مراحل تولید شکر از نیشکر گرچه تا حدی مشابهمراحل تولید شکر از چغندر است، اما خوصوصیات این صنعت به گونه ای است که برای شناختاصول آن نیاز به کتابی جداگانه است با این وجود، در این فصل به هدف آشنایی اولیه باصنعت مذکور به اختصار مطالبی بیان می شود . این صنعت را میتوان در دو بخش موردمطالعه قرار داد:
1-تولید شکر خام
2-تصفیه شکر خام و تهیه شکر سفید از آن
برداشت و انبار کردن نیشکر
گیاه نیشکر (sugar cane)در مناطق گرمسیری کشتمی 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 مواردقبل از برداشت، برگهای نیشکر را می سوزانند .پس از برداشت، نیشکر به کارخانه حمل میشود بر خلاف چغندر قند، نیشکر قابل انبار کردن و ذخیره سازی در کارخانه نیست و موادقندی آن سریعا"در اثر نگهداری دچار تجزیه می گردند و وزن نیشکر در اثر از دست دادنرطوبت کم می شود . هرچه نیشکر به صورت تازه تر به مصرف کارخانه برسد، بهتر خواهدبود، لذا معمولا"کارخانه ها محلی برای نگهداری نیشکر به منظور مصرف در روزهای بعدنداشته و نیشکر تحویلی، در همان روز به مصرف می رسد . نیشکر وارد شده به کارخانه پساز توزین، روی دستگاه تفاله مخصوص تخلیه می گردد و به سمت محل فرآیند انتقال مییابد .
شستشوی نیشکر
شستشوی نیشکر ساده بوده و در مقایسه باشستشوی چغندر به آب کمتری نیاز دارد . ضمن حرکت نیشکر توسط تفاله با پاشیدن آب برروی آن شستشو انجام می گیرد . آب گل آلود حاصل از شستشو، از طریق روزنه های نقالهخارج شده و به فاضلاب می رود، در این آب مقداری مواد قندی وجود دارد که به عنوانضایعات شستشوی نیشکر به حساب می آید. با استفاده از آهنربای مخصوص قطعات کوچک آهنیهمراه با نیشکر نیز جدا سازی می شوند.
عصاره گیری از نیشکر
برای عصاره گیری نیشکر را باید آماده کرد، درعملیات آماده سازی نیشکر دستگاههای متفاوتی مورد استفاده قرار می گیرد . از جملهدستگاه برش نیشکر (cane cnife) دستگاه خرد کن (crusher) و دستگاه شریدر (shredder).
دستگاه برش نیشکر، شامل یک یا دو سری تیغهبرنده است که در بالای نقاله نیشکر نصب شده ونیشکر را به قطعات کوچک برش می دهند. پس از آن قطعات نیشکر وارد دستگاه خرد کن یا شریدر شده وکاملا"خرد و ساختمان آنهامتلاشی می شود .دستگاه خرد کن شامل دو غلتک پر قدرت است که در سطح آنها شیارهایعمیق وجود دارد. قطعات نیشکر با عبور از بین دو غلتک مذکور کاملا" خرد شده آمادهعصاره گیری می شوند. در برخی از کارخانه ها از دستگاه شریدر برای متلاشی ساختنساختمان اولیه قطعات نیشکر استفاده می شود، این دستگاه شامل پره های برنده گرداناست که با ورود قطعات نیشکر به آن کاملا" آنها را خرد و متلاشی می سازند. مجموعهسیستم استخراج عصاره از نیشکر به نام تاندم (tandem)خوانده می شود.
قسمت کمی از عصاره در قسمت کراشر جداسازی میشود، اما بخش اصلی عصاره گیری در آسیاب های (mills)مخصوص انجام می گیرد، تعداد اینآسیابها بر حسب نوع دستگاه عصاره گیر بین 3 تا 6 آسیاب بوده و آسیابهای مذکور سهغلتکی هستند. قطعات خرد شده نیشکر از آسیابی به آسیاب بعدی رفته و ضمن فشرده شدن دربین غلتکها از آنها عصاره گیری می شود. معمولا"عصاره گیری در آسیاب اول تنها بافشرده سازی بین غلتکهاست، اما در عصاره گیری در آسیابها ی بعدی گذشته از فشردهسازی، استفاده از جریان محلول قندی یا آب نیز برای کمک به استخراج صورت می گیرد. شربتی که از کراشر و آسیاب اول و آسیاب دوم خارج می شود با هم مخلوط شده و به عنوانشربت مخلوط mixedjuice) و به قسمت تصفیه منتقل می گردد.برای استخراج قند از نیشکردر آسیابهای بعدی جریانی غیر هم جهت از آب (شربت)و نیشکر خرد شده برقرار می شود،بدین ترتیب در آخرین آسیاب، بر روی نیشکر قبل از قرار گرفتن در بین غلتکها، آبپاشیده می شود تا با خیس شدن نیشکر امکان بهتری برای استخراج قند باقی مانده در آنفراهم گردد. شربت خروجی از آسیاب آخر، بر روی نیشکری که می خواهد به آسیاب قبلیوارد شود پاشیده می شود و به همین ترتیب، شربت خروجی از آن آسیاب نیز بر روی نیشکریکه می خواهد به اسیاب قبل از آن وارد شود، پاشیده می شود. به این ترتیب در نهایت درآخرین آسیاب، نیشکر عصاره گیری شده یا باگاس (bagasse)خارج می شود و شربت نیز درنهایت از آسیاب دوم بیرون می رود و با مخلوط شدن با شربت خروجی از آسیاب اول وکراشر به مرحله تصفیه منتقل می شود. در باگاس خروجی از آسیاب آخر، مقدار کمی قندباقی می ماند و پلاریزاسیون آن به حدود 4-5/1درصد می رسد.
در این روش با توجه به خردشدن نیشکر و پاره شدن سلولهای آن به منظور کاهش ورود مواد صمغی و ناخالصیهاینامطلوب به شربت، بهتر است که آب ورودی به سیستم دمای بالاتر از 60 درجه سانتیگرادنداشته باشد. قسمت عمده ترکیبات تشکیل دهنده باگاس الیاف سلولزی (fiber) است. ازجمله کاربردهای این ماده در صنایع کاغذ سازی، خوراک دام، تهیه تخته های نئوپان و بهعنوان سوخت می باشد. در برخی کارخانه ها باگاس خروجی از آسیابها را تحت تاثیر پرسحلزونی قرار می دهند تا باگاس با رطوبت کمتر و درصد قند (پلاریزاسیون) کمتر حاصلشود و ضایعات قندی آن کاهش یابد.
شربت خام نیشکر که از عصاره گیری بدست میآید، رنگ سبز مایل به خاکستری یا سبز تیره داشته و ph آن غالبا" حدود 4/5-2/5 میباشد. با توجه به متغیر بودن ترکیبات نیشکر، ترکیبات تشکیل دهنده شربت خام نیزمتغیر است، برای مثال و به عنوان نمونه حدود 12-9درصد قند ساکاروز، حدود 4/3-2/1درصد قند انورت و حدود1/2-1 درصد مواد معدنی مانند فسفاتها، کلرورها، سیلیکاتهایسدیم ، پتاسیم ، کلسیم و مواد دیگری مانند صمغها،آلبومین،واکس،مواد رنگی،ذرات بسیارریز باگاس (bagacillo)،ذرات شن،ماسه،خاک و......می تواند در آن وجود داشته باشد. همچنین اغلب درجه خلوص آن 85-81ودرصد آب آن 88-85 (بریکس 15-12)می باشد.
1-تولید شکر خام
2-تصفیه شکر خام و تهیه شکر سفید از آن
برداشت و انبار کردن نیشکر
گیاه نیشکر (sugar cane)در مناطق گرمسیری کشتمی 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 مواردقبل از برداشت، برگهای نیشکر را می سوزانند .پس از برداشت، نیشکر به کارخانه حمل میشود بر خلاف چغندر قند، نیشکر قابل انبار کردن و ذخیره سازی در کارخانه نیست و موادقندی آن سریعا"در اثر نگهداری دچار تجزیه می گردند و وزن نیشکر در اثر از دست دادنرطوبت کم می شود . هرچه نیشکر به صورت تازه تر به مصرف کارخانه برسد، بهتر خواهدبود، لذا معمولا"کارخانه ها محلی برای نگهداری نیشکر به منظور مصرف در روزهای بعدنداشته و نیشکر تحویلی، در همان روز به مصرف می رسد . نیشکر وارد شده به کارخانه پساز توزین، روی دستگاه تفاله مخصوص تخلیه می گردد و به سمت محل فرآیند انتقال مییابد .
شستشوی نیشکر
شستشوی نیشکر ساده بوده و در مقایسه باشستشوی چغندر به آب کمتری نیاز دارد . ضمن حرکت نیشکر توسط تفاله با پاشیدن آب برروی آن شستشو انجام می گیرد . آب گل آلود حاصل از شستشو، از طریق روزنه های نقالهخارج شده و به فاضلاب می رود، در این آب مقداری مواد قندی وجود دارد که به عنوانضایعات شستشوی نیشکر به حساب می آید. با استفاده از آهنربای مخصوص قطعات کوچک آهنیهمراه با نیشکر نیز جدا سازی می شوند.
عصاره گیری از نیشکر
برای عصاره گیری نیشکر را باید آماده کرد، درعملیات آماده سازی نیشکر دستگاههای متفاوتی مورد استفاده قرار می گیرد . از جملهدستگاه برش نیشکر (cane cnife) دستگاه خرد کن (crusher) و دستگاه شریدر (shredder).
دستگاه برش نیشکر، شامل یک یا دو سری تیغهبرنده است که در بالای نقاله نیشکر نصب شده ونیشکر را به قطعات کوچک برش می دهند. پس از آن قطعات نیشکر وارد دستگاه خرد کن یا شریدر شده وکاملا"خرد و ساختمان آنهامتلاشی می شود .دستگاه خرد کن شامل دو غلتک پر قدرت است که در سطح آنها شیارهایعمیق وجود دارد. قطعات نیشکر با عبور از بین دو غلتک مذکور کاملا" خرد شده آمادهعصاره گیری می شوند. در برخی از کارخانه ها از دستگاه شریدر برای متلاشی ساختنساختمان اولیه قطعات نیشکر استفاده می شود، این دستگاه شامل پره های برنده گرداناست که با ورود قطعات نیشکر به آن کاملا" آنها را خرد و متلاشی می سازند. مجموعهسیستم استخراج عصاره از نیشکر به نام تاندم (tandem)خوانده می شود.
قسمت کمی از عصاره در قسمت کراشر جداسازی میشود، اما بخش اصلی عصاره گیری در آسیاب های (mills)مخصوص انجام می گیرد، تعداد اینآسیابها بر حسب نوع دستگاه عصاره گیر بین 3 تا 6 آسیاب بوده و آسیابهای مذکور سهغلتکی هستند. قطعات خرد شده نیشکر از آسیابی به آسیاب بعدی رفته و ضمن فشرده شدن دربین غلتکها از آنها عصاره گیری می شود. معمولا"عصاره گیری در آسیاب اول تنها بافشرده سازی بین غلتکهاست، اما در عصاره گیری در آسیابها ی بعدی گذشته از فشردهسازی، استفاده از جریان محلول قندی یا آب نیز برای کمک به استخراج صورت می گیرد. شربتی که از کراشر و آسیاب اول و آسیاب دوم خارج می شود با هم مخلوط شده و به عنوانشربت مخلوط mixedjuice) و به قسمت تصفیه منتقل می گردد.برای استخراج قند از نیشکردر آسیابهای بعدی جریانی غیر هم جهت از آب (شربت)و نیشکر خرد شده برقرار می شود،بدین ترتیب در آخرین آسیاب، بر روی نیشکر قبل از قرار گرفتن در بین غلتکها، آبپاشیده می شود تا با خیس شدن نیشکر امکان بهتری برای استخراج قند باقی مانده در آنفراهم گردد. شربت خروجی از آسیاب آخر، بر روی نیشکری که می خواهد به آسیاب قبلیوارد شود پاشیده می شود و به همین ترتیب، شربت خروجی از آن آسیاب نیز بر روی نیشکریکه می خواهد به اسیاب قبل از آن وارد شود، پاشیده می شود. به این ترتیب در نهایت درآخرین آسیاب، نیشکر عصاره گیری شده یا باگاس (bagasse)خارج می شود و شربت نیز درنهایت از آسیاب دوم بیرون می رود و با مخلوط شدن با شربت خروجی از آسیاب اول وکراشر به مرحله تصفیه منتقل می شود. در باگاس خروجی از آسیاب آخر، مقدار کمی قندباقی می ماند و پلاریزاسیون آن به حدود 4-5/1درصد می رسد.
در این روش با توجه به خردشدن نیشکر و پاره شدن سلولهای آن به منظور کاهش ورود مواد صمغی و ناخالصیهاینامطلوب به شربت، بهتر است که آب ورودی به سیستم دمای بالاتر از 60 درجه سانتیگرادنداشته باشد. قسمت عمده ترکیبات تشکیل دهنده باگاس الیاف سلولزی (fiber) است. ازجمله کاربردهای این ماده در صنایع کاغذ سازی، خوراک دام، تهیه تخته های نئوپان و بهعنوان سوخت می باشد. در برخی کارخانه ها باگاس خروجی از آسیابها را تحت تاثیر پرسحلزونی قرار می دهند تا باگاس با رطوبت کمتر و درصد قند (پلاریزاسیون) کمتر حاصلشود و ضایعات قندی آن کاهش یابد.
شربت خام نیشکر که از عصاره گیری بدست میآید، رنگ سبز مایل به خاکستری یا سبز تیره داشته و ph آن غالبا" حدود 4/5-2/5 میباشد. با توجه به متغیر بودن ترکیبات نیشکر، ترکیبات تشکیل دهنده شربت خام نیزمتغیر است، برای مثال و به عنوان نمونه حدود 12-9درصد قند ساکاروز، حدود 4/3-2/1درصد قند انورت و حدود1/2-1 درصد مواد معدنی مانند فسفاتها، کلرورها، سیلیکاتهایسدیم ، پتاسیم ، کلسیم و مواد دیگری مانند صمغها،آلبومین،واکس،مواد رنگی،ذرات بسیارریز باگاس (bagacillo)،ذرات شن،ماسه،خاک و......می تواند در آن وجود داشته باشد. همچنین اغلب درجه خلوص آن 85-81ودرصد آب آن 88-85 (بریکس 15-12)می باشد.