که بعضی مواقع مقدار آن به صدها تن می رسد ، باشد.
3-6 برای نمونه های مایع بایستی شیر نمونه گیری درجایی تعبیه شود که در آنجا ماده مورد آزمایش خوب مخلوط گردد (مثل لوله ها و یا مخازن مجهز به همزن). در مورد مایعات داغ خصوصاً اگر تحت فشار باشند جهت جلوگیری از بروز سانحه و ضایعات بخار بایستی نمونه حتی المقدور بعد از دستگاه سرد کننده گرفته شود .
اگر تحت فشار باشند جهت جلوگیری از بروز سانحه و ضایعات بخار بایستی نمونه حتی المقدور بعد از دستگاه سرد کننده گرفته شود.
7-از تبخیر نمونه تا شروع انجام آزمایش باید جلوگیری به عمل آید و توزین نمونه به سرعت و قبل از تبخیر انجام گیرد .
8-نمونه باید به خوبی مخلوط و هموژنیزه شود (نظیر خلال و گل).

9-چون واحد بعضی از پارامترهای آزمون نظیر رنگ درمحلول متفاوت است لذا نوشتن واحد (به عنوان مثال ،اشتامر و ...) ضروری می باشد .
10-اعداد و ارقام آزمایشگاهی وقتی می تواند دارای ارزش باشد که به وسیله مهندسین به خوبی تفسیر شده و بالافاصله تغییرات لازم در خط تولید اعمال گردد.
11- چنانچه نتیجه آزمایش مغایر با اعداد استاندارد باشد باید آزمایش تکرار شود.

12-توجه شود که یک آزمایشگاه خوب و مجهز با اعداد وارقام صحیح می تواند ظرفیت کارخانه و استحصال و کیفیت محصول را افزایش می دهد. (16)
13-برای تعیین دیژسیون به میکسری (مخلوط کن) نیاز است که دور آن 13000 تا 15000 دور در دقیقه باشد . (9)
14-چنانچه ماده شفاف کننده (نظیر استات سرب) به نمونه اضافه گردد محلول حتماً باید صاف شود.
15-حجم قیفی که نمونه در آن صاف می شود باید به حدی باشد که تمام نمونه در آن جای گیرد .

16-به منظور جلوگیری از تبخیر در قیف لازم است که روی قیف شیشه مدور قرار داده شود .
17-به منظور افزایش سرعت صاف شدن توصیه می گردد که ابتدا خاک فسیل در کاغذ صافی ریخته شود و سپس نمونه مورد نظر به قیف اضافه گردد.در این صورت قطرات اول (حدود 10 تا 20) که دارای کدورت است مجدداً به داخل قیف برگشت داده می شود.
18-در صورتی که 26 گرم نمونه برای انجام آزمایش کافی نباشد می توان نمونه را دو برابر و 52 گرم توزین نمود.
19-هر چه مقدار نمونه توزین شده کمتر باشد خطای آزمایش بیشتر می شود .


عيار سنجي
1-آزمایشهای عیار سنج
*نمونه برداری از چغندرقند:
معمولاً به وسیله دستگاه روپرو (ریپرو)یا بیلچه مکانیکی انجام می گیرد . چنانچه نمونه برداری با دستگاه روپرو انجام گیرد دراین صورت از کامیون از یک قسمت و از تریلی از دو قسمت نمونه برداری می شود . البته نمونه برداری چغندر بوسیله دستگاه روپرو باعث شکسته شدن چغندرهای داخل کامیون می شود و در نتیجه قابلیت نگهداری چغندر کاهش می یابد . لذا توصیه می شود که جهت نمونه برداری از چغندر از بیلچه های مکانیکی استفاده گردد. در ضمن چون عیار چغندرها یکسان نمی باشد هر چه تعداد چغندر نمونه بیشتر باشد ، صحت آزمایش دقیق تر است . Werner معتقد است که به ازای هر 5 تن چغندر باید 10 کیلوگرم (تقریباً 20 چغندر) نمونه برداشته شود.(16)
اشنایدر مقدار چغندر برای تعیین عیار را 20 کیلوگرم پیشنهاد نموده است . (12)

*نمونه برداری از خمیره چغندرقند :
جهت نمونه برداری از خمیره چغندر که توسط اره مخصوص با 3000 دور در دقیقه تهیه شده است . بایستی نمونه خمیر را خوب مخلوط کرد و تکه های درشت چغندر توسط الک سیمی جدا شود . و حدود 200 گرم نمونه خمیر برداشته و سریعاً آزمایش شود . در صورتی که نمونه های مناطق مختلف در آزمایشگاه مرکزی مورد آزمایش قرار گیرد بایستی یک ظرف درب دار از نمونه تهیه شده بلافاصله پر و درب آن را کاملاً بسته در یخچال نگه داری شود . اگر نمونه بایستی بیشتر از دوازده ساعت نگهداری شود تا C 20 زیر صفر فریز گردد. (9)
1-1- تعیین درصد قند چغندرقند(عیار)
دستگاهها و وسایل مورد نیاز:
-ترازوی نسبی
-دستگاه مخصوص مخلوط شدن و صاف شدن
-پلاریمتر
-لوله پلاریمتر mm200
- کاغذ پرگامنت
-کاغذ صافی
-قیف
-بشر
مواد مورد نیاز و طرز تهیه آنها:
-نمونه خمیره چغندر
-محلول استات سرب با غلظت 25 در هزار
-محلول سولفات آلومینیوم 3% درصد

طرز تهیه محلول استات سرب قلیایی :
برای تهیه استات سرب قلیایی 300 گرم استات سرب متبلور با سه مولکول آب دقیقاً وزن کرده و با 100 گرم اکسید سرب زرد در یک هاون خوب ساییده شود . (این عمل زیر هواکش انجام شود) سپس مخلوط حاصل با C C 1000 آب مقطر در ظرفی دربدار ریخته شود و تکان داده شود . بعد به مدت یک هفته به حال خود گذاشته شود . تا اینکه رنگش سفید و متمایل به قرمز شده و تقریباً تمامی مواد جامد در آن حل شود . محلول حاصل چون کمی کدر است . آن را مدتی در ظرفی در بسته نگه داشته تا مواد معلق آن ته نشین شود .سپس محلول صاف گردد. فیلترات بایستی زلال و بی رنگ باشد تا رنگ کاغذ تربانتین (لاکموس) را آبی و رنگ فنل فتالئین را تغییر ندهد .

وزن مخصوص فیلترات بایستی بین 232/1 و 237/1 گرم در سانتی متر مکعب باشد . در صورتی که مخلوط در حمام آب گرم به مدت چند ساعت حرارت داده شود بدیهی است که سرعت حلالیت اکسید سرب افزایش یافته و از این طریق می توان محلول استات سرب قلیایی را زودتر تهیه کرد . در این روش بایستی مخلوط را در حین حرارت دادن به هم زد. آن را در
ظرف دربسته به مدت یک روز به حال خود گذاشت و سپس صاف نمود. در صورت لزوم قبل از صاف کردن بایستی آب تبخیر شده را به مخلوط اضافه کرد .

طرز تهیه محلول های رقیق شده استات سرب قلیایی :
محلول الف : C C 150 از محلول استات سرب قلیایی با C C 850 آب مقطر مخلوط شود .
محلول ب : C C 25 از محلول استات سرب قلیایی با C C 975 آب مقطر مخلوط شود .

طرز تهیه محلول سولفات آلومینیم 3% درصد :
3گرم سولفات آلومینیم با آب مقطر به حجم C C 1000 رسانده شود.

روش آزمایش :
تعیین عیار چغندر به روش افزایشی از طریق دیژسیون آبکی سرد انجام می شود.
حدود 26 گرم خمیره چغندر باترازوی نسبی توزین شود مقدار استات سرب رقیق (25 درهزار)یا محلول سولفات آلومینیم (3% درصد) لازم به طور اتوماتیک به نسبت وزن خمیره چغندر به آن اضافه می شود سپس بوسیله دستگاه مخصوص ، مخلوط شدن و صاف شدن نمونه انجام می گیرد . پلاریزاسیون نمونه صاف شده به وسیله لوله mm 200 در دستگاه پلاریمتر خوانده و در ثبات ثبت می گردد. (9)