بررسی صنعت قند و شکر-قسمت اول-معرفی

بخش اول: توضیح مختصری در معرفی قند و شکر

1. فرآیند تولید شکر از چغندر قند

فرآیند تولید شکر از چغندر قند شامل چند مرحله به شرح ذیل است:‏ * كاشت داشت و برداشت چغندر : چغندر قندهای رسیده و سالم - آماده برداشت هستند و معمولاً بعد از حمل به ‏کارخانه سر و دم آن‌ها قطع شده و بهتر است که تا حد امکان عاری از مواد خارجی باشد.‏ * تحویل دادن چغندر قند به کارخانه: چغندرها معمولاً با کامیون به کارخانه حمل شده و پس از توزین کامیون ‏همراه با محموله آن در قسمت توزین به قسمت عیار سنجی رفته و با دستگاه مخصوص از چغندرها نمونه برداری ‏می‌شود تا درصد قند (عیار) نمونه‌ها اندازه‌گیری شود. پرداخت قیمت چغندر بر اساس وزن خالص چغندر و درصد ‏قند ‌آن و همچنین با توجه به درصد افت وزنی مربوط به خاک و گل و سایر ناخالصی‌های همراه چغندر انجام می ‏شود.‏ * تخلیه چغندر و نگهداری ‌آن در سیلو: پس از تخلیه محتویات کامیون توسط دستگاه تخلیه در سیلو چغندرها باید ‏تا زمان مصرف در سیلو نگهداری شوند. ‏ * انتقال چغندر به محل فرآیند: غالباً برای انتقال چغندر از سیلو به محل فر‌آیند از جریان آب استفاده می‌شود، در ‏ضمن انتقال اعمالی مانند سنگ‌گیری و علف‌گیری نیز انجام می‌شود.‏ * شستشوی چغندر: شستشوی چغندر با استفاده از آب و دستگاه‌های شستشو به شکل نیم استوانه انجام می‌شود ‏که در آن‌ها با حرکت بازوهای گردان و ساییدن چغندرها بهم عمل شستشو صورت می‌گیرد.‏ * تهیه خلال چغندر: برای تسهیل استخراج قند از چغندر لازم است که آن‌را به صورت رشته‌های باریکی به نام خلال ‏در آورد. اندازه و شکل و ضخامت خلال‌ها بر راندمان عصاره‌گیری از آن‌ها تأثیر زیادی دارد. از خلال‌های تولیدی ‏نمونه‌برداری شده و درصد قند آن‌ها طی آزمایشی که اصطلاحاً دیژسیون خوانده می‌شود اندازه‌گیری می‌گردد. ‏خلال‌ها قبل از ورود به مرحله بعد با ترازوهای مخصوصی توزین می‌شود لذا با داشتن وزن و درصد قند آن‌ها ‏می‌توان مقدار قند وارد شده به فرآیند را تعیین کرد.‏ * استخراج قند از خلال: به این مرحله شربت‌گیری، عصاره گیری و یادیفوزیون نیز گفته می‌شوند. عمل استخراج ‏قند از خلال در دستگاه دیفزیون یا دیفیوزر و با استفاده از خاصیت انتشار و فشار اسمزی که مربوط به اختلاف ‏غلظت در داخل و خارج از سلول‌های خلال است صورت می‌گیرد. برای خروج بهتر مواد قندی از خلال از حرارت ‏و بهم زدن نیز کمک گرفته می‌شود. معمولاً در دیفیوزر آب گرم و خلال در دو جهت مخالف هم حرکت کرده و ‏مواد قندی به تدریج از خلال استخراج می‌شود و در نهایت از یک طرف دستگاه شربت خام و از طرف دیگر تفاله ‏خارج می‌شود. تفاله در حقیقت خلالی است که قند موجود در آن تا حد امکان گرفته شده است. البته معمولاً مقدار ‏کمی قند در ‌آن باقی می‌ماند که جزو ضایعات قندی کارخانه محسوب می‌شود.‏ * خشک کردن تفاله: تفاله تر خروجی از دیفیوز تحت فشار قرار گرفته و مقدار زیادی از آب آن که محتوی مواد ‏قندی است جدا شده و مجدداً به دیفیوزر بازگشت داده می‌شود تفاله حاصل بنام تفاله تر پرس شده (تفاله) خوانده ‏می‌شود که می‌تواند مستقیماً به فروش رفته و به مصرف خوراک دام برسد و یا اینکه به قسمت تفاله خشک کنی ‏منتقل شده و در آنجا به تفاله خشک تبدیل شود که به عنوان خوراک دام مصرف دارد. برای افزایش ارزش تغذیه‌ای ‏تفاله برای دام اغلب به آن ملاس نیز زده می‌شود.‏ * تصفیه شربت خام: شربت خام خروجی از دیفیوزر رنگ خاکستری متمایل به سبز داشته و ناخالصی زیادی دارد ‏لذا باید آن‌را تصفیه کرد. در متداول‌ترین روش تصفیه شربت خام از شیر آهک و گاز کربنیک برای جداسازی ‏ناخالصی‌ها استفاده می‌شود در این روش مراحل ذیل وجود دارد:‏ ‏1.‏ تهیه شیر آهک و گاز کربنیک ‏2.‏ زدن شیر آهک به شربت یا دفکاسیون ‏3.‏ زدن گاز کربنیک به شربت ‏4.‏ صاف کردن ‏5.‏ سولفیتاسیون و رنگ‌بری شرب * تغلیظ شربت یا اواپراسیون: شربت رقیق غلظت کمی دارد و درصد مواد جامد آن برای مثال حدود ۱۳-۱۲ درصد ‏است لذا باید آن‌را غلیظ کرد. این کار در دستگاه‌های تغلیظ کننده و اپراتور با استفاده از بخار انجام می‌شود. به ‏منظور کاهش هیدرولیز قند و تغییر رنگ شربت تحت تأثیر حرارت بالا و همچنین برای صرفه جویی در مصرف ‏انرژی عمل تغلیظ شربت در سیستم‌های تغلیظ چند مرحله‌ای و تحت خلأ در دمای پایین‌تری انجام می‌شود در ‏نهایت بریکس شربت غلیظ برای مثال تا حدود ۶۰٪ می‌رسد. در مرحله كريستاليزاسيون شربت به صورت ‏كريستال درآمده و راندمان كريستال را بالا مي‌برد. عمل كريستاليزاسيون در دستگاهي به نام آپارات انجام مي ‏شود. در كريستاليزاسيون بايد شربت گرم و تغليظ شود. در زير لوله‌ها مبدل‌هاي حرارتي وجود دارند. و يك لوله ‏بزرگ‌تر در وسط آن قرار دارد. داخل لوله‌ها شربت حركت نموده و از پشت لوله بخار مي‌گذرد و شربت شروع به ‏جوشش مي‌نمايد. خلاصه‌ای از فرآیند بیان شده در شکل زیر مشخص است.‏ ‎

‏2.‏ فرآیند تولید شکر از نیشکر

روش دیگر تولید، تولید شکر از نیشکر است که بر اساس فرآیند زیر انجام می‌پذیرد:‏ * تغلیظ شربت: شربت در تبخیر کننده‌های چند مرحله‌ای (مثلاً اپراتورهای 3 یا 4 یا 5 مرحله‌ای) متصل به خلأ ‏تغلیظ می‌شود. ‏ * طباخی برای تولید شکر خام: شربت غلیظ حاصل شده در مرحله به دیگ‌های پخت تحت خلأ منتقل می‌شد. ‏ * تصفیه شکر خام: تصفیه خانه‌های (‏refineries ‏) شکر خام دو دسته هستند. برخی از آن‌ها متصل به قسمت ‏تولید شکر خام می‌باشند، اما برخی دیگر به عنوان تصفیه خانه‌ای مستقل بوده و شکر خام مربوط به سایر ‏کارخانه‌ها یا شکر خام وارداتی از سایر کشورها را تصفیه می‌کنند. هدف از تصفیه شکر خام آن است که مواد ‏ناخالصی و مواد رنگی باقی مانده در آن‌را تا حد ممکن جداسازی کرده به طوری که با طباخی و کریستالیزاسیون ‏مجدد بتوان شکر سفید با درجه خلوص بالا را بدست آورد. ‏ * آفیناسیون شکر خام (‏Affination of raw sugar ‏): در برخی از کارخانه‌ها به منظور جدا سازی قشری از ‏مواد رنگی و ناخالصی مه معمولاً سطح کریستال‌های شکر خام را پوشانده است، عمل آفیناسیون بر روی آن انجام ‏می‌شود و شکر خام با درجه خلوص بالاتر بدست می‌آید. در این روش شکر خام با شربتی دارای غلظت بالا ‏مانند پسآب سبز (‏green syrup ‏) مخلوط می‌شود و ماگای خاصی بدست می‌آید. ‏ * حل کردن شکر خام (‏Melting ‏): قبل از اعمال هر گونه فرآیند برای تصفیه شیمیایی شکر خام یا شکر آفینه ‏شده، باید آن‌را حل کرد. برای این منظور شکر خام را وارد دستگاه حل کننده مجهز به همزن کرده و به آن آب ‏کندانس گرم و آب گرم محتوی مواد قندی (‏sweet water ‏) اضافه می‌کنند، تا حل شود. بریکس شکر خام ‏حل شده یا شربت شکر خام (‏raw sugar syrup ‏) اغلب نزدیک 60 درصد در نظر گرفته می‌شود و پس از ‏حل شدن آن‌را صاف می‌کنند.‏

‏ ‏‏3.‏ مرحله قند سازي

قند تنها در چند كشور جهان مورد مصرف دارد كه ايران نيز يكي از آن جمله كشورها مي‌باشد. با توجه به اينكه اغلب ‏در كشور ما از قند استفاده مي‌كنند لذا می‌بایست با توجه به مصرف كشور ترتيبي اتخاذ كرد تا بتوان شكر را به قند ‏تبديل نمود. اين عمل توسط ماشين آلات به شرح ذيل انجام می‌پذیرد:‏ * مخزن حلال: مخزن حلال جهت حل كردن شكر در آب تا نقطه اشباع استفاده مي‌گردد. جهت بهره وري بهتر ‏سعي بر آن است كه دماي آب را بالا برد (ظرفيت حلاليت افزايش يابد). بدين سبب اغلب اين مخازن داراي ‏سيستم مبدل حرارتي مي‌باشند (كوئيلي و يا دو جداره).‏ * فيلترپرس: پس از تهيه محلول اشباع شده آب قند آن را جهت صاف كردن از دستگاه فيلترپرس عبور داده و آب ‏قند صاف شده را به دستگاه تغليظ هدايت مي‌شود. ‏ * تغليظ: دستگاه تغليظ با ظرفيت‌های مختلف وجود داشته و وظيفه آن كاهش ميزان آب موجود در آب قند بوده ‏كه بديهي است با اين عمل غلظت آب قند افزايش يافته و از نقطه اشباع عبور كرده و وارد مرحله كريستالسيون ‏می‌گردد كه در اين قسمت كريستال‌هاي قند تشكيل می‌گردد. پس از اينكه كريستال‌ها به ميزان لازم رسيد ‏‏(معمولاً بريكس 85 الي 90) از دستگاه خارج و وارد قالب مي‌گردند. دستگاه تغليظ به صورت بچينگ كار كرده و ‏تحت خلأ عمل تغليظ را انجام مي‌دهد.‏ * دستگاه سانترفيوژ: پس از تهيه كريستال قند و قرار گرفتن آن در قالب مي‌بايست آب قند اضافه را از آن خارج ‏نمود كه اين عمل توسط دستگاه سانترفيوژ با دور بالا انجام مي‌پذيرد. دستگاه‌هاي سانترفيوژ بسته به ظرفيت ‏انواع مختلفي دارند.