فرایند تولید شکر و قند

[Mahdi Eng 22,940]

1- تولید شکر از چغندر قند

 

خطوط تولید درکارخانه های قند کم و بیش با هم تفاوتهایی دارند اما سعی بر ان است که متداول ترین روشها و خطوط تولید در کارخانه های ایران مبنای توضیحات باشد

 

1. 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
   
2. 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 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 باتوجه به در صد افت وزنی مربوط به خاک و گل وسایر نا خالصیهای همراه چغندر - انجام می شود
   
3. تخلیه چغندر و نگهداری ان در سیلو : پس از تخلیه محتویات کامیون توسط دستگاه تخلیه در سیلو - چغندر ها باید تا زمان مصرف در سیلو نگهداری شوند . باید از نگهداری طولانی مدت چغندر قند در سیلو اجتناب کرد- زیرا چغندر در سیلو با پدیده افت وزنی و ضایعات قندی در اثر تنفس و فساد میکروبی مواجه است
   
4. انتقال چغندر به محل فرایند : غالبا برای انتقال چغندر از سیلو از جریان اب استفاده می شود برای انتقال چغندر از سیلوها به محل فرآیند و همچنین برای شستشوی چغندر اب زیادی مصرف می شود. به عبارت دیگر حدود 4تا 8 برابر چغندر مصرفی کارخانه،آب برای انتقال چغندر لازم می باشد وبرای شستشوی چغندر میزان آب مورد لزوم حدود 1تا2برابر چغندر مصرفی است.برای تامین این آب زیاد، کارخانه مجبور است که آب مصرف شده در انتقال و شستشوی چغندر را پس از ته نشین سازی ناخالصیها و گل موجود در آن، بازیابی کرده و مجددا" مورد استفاده قرار دهد، لذا آب مصرفی در قسمت مذکور در طول بهره برداری کارخانه تقریبا" در مداری بسته در حال گردش و استفاده می باشد. همان طور که بیان شد، پس ار استفاده، آبهای مذکور آلوده را به ذرات گل و مواد آلی می شوند، بنابراین آنها را به حوضچه ها یا دکانتورهای مخصوص انتقال داده و مدتی نگه می دارند تا مواد معلق موجود در آن تا حد ممکن رسوب کرده جداسازی شوند. در برخی موارد ممکن است برای افزایش سرعت ته نشینی ذرات معلق، مقداری آهک به آبهای موجود در حوضچه ها اضافه شود.پس از هر بار استفاده از آبهای مذکور مقداری از آن در اثر عواملی مانند تبخیر و همراه شدن با گل ته نشین شده در حوضچه ها، کاسته میشود که باید به همان میزان آب جدید کمکی وارد سیستم کرد. در ضمن انتقال اعمالی مانند سنگ گیری و علف گیری نیز انجام می شود منبع تامین آب مصرفی کارخانه : آب رودخانه و چاه عمده ترین منابع می باشند - چغندر قند منبع مهم دیگر در تامین آب مصرفی کارخانه است . چنانچه فرض شود که چغندر به طور متوسط حدود 23 درصد ماده خشک دارد تقریبا به ازاء هر تن چغندر قند مصرفی - حدود 770 کیلو گرم آب به همراه چغندر به خط تولید کارخانه وارد می شود اما قسمت عمده آن در شربت باقی می ماند .بخش زیادی از آب مصرفی در قسمتهای مختلف کارخانه از طریق وارد کردن آب مصرفی مهیا می گردد. چنین روشی هم موجب کاهش آب مصرفی شده و هم مقدار آبی را که در نهایت به صورت فاضلاب از کارخانه به محیط زیست وارد می شد - کاهش می دهد .
   

کوره بخار : کوره یا دیگ بخار تامین کننده انرژی بخار برای مصرف در قسمتهای مختلف کارخانه تولید شکر است ، لذا مختصرا مطالبی در مورد آن بیان می شود . در ریگ بخار با استفاده از حرارت ، آب تبدیل به بخار تحت فشار می شود . این دستگاه شامل کوره ای است که در آن مشعلهایی برای تامین حرارت لازم تعبیه شده است ، این مشعلها در میان لوله های تبخیر کننده آب قرار دارند ، سایر قسمتهای مجموعه ای که کوره بخار را تشکیل می دهند می تواند شامل لوله های داغ کننده بخار ، پیش گرمکن آب ، پیش گرمکن هوا ، تجهیزات کنترل کننده ، وسایل اندازه گیری و کنترل کیفیت آب تغذیه کننده کوره ،سختیگیر و سایر دستگاههای تامین کننده آب مصرفی کوره . یک کوره بخار ایده ال برای کارخانه تولید شکر باید خصوصیات زیر را داشته باشد .

 

• در طراحی آن نکات ایمنی رعایت شده باشد .
  
• توان و تجهیزات کافی برای جداسازی مناسب بخار از آب و تولید بخار تمیز داشته باشد .
  
• راندمان حرارتی آن بالا است
  
• نگهداری و تمیز کردن آن با هزینه کم و به راحتی ممکن باشد .
  
• امکان تغییرات ناگهانی بار را داشته باشد .
  
• از نظر هزینه های مختلف اقتصادی باشد.
  

آبهای کندانس و آب جدید (آب خام ) می باشد . در مواردی که نیاز به استفاده از آب جدید است ، باید آب را از دستگاه سختی گیر عبور داد به هر حال در مورد آب مصرفی کوره اعمالی مانند گاز گیری ( degassing ) و تنظیم ph ئ استفاده از مواد ضد کف و سایر اعمال شیمیایی لازم که قبلا بیان شد انجام می گیرد . سپس آب مصرفی وارد لوله های تبخیر کننده آب شده ، توسط حرارت مشعلها تبخیر می گردد. بخار اشباع ( sturted steam ) بوجود آمده وارد لوله های مارپیچی دیگری می شود که داغ کننده بخار هستند ( superheater tubes ) و دمای بخار اشباع را بالا برده و بخار را به حالت فوق اشباع ( superheated) در می آورد . این کار باعث می شود بخار انرژی بیشتری پیدا کرده و اصطلاحا به بخار خشک (dry steam) تبدیل شود چنین بخاری از انرژی لازم برای به کار انداختن توربین بخار برخوردار بوده و در عین حال صدمه کمتری به تجهیزات توربین وارد می آوردد بخار مذکور می تواند تا حدود 40 اتمسفر فشار و تا نزدیک 400 سانتیگراد دما داشته باشد و اصطلاحا به نام بخار مستقیم یا بخار زنده (live steam) خوانده می شوذد . از این بخار برای راه اندازی توربین بخار (steam turbin) که تامین کننده انرزی برق در کارخانه است ، استفاده می شود . مقدار برق مصرفی در کارخانه بستگی به طراحی کارخانه بخصوص وجود سیستم قند کیری از ملاس ، نحوه در یافت و تمییز کردن چغندر ، نحوه تولید آهک ، نحوه خشک کردن توفاله و عوامل دیگر دارد ، ولی به طور متوسط و تقریبی حدود 1/2 کیلو وات انرژی الکتریکی به ازاء هر تن چغندر مصرفی در فرآیند نیاز می باشد

5. شستشو ی چغندر : شستشوی چغندر با استفاده از اب و دستگاههای شستشو به شکل نیم استوانه انجام می شود که در انها با حرکت بازوهای گردان و ساییدن چغندر ها بهم عمل شستشو صورت می گیرد

6. تهیه خلال چغندر : برای تسهیل استخراج قند از چغندر لازم است که انرا بصورت رشته های باریکی به نام خلال در اورد این کار در دستگاهی معروف به اسیاب خلال صورت می گیرد اندازه و شکل و ضخامت خلالها بر راندمان عصاره گیری از انها تاثیر زیادی دارد از خلالهای تولیدی نمونه برداری شده و در صد قند انها طی ازمایشی که اصطلاحا دیژسیون خوانده می شود اندازه گیری می گردد خلالها قبل از ورود به مرحله بعد با ترازوهای مخصوصی توزین می شود لذا با داشتن وزن و در صد قند انها می توان مقدار قند وارد شده به فرایند را تعیین کرد

7. استخراج قند از خلال: به این مرحله شربت گیری - عصاره گیری و یادیفوزیون نیز گفته می شوند 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 می گیرد برای خروج بهتر مواد قندی از خلال از حرارت و بهم زدن نیز کمک گرفته می شود معمولا در دیفیوزر اب گرم و خلال در دو جهت مخالف هم حرکت کرده و مواد قندی به تدریج از خلال استخراج می شود و در نهایت از یک طرف دستگاه شربت خام و از طرف دیگر تفاله خارج می شود تفاله در حقیقت خلالی است که قند موجود در ان تا حد امکان گرفته شده است البته معمولا مقدار کمی قند در ان باقی می ماند که جزو ضایعات قندی کارخانه محسوب می شود اصول استخراج قند در دیفوزیون خروج قند از سلولهای خلال بر اساس تئوری انتشار یا دیفوزیون صورت می گیرد. شاید به نظر آید که بهترین روش برای استخراج قند از چغندر آن باشد که به جای تهیه خلال چغندر را کاملا خرد کرده وبه قطعات ریزی تبدیل کنیم به طوری که دیواره سلولها پاره شوند و محتویات آنها را با فشردن خارج نماییم. این روش دو نقص بزرگ دارد:

 

• مواد غیر قندی زیادی به شربت وارد می شوند.
  
• ذرات ریز چغندر به مقدار زیاد به شربت وارد می شود که جداسازی آنها آسان نیست.
  

پس چنین روشی مناسب نمی باشد و بهتر است که با استفاده از روش دیفوزیون و بهره گیری از اختلاف غلظت،محتویات قندی را از سلولهای خلال بیرون آوریم.اما برای استفاده از روش دیفوزیون در استخراج قند از خلال موانعی وجود دارند که باید برطرف شوند.

اول آنکه سلولهای خلال زنده اند و غشای سلولی آنها فقط اجازه عبور آب را می دهد و از خروج مواد محلول تا حد زیادی جلوگیری می کند . پس باید بصورتی حیات سلولهای خلال از بین برود و این کاربا استفاده از حرارت انجام می گیرد.

اگر استخراج قند از خلال را با آبی که دمای معمولی دارد انجام دهیم تنها حدود 30 تا 40 درصد قند موجود در آن قابل استخراج است و بقیه در سلولهای خلال باقی می ماند .زیرا سلولهای زنده در برابر خروج مواد قندی مقاومت می کنند. درصورتیکه برای استخراج قند از آب گرم استفاده شود و خلالها به دمای حدود 72-75 درجه سانتیگراد برسند، عمل دیفوزیون قند بخوبی انجام می گیرید، زیرا دراثر حرارت غشای سلولها مقاومت خود را در اثر خروج مواد قندی از دست داده و بعنوان مانعی دربرابر عبور ساکارز عمل نمی کند. در اثر حرارت سلولهای چغندر می میرند و غشای آنها حالت فعال خود را از دست می دهد.

به طور کلی برای اینکه عمل دیفوزیون و استخراج قند بخوبی انجام شود سه عامل یعنی اختلاف غلظت داخل و خارج سلولهای خلال و حرارت و همزدن باید وجود داشته باشد. البته حرارت مورد استفاده برای عمل استخراج قند از خلال نباید بیش از حد باشد چون موجب افزایش ورود ناخالصی از خلال به شربت خام شده و از طرف دیگر تفاله خروجی از دستگاه دیفیوزر به خوبی فشرده نمیشوند . در عمل اسمز خلال بوسیله شربت با غلظت کمتر احاطه می شود به منظور تبادل مواد بین شربت درون سلولی و شربتی که سلول را احاطه کرده است باید پرده نیمه تراوا باز گردد بدین منظور سلول بوسیله افزایش دما کشته می شود و پرده نیمه تراوا باز می گردد از عواملی که بر روی عمل اسمز موثر می باشند ،میتوان دما و تفاوت غلظت بین شربت درون سلولی و شربتی که سلول را احاطه کرده است نام برد هر چه این تفاوت و نیز هر چه دما بیشتر باشد سرعت عمل اسمز نیز بیشتر می شود باید توجه داشت که در ابتدای عمل اسمز شتاب خروج ماده قندی بیشتر از شتاب خروج مواد غیر قندی و هر چه به انتهای عمل اسمز نزدیک تر می شویم این عمل عکس می شود به طوری که در انتهای عمل اسمز شتاب خروج مواد غیر قندی بیشتر از مواد قندی است به عبارت دیگر درجه خلوص شربت در ابتدای عمل اسمز بیشتر بوده و در انتهای عمل اسمز کمتر است.

8. خشک کردن تفاله : تفاله تر خروجی از دیفیوز تحت فشار قرار گرفته و مقدار زیادی از اب ان که محتوی مواد قندی است جدا شده و مجددا به دیفیوزر بازگشت داده می شود تفاله حاصل بنام تفاله تر پرس شده (تفاله) خوانده می شود که می تواند مستقیما به فروش رفته و به مصرف خوراک دام برسد و با اینکه به قسمت تفاله خشک کنی منتقل شده و در انجا به تفاله خشک تبدیل شود که بعنوان خوراک دام مصرف دارد برای افزایش ارزش تغذیه ای تفاله برای دام اغلب به ان ملاس نیز زده می شود

9. تصفیه شربت خام: شربت خام خروجی از دیفیوزر رنگ خاکستری متمایل به سبز داشته و ناخالصی زیادی دارد لذا باید انرا تصفیه کرد در متداولترین روش تصفیه شربت خام از شیر اهک و گاز کربنیک برای جدا سازی ناخالصیها استفاده می شود در این روش مراحل ذیل وجود دارد

 

• تهیه شیر اهک و گاز کربنیک
  
• زدن شیر اهک به شربت یا دفکاسیون
  
• زدن گاز کربنیک به شربت
  
• صاف کردن
  
• سولفیتاسیون و رنگبری شرب
  

10. تغلیظ شربت یا اواپراسیون: شربت رقیق غلظت کمی دارد و در صد مواد جامد ان برای مثال حدود ۱۳-۱۲ در صد است لذا باید انرا غلیظ کرد اینکار در دستگاههای تغلیظ کننده و اواپراتور با استفاده از بخار انجام می شود به منظور کاهش هیدرولیز قند و تغییر رنگ شربت تحت تاثیر حرارت بالا و همچنین برای صرفه جویی در مصرف انرژی عمل تغلیظ شربت در سیستمهای تغلیظ چند مرحله ای و تحت خلا در دمای پایین تری انجام می شود در نهایت بریکس شربت غلیظ برای مثال تا حدود ۶۰٪ می رسد در مرحله کریستالیزاسیون شربت به صورت کریستال درآمده و راندمان کریستال را بالا می برد. کریستالیزاسیون به دو روش صورت می گیرد:

 

• روش حرارت دادن – تبخیر کردن و رساندن محلول به حالت اشباع و فوق اشباع
  
• با استفاده از سرد کردن از هر دو روش در صنعت قند استفاده می شود.
  

11. خشک کردن: پس از آنه که شکر استحصالی سانتریفوژ از سانترفیوژ معمولا دارای 5/0تا 5/2 درصد رطوبت است بنابراین برایافزایش عمر نگهداری و قابلیت سیلو کردن رطوبت را تا 02/0تا 04/0در صد خشک می شود ودر مسیر بعدی که شکر صلی میکند تا بسته بندی شود و وجود نوار لرزانی که سبب مشود تا دانه های شکر از یکدیگر جدا شود در انتها بعداز خشک شدن کامل شکر وارد قسمت بسته بندی که از کیسه گیر اتومتیک شکر سفید در کیسه های به وزن 50 کیلو گرم پر شده و بعدد از دوخت به انبار باگیری توسط نوار نقاله حمل می شوند

 

 

2- تولید شکر از نیشکر

 

مراحل تولید شکر از نیشکرگرچه تا حدی مشابه مراحل تولید شکر از چغندر است بطور کلی این صنعت را میتوان در دو بخش مورد مطالعه قرار داد:

 

• تولید شکر خام
  
• تصفیه شکر خام و تهیه شکر سفید از آن
  

 

1. برداشت و انبار کردن نیشکر : گیاه نیشکر[1]در مناطق گرمسیری کشت می شود، مقدار قند نیشکر اغلب در حد 15-10درصد و در مواردی تا 17 درصد می باشد .برداشت نیشکر با روش دستی یا با دستگاههای مخصوص امکان پذیر است .در برخی موارد قبل از برداشت، برگهای نیشکر را می سوزانند .پس از برداشت، نیشکر به کارخانه حمل می شود بر خلاف چغندر قند، نیشکر قابل انبار کردن و ذخیره سازی در کارخانه نیست و مواد قندی آن سریعا"در اثر نگهداری دچار تجزیه می گردند و وزن نیشکر در اثر از دست دادن رطوبت کم می شود . هرچه نیشکر به صورت تازه تر به مصرف کارخانه برسد، بهتر خواهد بود، لذا معمولا"کارخانه ها محلی برای نگهداری نیشکر به منظور مصرف در روزهای بعد نداشته و نیشکر تحویلی، در همان روز به مصرف می رسد . نیشکر وارد شده به کارخانه پس از توزین، روی دستگاه تفاله مخصوص تخلیه می گردد و به سمت محل فرآیند انتقال می یابد .
   
2. شستشوی نیشکر : شستشوی نیشکر ساده بوده و در مقایسه با شستشوی چغندر به آب کمتری نیاز دارد . ضمن حرکت نیشکر توسط تفاله با پاشیدن آب بر روی آن شستشو انجام می گیرد . آب گل آلود حاصل از شستشو، از طریق روزنه های نقاله خارج شده و به فاضلاب می رود، در این آب مقداری مواد قندی وجود دارد که به عنوان ضایعات شستشوی نیشکر به حساب می آید. با استفاده از آهنربای مخصوص قطعات کوچک آهنی همراه با نیشکر نیز جدا سازی می شوند.
   
3. عصاره گیری از نیشکر : برای عصاره گیری نیشکر را باید آماده کرد، در عملیات آماده سازی نیشکر دستگاههای متفاوتی مورد استفاده قرار می گیرد . از جمله دستگاه برش نیشکر[2] دستگاه خرد کن[3] و دستگاه شریدر[4]. شربت خام نیشکر که از عصاره گیری بدست می آید، رنگ سبز مایل به خاکستری یا سبز تیره داشته و ph آن غالبا" حدود 4/5-2/5 می باشد. با توجه به متغیر بودن ترکیبات نیشکر، ترکیبات تشکیل دهنده شربت خام نیز متغیر است،
   

 

 

• استفاده از فرایند انتشار برای عصاره گیری از نیشکر[5](این روش به عنوان روشی نسبتا" جدید برای استخراج قند از نیشکر به جای استفاده از آسیابها مطرح شده است. روش مذکور نسبت به کاربرد آسیابها، به هزینه و سرمایه گذاری کمتری نیاز دارد.
  
• توزین شربت خام : نیشکر برای کنترل دقیق میزان قند وارد شده به فرآیند و محاسبه ضایعات و کنترل فرایندهای بعدی، این نیاز وجود دارد که شربت خام حاصل از مرحله شربت گیری، قبل از انتقال به مرحله تصفیه، توزین شود. عمل توزین معمولا"به حالت غیر مداوم انجام نمی شود، بلکه با استفاده از ترازوهای خودکار مانند ترازوی ماکسول (Maxwell-Boulgene Weigher)و یا ترازوی هو –ریچاردسون (Howe-Richardson scale)انجام می شود.
  

4. آهک زنی به شربت خام نیشکر (Liminig of cane juice) : با توجه به ناخالصیهای موجود در شربت خام نیشکر،یکی از راه های جدا سازی این مواد از روش آهک زنی است. در اثر آهک زنی که به صورت افزودن شیر آهک انجام می شود، ضمن خنثی شدن حالت اسیدی شربت،بسیاری از ناخالصیها، آماده رسوب کردن می شوند. در برخی از کارخانه ها به جای مقداری از آهک و یا کل آن از منیزیم یا ترکیبات منیزیم و در برخی موارد از ساکارات برای تصفیه شربت خام استفاده می شود. روشهای آهک زنی نیز متفاوت است و آهک زنی به صورت سرد،گرم،آهک زنی مرحله به مرحله و دو بار گرم کردن fractional Liming and double heating)انجام می گیرد، اما به نظر می رسد روش آهک زنی سرد (cold liming)در این مورد مناسب تر باشد. مقدار شیر آهک مصرفی برای آهک زنی به شربت خام نیشکر،بسیار کمتر از آهک مصرفی برای شربت خام چغندر قند است. علت آن است که میزان قند انورت در شربت خام نیشکر بالا است و اگر در شربت پس از آهک زنی،آهک اضافی باقی بماند با قندهای انورت واکنش داده و ایجاد نمکهای محلول می کند که در افزایش رنگ و ویسکوزیته شربت مؤثر هستند و از طرف دیگر چنانچه دمای چنین شربتی بالا رود وجود حالت قلیایی زیاد، موجب تشدید انورسیون در شربت نیز می شود. به همین دلیل مقدار شیر آهک که با بومه حدود 15تهیه می شود،در حدی به شربت خام زده می شود که ph شربت را از حدود 5/4-5/2به حدود 8/5-8 برساند وphبالاترنرود. در روش آهک زنی سرد، پس از افزودن شیر آهک به شربت حدود 15تا20 دقیقه زمان داده می شود سپس شربت را با عبور دادن از مبدلهای حرارتی به دمای حدود 107-104 درجه سانتیگراد می رسانند و به قسمت ته نشین سازی ناخالصیها منتقل می کنند.گرم کردن شربت،ویسکوزیته آنرا کاهش داده و موجب تسریع ته نشینی ناخالصیهامی شود.

5. ته نشین سازی ناخالصیها و زلال سازی شربت نیشکر Clarification of cane juice): برای ته نشینی مناسب مواد غیر قندی و حفظ حداکثر ساکاروز در شربت و کاهش قند وارد شده به گلهای ته نشین شده، وجود انیدرید فسفریک (P2O5) در شربت اهمیت زیادی دارد. چنانچه این ماده در شربت نیشکر کمتر از 300 (ppm) باشد، ته نشینی ناخالصیها بخوبی صورت نمی گیرد. سعی می شود که تصفیه و جدا سازی ناخالصیهای در این مرحله در حدی انجام می شود که بتوان از شربت حاصل، طی مرحله کریستالیزاسیون،شکر خام بدست آورد.

6.تغلیظ شربت: شربت در تبخیر کننده های چند مرحله ای (مثلا"اواپراتورهای 3یا4یا5 مرحله ای ) متصل به خلا تغلیظ می شود، بهتر است که قبل از ورود شربت در بدنه اول، آنرا تا دمای جوش پیش گرم کرد. معمولا"بریکس شربت در تبخیر کننده های مذکور به حدود 65-55 درصد رسانده شود.از نکات مهم در مرحله تبخیر ،افت pH شربت است که معمولا" درصد0/3 می باشد، اما نباید که از ۰.۵ بیشتر شود.

7. طباخی برای تولید شکر خام: شربت غلیظ حاصل شده در مرحله به دیگهای پخت تحت خلا منتقل می شد. به طور بسیار خلاصه عملیات طباخی به صورت چند مرحله ای برای مثال سه مرحله ای انجام می شود. در هر مرحله پس از طی مراحل کیریستالیزاسیون، مخلوطی از کریستال و پسآب به نام ماسکویت خواهیم داشت. با سانتریفوژ کردن ماسکویت در دستگاه سانتریفوژ مربوط به همان پخت، شکر مربوط به آن پخت و پسآب جداسازی می شوند. برای مثال در سیستم سه پختی، شکر درجه (A) ،شکر درجه (B) و شکر درجه © و پسآب (A)،پسآب (B) و پسآب © یا پسآب پخت آخر را خواهیم داشت که به پسآب پخت آخر ملاس نهایی (final molasses) می گویند. معمولا"شکر حاصل از پخت یک (A)یعنی شکر درجه (A) به نام شکر خام (raw sugar) نیشکر خوانده می شود. شکر خام، شکری است که هنوز بطور کامل تصفیه نشده و مقداری مواد رنگی و ناخالصی با آن است و درجه خلوص آن اغلب حدود 98-96 می باشد. شکر خام را می توان طی عملیات خاصی تصفیه کرد واز آن شکر سفید بدست آورد.

8. تصفیه شکر خام: تصفیه خانه های (refineries) شکر خام دو دسته هستند، برخی از آنها متصل به قسمت تولید شکر خام می باشند، اما برخی دیگر به عنوان تصفیه خانه ای مستقل بوده و شکر خام مربوط به سایر کارخانه ها یا شکر خام وارداتی از سایر کشور ها را تصفیه می کنند. هدف از تصفیه شکر خام آن است که که مواد ناخالصی و مواد رنگی باقی مانده در آنرا تا حد ممکن جداسازی کرده بطوری که با طباخی و کریستالیزاسیون مجدد بتوان شکر سفید با درجه خلوص نزدیک به ۱۰۰ را بدست آورد. روشهای مختلفی برای تصفیه شکر خام معمول است و مراحل مختلفی برای تهیه شربت تصفیه شده ای از شکر خام که بتوان از آن شکر سفید تولید کرد، طی می شود. مراحل مذکور به عنوان نمونه و به طور خلاصه میتوانند شامل : آفیناسیون شکر خام، حل کردن شکر خام آفینه شده، تصفیه شیمیایی شربت شکر خام و صاف کردن باشد.

9. آفیناسیون شکر خام (Affination of raw sugar): در برخی از کارخانه ها به منظور جدا سازی قشری از مواد رنگی و ناخالصی مه معمولا" سطح کریستالهای شکر خام را پوشانده است، عمل آفیناسیون بر روی آن انجام می شود و شکر خام با درجه خلوص بالاتر بدست می آید. در این روش شکر خام با شربتی دارای غلظت بالا مانند پسآب سبز (green syrup) مخلوط می شود و ماگای خاصی بدست می آید. پس از اعمال فر آیند آفیناسیون، شکر خام بدست آمده را شکر آفینه (affined sugar) یا شکر شسته شده (washed sugar) می خوانند. در برخی موارد به جای پسآب سبز از پسآب حاصل از سانتریفوژ ماسکویت شکر سفید نیز می توان برای آفیناسیون استفاده کرد. در صورتی که درجه خلوص شربت سبز کم شود، از آن در آفیناسیون شکر خام استفاده نمی شود، بلکه به مصارف دیگر می رسد.

10.حل کردن شکر خام[6] : قبل از اعمال هر گونه فر آیند 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[7] اضافه می کنند، تا حل شود. بریکس شکر خام حل شده یا شربت شکر خام[8] اغلب نزدیک 60 درصد در نظر گرفته می شود و پس از حل شدن آنرا صاف می کنند.

11. تصفیه شربت شکر خام: در این مورد نیز روشهای متنوعی وجود دارد و هر کارخانه بر حسب طراحی خطوط تولید و نوع دستگاه به یکی از روشها کار تصفیه را انجام می دهد که در اینجا برای نمونه به دو روش اشاره می شود:تصفیه با استفاده از ترکیبات فسفات دار و شیر آهک و تصفیه شکر خام با شیر آهک و گاز کربنیک

12. طباخی برای تولید شکر سفید: شربت تصفیه شده غلیظ که از مراحل قبل بدست آمده به آپارات (دیگ) پخت وارد شده و مراحل طباخی یا کریستالیزاسیون در مورد آن طی شود. در نهایت ماسکویت شکر سفید حاصل شده که به سانتریفوژهای غیر مداوم منتقل می گردد. نتیجه مرحله سانتریفوژ کردن، شکر سفید و پسآب می باشد. شکر سفید کمی رطوبت دارد، لذا در خشک کن شکر، خشک شده و سپس آماده بسته بندی، انبار کردن و توزیع برای مصرف خواهد بود. به طور تقریبی برای تولید هر 100 تن شکر سفید تصفیه شده، حدود 129 تن شکر خام باید وارد فرآیند شود. در صورتی که شکر خام آفینه شده در نظر گرفته شود برای تولید هر 100 تن شکر سفید تصفیه شده، به حدود 111 تن شکر خام آفینه شده نیاز است

 

 

3- تولید قند حبه

 

برای تولید قند از شکر درجه 1 استفاده نموده. ابتدا شکر را با آب در حل کن مخلوط کرده و شربتی به نام کلروس I با Brx=60 تولید نموده. شربت باید رنگش شفاف تر و سفید تر باشد( چون قند از شکر سفیدتر است) و برای گرفتن رنگ از محلول از رنگبری استفاده نموده. رنگبری به دو روش استفاده می شود:

 

1. زغال اکتیو+خاک فیل
   
2. استفاده از رنگبر زرین.
   

بعداز آن که محلول را از این دو مواد عبور دادیم در مرحله بعد باید زغال ها را از شربت جدا نماییم و شربت را از صافی های صفحه ای شکلی تحت فشار عبور داده و در اثر دو بار صاف کردن کلرس شفافی را بدست آورده. با این کلرس شفاف حال باید آپارات پخت قند را انجام دهیم. آپارات قند مانند آپارات پخت شکر است. با این تفاوت که مدت زمان پخت کمتر است. چون Brx=60 و خلوص آن بیشتر است و بعداز پخت، محلول وارد رفریژرانت شده و در ادامه فرآیند کریستالیزایون صورت گرفته و آن را به داخل سانتریفوژ هدایت کرده و در سانتریفوژ پساب را جدا نموده و پساب به عنوان خوراک وارد آپارات I شده که در این مرحله شکر سفید تولید شده و شکر فوق که به صورت مرطوب است پرس نموده و صورت قالب های 1 cm درآورده. کریستال هاب قند حبه یکنواخت نیست بلکه در اثر فشار کریستال های شکر در کنار هم قرار گرفته. درجه حرارت خشک کن 75-70 درجه است.

 

 

4- تولید قند کله

 

دراین قسمت برای تهیه قند قند کله، پخت را وارد ملاکسور نموده، ملاکسور مخزنی است که دارای همزن می باشد و زیرآن شیر خروج شربت است که دمای پخت را پایین آورده و به نوعی عمل رفریژرانت را انجام می دهد. که از طریق ملاکسور قالب های قندسازی پرشده که عمل پرکردن قالب ها به صورت قرار دادن قالب ها درون واگن صورت می گیرد که بدین قند، قند سبز گویند، چون هیچ گونه سانتریفوژی بعداز عمل پخت بر روی آن انجام نشده و پخت مستقیما وارد قالب شده و رنگ آن به صورت سبز است.

این واگن های حاوی قالب های قند وارد گرم خانه می شوند که در حدود 3-4 ساعت در این مکان باقی می مانند. در گرم خانه ادامه کریستالیزاسیون صورت می گیرد. حرارت گرم خانه حدود 35-30 درجه است و نیاز به سیستم حرارتی نداریم چون خود پخت گرم است و حرارت گرمخانه را تامین می نماید در گرم خانه توسط کارگران روی قالب ها اعمالی را انجام می دهند. از جمله پخت را کارد می زنند و این هم زدن دارای 2 حسن است:

 

1. به خاطر این که هوای داخل قالب را خارج نموده در غیر این صورت در قالب حفره ایجاد می نماید.
   
2. مخلوط کردن کریستال ها.
   

بعداز کارد زدن حدود 30 دقیقه تا 1 ساعت با قاشق پخت را هم می زنند. بعداز این مرحله بوسیله یک گوشت کوب به قالب ها ضربه می زنند تا تجمع کریستال ها در نوک کله باشد و به همین دلیل نوک کله سخت است و بعداز گرم خانه وارد سردخانه شده و دما در آن 17-20 درجه و در حدود 3-4 ساعت درآن باقی می ماند و ادامه کریستالیزاسیون صورت می گیرد. عمل سردسازی توسط کولر و سردکننده ها صورت می پذیرد و در سردخانه عمل چنگال زنی صورت می گیرد که ته قند پخت شده را خراش می دهند تا پساب ها در ته قند قرار گیرند و همچنین هوا از آن عبور نماید و بعد پخت را به سانتریفوژ برده تا پساب را ازآن خارج نمایند. و این پساب از سوراخ ته قند خارج می شود و در حدود 20 دقیقه این عمل انجام می گیرد در این مرحله نمی توانیم از آب یرای شستن کریستال ها استفاده نماییم چون آنها را از هم جدا می نماید و برای شستن از شربت لیکور که از قند تهیه می شود استفاده می نماییم. درصد خلوص قند 260 است و بعداز سانتریفوژ قند کاملا سفید شده و پساب خارجی زرد رنگ است و بعد به خشک کن برده شده و بعد بسته بندی انجام می گیرد.

[masi eng 47,044]

فرآیند و خط تولید قند و شکر

شِکَر یا شَکَر ماده‌ای است خوراکی و شیرین که از دانه‌های ریز بلوری تشکیل شده‌است و به رنگ سفید و یا قهوه‌ای دیده می شود. شکر از عصاره نیشکر و یا چغندر قند به دست می‌آید. ماده کریستالی سفیدرنگی که بعنوان شکر می شناسیم، یک ماده مصنوعی و فرآیند شده است که اغلب از نیشکر یا چغندر قند بدست می آید. قند موجود در نیشکر و چغندر قند بعد از جداسازی تمام املاح، ویتامین ها، پروتئین، آنزیم و سایر مواد مغذی مفید، در کارخانه تصفیه شده و به ساکاروز خالص تبدیل می شود. پروسه تولید شکر با برداشت چغندر دراواخر شهریورماه آغاز می گردد ، از هرمحموله ای که به کارخانه وارد می شود نمونه گیری شده و میزان قند و سایراجزاء آن اندازه گیری می شود و هنگامی که چغندرها خوب تمیز شدند وارد پروسه تولید می شود.

فرآیند تولید شکر از چغندر قند

1- كاشت 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

2- 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 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 افت وزنی مربوط به خاک و گل وسایر نا خالصیهای همراه چغندر - انجام می شود

3- تخلیه چغندر و نگهداری ان در سیلو پس از تخلیه محتویات کامیون توسط دستگاه تخلیه در سیلو - چغندر ها باید تا زمان مصرف در سیلو نگهداری شوند . باید از نگهداری طولانی مدت چغندر قند در سیلو اجتناب کرد- زیرا چغندر در سیلو با پدیده افت وزنی و ضایعات قندی در اثر تنفس و فساد میکروبی مواجه است

4- انتقال چغندر به محل فرایند غالبا برای انتقال چغندر از سیلو به محل فرایند از جریان اب استفاده می شود در ضمن انتقال اعمالی مانند سنگ گیری و علف گیری نیز انجام می شود

5- شستشو ی چغندر شستشوی چغندر با استفاده از اب و دستگاههای شستشو به شکل نیم استوانه انجام می شود که در انها با حرکت بازوهای گردان و ساییدن چغندر ها بهم عمل شستشو صورت می گیرد

6- تهیه خلال چغندر برای تسهیل استخراج قند از چغندر لازم است که انرا بصورت رشته های باریکی به نام خلال در اورد این کار در دستگاهی معروف به اسیاب خلال صورت می گیرد اندازه و شکل و ضخامت خلالها بر راندمان عصاره گیری از انها تاثیر زیادی دارد از خلالهای تولیدی نمونه برداری شده و در صد قند انها طی ازمایشی که اصطلاحا دیژسیون خوانده می شود اندازه گیری می گردد خلالها قبل از ورود به مرحله بعد با ترازوهای مخصوصی توزین می شود لذا با داشتن وزن و در صد قند انها می توان مقدار قند وارد شده به فرایند را تعیین کرد

7- استخراج قند از خلال به این مرحله شربت گیری - عصاره گیری و یادیفوزیون نیز گفته می شوند 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 می گیرد برای خروج بهتر مواد قندی از خلال از حرارت و بهم زدن نیز کمک گرفته می شود معمولا در دیفیوزر اب گرم و خلال در دو جهت مخالف هم حرکت کرده و مواد قندی به تدریج از خلال استخراج می شود و در نهایت از یک طرف دستگاه شربت خام و از طرف دیگر تفاله خارج می شود تفاله در حقیقت خلالی است که قند موجود در ان تا حد امکان گرفته شده است البته معمولا مقدار کمی قند در ان باقی می ماند که جزو ضایعات قندی کارخانه محسوب می شود

8- خشک کردن تفاله تفاله تر خروجی از دیفیوز تحت فشار قرار گرفته و مقدار زیادی از اب ان که محتوی مواد قندی است جدا شده و مجددا به دیفیوزر بازگشت داده می شود تفاله حاصل بنام تفاله تر پرس شده (تفاله) خوانده می شود که می تواند مستقیما به فروش رفته و به مصرف خوراک دام برسد و با اینکه به قسمت تفاله خشک کنی منتقل شده و در انجا به تفاله خشک تبدیل شود که بعنوان خوراک دام مصرف دارد برای افزایش ارزش تغذیه ای تفاله برای دام اغلب به ان ملاس نیز زده می شود

9- تصفیه شربت خام شربت خام خروجی از دیفیوزر رنگ خاکستری متمایل به سبز داشته و ناخالصی زیادی دارد لذا باید انرا تصفیه کرد در متداولترین روش تصفیه شربت خام از شیر اهک و گاز کربنیک برای جدا سازی ناخالصیها استفاده می شود در این روش مراحل ذیل وجود دارد

الف- تهیه شیر اهک و گاز کربنیک این عمل در کوره اهک انجام می شود و سنگ اهک را با استفاده از حرارت به اهک و گاز کربنیک تبدیل می کنند با حل کردن اهک در اب شیر اهک بدست می اید که همراه با گاز کربنیک در تصفیه شربت خام بکار می رود

ب- زدن شیر اهک به شربت یا دفکاسیون زدن شیر اهک به شربت خام معمولا در دو مرحله انجام می شود ابتدا اهک زدن مقدماتی یا پرشولاژ که حدود ۰.۱ اهک مصرفی به شربت زده می شود و بعد مرحله اهک زدن اصلی یا شولاژ که بقیه اهک لازم بصورت شیر اهک به شربت خام زده می شود اهک با ناخالصی های موجود در شربت خام واکنش داده و ایجاد ترکیبات کلسیم می کند اغلب این ترکیبات اماده رسوب کردن و جدا سازی از شربت هستند

ج- زدن گاز کربنیک به شربت به این فرایند کربناسیون یا اشباع یا ساتراسیون یا کربناتاسیون نیز گفته می شود در این قسمت به شربت اهک خورده اغلب طی دو مرحله یعنی کربناسیون یک و کربناسیون دو گاز کربنیک می زنند در نتیجه در اثر ترکیب شدن اهک موجود در شربت و گاز کربنیک ایجاد کربنات کلسیم می شود کربنات کلسیم ضمن رسوب کردن مقدار زیادی از ناخالصی های شربت را رسوب داده و جدا سازی می کند

د- صاف کردن پس از زدن گاز کربنیک به شربت در مرحله کربناسیون یک مقداری از نا خالصی های شربت به همراه کربنات کلسیم شروع به رسوب کردن میکند این شربت به دستگاه ته نشین سازی که دکانتور یا کلاریفایر نیز خوانده می شود انتقال یافته و مواد رسوبی ان جدا می شوند به این رسوبات اصطلاحا گل گفته می شود شربت بدست امده از بالای دکانتور به مرحله بعدی ( کربناسیون ۲) می رود و گل ته نشین شده که مقداری قند دارد به دستگاه صافی تحت خلا می رود و مقداری از مواد قندی جدا سازی شده و گل باقی مانده برروی صافی خلا گرچه هنوز مقدار اندکی قند دارد اما این گل را به خارج از کارخانه حمل کرده و قند باقی مانده در ان به عنوان ضایعات قندی گل به حساب می اورند شربتی که به کربناسیون دوم رفته پس از زدن گاز کربنیک به ان مجددا وارد صافی های دیگری شده و در نهایت شربت رقیق تصفیه شده بدست می اید مراحل تصفیه بیان شده را تصفیه کلاسیک نیز می گویند که با روشهای معمول در بعضی کارخانه ها ممکن است تفاوت هایی داشته باشد برا ی مثال در بعضی دیگر از کارخانه ها عمل اهک زدن و گاز زدن به شربت بصورت همزمان و در یک جا انجام می شود که به ان فرایند دفکو کربناسیون می گویند و یا در برخی از سیستم های تصفیه ممکن است قبل از کربناسیون دوم مجددا مقدا ر اندکی شیر اهک به شربت زده شود که به ان اهک زنی مجدد گفته می شود

ه-سولفیتاسیون و رنگبری شرب در برخی کارخانه ها برای کاهش رنگ شربت به ان گاز یا ترکیبات دیگر گوگرد دار زده می شود و شربت رنک روشنتری پیدا می کند ممکن است از روشهای دیگر رنگبری مانند کاربرد زغال فعال نیز استفاده شود پس از تصفیه شربت خام درجه خلوص شربت افزایش پیدا می کند درجه خلوص با واژه های دیگری مانند درجه تمییزی و کسیان نیز مطرح می شود و منظور از ان معولا نسبت در صد قند به در صد مواد جامد محلول یا بریکس در شربت می باشد برای مثال شربت خام از حدود ۸۸- ۸۵ در صد پس از تصفیه به حدود ۹۰٪ یا بیشتر در شربت رقیق می رسد

10- تغلیظ شربت یا اواپراسیون شربت رقیق غلظت کمی دارد و در صد مواد جامد ان برای مثال حدود ۱۳-۱۲ در صد است لذا باید انرا غلیظ کرد اینکار در دستگاههای تغلیظ کننده و اواپراتور با استفاده از بخار انجام می شود به منظور کاهش هیدرولیز قند و تغییر رنگ شربت تحت تاثیر حرارت بالا و همچنین برای صرفه جویی در مصرف انرژی عمل تغلیظ شربت در سیستمهای تغلیظ چند مرحله ای و تحت خلا در دمای پایین تری انجام می شود در نهایت بریکس شربت غلیظ برای مثال تا حدود ۶۰٪ می رسد در مرحله كريستاليزاسيون شربت به صورت كريستال درآمده و راندمان كريستال را بالا مي برد. كريستاليزاسيون به دو روش صورت مي گيرد:

1- روش حرارت دادن – تبخير كردن و رساندن محلول به حالت اشباع و فوق اشباع

2- با استفاده از سرد كردن از هر دو روش در صنعت قند استفاده مي شود. عمل كريستاليزاسيون در دستگاهي به نام آپارات انجام مي شود. در كريستاليزاسيون بايد شربت گرم و تغليظ شود در زير لوله ها مبدل هاي حرارتي وجود دارند. و يك لوله بزرگتر در وسط آن قرار دارد داخل لوله ها شربت حركت نموده و از پشت لوله بخار مي گذرد و شربت شروع به جوشش مي نمايد.

[masi eng 47,044]

خصوصيات پخت توسط آپارات:

 

1- لوله هاي آپارات بزرگتر هستند تا بتوانند ميزان شربت بيشتري را عبور دهند.

 

2- آپارات ها به صورت back ( ناپيوسته) حركت مي كنند و شربت در داخل لوله حركت رفت و برگشتي دارد تا بتواند به حالت اشباع و فوق اشباع برسد.

 

3- آپارات هاي پخت تحت خلاء اند و در خلاء نقطه جوش پايين مي آيد و در درجه حرارت كم، مايع شروع به جوشش مي نمايد و شربت با حرارت كم نمي سوزد و به جوش آمده و ضايعات قندي كم شده.

 

بخار را باز كرده تا شربت شروع به جوشش نمايد و بعد خلاء را ايجاد نموده و شير را باز كرده تا مخزن پر از شربت شود و بعد مدت زماني صبر كرده تا شربت به حالت اشباع و فوق اشباع برسد اما اين حالت براي كريستال زدن كافي نيست و بايد براي آن شرايطي را ايجاد نماييم و به دو روش مي توان اين شرايط را ايجاد نمود.

 

1- بعداز آنكه مخلوط به حالت اشباع رسيد به آن پودر شكر اضافه نموده تا كريستال تشكيل شود.

 

2- شوك هواست. محيط آپارات تحت خلاء است هواي خلاء را قطع نموده و فشار هوا در آن ايجاد كرد و اين اختلاف فشار باعث تشكيل كريستال مي شود استفاده از پودر شكر بهتراست چون كريستال ها يكنواخت و يك اندازه است به شرط آن كه پودر قند به تمامي مخزن به يك اندازه برسد وگرنه كريستال ها ريز خواهند شد.

 

سه روش در كريستاليزاسيون وجود دارد: (روش هاي كريستاليزاسيون)

 

1- آپارات پخت I

 

2- آپارات پخت II

 

3- آپارات پخت III

 

آپارات پخت I:

 

شربت غليظ را وارد آپارات پخت I كرده تا شربت بجوشد و به فوق اشباع برسد و بعد پودر شكر را اضافه نموده و در مرحله بعد شير تخليه را باز نموده و پخت را تخليه نموده و وارد رفريژرانت كرده كه در واقع سرد كننده است و در عمل كريستال ها را حرارتش را كم كرده و در حقيقت ادامه كريستاليزاسيون است و بخشي ديگر از كريستال ها در اين مرحله تشكيل شده. درجه حرارت پخت 80- 75 درجه سانتيگراد است و در رفريژرانت دما را به 45-40 درجه سانتيگراد رسانده مي شود.

 

رفريژرانت يك مخزن مكعب مستطيل است كه در آن همزني وجود دارد كه به طور يكنواخت شربت را سرد مي نمايد و با سرعت مشخصي مي چرخد، چون اگر سرعت چرخش زياد باشد كريستال ها حل مي شوند. و بعداز رفريژرانت شكرها وارد سانتريفوژ شده.

 

سانتريفوژ:

 

يك سبد توري شكل است كه پخت داخل آن ريخته شده و از اين توري ها به علت سرعت زياد پس آب خارج شده و شكر روي توري باقي مي ماند و بدان پس آب ضعيف گويند. كريستال روي توري با آب شسته مي شوند تا رنگي كه روي سطح كريستال هاست از بين برود و بعداز شستشو با آب از نازل بخار استفاده كرده تا اگر آبي بر روي سطح كريستال ها مانده خارج شود و به آبي كه بر روي كريستال ها ريخته مي شود و از توري خارج مي شود، پس آب قوي گويند زيرا مقداري از كريستال را در خود حل مي نمايد و در صد خلوص بالايي دارد. بعداز بخار زدن دستگاه را خاموش كرده و از دريچه زير سانتريفوژ شكرها خارج مي شوند. شكري كه از آپارات I حاصل شده است، شكر درجه 1 است و اين شكر را وارد خشك كن كرده و رطوبت آن را كم كرده و بعد دسته بندي و به انبار فرستاده و اگر به خواهيم از اين شكر قند تهيه كنيم وارد حل كن شكر كرده و بدان آب اضافه نموده و از آن محلولي تهيه مي شود كه Bx=60 و كلرس I نام دارد و اين محلول را وارد قند سازي نموده.

 

آپارات II

 

تمام شكر به كريستال تبديل نشده و در پس آب مقدار زيادي شكر داريم و اين پس آب ضعيف را به عنوان خوراك در آپارات پخت II وارد مي كنيم. كه از لحاظ شكل و نحوه كار با آپارات I يكسان است و دوباره مواد را حرارت داده و بعد به رفريژرانت برده و خنك نموده وبه سانتريفوژ انتقال داده و دوباره پس آب و شكري، به دست آمده كه بدان شكر درجه 2 مي گوييم كه زردرنگ است و بايد درصد خلوص آن را بالا ببريم و شكر را به ظرف شكر حل كن فرستاده و با آب حل نموده و محلولي با Bx=60 كه به نام كلرس II است. اين محلول را از صافي عبور داده و دوباره وارد آپارات پخت I نموده و مراحل را ادامه داده تا شكر درجه 1 حاصل شود.

 

آپارات III

 

در كريستال آپارات II هم يك مقددار پس آب داريم كه شكر حل شده درآن است بنابراين پس آب II را به عنوان خوراك به پخت III فرستاده و در اين پخت شكري به دست آمده كه كاملا قهوه اي است و خلوص آن بسيار پايين است و بدان شكر درجه 3 گويند.

 

پس آب به دست آمده از سانتريفوژ III ملاس است و ديگر كريستاليزاسيون را بر روي آن انجام نداده چون مقرون به صرفه نيست و از روش هاي ديگر استفاده نموده .

 

فرآیند تولید شکر از نیشکر

 

تغلیظ شربت

 

شربت در تبخیر کننده های چند مرحله ای (مثلا"اواپراتورهای 3یا4یا5 مرحله ای ) متصل به خلا تغلیظ می شود، بهتر است که قبل از ورود شربت در بدنه اول، آنرا تا دمای جوش پیش گرم کرد. معمولا"بریکس شربت در تبخیر کننده های مذکور به حدود 65-55 درصد رسانده شود.از نکات مهم در مرحله تبخیر ،افت pH شربت است که معمولا" درصد0/3 می باشد، اما نباید که از ?.? بیشتر شود.

 

طباخی برای تولید شکر خام

 

شربت غلیظ حاصل شده در مرحله به دیگهای پخت تحت خلا منتقل می شد. به طور بسیار خلاصه عملیات طباخی به صورت چند مرحله ای برای مثال سه مرحله ای انجام می شود. در هر مرحله پس از طی مراحل کیریستالیزاسیون، مخلوطی از کریستال و پسآب به نام ماسکویت خواهیم داشت. با سانتریفوژ کردن ماسکویت در دستگاه سانتریفوژ مربوط به همان پخت، شکر مربوط به آن پخت و پسآب جداسازی می شوند. برای مثال در سیستم سه پختی، شکر درجه (A) ،شکر درجه (B) و شکر درجه © و پسآب (A)،پسآب (B) و پسآب © یا پسآب پخت آخر را خواهیم داشت که به پسآب پخت آخر ملاس نهایی (final molasses) می گویند. معمولا"شکر حاصل از پخت یک (A)یعنی شکر درجه (A) به نام شکر خام (raw sugar) نیشکر خوانده می شود. شکر خام، شکری است که هنوز بطور کامل تصفیه نشده و مقداری مواد رنگی و ناخالصی با آن است و درجه خلوص آن اغلب حدود 98-96 می باشد. شکر خام را می توان طی عملیات خاصی تصفیه کرد واز آن شکر سفید بدست آورد.

 

در صورتی که بخواهیم شکر خام را نگهداری کنیم(حتی به مدت کوتاه) به منظور جلو گیری از فعالیتهای میکروبی درآن، باید رطوبت آن را در حد قابل اطمینانی کاهش داد و به 25/0درصد یا کمتر از آن رسانید. معمولا" در سیستم سه پختی، پخت دو (B) از پسآب ضعیف پخت یک (A) و پخت سه © از پسآب ضعیف پخت دو (B) تهیه می شود. شکر درجه (B) به صورت کلرس در پخت یک(A) قابل استفاده است و شکر درجه © بصورت آفینه یا ماگما در پخت یک (A) یا پخت دو (B) می تواند مورد استفاده قرار گیرد. ملاس نهایی از مواد الی و معدنی و آب تشکیل شده و قند کل (مجموع ساکاروز، دکستروز و لوولز ) در آن به حدود 52 درصد می رسد و بیش از 10 درصد نمکهای معدنی در آن وجود داشته و حدود 10 تا 20 در صد نیز آب دارد.

 

تصفیه شکر خام

 

تصفیه خانه های (refineries) شکر خام دو دسته هستند، برخی از آنها متصل به قسمت تولید شکر خام می باشند، اما برخی دیگر به عنوان تصفیه خانه ای مستقل بوده و شکر خام مربوط به سایر کارخانه ها یا شکر خام وارداتی از سایر کشور ها را تصفیه می کنند. هدف از تصفیه شکر خام آن است که که مواد ناخالصی و مواد رنگی باقی مانده در آنرا تا حد ممکن جداسازی کرده بطوری که با طباخی و کریستالیزاسیون مجدد بتوان شکر سفید با درجه خلوص نزدیک به ??? را بدست آورد. روشهای مختلفی برای تصفیه شکر خام معمول است و مراحل مختلفی برای تهیه شربت تصفیه شده ای از شکر خام که بتوان از آن شکر سفید تولید کرد، طی می شود. مراحل مذکور به عنوان نمونه و به طور خلاصه میتوانند شامل : آفیناسیون شکر خام، حل کردن شکر خام آفینه شده، تصفیه شیمیایی شربت شکر خام و صاف کردن باشد.

 

آفیناسیون شکر خام (Affination of raw sugar)

 

در برخی از کارخانه ها به منظور جدا سازی قشری از مواد رنگی و ناخالصی مه معمولا" سطح کریستالهای شکر خام را پوشانده است، عمل آفیناسیون بر روی آن انجام می شود و شکر خام با درجه خلوص بالاتر بدست می آید. در این روش شکر خام با شربتی دارای غلظت بالا مانند پسآب سبز (green syrup) مخلوط می شود و ماگای خاصی بدست می آید. برای مثال نسبت تقریبی مخلوط شدن، حدود 75 درصد شکر خام و25 درصد پسآب سبز می باشد. این عمل چندان موجب حل شدن شکر خام نمی شود، چون شرایط فوق اشباع است، اما سطح کریستالهای شکر خام مرطوب شده وسبب سست شدن قشر مواد رنگی و ناخالصی سطح کریستال شکر خام می گردد. در مرحله بعد ماگمای بدست آمده در سانتریفوژ مداوم یا غیر مداوم وارد شده و مواد رنگی و نا خالصیهای سطحی به همراه پسآب سبز از سانتریفوژ بیرون می رود و شکر خام پس از سانتریفوژ درجه خلوص بالاتری خواهد داشت. پس از اعمال فر آیند آفیناسیون، شکر خام بدست آمده را شکر آفینه (affined sugar) یا شکر شسته شده (washed sugar) می خوانند. در برخی موارد به جای پسآب سبز از پسآب حاصل از سانتریفوژ ماسکویت شکر سفید نیز می توان برای آفیناسیون استفاده کرد. در صورتی که درجه خلوص شربت سبز کم شود، از آن در آفیناسیون شکر خام استفاده نمی شود، بلکه به مصارف دیگر می رسد، مثلا" به قسمت تولید شکر خام ارسال شده و در طباخی و کریستالیزاسیون در آن قسمت مجددا" بکار می رود.

 

حل کردن شکر خام(Melting)

 

قبل از اعمال هر گونه فر آیند 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 می کنند، تا حل شود. بریکس شکر خام حل شده یا شربت شکر خام (raw sugar syrup) اغلب نزدیک 60 درصد در نظر گرفته می شود و پس از حل شدن آنرا صاف می کنند.

 

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 دركشورما از قند استفاده مي كنند لذا مي بايست با توجه به مصرف كشور ترتيبي اتخاذ كرد تا بتوان شكر را به قند تبديل نمود. اين عمل توسط ماشين آلات بشرح ذيل انجام ميپذيرد:

 

1- مخزن حلال : مخذن حلال جهت حل كردن شكر در آب تا نقطه اشباء استفاده ميگردد. جهت بهره وري بهتر سعي برآن است كه دماي آب را بالا برد.(ظرفيت حلاليت افزايش يابد) بدين سبب اغلب اين مخازن داراي سيستم مبدل حرارتي ميباشند(كوئيلي ويا دو جداره)

 

2- فيلترپرس : پس از تهيه محلول اشباء شده آب قند آن را جهت صاف كردن از دستگاه فيلترپرس عبور داده و آب قند صاف شده را به دستگاه تغليظ هدايت مي نمائيم دستگاه تغليظ .

 

3- تغليظ : دستگاه تغليظ با ظرفيتها 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 اشباء عبور كرده و وارد مرحله كريستالسيون مي گردد كه در اين قسمت كريستالهاي قند تشكيل ميگردد. پس از اينكه كريستالها به ميزان لازم رسيدن(معمولاً بريكس 85 الي 90) از دستگاه خارج و وارد قالب ميگردند. دستگاه تغليظ به صورت بچينگ كا كرده و تحت خلاء عمل تغليظ را انجام ميدهد.

 

4- 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.

 

قند حبه:

 

براي توليد قند از شكر درجه 1 استفاده نموده. ابتدا شكر را با آب در حل كن مخلوط كرده و شربتي به نام كلروس I با Brx=60 توليد نموده. شربت بايد رنگش شفاف تر و سفيد تر باشد( چون قند از شكر سفيدتر است) و براي گرفتن رنگ از محلول از رنگبري استفاده نموده. رنگبري به دو روش استفاده مي شود:

 

1- زغال اكتيو+خاك فيل

 

2- استفاده از رنگبر زرين.

 

بعداز آن كه محلول را از اين دو مواد عبور داديم در مرحله بعد بايد زغال ها را از شربت جدا نماييم و شربت را از صافي هاي صفحه اي شكلي تحت فشار عبور داده و در اثر دو بار صاف كردن كلرس شفافي را بدست آورده. با اين كلرس شفاف حال بايد آپارات پخت قند را انجام دهيم. آپارات قند مانند آپارات پخت شكر است. با اين تفاوت كه مدت زمان پخت كمتر است. چون Brx=60 و خلوص آن بيشتر است و بعداز پخت، محلول وارد رفريژرانت شده و در ادامه فرآيند كريستاليزايون صورت گرفته و آن را به داخل سانتريفوژ هدايت كرده و در سانتريفوژ پساب را جدا نموده و پساب به عنوان خوراك وارد آپارات I شده كه در اين مرحله شكر سفيد توليد شده و شكر فوق كه به صورت مرطوب است پرس نموده و صورت قالب هاي 1 cm درآورده. كريستال هاب قند حبه يكنواخت نيست بلكه در اثر فشار كريستال هاي شكر در كنار هم قرار گرفته. درجه حرارت خشك كن 75-70 درجه است.

 

قندكله:

 

دراين قسمت براي تهيه قند قند كله، پخت را وارد ملاكسور نموده، ملاكسور مخزني است كه داراي همزن مي باشد و زيرآن شير خروج شربت است كه دماي پخت را پايين آورده و به نوعي عمل رفريژرانت را انجام مي دهد. كه از طريق ملاكسور قالب هاي قندسازي پرشده كه عمل پركردن قالب ها به صورت قرار دادن قالب ها درون واگن صورت مي گيرد كه بدين قند، قند سبز گويند، چون هيچ گونه سانتريفوژي بعداز عمل پخت بر روي آن انجام نشده و پخت مستقيما وارد قالب شده و رنگ آن به صورت سبز است.

 

اين واگن هاي حاوي قالب هاي قند وارد گرم خانه مي شوند كه در حدود 3-4 ساعت در اين مكان باقي مي مانند. در گرم خانه ادامه كريستاليزاسيون صورت مي گيرد. حرارت گرم خانه حدود 35-30 درجه است و نياز به سيستم حرارتي نداريم چون خود پخت گرم است و حرارت گرمخانه را تامين مي نمايد در گرم خانه توسط كارگران روي قالب ها اعمالي را انجام مي دهند. از جمله پخت را كارد مي زنند و اين هم زدن داراي 2 حسن است:

 

1- به خاطر اين كه هواي داخل قالب را خارج نموده در غير اين صورت در قالب حفره ايجاد مي نمايد.

 

2- مخلوط كردن كريستال ها.

 

بعداز كارد زدن حدود 30 دقيقه تا 1 ساعت با قاشق پخت را هم مي زنند. بعداز اين مرحله بوسيله يك گوشت كوب به قالب ها ضربه مي زنند تا تجمع كريستال ها در نوك كله باشد و به همين دليل نوك كله سخت است و بعداز گرم خانه وارد سردخانه شده و دما در آن 17-20 درجه و در حدود 3-4 ساعت درآن باقي مي ماند و ادامه كريستاليزاسيون صورت مي گيرد. عمل سردسازي توسط كولر و سردكننده ها صورت مي پذيرد و در سردخانه عمل چنگال زني صورت مي گيرد كه ته قند پخت شده را خراش مي دهند تا پساب ها در ته قند قرار گيرند و همچنين هوا از آن عبور نمايد و بعد پخت را به سانتريفوژ برده تا پساب را ازآن خارج نمايند. و اين پساب از سوراخ ته قند خارج مي شود و در حدود 20 دقيقه اين عمل انجام مي گيرد در اين مرحله نمي توانيم از آب يراي شستن كريستال ها استفاده نماييم چون آنها را از هم جدا مي نمايد و براي شستن از شربت لیکور كه از قند تهيه مي شود استفاده مي نماييم. درصد خلوص قند 260 است و بعداز سانتريفوژ قند كاملا سفيد شده و پساب خارجي زرد رنگ است و بعد به خشك كن برده شده و بعد بسته بندي انجام مي گيرد.

 

قند طعم دار

 

با افزودن طعم دهنده ها به شکر در فرآیند تولید قند های حبه قندهای طعم دار تولید می کنند. طعم های مختلفی همچون زعفرانی - کاکائویی - لیمو عمانی - بهار نارنج - نعناعی - دارچینی به صورت متداول در این فرآیند بکار می روند.

 

مهندس یوسفیان