فرایند تولید شکر از چغندر قند

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

. 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

. 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

. 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.

. 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

. 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

. 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.

. 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