بخشی از مقاله
مراحل تولید قند
مقدمه
قند یک محصول استراتژیک می باشد. که از نیشکر و چغندرقند تهیه می شود. نیشکر در منطقه خوزستان کشت می شود و مزیت ان نسبت به چغندرقند در این است که میزان برداشت ان در هکتار بیشتر است. و چون کشت چغندرقند به علت مشکلات کم ابی کم است از اهمیت بیشتری برخودار می شود و تفاوت کارخانه نیشکر و چغندرقند در مرحله اول یعنی شستشو، خرد کردن است. و تفاوت زیادی نسبت به هم ندارند.
اولین مرحله کارخانه قند، اندازه گیری درصد قند، چغندر می باشد. که عمل بعداز ذخیره سازی انجام می شود. مرحله اول خط تولید شستشو و تمیز کردن چغندرها می باشد، مرحله دوم خلال ریز کردن چغندر و سپس عمل استخراج صورت می گیرد. که بعداز اینکه وارد دستگاه دیفوژن یا دستگاه استخراج کننده می شوند. اصول کار استخراج بدین صورت است که با خاصیت اسمز خلال را در اب ریخته و دو محصول عمده که شربت و تفاله است تولید می نمایند. که به ان شربت خام می گویند. به علت انکه علاوه بر قند در اب، ذرات پکتین، پروتئین، رنگدانه و……. وارد می شود. این شربت خام را برای تهیه شکر نمی توان استفاده کرد. و ابتدا بعداز استخراج باید تصفیه شود. البته به طور 0100/0 تخلیص نمی شود.
ولی درصد خلوص بالایی دارد. که بعداز عمل تصفیه، باید شربت وارد دستگاه تغلیظ شونده، غلیظ شده و بعد وارد دستگاه کریستاله کننده شده و عمل کریستالیزاسیون بر روی ان انجام شود. که این محصول، دانه های شکر در ان رویت می شود و بعد وراد دستگاه سانتریفوژ شده و شکر انرا جدا می نمایند. اگر عمل تصفیه بر روی شربت به طور کامل صورت نگیرد کریستاله نمی شود.
اصلاحات صنایع قند:
عیار چغندرقند: درصد قند چغندرقند خریداری شده را گویند. عیار چغندرقند را توسط دستگاهی به نام پولاری متر تعیین می کنند. که براساس نورپلاریزه کار می کند. که قندها توسط نورپلاریزه به چپ و یا به راست منحرف شده، که این انحراف به دلیل وجود کربن نا متقارن است. از روی زاویه انحراف شده، درصد قند را تعیین می نماید.
ریژسیون: درصد قند خلال را گویند.
بریکس: درصد مواد جامد محلول را گویند. که ممکن است حاوی قند باشد و یا نباشد و وسیله اندازه گیری بریکس رفرواکتومتر است.
مجموع مواد غیر قندی + مجمع مواد قندی = B در محلول
pol ( درصد مواد قندی): توسط پلاری متر اندازه گیری می شود. و به درصد قند پل گویند. که فقط درصد مواد قندی اندازه گیری می شود.
کوسیان (Q) : درجه تمیزی یا درصد خلوص که به نسبت پل از بریکس است. که به صورت درصد بیان می شود. در صورتی که پل با بریکس برابر باشد. کوسیان 0100/0 است. ولی معمولا مقدار Q کمتر از0100/0 است. چون مقدار پل کمتراز بریکس است.
مواد غیر قندی: هر ماده ای به جز ساکارز را ماده غیر قندی گویند. زیرا فقط ساکارز است که قابلیت استخراج را دارد و می تواند به صورت کریستال دراید و مواد قندی دیگر مزاحم هستند.
ملاس: آخرین شربت یا پس ابی که از فرایند کارخانه قند خارج می شود که دارای 050/0 قند است که این قابل استخراج نمی باشد. ولی به روش کریستالیزاسیون از ملاس نیز می توان قند گرفت.
مارک چغندرقند: عبارتست از مواد غیر محلول موجود در داخل چغندر را مارک گویند. و یا به عبارتی مواد غیر محلول که در مقدار مشخصی اب جوش، در زمان معینی غیر محلول باشند.( سلولز، پکتین، لیگنین). مارک معمولا بین 4 تا 5 درصد چغندرقند را تشکیل می دهد.
ساکارز: قندی 2 قندی است که متشکل از گلوکز، فروکتوز که قابلیت حل شدن در آب را دارد. و قابلیت کریستال شدن را نیز دارد. ساکارز خالص حاوی جریان الکتریسته نمی باشد. ولی اگر همراه ساکارز سدیم و پتاسیم باشد باعث جریان الکتریسته می شود و به سدیم و پتاسیم خاکستر گویند که جزء مواد ملاس دار است. یعنی میزان ملاس را زیاد می کند و جلوی کریستال شدن را می گیرد.
رافینوز: تشکیل شده از کلوکز، فروکتوز، گالاکتوز است و مقدار آن به مقدار جزئی در چغندرقند می باشد. در حدود (3/0 و 5/0 0/0 ).
تشکیل ساکارات از ساکاروز:
ساکارز با فلزات قلیایی خاکی از قبیل: باریم، استرانسیم، کلسیم می تواند تشکیل پیوند دهد و در اثر این پیوند ساکارات تشکیل می شود و اگر با کلسیم پیوند ایجاد نماید، ساکارات کلسیم تولید می نماید و به همین ترتیب ساکارات دوباره می تواند به ساکارز تبدیل شده و پیوند شکسته شود. از این خاصیت در روش قند گیری از ملاس استفاده می شود. بدین ترتیب که کلسیم را به ملاس می زنند و کلسیم با ساکارز پیوند ایجاد می نماید و ساکارات تشکیل شده و به سه شکل تشکیل می شود:
1- مونو کلسیم ساکارات
2- دی کلسیم ساکارات
3- تری کلسیم ساکارات که به صورت نا محلول است. ( رسوب).
مونو، دی به صورت محلول هستند که در اثر حرارت به صورت نا محلول در می ایند و از این خاصیت برای قند گیری از ملاس استفاده می شود. از مونو، دی که به صورت نا محلول درآمده اند، ساکارز را استخراج می نمایند. در قند گیری از ملاس فقط از کلسیم استفاده شده چون باریم و استرانسیم سمی و گران هستند.
تکنولوژی قند:
منظور تولید قند از چغندرقند است. پس از ورود چغندر به کارخانه به دلیل متفاوت بودن عیار چغندرها وزن چغندرها تعیین شده و در مرحله بعد عیار سنجی از کامیون ها صورت می گیرد وعیار انها تعیین می شود. چغندرها ریز قند بیشتری دارند. یکی از دستگاه های نمونه برداری Ripro است که معمولا بین 50- 25 kg را نمونه برداری می کند. که بهتر است نمونه برداری از سه قسمت کامیون( پشت، جلو، عقب) انجام شود. اشکال این دستگاه Ripro زخمی کردن چغندرهاست چون چغندر برش خورده خاصیت سیلو کردن کمتری دارد( چون سریع تر خراب می شوند). به همین دلیل امروزه، نمونه برداری توسط بیل های مکانیکی انجام می شود و به چغندرها آسیب کمتری می رساند.
مراحل عیار سنجی:
نحوه سنجش کیفیت خلال:
تعریف خلال مرغوب: خلال مرغوب اولا هر چه طول خلال بیشتر باشد خلال مرغوب تراست و دوما هرچه درصد نرمی خلال کمتر باشد، خلال مرغوب تر است.
نرمه خلال: خلال هایی که کوچکتر یا مساوی 1cm باشند نرمه گویند. و هرچه نرمه بیشتر باشد کیفیت خلال کمتر است.
سه آزمایش برای تعیین طول خلال:
1- تعیین طول loogr خلال: طول loogr خلال را بدین صورت که loogr از خلال را وزن کرده و به صورت طولی کنار هم می چینیم بدون هیچ گونه فاصله، بعداز آن را متر کرده اگر بین 8- 12m بود، خلال خوبی است و اگر کمتر از 8m بود، مرغوب نمی باشد.
2- عدد سوئدی: loogr خلال را وزن کرده، خلال های بزرگتر مساوی 5cm را دوباره وزن کرده و خلال های کوچکتر مساوی 4cm را نیز وزن نموده و این دو عدد را برهم نموده که بدان عدد سوئدی گویند.
( عدد سوئدی هرچه بیشتر باشد، کیفیت خلال بیشتر است)
3- تعیین درصد نرمه: دوباره در loogr وزن خلال های کوچکتر از 1cm را اندازه گرفته اگر %5 کمتر بود به خلال مرغوب تر نزدیک می شویم و هرچه از %5 وزن نرمه ها بیشتر بوده، کیفیت خلال ها کمتر شده.
دیفوزیون:
عملی است که در آن استخراج صورت می گیرد. اساس کار دیفوزیون اسمز است. اسمز خاصیتی است که در موارد تراوا، نیمه تروا استفاده دارد. این خاصیت در حالت اینکه مواد از غلظت بیشتر به غلظت کمتر نفوذ کنند. شرایط لازم برای عمل اسمز درجه حرارت است. اگر آب و یا محیط سرد باشد، استخراج کمتر صورت می گیرد و اگر درجه حرارت بالا رود، اسمز بهتر انجام می گیرد. چون در سلول هایی که شیره قند وجود دارد، خلال های آنها دارای سلول های پروتیین است و این پروتیین تراوا نیست که عمل اسمز را انجام دهد. لذا با افزایش دما، این سلول ها دیواره شان به حالت تراوا و نیمه تراوا تبدیل شده است. (70-75) درجه سانتیگراد.
دیفوزیون به صورت مداوم و غیر مداوم است که در کشور ما اغلب از نوع مداوم است.
دیفوزیون مداوم: در ظرفی، خلال از یک سو، و از سوی دیگر آب اضافه می شود و از یک سمت شربت و از سمت دیگر تفاله گرفته می شود و جریان خلال و آب عکس هم می باشد.
انواع دیفوزیون:
1- دیفوزیون افقی
2- دیفوزیون عمودی( جدیدترین نوع)
3- دیفوزیون Desmet (افقی)
4- دیفوزیون B.M.A (عمودی)
1- دیفوزیون افقی D.P.S که دارای دو هیلیس است و این هیلیس ها با موتور می چرخند و خلال را به دیفوزیون منتقل نموده و این دیفوزیون به صورت افقی است با شیب 0.8 و حرارت مورد نیاز (70- 75) درجه سانتیگراد. ( دیفوزیون دانمارکی).
2- دیفوزیون R.T : که این دیفوزیون به صورت افقی است. در این دیفوزیون خود استوانه می چرخد. ولی داخل این استوانه شیارهایی وجود دارد که ایجاد اصطکاک زیاد می نماید. ( در قند آبکوه وجود دارد.)
3- دیفوزیون Desmet : این دیفوزیون از یک نوار نقاله مشیک شکل تشکیل شده که بلژیکی است و خلال را روی آن ریخته، خلال توسط نوار نقاله حرکت می نماید و آب به صورت دوش بر روی خلال ها پاشیده می شود. و مقداری از قند خلال توسط آب از توری عبور می نماید و وارد مخزن زیر توری می شود و این کار دوباره انجام می شود و مخزن آخری که آب جمع شد، شربت خام است. و از نوع افقی است.
عوامل موثر بر دیفوزیون:
1- سیلو، اگر عمل نگهداری بر روی چغندر درست انجام نگیرد و سبب یک سری عملیات آتریماتیک شده و موجب پوسیده شدن چغندر شده و شربت بدست آمده دارای خلوص پایین است و بر روی دیفوزیون اثرات منفی می گذارد.
2- آب کانال: چغندر از سیلو با آب حمل می شود و اگر آب آلوده باشد، خلال آلوده شده و دیفوزیون را آلوده می سازد. وقتی آلودگی به داخل دیفوزیون منتقل شود و این مقدار زیاد باشد، دیفوزیون حمل مناسبی برای رشد میکروارگانسیم ها ست و قند چغندرقند، مصرف شده و تبدیل به اسید شده و ضایعات قندی ایجاد می نماید.
3- علف گیر- سنگ گیر: اگر علف گیر نتواند علف ها را از چغندر به خوبی جدا نماید همراه چغندر علف وارد خلال شده و وارد دیفوزیون شده و در طی عملیات اسمز که خلال شرکت دارد ناخالصی ها و علف هاهم اسمز را انجام داده و ناخالصی ها به درون شربت راه پیدا می کنند.
4- حوض شستشو: اگر عمل شستشو و عفونی کردن چغندر به خوبی انجام نشود بار میکروبی بالا خواهد رفت.
5- آسیاب خلال: اگر آسیاب خلال به خوبی صورت نگیرد و خلال ها در اندازه های دلخواه نباشند دیفوزیون و شربت گیری به خوبی صورت نخواهد گرفت.
6- حرارت: تمام عملیات دیفوزیون باید در حرارت(75-73) درجه سانتیگراد باشد و اگر حرارت کمتر از این مقدار باشد عمل اسمز به خوبی انجام نخواهد شد و دیگر آن که امکان آلودگی دیفوزیون هست.
کشش دیفوزیون:
مقدار شربت خام خروجی نسبت به چغندر مصرفی بهترین زمان داخل دیفوزیون 80 دقیقه است آزمایشات کلی که در دیفوزیون انجام می گیرد:
1- طول loogr خلال 2- عدد سوئدی 3- درصد نرمه 4- تعیین دیژسیون
5- تعیین آب تازه ورودی به دیفوزیون 6- pH آب تازه (5.8- 5.5) 7- pH آب تفاله 8- pH شربت خام ( 2/6- 6)
9- بریکس شربت خام (17-12) ۱۰- نیپراسیون شربت خام 11- کوشیان یا درصد خلوص ۱۲- خاکستر شربت خام
۱۳- انورت شربت خام ۱۴- درصد تفاله پرس شده ۱۵- ماده خشک تفاله پرس شده ۱۶- ماده خشک خلال
۱۷- تعیین مارک و خاکستر خلال
خصوصیات شربت خام خروجی از دیفوزیون:
1- رنگ خاکستری مایع به سیاه که به علت انجام واکنش های آنزیمی است که در مرحله تصفیه از بین می رود.
2- بریکس شربت خام که در حدود 17- 12 است.
3- در صد خلوص کوشیان 87- 87 است.
4- PH شربت خام باید 2/6-6 باشد چون درصد خلوص این شربت کم است به صورت کریستال در نیامده و بنابراین شربت را تصفیه نماییم.
روش های تصفیه:
بهترین روش تصفیه روش شیمیایی است و در این روش یکی از مواد شیرآهک است که این شیرآهک مواد غیر قندی داخل شربت را رسوب داده و بدین ترتیب درصد خلوص شربت بالا می رود. و بعداز جذب شیرآهک، شربت باید از شیرآهک جدا شود و برای جدا کردن از CO2 استفاده کرده و شیرآهک به صورت Caco3 از شربت خارج می شود.
بعداز آن که عمل تصفیه انجام شد. سولفیتاسیون انجام شده:
اضافه کردن سولفید یا گاز SO2 است که نتایج زیر را حاصل نماید.
1- تنظیم PH : چون SO2 حالت اسیدی دارد حالت قلیایی شربت را خنثی می کند.
2- SO2 حالت رنگ بری دارد و باعث کاهش رنگ شربت شده.
3- از تشکیل رنگ در مرحله اوپراسیون جلوگیری می نماید.
اوپراسیون:
هدف از انجام این مرحله تغلیظ شربت است و به معنای حرارت دادن ماده غذایی جهت تغلیظ که از حالت قهوه ای شدن یا ( مایلار: واکنش بین آسید آمینه و ازت) جلوگیری می نماید و بریکس را که 17-B 60 می رساند.
مرحله پخت: ( کریستالیزا سیون)
نگاهی اجمالی و کلی به مراحل فرایند تولید قند و شکر از چغندر قند
قبل از ورود به مباحث اصلی- این نیاز وجود دارد که شناخت کلی از مراحل تولید قند و شکر وجود داشته باشد . همان طور که در نمودار ۱-۱ مشاهده می شود خلاصه ای از این مراحل را بدون ذکر جزپیلات می توان به صورت زیر بیان کرد قابل ذکر است که خطوط تولید درکارخانه هایقند کم و بیش با هم تفاوتهایی دارند اما سعی بر ان است که متداولترینروشها و خطوط تولید در کارخانه های ایران مبنای توضیحات باشد
۱- کاشت داشت و برداشت چغندر
چغندر قندهای رسیده و سالم - اماده برداشت هستند و معمولا بعد از حمل به کارخانه سر و دم انها قطع شده و بهتر است که تا حد امکان عاری از مواد خارجی باشد
۲- تحویل دادن چغندر قند به کارخانه
چغندر ها معمولا با کامیون به کارخانه حمل شده و پس از توزین کامیون همراه با محموله ان در قسمت توزین کامیون همراه با محموله ان در قسمت توزین - کامیون به قسمت عیار سنجی رفته و با دستگاه مخصوص از چغندر ها نمونه برداری می شود تا در صد قند ( عیار ) نمونه های اندازه گیری شود . پرداخت قیمت چغندر بر اساس وزن خالص چغندر و در صد قند ان و همچنین با توجه به در صد افتوزنی مربوط به خاک و گل و یایر نا خالصیهای همراه چغندر - انجام می شود
