نقش آهک در مراحل تولید شکر

با توجه به وضعيت آب و هوايي كشورمان و اقـليم آن، عمده توليد شـكر در ايران بـه صـورت شـكر چغندري است به طوري كـه طي سال هاي ۱۳۷۰ تا ۱۳۸۷ بـه طـور متوسط حـدود ۷۰ درصد شكر توليدي از چغندر بوده است كه البته از سـال ۸۲ پس از بهـره بـرداري از كارخانـجات جديد نيشكر، اين سـهم تقريبا ۶۰ درصد شده است.

قند يكي از منابع اصلي تامين انرژي انسان است و ساكارز ( قند چغندرقند ) از عمده ترين قندهاست كه فراوان و ارزان در اختيار انسان قرار مي گيرد و به سادگي مي تواند در بدن انسان به عناصر و تركيبات ساده اي چون اكسيژن و دي اكسيد كربن شكسته و انرژي حاصل به راحتي مورد استفاده بدن قرار گيرد .گياهان قندي عمده در جهان و همچنين درايران، نيشكر و چغندرقند است، ۳۶ درصد قند جهان و ۷۵ درصد قند ايران از چغندرقند حاصل مي شود. با وجود اينكه كشت چغندرقند، سابقه طولاني دارد، ولي كشت صنعتي آن به منظور تهيه قند و شكر حدود ۲۵۰ سال است كه متداول شده. پيش از آن، عمدتاً به عنوان علوفه دام مورد استفاده قرار مي گرفت. در سال ۱۵۷۵، «اليويه دوسر» اعلام كرد كه مي توان از ريشه گياه چغندرقند، قند استخراج كرد و درستي اين گفتار، توسط «آندره مارگراف» شيميدان آلماني در سال هاي ۱۷۴۵ تا ۱۷۴۷ به اثبات رسيد و بالاخره توسط «آشار» شاگرد مارگراف، اولين كارخانه قندسازي تاسيس شد. توسعه صنعت قند سازي از چغندر قند در قرن نوزدهم شتاب ويژه اي پيدا كرد كه نتيجه آن، توليد ده ها ميليون تن قند از ريشه اين گياه در سراسر جهان شد. از اين رو زراعت چغندرقند اهميت ويژه اي در توليد قند و تامين نياز غذايي، به خصوص در ايران دارد. از ويژگي هاي مهم اين گياه دامنه گسترش وسيع كشت آن است و در اكثر استان هاي كشور كشت مي شود .

خصوصيات گياهي:

چغندر قند با نام علمي beta vulgaris گياهي است دوساله از تيره اسفناج كه بصورت گياهي يكساله زراعت مي شود. چغندرقند طي دوره رشد رويشي، فاقد ساقه بوده و بصورت مجموعه اي از برگ هاي بزرگ افقي تا عمودي مشاهده مي شود. طول دوره رشد براي توليد قند ۶ تا ۹ ماه است.

تاريخ كاشت:

حرارت مناسب جوانه زدن بذر چغندر قند بين ۱۵ تا ۲۰ درجه سانتي گراد است. با رسيدن ميانگين حرارت شبانه روزي هوا به حدود ۱۰ تا ۱۲ درجه سانتي گراد، مي توان اقدام به كشت چغندر بهاره نمود. عمليات برداشت، با توجه به فصل برداشت هر منطفه تعيين مي شود، و چغندر از زمين برداشت و در محوطه زمين برداشت شده به صورت دپو جمع آوري و بتدريج به كارخانجات حمل ميگردد. چغندر پس از تحويل به كارخانه توسط واحد عيارسنج كارخانه تعيين عيار مي شود، به اين صورت كه ۳۰ كيلوگرم از نمونه به صورت رندوم انتخاب مي شود، نمونه شربت گيري شده، شربت بدست آمده را صاف نموده، در دستگاه پولاريمتر قند موجود در آن اندازه گيري مي شود. دستگاه پولاريمتر برحسب شكست نور ميزان قند موجود را اندازه گيري مي كند.

سيلو كردن چغندر يكي از روش هاي نگهداري چغندر است. در بعضي كشورها روش هاي ديگري براي نگهداري چغندر مطرح شده اند، از جمله روش نگهداري به صورت منجمد (deep frozen storage) و روش خشك كردن چغندر (dehydration) است. كاربرد چنين روش هايي به تجهيزات خاص نيازمند است كه در ايران و غالب كشورها معمول نشده است.چغندر ها نبايد زخمي، شكسته شده، آفت زده و يخ زده باشند. بهتر است در چغندرها جوانه و برگ وجود نداشته باشد چغندرها بايد تا حد ممكن، يكدست باشند و به صورت مخلوط ريز و درشت نباشند. حال بايد اين نكته را مد نظر قرار داد كه نگهداري طولاني مدت چغندر در سيلو موجب كاهش كمي و كيفي چغندر و افزايش ضايعات قندي مي شود.
از ضايعات وزني چغندر در سيلو مي توان از دست دادن آب و خشكي چغندر نام برد كه موجب افزايش شدت تنفس در چغندر شده، كه ضايعات قندي چغندر را بيشتر مي كند و ناخالصي هاي چغندر فزوني مي يابد.

با وجود اینکه اکثر مردم تصور می کنند که آهک تنها در صنایع ساختمانی کاربرد دارد ، ولی در واقع این محصول در صنایع غذایی نیز مصرف می شود. آهکی که در کارخانه های قند کاربرد دارد ، نوعی آهک فراوری شده به نام آهک هیدراته است. آهک در فرایند تصفیه شربت قند به دست آمده از نیشکر و چغندر قند کاربرد دارد. برای این منظور ، چغندر قند به قطعات کوچک تری تقسیم بندی شده و از میان یک دیافراگم عبور داده می شود تا شربت قند آن استخراج گردد. سپس آهک هیدراته چرب (پر کلسیم) ، در پروسه تولید به آن افزوده می شود.

پس از استخراج شربت قند از نیشکر و چغندر قند ، این شربت دارای خاصیت اسیدی بوده و pH برابر با 4 دارد. به همین دلیل آهک هیدراته یا آب آهک به عنوان یک ماده قلیایی به آن افزوده می شود تا pH آن را تا 7 افزایش دهد. آهک همچنین مانع از تخریب ساکاروز در گلوکوز و فروکتوز می شود.
البته آهک باید پس از انجام وظایف خود از قند خارج شود زیرا برای سلامت انسان زیان بار است. به همین جهت در مرحله بعدی ، شربت قند تا دمای جوش حرارت داده می شود. این دما که برای رساندن شربت به حالت اشباع مناسب است سبب ته نشینی ناخالصی های آن شده و آهک نیز به صورت کریستال از آن جدا می شود. شربت حرارت دیده را سپس به مخازن شفاف سازی می فرستند تا به صورت جامد درآید.

از آهک هیدراته با خلوص بالا در صنعت تولید و تصفیه قند و شکر به منظور تصحیح pH و کمک به فولیکولاسیون در فرایند سفید سازی قند استفاده می شود. آب آهک تهیه شده در کارخانجات قند باید از نظر شیمیایی ، فیزیکی و ویژگی های مورفولوژیکی دارای استاندارد های مشخصی باشد. موارد با اهمیت در تهیه آب آهک برای تصفیه قند و شکر عبارتند از تجزیه شیمیایی ، واکنش پذیری ، اندازه ذرات ، پوشش دهندگی و روش شکفته سازی آهک هیدراته از آهک زنده

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 ۱۵تهیه می شود،در حدی به شربت خام زده می شود که ph شربت را از حدود ۵.۴ -۵.۲ به حدود ۸.۵-۸ برساند وph بالاتر نرود. در روش آهک زنی سرد، پس از افزودن شیر آهک به شربت حدود ۱۵تا۲۰ دقیقه زمان داده می شود سپس شربت را با عبور دادن از مبدلهای حرارتی به دمای حدود ۱۰۷-۱۰۴ 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.

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 ۳۰۰ (ppm) باشد، ته نشینی ناخالصیها بخوبی صورت نمی گیرد. به عبارت دیگر ماده فوق می تواند در شربت ایجاد فسفات کلسیم نامحلول (tri-clacium phosphate) کرده که دارای جذب سطحی مناسب است و ضمن رسوب کردن، ناخالصیهای زیادی را به خود جذب کرده ورسوب می دهد. معمولا” در صورتی که در شربت مقدار کافی (P2O5) نباشد، قبل از مرحله آهک زنی به شربت اضافه می شود. ترکیب مذکور به صورت اسید فسفریک )۵۵درصد P2O5 (یا به صورت منو کلسیم فسفات (۴۸درصدP2O5 (به شربت اضافه می شود که می تواند در شربت ایجاد تری کلسیم فسفات کنند. در برخی موارد مستقیما”تری کلسیم فسفات به صورت کود فسفات به شربت اضافه شود. گذشته از روشهای فوق به منظور تسریع ته نشین شدن ناخالصیها ممکن است قبل از ورود شربت به دستگاه ته نشین کننده یا کلاریفایر، مواد شیمیایی فعال سطحی با نام تجاری سپاران (Separan.A.P.30) یا هداگ (Hodag Flocculants) به شربت افزوده می شود.پس از ته نشینی ناخالصیهای شربت در کلاریفایر، شربت زلال جدا شده به مرحله بعد می رود و گل ته نشین شده نیز غالبا” توسط صافیهای خلا گردان (rotary vacuum filter) صاف شده و شربت باقی مانده در آن تا حد امکان جدا سازی می شود. همان طور که ملاحظه شد، تصفیه شربت خام نیشکر کامل نیست، بلکه 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

در برخی منابع غیرموثق طب سنتی نقل است که در تمام کارخانه‌های قند و شکر ابتدا شربت چغندر را گرفته و سپس به میزان زیادی به آن آهک می‌افزایند که مصرف آن برای سلامت افراد مضر است. خوب است بدانید آهک به منظور تصفیه قند و شکر و جداسازی مواد خارجی و ناخالصی‌ها از بلورهای شکر استفاده می‌شود و در پایان کار نیز به‌طور کامل از شربت جداسازی شده و تاثیری بر مواد مغذی قند و شکر و سلامت مصرف‌کننده ندارد. البته قند و شکر استحصالی در پایان مراحل تصفیه و تولید، مواد مغذی ای را که در چغندر قند و نیشکر موجود بوده از دست می‌دهد و میزان مواد معدنی و غیرقندی اندکی در آن باقی می‌ماند.