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 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
۳- 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

۴- 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
۵- 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

۶- 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
۷- 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

۸- 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

۹- 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

زردن 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
۱۰- 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:
۱- روش حرارت دادن – تبخير كردن و رساندن محلول به حالت اشباع و فوق اشباع
۲- 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.
خصوصيات پخت توسط آپارات:
۱- لوله هاي آپارات بزرگتر هستند تا بتوانند ميزان شربت بيشتري را عبور دهند.
۲- 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.
۳- 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.

۱- بعداز آنكه مخلوط به حالت اشباع رسيد به آن پودر شكر اضافه نموده تا كريستال تشكيل شود.
۲- 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)
۱- آپارات پخت I
۲- آپارات پخت II
۳- 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 ۸۰- ۷۵ درجه سانتيگراد است و در رفريژرانت دما را به ۴۵-۴۰ 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 ۱ 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.