صنعت قند یکی از گسترده ترین صنایع در زمینه ی تولید مواد غذایی می باشد که تقریبا اکثر دستگاههای کارخانجات مختلف صنایع غذایی در صنعت قند متمرکز شده است ،با توجه به کاهش منابع نفتی در کشورمان ، باید صادرات غیر نفتی خصوصا محصولات کشاورزی رشد روز افزون داشته باشد و صادرات قند و شکر نیز از این مورد مستثنی نیستند ، امروزه به غیر از روش های شیمیایی متداول تصفیه ی قند راههای فراوری جدید که بر مبنای تکنولوژی غشایی بنا شده است در کشورهای پیشرفته در حال توسعه که در این پروژه به دلیل حجم زیاد مطالب به آن اشاره ای نکردیم .
در این پروژه سعی شده است که تکنولوژی قند به ساده ترین شکل ممکن بیان شود تا درک مفاهیم آن برای دانشجویان محترم و صنعت گران آسان شود توصیه می شود دانشجویان محترم برای درک مفاهیم بهتر این درس حتما به دروس شیمی مواد غذایی ، اصول مهندسی صنایع غذایی ، اصول نگهداری مواد غذایی ، تسلط لازم و کافی داشته باشند .
امیدوارم توانسته باشم با این مجموعه ، به عنوان عضو کوچک صنعت غذای کشور در جهت پیشبرد اهداف عالیه این صنعت گامی براشته باشم و این مجموعه نیز در جهت رفع نیاز دانشجویان و صنعت گران موثر واقع شود .
تاریخچه
در مناطق جزایر اقیانوسیه ، گینه ده هزار سال قبل از میلاد مسیح ، نیشکر وجود داشته است و این گیاه به مرور به سرزمین هند منتقل شد و در قرن 3 میلادی در بنگاله هندوستان ، شکر از نیشکر تولید شد ، نیکشر از کشور هندوستان به ایران (شمال ایران خصوصا مازندران ) منتقل شد ،در قرون وسطی نیشکر در منطقه خلیج فارس ، شیراز و مازندران کاشته می شد و برای تولید شکر مورد استفاده قرار می گرفت و از اینرو در همان زمان نام خوزستان یعنی سرزمین نی بوجود آمد ، نیشکر ایران از خوزستان در جهان معروف می شود و در کشور ایران در قرن 13 میلادی ، برای اولین بار در دنیا ، روش شیمیایی تصفیه شربت کشف می شود و از آن زمان ایران در زمینه ی شکر سفید و تکنولوژی قند با اهمیت شد .
مدت شکوفایی صنعت قند در ایران (به دلایل خاص ) کوتاه بودهخ است .
تولید شکر از چغندر قند حدود 250 سال قبل شروع می شود که در سال 1747 میلادی مارگاف رئیس آکادمی علوم در برلین ، دریافت که در چغندر قند مقادیری قند (حدود 7%) وجود دارد بنابراین بعنوان یک منبع قندی می تواند حائز اهمیت باشد ، آقای آخارد شاگرد مارگارف با آزمایشات مختلف در زمینه اصلاح نژاد چغندر قند و تولید صنعتی شکر از چغندر قند در سال 1801 موفق می شود اولین کارخانه ی قند چغندری را در آلمان احداث نماید .
گسترش کشف چغندر از اواسط قرن 18 میلادی به بعد معلول رقابتهای سیاسی و جنگ های دولتی مختلف می باشد ، ضمن اینکه آلمان و فرانسه در این زمینه موفق تر بودند .
به همین دلیل رقابت در زمینه ی این صنعت بوجود آمد .
نیشکر از خوزستان به اسپانیا منتقل گشت و کریستف کلمب آنرا به امریکا برد به این ترتیب مزارع نیشکر را در مستعمرات امریکا و مکزیک توسعه دادند .
در ایران اولین کارخانه قند ، کارخانه قند کهریزک در سال 1274 در جنوب شرقی تهران تاسیس شد که توسط بلژیکی ها راه اندازی شد و سپس تا سال 1315 ، کارخانه ی دیگر نیز ساخته می شود .
در سال 1336 انحصار دولتی شکر در ایران لغومی شود و سرمایه گذاری مجدد آن را توسط بخش خصوصی برای کارخانه های چغندر قند و نیشکر انجام می گیرد و به مرور زمان تعداد کارخانه های بیشتری ساخته شد .
فصل اول خصوصیات و شیمی چغندر قند چغندر قند چغندر قند از گونه ی بتاولگاریس بوده و گیاهی دو ساله می باشد ، این گیاه سال اول غده تشکیل داده ، سال دوم تولید بند ، گل و بذر می نماید .
از نظر ظاهری ، چغندر قند رسیده ی آماده ی مصرف در کارخانه مخروطی شکل می باشد که ریشه ی آن باریک میباشد ، ریشه تا1/5 متر نیز ممکن است طولش باشد که به آن دم چغندر قند می گویند .
قسمت فوقانی آن را تنه می گویند ، از قسمت انتهایی دم که قطری حدود 1 سانتیمتر دارد را قطع نموده و جزء ضایعات محسوب می شود ، سطح خارجی شیارهایی با ریشه های ضیف دارد که مقدارش بستگی به رقم انتخابی چغندر قند دارد قسمت بالای تنه که ریشه ی جانبی ندارد را گردن گویند و قسمتی که روی آن تاج برگ قرار دارد را سر چغندر قند می نامند.
چغندر قند در سال اول کاشت پس از 240-170 روز برداشت شده و پس از جداسازی برگ و سر به کارخانه حمل شده و نسبت قطر غده به طول غده بستگی به وضعیت مزرعه و آبیاری آن دارد ، اگر آب کافی به مزرعه برسد این نسبت ، بیشتر می شود .
بیشترین مقدار ساکارز در تنه می باشد ، اگر در تنه عیار 17/90% باشد ، در سر چغندر قند حدود 14/5% است و در قسمت دم نیز میزان عیار بیشتر کاهش می یابد .
چغندر قند همانند سایر گیاهان از تعداد زیادی سلول تشکیل شده و بافت سلولی اصلی غده ی چغندر قند شامل سلولهای ذخیره ای است که به این سلولها پارانشیمی اطلاق می شود ،در یک سانتیمتر مکعب از این بافت حدود 150 میلیون سلول پارانشیم وجود دارد که مرکز تجمع عصاره ی قندی هستند .
هر سلول پارانشیمی از یک جدار سلولزی که سلول را احاطه کرده است تشکیل شده است .
عصاره ی قندی که در واکوئل تجمع یافته ، دارای غشاء بیولوژیکی بنام پروتوپلاست است که برای خروج این عصاره باید ابتدا این غشاء از حالت نیمه تراوا به تراوا تبدیل شود ، لایه ی بعدی سیتوپلاسم نام دارد که قسمت های مختلف سلولی در آن جای دارد ،غشاء دیگر بیولوژیکی که روی سیتوپلاسم است پلاسما لما نام دارد که نیمه تراوا است ، مواد را از خارج به داخل وارد می کند (آب ،Na ، K ...
) و مولکول های کوچکتر را خارج می کند ولی به ساکارز اجازه ی خروج نمی دهد و برای خروج باید تراوا گردد .
اما لایه ی سلولزی قابلیت تراوایی دارد ، بنابراین سه عامل محدود کننده عبور ساکارز وجود دارد که برای عملیات استخراج باید تراوا گردند .
دو غشاء بیولوژیکی باید دارای سوراخ هایی باشد که حین حرارت دهی باز شده و عبور مواد از آن صورت گیرد ، عصاره پس از خروج از سلول وارد کانالهای برون سلولی شده که این کانالها ، عصاره را به خارج بافت هدایت می کنند .
چغندر قند از بافتهای مختلفی تقسیم شده است که به صورت حلقه های رنگی می باشد ، حلقه های مربوط به سلول های پارانشیمی ، برنگ سفید شیری می باشد و بافت آن ها 3/4-2/3 کل بافت است .
حلقه ی بعدی آوندها هستند که رنگشان تیره تر از بافت پارانشیم است ، رویش و گسترش این آوندها در بافت سلولی چغندر قند قند موجب افزایش مقاومت برش در چغندر قند قند می شود که خصوصا در خلال سازی که در مباحث بعدی به آن اشاره خواهیم کرد با اهمیت هستند ، در سر چغندر قند سلولهای پارانشیمی کمتری وجود داردبه همین دلیل درصد قند قسمت سر چغندر قند کمتر است و عیار آن پایین تر است ، همچنین انرژی برش هم بیشتر است ، بنابراین سر چغندر قند از سلولهای خشبی تشکیل شده است و دارای ارزش تکنولوژیکی کمتری می باشد .
مواد تشکیل دهنده ی چغندر قند بطور کلی چغندر قند از مواد زیر تشکیل شده است که در جدول نشان داده می شود .
اجزای تشکیل دهنده چغندر قند و برگ چغندر قند مارک : قسمت عمده ی تشکیل دهنده ی چغندر قند که در مقدار معین آب گرم و در مدت زمان معین به صورت غیر محلول باشد و عمدتا از ترکیبات زیر تشکیل شده است : سلولز %23/5 لیگنین %4/2 پکیتن %31/1 پنتوازن %24/2 چغندر قند قند از مواد قندی و غیر قندی تشکیل شده است ، در صنعت قند ، فقط به ساکارز قند می گویند و به سایر ترکیبات حتی گلوکز ، فروکتوز و .........
مواد غیر قندی می گویند .
مواد غیر قندی در صنعت قند به چند دسته تقسیم می شود : الف) مواد غیر قندی بدون ازت اینورت ، رافینوز ، لیگنین ، پکیتن ، اربان ، گالاکتان ، اسیدهای آلی ، ساپونین ، لیپید ب) مواد غیر قندی ازت دار اسیدهای آمینه ، مواد پروتئینی ، بتائین ، کولین ، پورین ، پیریمیدین ، آمید ، املاح آمونیوم ، نیترات ، مواد رنگی ، ازت مضره ، اسانس ، ویتامین ها ، آنزیم ها .
ج) مواد معدنی کاتیونها ،آنیونها ساکارز ساکارز دی ساکاریدی است که از یک مولکول گلوکز و یک مولکول فروکتوز تشکیل شده است ،قندی غیر احیا کننده بوده و دارای کربنهای نامتقارن می باشد ، از اینرو قادر است صفحه ی نورپولاریزه را به راست منحرف نماید ، چرخش مخصوص ساکارز (66/529+) است ، از این خاصیت استفاده می کنند و درصد قند چغندر قند یا شربتها را بوسیله ی پولاریمتر اندازه گیری می کنند ، ساکارز در آمونیاک ، دی متیل فرمالید ، دی متیل سولفوکسید ، و همچنین در آمین های نوع دوم مانند مورفولین ،دمای محلول ساکارز ، ویسکوزیته محلول آن افزای می یابد .
چنانچه 26 گرم ساکارز را در آب مقطر حل نموده و آنرا به حجم CC 100 برسانیم ، پولاریمتر عدد 100 را به ما نشان می دهد .
رافینوز تری ساکاریدی است که مقدار آن در چغندر قند 0/5 – 0/3 درصد نسبت به ماده ی خشک می باشد ، در اثر نگهداری چغندر قند در سیلو این مقدار تا 2 برابر و حتی بیشتر افزایش می یابد ، رافینوز در الکل متیلیک بخوبی محلول است و لی ساکارز محلول نمی باشد ،از این خصاصیت برای جدا سازی رافینوز از ساکارز استفاده می نمایند .
رافینوز قادر است صفحه ی نور پولاریزه را 1/85 برابر بیشتر از ساکارز منحرف نماید ، رافینوز تمام مراحل کارخانه را طی نموده و قسمت کمی ازآن تبدیل به کریستالهای سنجاقی شکل شده و بقیه ی آن در ملاس جمع می گردد ، اگر پولاریمتر بیش از مقدار واقعی را نشان داد نشان دهنده ی وجود رافینوز می باشد ،ضمنا رافینوز در نیشکر وجود ندارد و موجب افزایش ویسکوزیته ی پخت III می گردد .
بهمین علت گاهی اوقات در هنگام سانتریفوژ کردن به علت ویسکوزیته ی بالا ملاس بخوبی از کریستالها جدا نمی گردد ، در کارخانجاتی که قند گیری از ملاس دارند وجود رافینوز باعث می گردد که پیوند بین ساکارز و آهک بخوبی صورت نگیرد .
پکیتن در چغندر قند قند به میزان زیاد وجود دارد و از واحدهای گالاکتورونیک اسید تشکیل شده است ، چون در پکتین چغندر قند گروه استیل بیشتر از پکتین سایر گیاهان است لذا ژله ای ضعیفتر می سازد ، پکتین چغندر قند قند در مقایسه با سایر پکتین ها در برابر گرما و قلیایی حساستر می باشد .
پکیتن در صنعت قند ژله ای نمی سازد ولی ویسکوزیته ی شربت را افزایش می دهد ، از اینرو گل یا (کربنات کلسیم ) در دکانتور رسوب نمی کند و مشکل صاف کردن بوجود می آید .
در آهک خور پکیتن به صورت کلوئید با بار منفی وجود دارد و در اشباع I ، کربنات کلسیم تشکیل شده دارای بار مثبت است و کلوئید با بار منفی(پکتین ) به سمت اشباع I در حرکتند که در نهایت جذب کربنات کلسیم شده و کریستال کربنات کلسیم سنگینتر گردیده و سریعتر رسوب می نماید .
اگر پکیتن سالم باشد به صورت کلوئید با بار منفی در می آید ولی اگر شکسته شود در شربت باقی مانده و منجر به افزایش ویسکوزیته ی شربت می شود از اینرو باید حتی الامکان : 1- از ورود پکیتن یه شربت جلوگیری نماییم .
2-زمانی که به صورت ناخواسته پکیتن وارد شربت گردید از شکسته شدن آن ها جلوگیری نماییم .
در هنگام شربت گیری از چغندر قند سعی می گردد که پکتین در داخل سلولها تثبیت شده و وارد شربت نگردد ، برای تثبیت پکیتن از ترکیبات آلومینیوم ، کلسیم یا اسید استفاده می نمایند .
مشروط بر اینکه اسیدهای مذکور منجر به هیدرولیز ساکارز نگردد .
اسیدهای آلی در چغندر قند اسیدهای آلی نظیر اسید سیتریک ، اسید اگزالیک ، اسید مالیک ، اسید سوکسینیک ، اسید فوماریک ، اسید لاکتیک ، اسید گلوکونیک ، اسید پیرولیدون ، اسید فرمیک ، اسید استیک ، اسید بوتیریک و ...
وجود دارد ، مقدار این اسیدها ثابت نبوده و بسته به شرایط رشد چغندر قند قند و مدت زمان نگهداری چغندر قند در سلوها وابسته می باشد .
در اثر نگهداری چغندر قند قند در سیلوها و همچنین در سالهای خشک ، مقدار اسید های آلی در چغندر قندقند افزایش می یابد د ر هنگام نگهداری چغندر قند قند در سیلوها ، اسید لاکتیک و اسید سیتریک نسبت به بقیه ی اسید های آلی از افزایش بیشتری برخوردارند .
نمکهای کلسیم بیشتر این اسیدها به سختی محلول بوده و در فرایند ایجاد رسوب می نمایند ، به عنوان مثال نمک های اسید سیتریک ، اسید اکسالیک ، اسید گلوتامیک به سختی محلول بوده و در کارخانه ایجاد رسوب می نماید ، لازم به توضیح است که سیتراتها معمولا به صورت رسوبی در می آید و اکثراوقات نیز تمام فرایند را طی نموده و به صورت شوره و به همراه شکر باقی می ماند .
به عنوان مثال اگزالات کلسیم در شربت رسوب می نماید ولی لاکتات کلسیم محلول است و سختی شربت را افزایش می دهد .
اسیدهای آلی در میزان PH شربت نیز نقش دارند : شربت غلیظ اواپراسیون شربت رقیق تصفیه شربت خام 9=PH 9=PH 6=PH علت 9= PH پس از تصفیه در شربت رقیق به خاطر حذف اسیدهای آلی ضمن تصفیه می باشد .
ساپونین مقدار ساپونین در چغندر قند 0/14 درصد می باشد ، ساپونین در شربت ایجاد کف می نماید ، ساپونین در چغندر قند ضخامت یک میلمتری پوسته ی آن قرار دارد مقدار آن در دم چغندر قند بسیار زیاد می باشد، ساپونین دارای ساختمان گلکوزیدی است و بخش های قندی آن از گلوکز ، گالاکتوز ، اسیدهای ارونیک تشکیل شده و بخش غیر قندی آن ساپوجنین نام دارد .
در اثر اضافه کردن اسید ب ه شکر ساپونین منعقد می شود که این مورد در صنایع نوشابه سازی از اهمیت زیادی برخوردار است زیرا ساپونین موجب رسوبات کلوئیدی در نوشابه ها می گردد ، بنابراین کارخانجات نوشابه سازی باید بهترین نوع شکر را مورد استفاده قرار دهند .
لیپیدها در چغندر قند مانند هر گیاه دیگری چربی وجود دارد ولی چون دارای مقادیر پایین می باشد بر روی تکنولوژی اثری ندارد ، مقدار چربی در چغندر قند 0/1 درصد نسبت به ماده ی خشک می باشد .
مواد غیر قندی ازت دار در چغندر قند قند 0/2-0/15 درصد ازت وجود دارد ، چون قسمت عمده ی این ازت وارد شربت می گردد لذا از اهمیت ویژه ای برخوردار است ، مقدار ازت در چغندر ثابت نبوده و متغییر است ، ترکیبات ازته اکثرا به صورت اسیدهای آمینه است که این اسیدهای آمینه به صورتهای زیر می باشد : 1- اسیدهای آمینه با واکنش خنثی : مانند الانین ، گلیسین ، گاما آمینوبوتیریک اسید ، لوسین ، والین ، فنیل آلانین ، ایزولوسین ، سرین ، تیروزین ، سیستئین ، ترئونین، پرولین ، متیونین، تریپتوفان.
2- اسیدهای آمینه با واکنش اسیدی :اسیدگلوتامیک ، اسیداسپارتیک 3- اسیدهای آمینه با واکنش های بازی : لیزین ، آرژنین ، هیستیدین پروتئین ها پروتئین ها از اسیدهای آمینه ی مختلف تشکیل شده اند و 55 % مواد متشکله ی پروتئین چغندر قند از اسید گلوتامیک ، لوسین ، فنیل الانین ، اسپارتیک اسید ، آلانین ، 40% آن از ترئونین ، سرین ،لیزین، میتونین، تریپتوفان ، آرژنین ، 50% از گلیسین ، هیستیدین تشکیل شده است .
پروتئین ها دارای عوامل اسیدی و بازی هستند و به فرم یونیزه وجود دارند ، از نظر میل واکنش دهی چون اسیدهای آمینه ی متشکله مواد پروتئینی چغندر قندقند دارای واکنش های اسیدی هستند بنابراین نقطه اپتیمم انعقاد آنها (نقطه ی ایزو الکتریک ) در محدوده ی اسیدی قرار دارد .
بنابراین نقطه ایزو الکتریک در محدوده ی بازی برای مواد پروتئینی وجود ندارد بهمین علت مواد پروتئینی در مجاورت قلیا به هنگام تصفیه شربت (کلوئید با بار منفی ) همانند پکتین ظاهر می شوند .
چون پروتئین دارای خاصیت قطبی می باشد لذا همیشه مولکول ، خود را با آب محصور می نماید و هنگام دناتوراسیون بوسیله ی گرما و قلیایی ، آب از دست داده و منعقد می شود .
حرارت دادن ناگهانی خلال چغندر قند موجب می شود که پروتئین در داخل سلولها منعقد شود و فرصت ورود به شربت را نداشته باشد .
مواد پروتئینی در محیط اسیدی و قلیایی به صورت مولکول های ساده ی دیگری مانند پپتیدها و اسیدهای آمینه هیدرولیز می گردد به طور کلی : هر مولکول ازت قادر است که از کریستالیزاسیون 25 مولکول ساکارز جلوگیری کند .
بنابراین در بین مواد غیر قندی ، ازت بیشترین اثر را از نظر جلوگیری از کریستالیزاسیون برروی مولکول های ساکارز می گذارد یعنی موجب افزایش ملاس می شود .
همیشه وقتی می گوییم که از کریستالیزاسیون جلوگیری می شود یعنی ضایعات ملاس افزایش می یابد .
شکستن پروتئین و تولید لسیدهای آمینه و پپتیدها موجب افزایش سختی شربت می شوند .
نتیجه : باید حتی الامکان از ورود پکیتن و پروتئین به شربت جلوگیری نماییم و اگر وارد شد از شکسته شدن مولکولهایشان جلوگیری نماییم .
بتائین مقدار بتائین در چغندر قند 0/3-0/2 درصد بوده و بعد از پروتئین ، بیشترین مقدار را در چغندر قند داراست ، بتائین تمام مراحل کارخانه را طی نموده و بدون هیچ تغییری در ملاس جمع می گردد .
بازهای پورین ، پیریمیدین در ملاس جمع می گردند و در فرایند حضور پیدا نمی کنند .
ازت مضره به آن دسته از ترکیبات ازتی اطلاق می گردد که در ملاسها هستند .
در طی تصفیه ی شربت مواد پروتئینی جدا می گردند منظور ازت های مضره بقیه ترکیبات ازتی ( اسیدهای آمینه ) هستند که در طی فرآیند جدا نمی شوند ولی چنانچه مولکولهای پروتئین در طی فرآیند شکسته شوند در این صورت چون به صورت محلول در شربت باقی می ماند نمی توان مولکولهای شکسته شده ی پروتئین را از جریان خارج نمود که به آن ازت مضره می گویند .
مواد رنگی بتالائین رنگدانه ی اصلی چغندرقند است .
چغندرقند ماده ی رنگی که از نظر تکنولوژی مضر باشد ندارد ولی دارای ترکیباتی است که قادر به تشکیل رنگ است رنگ در کارخانه بر روی کریستالیزاسیون و رنگ محصول اثر منفی می گذارد.
به طور کلی در کارخانه قند چهار نوع رنگ وجود دارد.
1- کارامل که در مباحث گذشته به آن اشاره شد .
2- ملانوئیدین حاصل قهوه ای شدن غیر آنزیمی (میلارد ) می باشد .
3- رنگ قرمز آجری : به علت تبدیل آهن 2 ظرفیتی به آهن 3 ظرفیتی تشکیل می شود .
4- ملانین : حاصل قهوه ای شدن آنزیمی می باشد آنزیم فنل اکسید از باعث قهوه ای شدن بافت چغندر می گردد به عبارت دیگر سوبسترای فنلی تیروزین که در چغندرقند وجود دارد طی واکنش زیر تشکیل ملانین می دهد : پلی فنل اکسیداز تیروزیناز ملانین ارتودی فنل دی هیدروکسی فنیل تیروزین پلیمریزاسیون P.P.O الانین در مجاورت هوا هیدروکسیلاسیون معمولا ملانین اثر منفی بر روی فرآیند ندارد و در طی تصفیه ی شربت جذب کریستال کربنات کلسیم شده و از جریان خارج می گردد .
مواد معطر : بیشترین مواد معطر شامل الکل پیرول وانیلین استامید می باشد و بوی کارخانه ی قند را تشکیل می دهد .
مقادیر ویتامین های مختلف در چغندر تفاله خشک برگ چغندر کاتیونها کاتیونها شامل Mgo Cao Na2O K2o مقدار کمی باریم، سرب ،بور آهن،کبالت، مس، منگنز، مولیبدون، نیکل، نقره سیلیس استرانسیم، تالیم و ......
کاتیونها محلولیت ساکارز را افزایش می دهد بنابراین از کریستالیزاسیون ساکارز جلوگیری می نماید به عبارت دیگر موجب افزایش ملاس می گردد.
سدیم وپتاسیم از کریستالیزاسیون ساکارز جلوگیری می نماید به عبارت دیگر هر یک مولکول سدیم وپتاسیم قادر است که از کریستالیزاسیون 5 مولکول ساکارز جلوگیری به عمل آورد .
سدیم و پتاسیم که به چغندر قند قند وارد می شود قابل جداسازی نیستند ( محلول باقی می مانند ) و منجر به افزایش ملاس می گردد گاهی اوقات سود (NaoH) و سودا ( Na2 CO3) در کارخانه ی قند برای افزایش pHکاربرد دارد .
ولی باید حتی الامکان از ترکیبات فوق استفاده نکنیم .
آنیونها که شامل HCL H2so H3po4 اسیدهای آلی که قسمتی از این اسیدها با آهک خنثی شده و از جریان خارج می گردد.
فصل دوم تکنولوژی چغندرقند مراحل حمل چغندر قند به کارخانه را می توان در این نمودار مشاهده نمود سیلو چغندرقند دستگاه تخلیه عیارسنج توزین کامیون جهت نگهداری حامل چغندرقند خاک برگشتی به کامیون کامیون حامل خاک توزین خروج از کارخانه راه حل عبور چغندر قند به کارخانه و سپس به سیلو نمونه برداری مقدار نمونه ای که از کامیون برداشته می شود حدود 50-40 کیلوگرم است و معمولا از کامیون نمونه از دو قسمت و در حدود 60-50 کیلوگرم در نظر گرفته می شود نمونه گیری از چغندر قند به سه طریق انجام می گیرد : الف- نمونه برداری با دست هنگام نمونه برداری با دست معمولا از قسمت فوقانی چغندر قند انتخاب می گردد لذا نمونه مذکور نمی تواند گویای لایه های زیرین باشد ( معمولا چغندرقند ریز عیار بالا و چغندرقند درشت عیار پایین دارد ) به منظور تعیین عیار و افت ابتدا نمونه برداری از چغندرقند انجام گرفته و سپس نمونه ها به عیار سنج هدایت می شود .
نمونه گیری با دست صحیح نبوده و همان طور یکه قبلا اشاره کردیم لایه های زیرین را در بر نمی گیرد امروزه اکثر کارخانجات قند دارای نمونه گیر اتومات به نام Ripro (ریپرو ) و بیلچه ی مکانیکی می باشند .
ب – Ripro ( ریپرو) از یک استوانه ی مکعبی تو خالی که انتهای آن مجهز به دریچه می باشد تشکیل شده است هنگام نمونه برداری چغندرقند داخل ریپرو قرار گرفته و پس ازپر شدن دریچه بسته می شود و بدین ترتیب نمونه برداری انجام می شود از معایب این دستگاه این است که از محل نمونه برداری مقداری از چغندرقند شکسته شده بنابراین قابلیت نگهداری چغندرقندهای شکسته شده در سیلو کاهش می یابد و در اثر نگهداری دچار پوسیدگی می گردد و گاهی اوقات پوسیدگی مذکور باعث پوسیدگی چغندر قند های اطراف می گردد .
ج- بیلچه ی مکانیکی نوار لاستیکی حاوی چغندر قند ( نوار I ) به سمت نوار (II) در حرکت است و بیلچه نیز در بین مسیر قرار می گیرد ومقداری از چغندرقند را به صورت نمونه انتخاب می کند بیلچه مکانیکی بهترین وسیله ی نمونه برداری می باشد .
پس از آن که از کامیون نمونه برداری شد نمونه ی مذکور برای تعیین افت و عیار به عیارسنج منتقل شده و کامیون برای تخلیه به طرف دستگاه تخلیه هدایت می گردد .
عیارسنج نمونه ای که به عیار سنج وارد می گردد عیار و افت آن تعیین می گردد .
افت عبارتست از درصد خاک و گلی که به چغندرقند چسبیده است .
پس از آن که نمونه وارد عیارسنج شد ابتدا نمونه توزین گردیده و سپس برای شستشو وارد آسیابهای شستشو می گردد فشار آب در آسیابهای شستشو در حدود 4 اتمسفر است و آب بوسیله ی انجکتور بر روی نمونه های چغندرقند قند پاشیده می شود باید توجه شود که چغندرقند خروجی از آسیاب کاملا شسته شده و آغشته به گل نباشد پس از آن که چغندرقند در آسیاب شستشو شد برروی نوار مشبکی ریخته می شود تا قطرات آب آن گرفته شود و سپس مجددا توزین می گردد باید توجه شود که در مدت شستشو تقریبا %1 آب جذب چغندر شده و حدود 1% آب در سطح چغندرقند باقی می ماند .
افت چغندرقند از فرمول زیر محاسبه می گردد : وزن ثانویه (پس از شستشو)- وزن اولیه (قبل از شستشو) 100 * افت چغندرقند وزن اولیه ( قبل از شستشو) پس از آن که چغندرقند وارد آسیابهای تهیه خمیر می گردد تیغه های این آسیاب مدور بوده و به صورت دندانه ای ( اره مانند ) بوده و در هر آسیاب 10-8 تیغه قرار دارد و جنس تیغه ها از استیل می باشد .
خمیره های خروجی از آسیاب داخل کاسه ی استیل ریخته می شود و کاسه های استیل بر روی نواری نصب می شود و در هر نمونه طوری نوار به گردش در می آید که نمونه داخل یک کاسه ریخته می شود و این نوار تا نمونه ی بعدی متوقف باقی می ماند .
نمونه با قاشق های مخصوصی از کاسه استیل برداشته شده و بر روی کاغذ مومی به نام ( Pergament ) پرگامنت گذاشته می شود .
نکته قابل توجه این که کاغذ پرگامنت جاذب الرطوبه نبوده و فاقد خاکستر می باشد .
تهیه خلال و استخراج عصاره از چغندرقند چغندرقند پس از آماده سازی به بونکر چغندرقند منتقل می شود که در بونکر همیشه مقداری چغندرقند آماده وجود دارد تا کار به صورت یکنواخت صورت می گیرد تا در صورت ایجاد مشکل در مراحل آماده سازی برای مدت زمان کوتاهی حدود 15 بونکر جوابگو باشد .
بونکر آسیاب خلال در بالای آسیاب خلال قرار می گیرد تا چغندرقند ورودی به ماشین یا آسیاب خلال تحت فشار باشد تا خلال های یکنواختی تولید گردد.
زمانی که بونکر خالی باشد فشار بر روی سطح آسیاب کم است و خلال ها نازک می شوند و زمانی که بونکر پر باشد فشار ایده آل بوده و خلال مورد نظر ایجاد می گردد .
علت دو تا بودن ماشین آسیاب خلال این است که یکی در حال کار کردن باشد و یکی در حال بازسازی باشد به دلیل این که تیغه های آسیاب خلال هر 5 ساعت یک بار کند می شود .
معمولا برش خلال باید به نحوی باشد که حتی الامکان تعداد زیادی از سلول ها باز شوند و خلال ها باید دارای سطح خارجی نسبتا زیادی باشند .
اگر خلال های تولیدی حاصله از آسیاب خلال خیلی نازک باشد خرد شده و تولید نرمه می نماید و اگر ضخیم باشد راه خروج شربت به خارج از خلال زیاد می شود بنابراین باید یک قطر بهینه انتخاب کرد تا مسیر عبور کوتاه و مناسب باشد همچنین در جهات مختلف یکسان باشد چون اگر یکنواخت نباشد در برخی قسمت ها علاوه بر ساکارز مواد قندی هم استخراج می شود .
خلال ها باید دارای مقاومت زیادی باشد چون چغندرقند ترد و شکننده است و نباید حین ریختن روی هم خرد گردند هر چه خلال ها درشت تر باشند فضای بین خلال ها برای عبور بیشتر است بنابراین عملیات بهتر صورت می گیرد .
پس فضای آزاد برای عبور شربت استخراج شده باید وجود داشته باشد .
روش های ارزیابی کیفیت خلال نرمه به خلال های کوچکتر یا مساوی یک سانتی متر نرمه می گوییم .
هر چه در صد نرمه ی خلال کمتر باشد خلال از کیفیت بالاتری برخوردار است و حداکثر درصد نرمه بین 4-3 می باشد .
علت تشکیل شدن نرمه به عوامل همچون ریز بودن یا شکسته شدن چغندرقند دور زیاد آسیاب خلال علف و برگ هایی که در لا به لای تیغه های آسیاب خلال قرار می گیرند و کندی تیغه های آسیاب خلال بستگی دارد .
عدد سیلین عدد سیلین بیان کننده ی درجه ی ظریف بودن خلال و سطح خارجی مخصوص خلال است ( ظرافت برش و میزان سطح را نشان می دهد ) برای این کار 100 گرم خلال را وزن نموده و طول 100 گرم خلال را اندازه می گیرند .
معمولا این طول بین 25-10 متر است بر اساس عدد سیلین تعداد دندانه و تیغه و کیفیت خلال تعیین می گردد.
رابطه تعداد دندانه تیغه و کیفیت خلال تعداد دندانه های تیغه های 137 میلی متر 19 -17- 15-22-24 می تواند باشد و در تیغه های 167 میلی متر تعداد دندانه ها 18-21-23-26-29 می تواند باشد .
به طور کلی فاکتورهایی را که در عدد سیلین موثرند عبارتست از : - کیفیت چغندرقند - نوع تیغه ای که برای برش خلال به کار می بریم - تنظیم تیغه در آسیاب خلال نوع خلال - گام های تیغه در اوایل بهره برداری خلال ها ترد هستند و ترکیبات همی سلولزی سلولزی پکتینی تغییری در آن ها ایجاد نشده و نرم نشده است .
به همین دلیل می توان خلال های ظریف با طول زیاد تهیه کرد و استخراج بهتر است .
اما پس از سیلوگذاری تغییراتی در ساختمان پکتینی رخ می دهد و چغندرقند تردی خود را به مرور زمان از دست می دهد که برای استخراج بهتر باید خلال ها را ضخیم تر کرد تا مواد غیر قندی کمتری استخراج شود که این تشخیص به عهده ی مسئول خط تولید است .
که باید شماره ی تیغه را به دیفوزیون بدهد تا نوع تیغه و خلال مشخص شود و کوسیان مناسبی در شربت ایجاد کرد .
عدد سوئدی یکی دیگر از فاکتور های موثر در ارزیابی خلال می باشد و بیانگر درجه ی Permeability توده خلال است یعنی ریزی و درشتی خلال و وجود خلال های بسیار ریز را مشخص می کند .
معمولا عدد سوئدی در فواصل 20-15 قرار دارد و طبق تعریف عبارتست از : وزن خلال های بیش از 5Cm = عدد سوئدی وزن خلال های کمتر از Cm1 فاکتور های موثر در عدد سوئدی عبارتند از : - مدول الاستیسیته ی چغندرقند ( هر چه خمش بیشتر باشد برش صحیح نیست ) - قدرت مقاومت برش چغندر قند ( هر چه مقاومت برش کمتر باشد برش بهتر صورت می گیرد ) - تنظیم فاصله تیغه ها تیز شدن تیغه ها از عوامل مهم و تاثیر گذار در عدد سوئدی می باشند .
ماشین خلال ( آسیاب خلال ) این دستگاه از چند قسمت تشکیل شده است .
- قیف ورودی خلال - صفحه ی برش ( قطر این صفحه به ظرفیت کارخانه بستگی دارد ) - قوطی برش ( دو یا سه تیغه دارند ) این تیغه ها قابل تعویغ هستند .
- نگهدارنده چغندرقند ( برای این که چغندرقندها با صفحه ی برش بچرخند و خرد شوند ) - دریچه ( برای تعویض قوطی های برش و تیغه ها تعبیه شده است ) - قیف زیرین ( خلال ها را بر روی باسکول می اندازد ) - کلاج الکترومغناطیسی تیغه ها بر روی صفحه ی دوار افقی قرار دارند و ممکن است این ماشین ها به صورت استوانه ای افقی قرار گیرند در این صورت تیغه ها بر روی استوانه ی دوار قرار دارند در هر حال تیغه ها روی صفحه ی دوار یا بدنه ی استوانه ثابت هستند .