‫تاریخچه‬
‫شکر ابتدا از گیاه نیشکر استخراج شد و سوابق تاریخی نشان میدهد که ایران جزء کشورهایی بود که برای اولین بار‬
‫توانست شکر را از نیشکر استخراج کند و گیاه نیشکر از ایران به کشورهای غربی برده شده است‪ .‬در بعضی روایات‬
‫گفته میشود که نیشکر ابتدا از هندوستان وارد ایران شده است‪ .‬در هر حال‪ ،‬در زمان جنگهای صلیبی که اروپاییها‬
‫به ایران مهاجرت کرده بودند با شکر برای اولین بار در ایران آشنا شدند تا حدی که بعد از پایان جنگ‪ ،‬هنگام بازگشت‬
‫به کشورهایشان‪ ،‬شکر را بهعنوان یک هدیه و کاالی لوکس به کشورهایشان بردند و تا مدتها افراد ثروتمند در اروپا‬
‫از شکر استفاده میکردند‪ .‬دلیل نامگذاری خوزستان این است که در زبان عربی "خوز" به معنای نیشکر است و هنگام‬
‫حمله اعراب که نیشکر را در آن منطقه دیدند‪ ،‬اسم آنجا را خوزستان گذاشتند‪ ،‬یعنی سرزمین شکر‪.‬‬
‫سالها بعد حدود سال ‪ 1700‬میالدی‪ ،‬دانشمندی به نام « مارگراف » متوجه شد که میتوانیم از چغندر هم قند‬
‫استخراج کنیم و چند سال بعد‪ ،‬شاگرد او به نام « آشار » توانست برای اولین بار مقداری قند از چغندر استخراج کند‪.‬‬
‫در ایران اولین کارخانه قند در سال ‪ 1272‬در منطقه کهریزک توسط روسها احداث شد‪ ،‬امّا به دالیل سیاسی بعد از‬
‫یک سال تعطیل شد‪ ،‬چون روسها دوست نداشتند که ایران بتواند خودش قند و شکر تولید کند‪ .‬امّا بعد از حدود یک‬
‫سال این کارخونه دوباره راهاندازی شد‪ ،‬سپس کارخانه های قند دولتی دیگری نظیر کارخانه قند کرج‪ ،‬مرودشت و‬
‫فریمان هم شروع به کار کردند و از سال ‪ 1330‬به بعد بخش خصوصی هم وارد این صنعت شد و کارخانههایی مانند‬
‫اصفهان‪ ،‬نیشابور‪ ،‬شیرین و خوی تاسیس شدند‪ .‬در حال حاضر حدود ‪ 33‬کارخانه قند چغندر و ‪ 4‬کارخانه قند نیشکر‬
‫در ایران مشغول فعالیتاند‪ ،‬بهطوری که کارخانههای قند نیشکری فقط در استان خوزستان هستند‪.‬‬
‫چغندر قند‬
‫چغندر قند با نام انگلیسی ‪ Sugar beet‬و نام علمی ‪ Beta vulgaris‬میباشد‪.‬‬
‫چغندر قند یک گیاه دوساله است‪ ،‬که سال اول رشد رویشی دارد و سال دوم‬
‫رشد زایشی دارد‪ .‬در سال دوم مقدار قند آن کم میشود‪ ،‬پس اگر قرار است‬
‫چغندر به کارخانه برده شود باید انتهای سال اول برداشت گردد‪.‬‬
‫اصطالحات‬
‫‪ .1‬پالریزاسیون (‪: )Polarization‬‬
‫در صنعت قند برای اندازهگیری ساکارز از روش پالریزاسیون استفاده میشود‪ .‬بنابراین برای بیان درصد قند شربتهای‬
‫کارخانه قند از واژه ‪( Pol‬مخفف پالریزاسیون) استفاده میکنیم‪ .‬اساس کار این روش وجود کربن نامتقارن در یک‬
‫ترکیب است‪ ،‬بهطوری که کربن نامتقارن میتواند نور پالریزه را به چپ یا راست منحرف کند و از زاویه انحراف‪ ،‬مقدار‬
‫قند محاسبه میشود‪ .‬معموالً بعضی ترکیبات راستگردان نور و برخی چپگردان نور هستند‪ ،‬مثالً ساکارز نور پالریزه‬
‫را به سمت راست منحرف میکند‪ .‬دستگاهی که بدین منظور استفاده میشود‪ ،‬پالریمتری و یا ساکارومتری است‪.‬‬
‫‪1‬‬
‫‪ .2‬ساکارز ‪:‬‬
‫قند اصلی چغندر قند‪ ،‬ساکارز است‪ ،‬بهطوری که به ساکارز اصطالحاً قند چغندر هم گفته میشود‪ .‬هر چند قندهای‬
‫دیگری مانند فروکتوز‪ ،‬رافینوز و اینورت در چغندر قند وجود دارد‪ ،‬امّا چون فقط ساکارز است که به قند و شکر تبدیل‬
‫میشود لذا در صنعت قند آنها را جزو ترکیبات غیرقندی تقسیمبندی میکنیم‪.‬‬
‫‪ .3‬عیار ‪:‬‬
‫مقدار قند موجود در چغندر را عیار گویند که برحسب درصد بیان میشود‪.‬‬
‫‪ .4‬دیژسیون ‪:‬‬
‫مقدار قند موجود در خالل چغندر قند را دیژسیون گویند‪.‬‬
‫‪ .5‬بریکس (‪: )Brix‬‬
‫مواد جامد محلول را اصطالحاً بریکس گویند‪ .‬در شربتهای کارخانه قند‪ ،‬بریکس شامل مواد قندی و غیرقندی است‬
‫(یعنی مجموع این دو که محلول باشند)‪ .‬با استفاده از دستگاهی به نام رفراکتومتر آن را اندازهگیری میکنند و با توجه‬
‫به درجه بریکس گزارش میشود‪.‬‬
‫‪ .6‬درجه خلوص یا کوسیان (‪: )Q‬‬
‫برای محاسبه خلوص شربتهای مختلف کارخانه قند از کوسیان با فرمول زیر استفاده میشود‪.‬‬
‫درجه خلوص ساکارز ‪:‬‬
‫‪ .7‬ماده قندی و مواد غیرقندی ‪:‬‬
‫منظور از ماده قندی فقط ساکارز است و مواد غیرقندی عبارتند از ‪:‬‬
‫الف‪ .‬ترکیبات غیرقندی بدون ازت؛ مانند گلوکز‪ ،‬فروکتوز‪ ،‬اینورت‪ ،‬پکتین‪ ،‬گاالکتان و رافینوز‪.‬‬
‫ب‪ .‬ترکیبات غیرقندی ازتدار؛ مانند اسیدهای آمینه‪ ،‬پروتئین‪ ،‬اسانس‪ ،‬رنگ‪ ،‬ویتامین و ‪...‬‬
‫ج‪ .‬ترکیبات غیرقندی معدنی (خاکستر)؛ سدیم‪ ،‬پتاسیم‪ ،‬کلسیم‪ ،‬منیزیم‪ ،‬سولفاتها‪ ،‬کلریدها‪ ،‬فسفاتها و سیلیکاتها‪.‬‬
‫د) مارک (‪ : )Marc‬به ترکیبات غیرقندی نامحلول در آب اصطالحاً مارک گفته میشود و تقریباً ‪ 4‬الی ‪ %5‬ترکیبات‬
‫چغندر را به خود اختصاص میدهد؛ مثل سلولز‪ ،‬همیسلولز و لگنین‪.‬‬
‫نکته ‪ :‬ترکیبات غیرقندی بدون ازت‪ ،‬ازتدار و معدنی جزء بریکس هستند‪ ،‬ولی مارک جزء بریکس محسوب نمیشود‪.‬‬
‫‪2‬‬
‫توضیحات نمودار‬
‫‪ .1‬چغندر قند ‪:‬‬
‫همانطور که گفته شد‪ ،‬چغندر قند یک گیاه دوساله است که در ایران بیشتر بهصورت کشت بهاره کاشته میشود و بین‬
‫‪ 180‬تا ‪ 240‬روز طول میکشد تا به مرحله برداشت برسد‪ ،‬یعنی دوره رشد آن ‪ 6‬ماه تا ‪ 8‬ماه است‪.‬‬
‫‪ .2‬برداشت چغندر ‪:‬‬
‫برداشت چغندرهای بهاره تقریباً از اوایل شهریور شروع میشود و برداشت چغندرهای پاییزه از اوایل فروردین شروع‬
‫میشود که به دو صورت مکانیزه و سنتی قابل برداشت است‪.‬‬
‫‪ .3‬سرزنی (‪: )Topping‬‬
‫بالفاصله پس از برداشت چغندر در مزرعه قسمتهای ساقه و برگ از قسمت طوقه جدا میشود (با استفاده از ماشین‬
‫یا دست) و آنچه که به کارخانه میرسد فقط غده است‪.‬‬
‫‪ .4‬بارگیری کامیون ‪:‬‬
‫چغندرهای برداشت شده و سر زده شده ترجیحاً باید بالفاصله به کارخانه منتقل شود و نباید مدت زیادی پس از‬
‫برداشت در مزرعه باقی بماند‪ ،‬زیرا مشکالتی از نظر تکنولوژیک برای آنها ایجاد خواهد شد‪.‬‬
‫‪ .5‬انتقال به کارخانه ‪:‬‬
‫کامیون به محض ورود به کارخانه وارد باسکول میشود جهت توزین اولیه که تحت عنوان ‪ W1‬ثبت میشود‪ .‬در واقع‬
‫‪ W1‬تشکیل شده از وزن کامیون‪ ،‬وزن چغندر و وزن تمام ناخالصیهای همراه با چغندر‪.‬‬
‫‪ .6‬عیارسنجی ‪:‬‬
‫کامیون بعد از باسکول به قسمت عیارسنجی هدایت میشود‪ .‬در این قسمت از طریق نمونهبرداری از چغندرهای داخل‬
‫کامیون‪ ،‬دو پارامتر اندازهگیری میشود که شامل درصد افت و عیار است‪ .‬منظور از درصد افت‪ ،‬تمام ناخالصیهای‬
‫همراه چغندر است و عیار هم یعنی درصد قند چغندر‪ .‬بدین منظور معموالً حدود ‪ 25‬تا ‪ 30‬عدد چغندر بهطور تصادفی‬
‫برداشت میشود و سپس آنها را وزن میکنند تحت عنوان وزن اولیه نمونهها (‪ ،)P1‬سپس نمونهها شسته میشود و‬
‫مجدداً وزن میشود تحت عنوان وزن ثانویه نمونهها (‪ )P2‬و بعد با استفاده از فرمول زیر درصد افت محاسبه میشود ‪:‬‬
‫بعد از آن نمونهها را تبدیل به یک خمیر یا اصطالحاً پالپ (‪ )Pulp‬میکنند و با استفاده از روش پالریمتری درصد قند‬
‫در چغندر (عیار) را اندازه میگیرند‪ .‬علت این که این دو پارامتر را در همان ابتدای ورود باید تعیین کنیم این است که‬
‫قیمت چغندر بر اساس عیار تعیین میگردد‪ .‬هرچه عیار بیشتر‪ ،‬قیمت هم بیشتر خواهد بود و بالعکس‪ .‬از درصد افت‬
‫هم برای محاسبه وزن اصلی استفاده میکنیم‪.‬‬
‫‪3‬‬
‫‪ .7‬دستگاه تخلیه چغندر و سیلو ‪:‬‬
‫این دستگاه کامیون را بهصورت مایل درآورده تا چغندرها از عقب کامیون خارج گردند‪ ،‬امّا ابتدا با ضربات مالیمی که‬
‫به چغندرها وارد میکند تا حد امکان گل و خاک از چغندر جدا میشود‪ ،‬البته نه بهطور کامل بلکه نسبی‪ ،‬سپس‬
‫چغندرها را به سیلوهای نگهداری منتقل میکنیم‪ .‬در این مرحله کامیون که خالی شد از دستگاه خارج میشود و گل‬
‫و خاکی که از چغندرهای داخل کامیون جدا شده به کامیون منتقل میشود و سپس این کامیون که محتوی بخشی‬
‫از گل و خاک جدا شده است‪ ،‬مجددا وارد باسکول شده و وزن میشود که این وزن تحت عنوان ‪ W2‬ثبت میشود‪ .‬در‬
‫واقع ‪ W2‬شامل وزن کامیون و وزن بخشی از ناخالصیهای همراه با چغندر است‪.‬‬
‫‪ .8‬سیلوهای نگهداری چغندر ‪:‬‬
‫سیلوهای نگهداری چغندر‪ ،‬سیلوهایی رو باز هستند که در فضای باز کارخانه قرار گرفتهاند‪ .‬در واقع بهصورت یک‬
‫استخر کم عمق هستند که طول آنها حدود ‪ 80‬الی ‪ 100‬متر و عرض آنها ‪ 4‬الی ‪ 5‬متر است و کف این سیلوها یک‬
‫کانال آب در طول سیلو وجود دارد که از این کانال آب برای انتقال چغندر از سیلو به سمت فرآیند استفاده میکنیم‬
‫و این کانال آب بعد از سیلو هم ادامه پیدا میکند و وارد یک کانال مرکزی میشود‪ .‬در کانال مرکزی دو بخش وجود‬
‫دارد شامل ‪ :‬کشوی تنظیم و چرخ تنطیم‪ .‬وظیفه کشوی تنظیم‪ ،‬تنظیم دبی وزنی چغندر است یعنی وزن چغندر در‬
‫واحد زمان و وظیفه چرخ تنظیم‪ ،‬تنظیم دبی حجمی چغندر است یعنی حجم چغندر در واحد زمان که بر اساس‬
‫ظرفیت کارخانه این دو را تنظیم میکنند‪.‬‬
‫‪ .9‬دستگاه شنگیر و علفگیر ‪:‬‬
‫در این قسمت برگ‪ ،‬علف‪ ،‬شن و سنگریزه از چغندر جدا میشود‪ ،‬بدین صورت که با استفاده از غوطهوری در آب و‬
‫اختالف سرعت سقوط این مواد در آب‪ ،‬آنها را از یکدیگر جدا میکنند‪.‬‬
‫‪ .10‬انتقال به باالترین نقطه کارخانه با روش پمپ چغندر یا بوسیله الواتور ‪:‬‬
‫بهعنوان یک اصل در صنایع غذایی باید ماده اولیه را ابتدا به باالترین نقطه کارخانه هدایت کنیم و سپس فرآوری را‬
‫شروع کنیم‪ .‬دلیل این کار صرفهجویی در مصرف انرژی است‪ ،‬چون یکبار انرژی مصرف میکنیم و ماده اولیه را باال‬
‫می بریم‪ ،‬از آن به بعد با استفاده از نیروی جاذبه جابهجاییها انجام میشود و دیگر نیاز به صرف انرژی یا کاربرد پمپ‬
‫و تسمه نقاله نداریم‪ .‬در کارخانجات قند برای این کار از دو روش استفاده میشود ‪:‬‬
‫الف) استفاده از روش پمپ چغندر که به روش تر هم معروف است و چغندر توسط پمپاژ آب به باال منتقل میشود‪.‬‬
‫ب) دیگری روش استفاده از الواتور (‪ )Elevator‬یا باالبرنده که به روش خشک نیز معروف است و از الواتورهای مختلفی‬
‫بدین منظور استفاده میشود‪ .‬از جمله الواتور مارپیچ (‪ )Helix Elevator‬که شبیه مارپیچ داخل چرخ گوشت است و‬
‫یا الواتور کاسهای (‪ )Bucket Elevator‬که به آن سبدی هم میگویند و شبیه چرخ و فلک است و یا استفاده از‬
‫الواتورهای تسمهای (‪ )Belt Elevator‬که معموالً بهصورت شیبدار یا مایل مورد استفاده قرار میگیرد‪.‬‬
‫‪4‬‬
‫‪ .11‬شستشو بوسیله چرخ الور ‪:‬‬
‫در سیستم شستشو بوسیله چرخ الور از جریان معکوس (‪ )Counter Current‬استفاده میشود‪ ،‬بطوری که آب و‬
‫چغندر در خالف جهت یکدیگر حرکت میکنند و درنتیجه چغندر از طریق غوطهوری در آب و سایش‪ ،‬شسته و تمیز‬
‫میشود‪ .‬در نهایت خروجی چرخ الور شامل آب گلآلود و چغندر شسته شده است‪.‬‬
‫الف) آب گلآلود ‪ :‬آب گلآلود خارج شده از سیستم الور حاوی دم چغندر و قطعات شکسته شده و ریز چغندر است‪،‬‬
‫به همین دلیل وارد دستگاه دمگیر میشود تا آب گلآلود از دم و قطعات ریز چغندر جدا شود (مثل آبکش کردن)‪.‬‬
‫دم و قطعات ریز به سه صورت ممکن است استفاده شوند که در نمودار نشان داده شده و شامل ‪:‬‬
‫‪ ‬استفاده در دامداری بهعنوان غذای دام‪.‬‬
‫‪ ‬مخلوط با تفاله که در نهایت باز هم غذای دام میشود‪.‬‬
‫‪ ‬مخلوط با خالل چغندر تا فرآیند استخراج قند روی آنها انجام شود‪.‬‬
‫آب گلآلود جدا شده از دستگاه دم گیر ابتدا وارد دکانتور تصفیه آب شده و بعد از مدتی که در دکانتور بهصورت راکد‬
‫باقی ماند‪ ،‬گل تهنشین میشود و یک آب نیمهشفاف بدست میآید و سپس مقداری آهک به آب نیمهشفاف اضافه‬
‫میشود تا بار میکروبی آن کاهش پیدا کند و مجددا مورد استفاده قرار گیرد‪ ،‬به عبارتی مجددا این آب را به کانال آب‬
‫سیلوهای چغندر برگشت میدهند‪ .‬در کارخانه قند مصرف آب خیلی زیاد بوده و باید هرجا که ممکن است آب را‬
‫بازیابی کنیم که اینجا آب به سیلو برگشت میخورد‪.‬‬
‫ب) چغندر شسته شده ‪ :‬چغندر تمیز خروجی از الور‪ ،‬ابتدا وارد ویبراتور (لرزاننده) میشود‪ .‬ویبراتور سه وظیفه دارد ‪:‬‬
‫‪ )1‬در ابتدای ویبراتور یک دوش آب حاوی پرکلرین وجود دارد که چغندرها از زیر آن عبور میکنند تا سطح خارجی‬
‫چغندرها ضدعفونی شود‪.‬‬
‫‪ )2‬در ادامه مسیر با لرزش ویبراتور قطرات آبی که روی سطح چغندر وجود دارند جدا میشوند‪ .‬زیرا نباید آب اضافی‬
‫وارد فرآیند تولید شود‪ ،‬زیرا برای جدا کردن یا تبخیر آنها باید هزینه و انرژی بیشتری صرف کنیم‪.‬‬
‫‪ )3‬در انتهای ویبراتور یک آهنربا وجود دارد که اجسام آهنی احتمالی را از چغندر جدا کند‪( .‬مثل پیچ‪ ،‬میخ و ‪)...‬‬
‫‪ .12‬مخزن ذخیره چغندر (بونکر چغندر) ‪:‬‬
‫معموالً به مخازنی که کف آنها حالت مخروطی شکل و شیبدار داشته باشد‪ ،‬بونکر گفته میشود‪ .‬بونکر چغندر مخزن‬
‫تغذیه آسیاب است؛ یعنی چغندر از اینجا وارد آسیاب شده و اندازه و ظرفیت آن در کارخانجات بهنحوی در نظر گرفته‬
‫میشود که بتواند به اندازه ‪ 20‬دقیقه خوراک کارخانه را تأمین کند و از طرفی چغندری که در این مخزن انباشته‬
‫میشود هیچگاه نباید از یک حداقلی کمتر و از یک حداکثری بیشتر شود‪ ،‬زیرا فشاری که الزم است به چغندرهای‬
‫پایینی وارد شود تا به آسیاب منتقل شوند باید در یک حد مشخص باشد‪.‬‬
‫‪ .13‬آسیاب خالل ‪:‬‬
‫وظیفه آسیاب خالل این است که چغندرها را تبدیل به رشتههای باریک خالل کند تا خروج قند و عصاره از خالل‬
‫راحتتر صورت گیرد‪ .‬نحوه کار این آسیابها بدین صورت است که خالل تولیدی آنها دارای سطح مقطع ‪ V‬شکل‬
‫هستند (ناودانی)‪.‬‬
‫‪5‬‬
‫‪ .14‬ترانسپورتر خالل ‪:‬‬
‫ترانسپورتر یعنی انتقالدهنده‪ ،‬بنابراین یکی از وظایف ترانسپورت ر این است که خالل را به دیفوزیون انتقال دهد و‬
‫عالوه بر این مجهز به یک باسکول است که اصطالحاً به آن باسکول کورینوس گفته میشود که در واقع وزن خالل‬
‫ورودی به فرآیند را در واحد زمان اندازهگیری میکند‪ .‬به همین دلیل در کارخانجات قند اصطالحی به نام عدد‬
‫کورینوس وجود دارد که به معنی وزن خالل ورودی به فرآیند در واحد زمان است‪.‬‬
‫‪ .15‬دیفوزیون (‪: )Diffusion‬‬
‫دیفوزیون به معنای استخراج به روش اسمز است‪ ،‬به عبارتی در این روش از اختالف فشار اسمزی برای استخراج قند‬
‫از خالل استفاده میکنیم‪ .‬همانطور که در نمودار هم دیده میشود‪ ،‬آب تازه از یک طرف و خالل از جهت روبرو (مخالف‬
‫با جهت آب) وارد دیفوزیون میشود و بنا به پدیده اسمز‪ ،‬قند و مواد غیرقندی خالل وارد آب شده و درنتیجه این آب‬
‫تبدیل به شربت میشود که اصطالحاً به آن شربت خام گفته میشود‪ .‬در این قسمت از یک طرف شربت خام و از طرف‬
‫دیگر تفاله آبدار از دیفوزیون خارج میشود‪( .‬خالل تبدیل به تفاله آبدار میشود و آب تبدیل به شربت خام)‬
‫الف) تفاله آبدار ‪ :‬تفاله آبدار خروجی از دیفوزیون از یک طرف مقدار زیادی آب دارد و از طرف دیگر مقداری قند دارد‪،‬‬
‫به همین دلیل وارد دستگاه پرس میشود و در نتیجه آب پرس تفاله و تفاله پرس شده بدست میآید‪.‬‬
‫آب پرس تفاله در واقع حاوی قند است و مجددا به دیفوزین برگشت داده میشود که این کار دو مزیت دارد ‪:‬‬
‫‪ ‬هم در مصرف آب تازه صرفهجویی میشود‪.‬‬
‫‪ ‬هم با برگشت مقداری قند به دیفوزیون ضایعات قندی را کاهش میدهیم‪.‬‬
‫تفاله پرس شده حاصله تقریباً ‪ 70‬الی ‪ % 80‬رطوبت دارد‪ .‬بخشی از آن بهصورت تازه و روزانه به دامداریها داده میشود‬
‫تا به مصرف غذای دام برسد و بخش دیگری از آن خشک میشود تا رطوبت آن را به حدود ‪ % 10‬برسانند و اصطالحاً‬
‫به آن تفاله خشک پرک گفته میشود و میتوان آن را مدتی نگهداری کرد‪.‬‬
‫ب) شربت خام ‪ :‬ترکیبات شربت خام عبارت است از قند (ساکارز)‪ ،‬آب و مواد غیرقندی محلول‪ .‬برای جدا کردن مواد‬
‫غیرقندی که ناخالصی محسوب میشوند‪ ،‬باید شربت را تصفیه کنیم‪ ،‬لذا شربت خام وارد مرحله تصفیه میشود‪.‬‬
‫‪ .16‬مراحل تصفیه به روش کالسیک ‪:‬‬
‫طبق نمودار‪ ،‬مراحل تصفیه به روش کالسیک به ترتیب شامل ‪:‬‬
‫‪ .1‬آهکخور اول ‪ .2‬آهکخور دوم ‪ .3‬اشباع اول ‪ .4‬دکانتور ‪ .5‬اشباع دوم‪.‬‬
‫در واقع طی این مراحل که آهک و گاز ‪ CO2‬به شربت اضافه میشود‪ ،‬بخش عمده ناخالصیهای شربت جدا میشود و‬
‫در واقع شربت تصفیه میشود‪ .‬بعد از آن شربت از صافیهای مختلف عبور میکند و یک شربت شفاف و زرد رنگ‬
‫بدست میآید که اصطالحاً به آن شربت رقیق گفته میشود‪ .‬معموالً بریکس شربت رقیق حدود ‪ 12‬تا ‪ 17‬است‪.‬‬
‫‪ .17‬اواپراسیون (‪: )Evaporation‬‬
‫در این مرحل ه شربت رقیق به شربت غلیظ تبدیل میشود‪ .‬در واقع برای تبخیر آب شربت از سیستم اواپراسیون چند‬
‫مرحلهای (‪ )Multi Stage‬استفاده میشود‪ ،‬یعنی شربت رقیق طی چند مرحله غلیظ میشود و به شربت غلیظ با‬
‫بریکس ‪ 60‬الی ‪ 70‬تبدیل میشود‪.‬‬
‫‪6‬‬
‫‪ .18‬کریستالیزاسیون (‪: )Crystallization‬‬
‫مرحله اول ‪ -‬آپارت پخت یک که شروع فرآیند کریستالیراسیون به این صورت است که شربت غلیظ حاصل از مرحله‬
‫اواپراسیون ابتدا وارد آپارات پخت یک میشود‪ .‬در این مرحله‪ ،‬شربت مجددا تغلیظ میکنند تا حدی که به مرحله فوق‬
‫اشباع برسد‪ .‬این عملیات تحت خال انجام میگردد و زمانی که به حد معینی از فوق اشباعی رسید با وارد کردن شوک‬
‫فیزیکی یا حرارتی به شربت فوق اشباع‪ ،‬هستههای اولیه کریستال در آن تشکیل میشود و تعداد کریستالها به مرور‬
‫افزایش مییابد تا جایی که شربت فوق اشباع پر از کریستالهای ساکارز شود که به این مخلوط‪ ،‬پخت یک یا ماسکوییت‬
‫گفته میشود‪ .‬سپس آن را وارد مرحله بعد میکنند‪.‬‬
‫مرحله دوم ‪ -‬رفریژرانت (ماالکسور) ‪ :‬پخت بعد از آماده شدن وارد رفریژرانت یا مبرد میگردد‪ .‬ظیفه رفریژرانت این‬
‫است که از یک طرف دمای پخت را کاهش میدهد و از طرف دیگر اندازه کریستالهای ساکارز را افزایش میدهد یا‬
‫بهعبارتی کریستالهای موجود درشتتر میشود‪ .‬سپس از طریق ناو باالی سانتریفیوژ‪ ،‬پخت وارد سانتریفیوژ میشود‬
‫و در این مرحله دانههای کریستال از مایع اطراف آن یا شربت جدا میشود‪ .‬در واقع سانتریفیوژ از طریق نیروی گریز‬
‫از مرکز‪ ،‬کریستالها را از شربت جدا میکند بطوری که دانه های کریستال داخل سبد سانتریفیوژ باقی میماند و در‬
‫نتیجه شربتی که از کریستال جدا میشود از سانتریفیوژ خارج میشود که اصطالحاً به آن پساب ضعیف گفته میشود‪.‬‬
‫در این مرحله کریستالهایی که درون سانتریفیوژ ماندهاند هنوز سفید نیستند و کمی زرد رنگ هستند‪ ،‬زیرا یک الیه‬
‫نازک شربت به سطح آنها چسبیده است و به همین دلیل مقداری بخار یا ذرات آب روی آنها پاشیده میشود تا سطح‬
‫بیرونی کریستالها شسته شده و بهصورت یک شربت از سانتریفیوژ خارج شوند‪ .‬به شربتی که در این مرحله بدست‬
‫میآید‪ ،‬پساب قوی گفته میشود و کریستالهای سفیدی که در این مرحله در سانتریفیوژ باقی میماند‪ ،‬بهعنوان شکر‬
‫سفید شناخته میشوند و چون مقداری رطوبت دارند‪ ،‬آن را وارد خشککن میکنند تا خشک شده و رطوبت آن کاهش‬
‫یابد؛ سپس آن را وارد انبار میکنند‪.‬‬
‫همانطور که در نمودار مشاهده میشود‪ ،‬پساب قوی و ضعیف حاصل از پخت یک بهعنوان پایه پخت دو استفاده میشود‬
‫و در آپارات پخت دو تمام عملیانی که قبالً در پخت یک توضیح داده شد‪ ،‬انجام میگیرد تا پخت دو تهیه شود و بعد‬
‫از رفریژرانت‪ ،‬از طریق ناو باالی سانتریفیوژ‪ ،‬وارد سانتریفیوژ میشود و در اثر سانتریفیوژ کردن پخت دو پساب آن‬
‫خارج میشود که پساب پخت دو (‪ )II‬گفته میشود و از آن بهعنوان پایه پخت سه استفاده میشود و شکری که از این‬
‫مرحله بدست میآید‪ ،‬شکر زرد یا قهوهای شناخته میشود که این شکر در آب گرم حل میشود و کلرس (‪ )II‬یا رفونت‬
‫(‪ )II‬بدست میآید که از آن بهعنوان پایه پخت یک استفاده میشود‪ .‬در ادامه پساب حاصل از پخت دو بهعنوان پایه‬
‫پخت سه استفاده میشود‪ .‬پخت سه نیز به روش مشابه تهیه میشود و زمانی که پخت سه وارد سانتریفیوژ میشود‪،‬‬
‫پسابی که از آن بدست میآید را اصطالحاً مالس گویند (مالس پساب حاصل از سانتریفیوژ پخت سه است) و شکری‬
‫که از این مرحله بدست میآید‪ ،‬شکر خام یا شکر سرخ گفته میشود‪ .‬این شکر به دو روش قابل استفاده است ‪:‬‬
‫‪ ‬در یک حالت میتوانیم آن را در آب حل کنیم و در نتیجه کلرس (‪ )III‬یا رفونت (‪ )III‬بدست میآید که از آن‬
‫بهعنوان پایه پخت سه و یک استفاده میشود‪.‬‬
‫‪ ‬در حالت دیگر میتوانیم شکر خام را در شربت رقیق حل کنیم که در این حالت آفینه بدست میآید و این آفینه‬
‫بهعنوان پایه پخت دو استفاده میشود‪.‬‬
‫‪7‬‬
‫چغندر قند‬
‫چغندر قند با نام علمی ‪ Beta vulgaris‬گیاهی دوساله از خانواده اسفناجیان (‪ )Chenopediaceae‬است که بهصورت‬
‫گیاهی یکساله برای کارخانجات قند کشت می شود‪ ،‬زیرا اگر وارد سال دوم کاشت شود تولید گل و بذر میکند و قند‬
‫ذخیره شده در ریشه آن کاهش پیدا میکند‪ .‬بنابراین چغندرهایی که با هدف تولید شکر کشت میشوند‪ ،‬در پایان سال‬
‫اول برداشت میشوند‪ .‬چغندر قند طی سال اول که رشد رویشی دارد‪ ،‬معموال فاقد ساقه است و طی این مدت تولید‬
‫انواع برگهای افقی و عمودی و ریشه مخروطی شکل میکند و ساکارز ساخته شده در برگها را در ریشه ذخیره‬
‫میکند‪ .‬معموال طول دوره رشد چغندر در سال اول برای تولید قند بین ‪ 6‬تا ‪ 9‬ماه است‪ ،‬بهطوری که ریشه مخروطی‬
‫چغندر یک ریشه مستقیم و عمودی است که بعد از مدت کوتاهی تا عمق ‪ 170‬الی ‪ 200‬سانتیمتر در خاک نفوذ‬
‫میکند و زمانی که سن گیاه به ‪ 6‬الی ‪ 8‬هفته میرسد‪ ،‬دو ردیف ریشه جانبی از داخل شیارهای طرفین ریشه (غده)‬
‫روییده میشود که چغندر از طریق این ریشههای جانبی هم از خاک سطحی و هم از خاک عمقی تغذیه میکند‪.‬‬
‫قسمت مخروطی شکل ریشه چغندر که در واقع ریشه اصلی محسوب میشود‪ ،‬به صورتی است که اگر آن را بهصورت‬
‫عرضی برش دهیم‪ 8 ،‬تا ‪ 12‬حلقه هم مرکز به رنگهای تیره و روشن در آن دیده خواهد شد‪ .‬غده چغندر قند در واقع‬
‫ریشهای بزرگ و آبدار است که از چهار قسمت زیر تشکیل شده است ‪:‬‬
‫‪ .1‬طوقه ‪ :‬قسمت باالیی غده را تشکیل میدهد و برگها از این قسمت منشأ میگیرند‪.‬‬
‫‪ .2‬گردن (سر) ‪ :‬قسمت صاف و بدون زائده در زیر طوقه است و قطورترین نقطه غده است‪.‬‬
‫‪ .3‬ریشه اصلی (تنه) ‪ :‬از زیر گردن شروع شده و تا دم ادامه دارد‪ ،‬یعنی تا جایی که قطر ریشه به حدود ‪ 3 cm‬میرسد‪.‬‬
‫‪ .4‬دم ‪ :‬انتهاییترین بخش غده چغندر است‪ ،‬یعنی از جایی که قطر غده چغندر به ‪ 3 cm‬میرسد‪.‬‬
‫بخش عمده وزن خشک ریشه را ساکارز تشکیل میدهد و قندهای دیگری مانند گلوکز‪ ،‬فروکتوز‪ ،‬رافینوز و همچنین‬
‫مواد آلی و معدنی مختلفی در ریشه چغندر وجود دارد‪ .‬هرچه مقدار ناخالصی در ریشه چغندر قند کمتر باشد‪ ،‬راندمان‬
‫استخراج قند یا شکر از چغندر افزایش پیدا میکند‪ .‬معموالً بیشترین غلظت قند در قسمت میانی تنه اصلی چغندر‬
‫قند است و معموالً در قسمت مرکز مقدار قند بیشتر است و هرچه به سمت پوسته پیش میرویم‪ ،‬غلظت ساکارز کمتر‬
‫میشود‪ .‬عالوه بر این مقدار قند در منطقه طوقه‪ ،‬گردن و دم پایین است و بهطور کلی مقدار قند در ارقام اصالح شده‬
‫چغندر بین ‪ 16‬الی ‪ %20‬است‪ .‬هرچند که ممکن است در بعضی از انواع چغندر این مقدار کمتر یا بیشتر هم باشد‪.‬‬
‫‪8‬‬
‫ترکیبات شیمایی موجود در چغندر قند‬
‫معموالً طی دورهی کاشت چغندر سه نوع کود به آن داده میشود که شامل ازت‪ ،‬فسفر و پتاس میباشد‪ .‬بهطوری که‬
‫کود پتاس تاثیر تکنولوژیک دارد‪ ،‬یعنی میتواند از یک طرف سبب افزایش قند چغندر (عیار) شود و همزمان مقدار‬
‫سدیم و پتاسیم موجود در چغندر را افزایش دهد که این مسئله برای کارخانه مناسب نیست؛ زیرا به سدیم و پتاسیم‪،‬‬
‫امالح مالسزا گفته میشود که باعث افزایش مقدار مالس در کارخانه میشوند و در نهایت راندمان تولید شکر کاهش‬
‫مییابد‪ .‬بنابراین از یک طرف کشاورزان مایل هستند کود پتاس بیشتری به چغندرها بدهند تا عیار آن باال برود و‬
‫گرانتر به کارخانهها بفروشند‪ ،‬امّا از طرف دیگر چون سدیم و پتاسیم هم باال میرود‪ ،‬بنابراین در کارخانه راندمان تولید‬
‫شکر کاهش پیدا میکند و این مسئله به ضرر کارخانه است؛ زیرا کارخانه چغندرها را گرانتر میخرد درحالیکه شکر‬
‫کمتری بدست میآورد‪.‬‬
‫ترکیبات کلی غده چغندر قند در دیاگرام زیر نشان داده شده است ‪:‬‬
‫الف‪ .‬ماده قندی چغندر ‪ -‬ساکارز ‪:‬‬
‫قند اصلی چغندر ساکارز است که یک دیساکارید با فرمول شیمیایی ‪ C12 H22 O11‬میباشد‪ .‬فقط ساکارز در صنعت‬
‫قند تبدیل به کریستال خواهد شد‪ ،‬به همین دلیل قندهایی مانند گلوکز و فروکتوز که در چغندر وجود دارند بهعنوان‬
‫مواد غیرقندی شناخته می شوند‪ .‬ساختار ساکارز به این شکل است که یک مولکول گلوکز و یک فروکتوز از طریق یک‬
‫پیوند آلفا (‪ )α‬به هم متصل شده و ساکارز را تشکیل میدهند‪ .‬مانند شکل زیر ‪:‬‬
‫‪9‬‬
‫ساکارز یک قند غیراحیاکننده است‪ ،‬بنابراین در واکنشهای قهوهای شدن مایالرد شرکت نمیکند‪ .‬امّا اگر ساکارز‬
‫هیدرولیز شود‪ ،‬یعنی پیوند بین گلوکز و فروکتوز شکسته شود‪ ،‬تبدیل به قند اینورت میشود که در این حالت احیاکننده‬
‫خواهد شد و در واکنشهای مایالرد شرکت میکند‪ .‬این واکنش در صنعت قند یک واکنش مضر است‪ ،‬زیرا از یک‬
‫طرف تولید رنگ قهوهای باعث میشود رنگ محصول نهایی خراب شود و کیفیت شکر کاهش یابد‪ ،‬از طرف دیگر وقتی‬
‫که ساکارز هیدرولیز شود‪ ،‬در واقع قند را از دست میدهیم و ضایعات قندی ایجاد میشود‪ .‬بنابراین هر نوع هیدرولیز‬
‫ساکارز میتواند منجر به ضایعات قندی و انجام واکنش مایالرد شود‪ .‬واکنشهای ساکارز در محیطهای اسیدی و قلیایی‬
‫بهصورت زیر است ‪:‬‬
‫‪ ‬اثر اسیدها بر روی ساکارز ‪:‬‬
‫ساکارز به محیط اسیدی حساس است و هیدرولیز میشود‪ ،‬در نتیجه تبدیل به قند اینورت میشود که شدت و سرعت‬
‫هیدرولیز ساکارز در محیط اسیدی بستگی به ‪ ، pH‬زمان و دما دارد‪ .‬بنابراین نتیجه میگیریم که در کارخانه قند نباید‬
‫در هیچ یک از مراحل فرآیند محیط اسیدی شود‪.‬‬
‫‪ ‬اثر قلیا بر روی ساکارز ‪:‬‬
‫معموالً در شرایط قلیایی ساکارز مقاوم است‪ ،‬مگر اینکه قلیا خیلی شدید باشد که در این صورت هم ساکارز هیدرولیز‬
‫شده و تبدیل به اینورت میشود‪ .‬بنابراین در کارخانه قند تقریبا در اکثر مراحل‪ pH ،‬فرآیند قلیایی است‪.‬‬
‫هیدرولیز ساکارز به سه صورت انجام میگیرد که شامل ‪:‬‬
‫‪ .1‬هیدرولیز اسیدی‬
‫‪ .2‬هیدرولیز قلیایی (قلیای شدید)‬
‫‪ .3‬هیدرولیز توسط میکروارگانیسمها‬
‫تشکیل ساکارات‬
‫ساکارز میتواند در اثر ترکیب با فلزات قلیایی خاکی (کلسیم‪ ،‬منیزیم‪ ،‬باریم‪ ،‬استرانسیم و رادیوم)‪ ،‬تولید ساکارات کند‪.‬‬
‫از این خاصیت در کارخانه قند برای قندگیری از مالس به روش استفن استفاده میشود‪ .‬از بین فلزات قلیایی خاکی‬
‫در روش استفن از کلسیم استفاده میشود؛ زیرا هم ارزان است و هم در دسترس و هم این که مشکالت بهداشتی و‬
‫سمیّت سایر فلزات این گروه را ندارد‪ .‬باید توجه داشت ساکارز در واکنش با کلسیم فقط در دمای پایین و حدود ℃ ‪4‬‬
‫تبدیل به ساکارات کلسیم میشود‪ .‬طبق واکنش زیر ‪:‬‬
‫مونو کلسیم ساکارات‬
‫دی کلسیم ساکارات‬
‫فقط در دمای ‪ 4‬درجه سانتیگراد‬
‫کلسیم‬
‫‪+‬‬
‫ساکارز‬
‫تری کلسیم ساکارات‬
‫تری کلسیم ساکارات بهصورت نامحلول است و رسوب میکند‪ ،‬در حالی که مونو و دی کلسیم ساکارات محلول هستند‪.‬‬
‫البته بیش از ‪ % 90‬ساکارز موجود در مالس طی این واکنش تبدیل به تری کلسیم ساکارات میشود‪.‬‬
‫در کارخانه قند برای قندگیری از مالس به این شکل عمل میشود که ابتدا مالس اولیه را با آب رقیق میکنند تا‬
‫بریکس آن به ‪ 10‬برسد (‪ ،)BX = 10‬به این مالس رقیق شده اصطالحا " فر مالس" گفته میشود‪ .‬سپس فر مالس‬
‫‪10‬‬
‫را تا دمای ℃ ‪ 4‬سرد میکنند و بعد پودر آهک به آن اضافه میشود‪ .‬بدین ترتیب ساکارز موجود در مالس با کلسیم‬
‫موجود در آهک واکنش میدهد و تبدیل به مونو‪ ،‬دی و تری کلسیم ساکارات میشود‪ .‬از آنجا که تریکلسیم ساکارات‬
‫نامحلول است‪ ،‬رسوب میکند‪ .‬بنابراین در مرحله بعد مالس را از صافی عبور میدهند تا رسوب تریکلسیم ساکارات‬
‫جدا شود و این رسوب را به فرآیند اصلی تولید شکر از چغندر در مرحله آهکخور دوم اضافه میکنند تا بقیه مراحل‬
‫فرآیند را طی کند‪ .‬هرچند که مونو و دی کلسیم ساکارات محلول هستند‪ ،‬امّا میتوانیم مالس را حرارت دهیم تا این‬
‫دو نیز رسوب کنند و قابل جداسازی شوند؛ البته این کار توجیه اقتصادی ندارد چون مقدار آنها کم است‪.‬‬
‫ب‪ .‬مواد غیرقندی چغندر‬
‫‪ .1‬قند اینورت ‪:‬‬
‫از نظر تعریف به مجموع گلوکز و فروکتوز به نسبت مساوی که از هیدرولیز ساکارز بدست میآیند‪ ،‬قند اینورت گفته‬
‫میشود‪ .‬بطور طبیعی مقداری قند اینورت در چغندر وجود دارد‪ ،‬امّا اگر شرایط نگهداری چغندر در سیلوها مناسب‬
‫نباشد‪ ،‬مقدار آن میتواند افزایش پیدا کند و یا اگر محیط شربتها اسیدی شود و یا میکروارگانسیمها فعالیت کنند‪،‬‬
‫مقدار قند اینورت افزایش پیدا میکند‪ .‬واکنش اینورت در محیط قلیایی و اسیدی برعکس ساکارز است بهطوری که‬
‫اینورت در محیط قلیایی تجزیه میشود و تبدیل به اسید الکتیک میشود‪ ،‬امّا اینورت در محیط اسیدی مقاوم است‬
‫مگر اینکه محیط بسیار اسیدی باشد که در این حالت اینورت تجزیه میشود و تبدیل به "هیدروکسی متیل فورفورال"‬
‫میشود‪ .‬این واکنش اساس یک آزمون به نام تست مولیش یا آزمایش آلفا نفتول است‪ .‬این آزمایش برای تشخیص‬
‫کیفی ساکارز میباشد که وجود یا عدم وجود ساکارز را معلوم میکند‪ .‬در واقع این آزمایش کمی نیست‪ ،‬یعنی مقدار‬
‫ساکارز را اندازهگیری نمیکند و بهعنوان مثال جهت تشخیص تقلب در عسل و یا در کارخانه قند جهت تشخیص وجود‬
‫یا عدم وجود قند در آب ورودی کوره بخار است؛ چون اگر آب ورودی کوره بخار قند داشته باشد‪ ،‬خطرناک است و‬
‫میتواند منجر به انفجار کوره بخار شود‪ ،‬به همین دلیل دائما این آب را آزمایش میکنند تا از عدم وجود قند مطمئن‬
‫شوند‪ .‬بدین صورت که مقداری نمونه آب ورودی کوره بخار را در یک لوله آزمایش میریزیم و بعد چند قطره اسید‬
‫سولفوریک غلیظ (‪ )H2SO4‬به آن اضافه میکنیم‪ ،‬در این صورت اگر قند در نمونه وجود داشته باشد در محیط اسیدی‬
‫تبدیل به اینورت میشود و اینورت هم در محیط اسیدی قوی تبدیل به هیدروکسی متیل فورفورال میشود و بعد با‬
‫اضافه کردن معرف آلفا نفتول‪ ،‬یک حلقه بنفش رنگ در سطح محلول تشکیل میشود و بنابراین با دیدن رنگ بنفش‬
‫نتیجه میگیریم که در نمونه مورد آزمایش قند وجود دارد‪.‬‬
‫‪ .2‬رافینوز ‪:‬‬
‫یک تری ساکارید است که از گلوکز‪ ،‬فروکتوز و گاالکتوز تشکیل شده است و معموالً به مقدار کمی در چغندر وجود‬
‫دارد‪ ،‬اما ممکن است شرایط نگهداری چغندر در سیلوها مناسب نباشد و مقدار آن افزایش یابد‪ .‬در هر حال رافینوز در‬
‫نیشکر وجود ندارد امّا در چغندر وجود دارد و دو مشکل اصلی میتواند در صنعت قند ایجاد کند شامل ‪:‬‬
‫رافینوز از یک طرف ویسکوزیته شربت را افزایش میدهد و افزایش ویسکوزیته میتواند عملیات کریستالیزاسیون ساکارز‬
‫را دچار مشکل کند‪ ،‬سرعت عبور شربت از صافی را نیز کم میکند و همچنین سرعت تهنشین شدن مواد در شربت‬
‫کاهش پیدا میکند‪ .‬مشکل دیگر رافینوز این است که معموالً در قسمت تصفیه از شربت جدا نمیشود‪ ،‬بنابراین تا‬
‫آخرین مرحله فرآیند در شربت باقی میماند تا وارد مرحله کریستالیزاسیون میشود و در این مرحله بخشی از رافینوز‬
‫‪11‬‬
‫به کریستالهای سوزنی شکل تبدیل میشود که کیفیت شکر را کاهش میدهد و بخشی دیگر از آن که به کریستال‬
‫تبدیل نشده هم وارد مالس میشود‪ .‬مالسی که رافینوز باالیی داشته باشد‪ ،‬برای قندگیری از مالس معموال مناسب‬
‫نیست‪ .‬یکی از تفاوتهای مالس چغندر و مالس نیشکر در رافینوز است‪ ،‬بطوری که مالس نیشکر رافینوز ندارد‪.‬‬
‫‪ .3‬کستوز ‪:‬‬
‫یک تری ساکارید است که به مقدار کمی در چغندر وجود دارد و طی نگهداری چغندر در سیلو ممکن است مقدار آن‬
‫افزایش یابد‪ ،‬امّا تاثیر تکنولوژیک خاصی در فرآیند ندارد‪.‬‬
‫‪ .4‬مارک (‪: )Marc‬‬
‫به مواد غیرقندی نامحلول در آب چغندر‪ ،‬اصطالحا مارک گفته میشود و مقدار آن بهطور متوسط ‪ %5‬از ترکیبات‬
‫چغندر است‪ .‬مارک از ترکیباتی مانند سلولز‪ ،‬همیسلولز و لگنین تشکیل شده است که به این مواد اصطالحا مواد‬
‫خشبی (مواد چوبی) هم گفته میشود‪ .‬در واقع تمام ترکیبات موجود در چغندر قند بجز مارک وارد شربت چغندر‬
‫خواهند شد و مارک در واقع بهصورت تفاله از دستگاه دیفوزیون خارج میشود‪.‬‬
‫‪ .5‬پکتین ‪:‬‬
‫پکتین موجود در چغندر بهصورت طبیعی مولکولهای بزرگی دارد و به همین دلیل غیرمحلول است‪ ،‬در واقع‬
‫مولکولهای پکتین زمانی بهصورت محلول در میآید که مولکولهای آن شکسته شود و زنجیره آن کوتاه شود‪ .‬از جمله‬
‫عواملی که طی فرآیند میتواند باعث شکسته شدن پکتین شود‪ ،‬وجود محیط قلیایی و دمای باالست و بخصوص در‬
‫مرحله دیفوزیون یا استخراج شربت از خالل‪ ،‬اگر مولکول پکتین شکسته شود‪ ،‬از یک طرف باعث میشود ویسکوزیته‬
‫شربت باال برود و در نتیجه عبور شربت از صافیها مشکلتر میشود و سرعت تهنشین شدن مواد در شربت کم میشود‬
‫و همچنین کریستال شدن ساکارز هم مشکلتر میشود و از طرف دیگر پکتین باعث میشود سطح خارجی تفالهای‬
‫که از دیفوزیون خارج میشود‪ ،‬لزج شده و در نتیجه این تفاله در دستگاه پرس به خوبی پرس نمیشود و آب بیشتری‬
‫در تفاله پرس باقی میماند‪ ،‬لذا برای خشک کردن این تفاله باید سوخت و انرژی بیشتری مصرف کنیم‪.‬‬
‫‪ .6‬اسیدهای آلی ‪:‬‬
‫اسی دهای موجود در چغندر شامل اسید مالیک‪ ،‬اسید گالیکونیک‪ ،‬اسید بوتریک‪ ،‬اسید استیک‪ ،‬اسید سوکسنیک‪ ،‬اسید‬
‫نیتریک‪ ،‬اسید پیرولیدین و اسید فرمیک میباشد‪ .‬مقدار این اسیدها بسته به شرایط رشد چغندر و نگهداری در سیلوها‬
‫متغیر است‪ .‬معموال چون در اکثر مراحل فرآیند ‪ pH‬شربت قلیایی است‪ ،‬لذا این اسیدها تاثیر تکنولوژیک خاصی ندارند‪.‬‬
‫‪ .7‬ساپونین ‪:‬‬
‫ساپونین یک ماده کفزا است و در بسیاری از محصوالت کشاورزی وجود دارد مانند چغندر‪ ،‬لبو‪ ،‬گوجه فرنگی‪،‬‬
‫سیبزمینی‪ ،‬برنج و ‪ ...‬که باعث می شود هنگام جوشاندن این مواد‪ ،‬کف زیادی تولید شود‪ .‬در صنعت ایجاد کف دو‬
‫مشکل اساسی ایجاد میکند ‪ :‬اوالً کف مانند یک الیه عایق عمل میکند و انتقال حرارت را کاهش میدهد و ثانیاً با‬
‫توجه به اینکه کف بخشی از حجم دستگاه و مخازن را اشغال میکند‪ ،‬بنابراین باعث میشود ظرفیت دستگاه کاهش‬
‫یابد‪ .‬به همین دلیل در صنعت باید با استفاده از مواد ضدکف‪ ،‬آنها را از بین ببریم‪ .‬مواد ضدکف عمدتاً با استفاده از‬
‫روغنهای معدنی که از قطران نفت بدست میآیند‪ ،‬تهیه میشوند‪.‬‬
‫‪12‬‬
‫‪ .8‬لیپیدها ‪:‬‬
‫در چغندر قند مقدار جزئی چربی وجود دارد‪ ،‬اما بسیار ناچیز است و از نظر قندسازی و تکنولوژی اهمیتی ندارد‪.‬‬
‫‪ .9‬مواد غیرقندی ازتدار ‪:‬‬
‫مهمترین ترکیبات غیرقندی ازتدار در چغندر قند شامل آمیدها‪ ،‬بتائینها‪ ،‬پروتئینها‪ ،‬اسیدهای آمینه و ازتهای مضر‬
‫میباشد‪ .‬ترکیبات این چنینی ترکیباتی هستند که حاللیت ساکارز را افزایش میدهند و در نتیجه از کریستالیزاسیون‬
‫ساکارز جلوگیری میکنند؛ زیرا حاللیت و کریستالیزاسیون عکس یکدیگرند‪ .‬از بین ترکیبات فوق‪ ،‬بتائین ترکیبی است‬
‫که در نیشکر وجود ندارد و فقط در چغندر است‪ ،‬این ترکیب در تمام مراحل فرآیند در شربت باقی میماند و وارد‬
‫مرحله کریستالیزاسیون میشود و باالخره وارد مالس میشود‪ .‬بنابراین یکی دیگر از تفاوتهای مالس حاصل از چغندر‬
‫و مالس حاصل از نیشکر‪ ،‬مربوط به وجود و عدم وجود بتائین است‪.‬‬
‫‪ .10‬مواد رنگی ‪:‬‬
‫ب طور طبیعی در چغندر قند رنگی وجود ندارد‪ ،‬امّا بعضی از ترکیبات موجود در چغندر میتوانند باعث تولید رنگ شوند‬
‫و بهطور کلی در صنعت قند هر رنگی که ایجاد میشود‪ ،‬مضر است و میتواند از یک طرف رنگ محصول نهایی را خراب‬
‫کند و از طرف دیگر بعضی از این رنگها باعث از دست رفتن ساکارز میشوند‪ .‬بهطور کلی در کارخانه قند رنگهای‬
‫کارامل‪ ،‬مالنوئیدین‪ ،‬کمپلکس پلیفنول آهن و مالنین میتواند تشکیل شود‪.‬‬
‫الف) کارامل ‪:‬‬
‫کارامل رنگی است قهوهای که مستقیما از ساکارز بدست میآید‪ ،‬بدین صورت که اگر همزمان دما باال باشد و بریکس‬
‫(ماده خشک) هم باال باشد (رطوبت کم)‪ ،‬ساکارز تبدیل به کارامل میشود و در نتیجه از یک طرف ساکارز را از دست‬
‫میدهیم و ضایعات قندی ایجاد میشود و از طرف دیگر تشکیل کارامل باعث خراب شدن رنگ محصول نهایی میشود‪.‬‬
‫بنابراین در مراحلی از فرآیند که بریکس شربت باال است‪ ،‬مثل آخرین مرحله اواپراسیون و کل مراحل کریستالیزاسیون‪،‬‬
‫الزم است برای جلوگیری از تشکیل کارامل دما را کاهش دهیم که بدین منظور این مراحل تحت خأل انجام میشود‪.‬‬
‫ب) مالنوئیدین ‪:‬‬
‫این رنگ قهوهای است و در اثر واکنش میالرد که در واقع ترکیب قند احیاکننده با اسیدهای آمینه است‪ ،‬بوجود میآید‪.‬‬
‫در صنعت قند اینورت موجود در شربت بهعنوان قند احیاکننده با اسیدهای آمینه موجود در شربت مثل آسپارژین و‬
‫گلوتامین واکنش میدهد و تبدیل به مالنوئیدین میشود و به این واکنش میالرد گفته میشود‪ .‬اگر مالنوئیدین در‬
‫شربت تولید شود‪ ،‬نمی توانیم در قسمت تصفیه آن را از شربت جدا کنیم و به همین دلیل بایستی از تشکیل آن‬
‫جلوگیری کنیم‪ .‬بدین منظور این شربت را در مرحله آهکخور دوم قلیایی میکنیم (‪ )pH ≥ 12.6‬که در نتیجه آن‪،‬‬
‫اینورت و اسیدهای آمینه آسپارژین و گلوتامین تجزیه میشوند و دیگر قادر به تشکیل مالنوئیدین نخواهند بود‪.‬‬
‫ج) کمپلکس پلیفنول آهن ‪:‬‬
‫این رنگ که آجری مایل به قرمز است‪ ،‬معموال در اثر تماس شربت با آهن دستگاهها و مخازن و یا لولهها ممکن است‬
‫ایجاد شود‪ .‬امّا با توجه به اینکه جنس ماشینآالت و مخازن از استیل ضد زنگ و یا پوششدار است‪ ،‬معموال این رنگ‬
‫تشکیل نمیشود مگر این که خوردگی در دستگاهها ایجاد شده باشد‪.‬‬
‫‪13‬‬
‫د) مالنین ‪:‬‬
‫مالنین سیاه رنگ است که از اسیدهای آمینه موجود در چغندر و فعالیت آنزیمهای اکسیداز و در حضور اکسیژن هوا‬
‫ایجاد میشود؛ بهطوری که اسید آمینه تیروزین موجود در چغندر در اثر فعالیت آنزیم تیروزیناز در مجاورت اکسیژن‬
‫هوا تبدیل به مالنین میشود‪ .‬به عبارتی علت اینکه خاللهای چغندر (برشهای چغندر) بعد از مدتی که در معرض‬
‫هوا قرار میگیرند سیاه می شوند‪ ،‬در واقع تشکیل مالنین است‪ .‬در هر حال این رنگ خواه ناخواه در خاللهای چغندر‬
‫تشکیل میشود و وارد شربت خواهد شد و یکی از دالیل اینکه شربت خام چغندر تیره و سیاه است‪ ،‬مربوط به مالنین‬
‫است؛ امّا این رنگ مشکلی در تکنولوژی ایجاد نمیکند و نیازی نیست مانع از تشکیل آن شویم‪ ،‬زیرا بهراحتی در‬
‫قسمت تصفیه از شربت جدا میشود‪.‬‬
‫‪ .11‬مواد معطر ‪:‬‬
‫عمدهترین مواد معطر چغندر الکل پیرون‪ ،‬وانیلین و استامین میباشند که به لحاظ تکنولوژیک تاثیر خاصی ندارند و‬
‫مقدار آنها جزئی است‪.‬‬
‫‪ .12‬آنزیمها ‪:‬‬
‫آنزیمهای موجود در چغندر قند شامل فسفریالز‪ ،‬اینورتاز‪ ،‬دهیدروژناز‪ ،‬اکسیداز‪ ،‬دسیموالز و ردوکتاز میباشد‪ .‬همانطور‬
‫که قبالً هم اشاره شد‪ ،‬برخی از این آنزیمها در واکنش تولید رنگ شرکت میکنند مثل تیروزیناز که جزو آنزیمهای‬
‫اکسیداز است و همچنین اینورتاز که باعث میشود ساکارز موجود در چغندر هیدرولیز شود و تبدیل به اینورت شود و‬
‫ضایعات قندی ایجاد کند که عالوبر این اینورت حاصله نیز میتواند در واکنش میالرد شرکت کند؛ بخصوص در مرحله‬
‫نگهداری چغندر در سیلوها چنانچه به هر دلیلی رطوبت چغندر کاهش پیدا کند‪ ،‬فعالیت اینورتاز هم بیشتر میشود‪.‬‬
‫امّا با توجه به اینکه غشا سلولی آنزیمها عمدتا پروتئینی است‪ ،‬بنابراین آنزیمها در اثر حرارت از بین میروند‪ ،‬لذا در‬
‫کارخانه قند تا مرحله تولید خالل احتمال فعالیتهای آنزیمی وجود دارد که از حرارت استفاده نشده است‪ .‬به عبارتی‬
‫از سیلوهای نگهداری تا مرحله تولید خالل و قبل از دستگاه دیفوزیون و از دیفوزیون به بعد چون دما باال میرود‪،‬‬
‫آنزیمها نیز از بین میروند‪.‬‬
‫‪ .13‬مواد معدنی ‪:‬‬
‫به مواد معدنی خاکستر (‪ )Ash‬هم گفته میشود که شامل کاتیونها و آنیونها هستند‪ .‬مانند سدیم و پتاسیم (امالح‬
‫مالسزا)‪ ،‬منیزیم (امالح قندساز و کمککننده کریستالیزاسیون ساکارز)‪ ،‬کلسیم‪ ،‬فسفاتها‪ ،‬کلریتها‪ ،‬سیلیکاتها و‬
‫ترکیبات کم مقدار (‪ )Trace Elements‬که در مجموع ‪ %0/75‬از ترکیبات چغندر را تشکیل میدهند‪.‬‬
‫‪ .14‬میکروارگانیسمها ‪:‬‬
‫از آنجا که همراه با چغندر همیشه مقداری گل و خاک وجود دارد‪ ،‬طبیعی است که میکروارگانیسمها همراه با چغندر‬
‫بتوانند وارد فرآیند تولید شوند و چنانچه شرایط برای فعالیت میکروارگانیسمها در فرآیند مهیا شود‪ ،‬دو مشکل اساسی‬
‫را ایجاد میکنند ‪:‬‬
‫‪ ‬اوالً ساکارز را مصرف میکنند و در نتیجه ضایعات قندی ایجاد میشود‪.‬‬
‫‪14‬‬
‫‪ ‬ثانیاً میکروارگانیسمها در اثر فعالیت متابولیتهایی تولید میکنند مثل گاز‪ ،‬اسید و پلیساکاریدها که هر کدام از‬
‫اینها باعث بروز مشکالت مضاعفی میشوند؛ مثالً گاز مانند یک الیه عایق عمل میکند و انتقال حرارت را کاهش‬
‫میدهد و همچنین اگر در مرحله دیفوزیون گاز تولید شود‪ ،‬می تواند حرکت خالل را دچار اختالل کند و یا اسید‬
‫تولید شده میتواند ‪ pH‬شربت را کاهش دهد و در نتیجه مجددا ساکارز هیدرولیز شود و ضایعات قندی بوجود‬
‫آید و یا پلیساکارید تولید شده باعث باال رفتن ویسکوزیته شربت شده و در نتیجه مشکالت مربوط به افزایش‬
‫ویسکوزیته شربت ایجاد میشود (مانند سخت شدن عبور از صافی‪ ،‬کم شدن سرعت تهنشین شدن مواد در شربت‬
‫و ایجاد مشکل در کریستالیزاسیون ساکارز)‪ .‬مهمترین میکروارگانیسمهایی که در صنعت قند با آنها سروکار داریم‬
‫شامل ‪ B.subtillis‬و ‪( L.mesenteroides‬باسیلوس سوبتیلیس و لوکونوستوک مزانتروئیدس) میباشد‪.‬‬
‫عملیات قبل از سیلو کردن یا نگهداری چغندر‬
‫‪ .1‬برداشت چغندر در مزرعه‬
‫‪ .2‬توزین اولیه کامیون در کارخانه (‪)W1‬‬
‫‪ .3‬عیارسنج‬
‫‪ .4‬تخلیه چغندر در سیلوها‬
‫‪ .5‬توزین ثانویه کامیون در کارخانه (‪)W2‬‬
‫پس از برداشت‪ ،‬کامیون محتوی چغندر به محض ورود به کارخانه وزن میشود و تحت عنوان (‪ )W1‬این وزن ثبت‬
‫میشود و بعد از آن کامیون به قسمت عیارسنج منتقل میشود‪ .‬در عیارسنج از طریق نمونهبرداری از چغندرها باید دو‬
‫پارامتر درصد افت و عیار اندازه گیری شود‪ .‬درصد افت برای محاسبه وزن خالص چغندر الزم است‪ ،‬به این دلیل که‬
‫درصد افت نشاندهنده ناخالصیهای همراه با چغندر است و عیار نیز برای تعیین قیمت چغندر الزم میباشد‪ ،‬بدین‬
‫صورت ک ه در هر کشوری یک عیار پایه یا عیار مبنا برای تعیین قیمت چغندر تعریف میشود و در ایران عیار پایه ‪%16‬‬
‫است‪ ،‬به این معنی که دولت هر سال قیمت هر تن چغندر را (بهاره و پاییزه) اعالم میکند که منظور از این قیمت هر‬
‫تن چغندری است که ‪ %16‬قند داشته باشد‪ .‬بنابراین در کارخانه در همان ابتدا باید عیار چغندرهایی که به کارخانه‬
‫فرستاده شده را اندازه گرفت تا قیمت هر تن چغندر را محاسبه کرد و پول کشاورز را پرداخت کرد‪.‬‬
‫برای تعیین درصد افت و عیار ابتدا از چغندرهای داخل کامیون نمونهبرداری میکنیم و وزن نمونهها را تحت عنوان‬
‫‪ P1‬قرار میدهیم‪ ،‬سپس آنها را شستشه و دوباره تحت عنوان ‪ P2‬وزن میکنیم‪ .‬با استفاده از فرمول زیر درصد افت یا‬
‫درصد ‪ Tare‬محاسبه میشود ‪:‬‬
‫سپس عیار چغندر نیز به روش پالریمتری اندازهگیری می شود تا بتوانیم با این دو پارامتر وزن و قیمت چغندر را‬
‫محاسبه کنیم‪ .‬بعد از این مرحله‪ ،‬کامیون به سمت دستگاه تخلیه میرود تا چغندرهای آن تخلیه و به سیلوها منتقل‬
‫شود‪ .‬البته دستگاه تخلیه در حد ممکن بخشی از گل و خاک را از چغندر جدا میکند و بعد از اینکه کامیون خالی‬
‫شد‪ ،‬این گل و خاک را به کامیون برمیگردانند و سپس کامیون مجددا به سمت باسکول میرود تا وزن آن را مجددا‬
‫اندازه بگیرند و تحت عنوان وزن ثانویه (‪ )w2‬ثبت میشود‪ .‬بعد از این مرحله میتوان محاسبات مربوط به وزن و قیمت‬
‫را انجام داد‪.‬‬
‫‪15‬‬
‫مثال) اگر وزن کامیون محتوی چغندر که به کارخانه داده شده ‪ 40/55‬تن باشد و وزن کامیون بعد از اینکه تخلیه شد‪،‬‬
‫‪ 15‬تن باشد‪ ،‬چنانچه وزن نمونههای برداشت شده در عیارسنج ‪ 12/52‬کیلوگرم و بعد از شستشو وزن نمونهها ‪11/97‬‬
‫کیلوگرم شده باشد ‪:‬‬
‫الف) درصد افت را محاسبه کنید‪.‬‬
‫)‪(p1 − p2‬‬
‫‪12.52 − 11.97‬‬
‫= ‪× 100‬‬
‫‪× 100 = 4.39 %‬‬
‫‪p1‬‬
‫‪12.52‬‬
‫= درصد افت‬
‫ب) وزن نسبی یا وزن ناخالص (‪ )Gross weight‬را محاسبه کنید‪.‬‬
‫‪ = w1 − w2 = 40.55 − 15 = 25.55 Tonne‬وزن نسبی‬
‫ج) وزن خالص چغندر را محاسبه کنید‪.‬‬
‫)‪(25.55)(100 − 4.39‬‬
‫‪= 24.42 Tonne‬‬
‫‪100‬‬
‫=‬
‫)درصد افت ‪((100 −‬وزن نسبی)‬
‫‪100‬‬
‫= وزن خالص )‪(Net Weight‬‬
‫د) مقدار ناخالصی را محاسبه کنید‪.‬‬
‫‪ = 25.55 × 4.39% = 1.121645 Tonne‬وزن نسبی × درصد افت = وزن ناخالصیها‬
‫‪ = 25.55 − 24.42 ≈ 1.13 Tonne‬وزن نسبی ‪ −‬وزن خالص = وزن ناخالصیها‬
‫برای محاسبه قیمت هر تن چغندر بایستی ابتدا فاکتور قیمت (‪ )Payment factor‬مربوط به این کشاورز را با توجه‬
‫به عیار چغندر بدست آوریم و بعد با در نظر گرفتن وزن چغندر‪ ،‬مبلغ قابل پرداخت به کشاورز محاسبه میشود‪.‬‬
‫ه ) اگر عیار چغندری که این کشاورز به کارخانه ارسال کرده ‪ %17‬باشد و عیار متوسط چغندر کشاورزان منطقه ‪%16‬‬
‫باشد‪ ،‬فاکتور قیمت را محاسبه کنید‪.‬‬
‫‪17‬‬
‫‪= 1.0625‬‬
‫‪16‬‬
‫=‬
‫متوسط درصد قند هر کشاورز‬
‫متوسط درصد قند همه کشاورزان‬
‫= فاکتور قیمت یا پیمان (‪)Payment Factor‬‬
‫و) چنانچه قیمت پایه چغندر که از طرف دولت اعالم میشود ‪ 620‬هزار تومان باشد‪ ،‬مبلغ کلی که باید به کشاورز‬
‫پرداخت کنیم را محاسبه کنید‪.‬‬
‫تومان ‪ = 1.0625 × 620000 = 658750‬قیمت پایه × فاکتور پیمان = قیمت هر تن چغندر‬
‫این پول بابت وزن نسبی چغندر داده میشود‪ .‬بنابراین خواهیم داشت ‪:‬‬
‫تومان ‪ = 25.55 × 658750 = 16831062.5‬قیمت هر تن چغندر × وزن نسبی = کل مبلغ پرداختی به کشاورز‬
‫نکته ‪ :‬وزن کل که الزم داریم برای محاسبه قیمت نباید وزن خالص یعنی شسته شده را استفاده کنیم‪ ،‬باید با همان‬
‫مقدار گل و خاک محاسبه کنیم یعنی با وزن نسبی‪.‬‬
‫ز) اگر عیار چغندرهای این کشاورز ‪ %15‬باشد‪ ،‬قیمت هر تن چغندر و کل مبلغ را حساب کنید‪.‬‬
‫‪15‬‬
‫‪= 0.9375‬‬
‫‪16‬‬
‫= فاکتور قیمت یا پیمان‬
‫تومان ‪ = 0.9375 × 620000 = 581250‬قیمت هر تن چغندر‬
‫تومان ‪ = 25.55 × 581250 = 14850937.5‬کل مبلغ پرداختی‬
‫‪16‬‬
‫نگهداری چغندر در سیلوهای کارخانه قند‬
‫سیلوهای نگهداری چغندر در کارخانه قند کامالً روباز هستند و عمدتا از سه نوع سیلو شامل ‪ :‬سیلوهای ذوزنقهای‪،‬‬
‫سیلوهای مدور و سیلوهای هوایی استفاده میشود‪ .‬بطوری که سیلوهای ذوزنقهای و مدور بهعنوان سیلوهای اصلی‬
‫محسوب میشوند و سیلوهای هوایی بهعنوان سیلوهای رزرو محسوب میگردند و زمانی که سیلوهای اصلی پُر شده‬
‫باشند از سیلوهای هوایی بهعنوان نگهداری چغندر استفاده میکنند و بهصورت موقت کاربرد دارند‪ .‬سیلوهای ذوزنقهای‬
‫و مدور بهصورت یک استخر کم عمق با عرض ‪ 5‬الی ‪ 6‬متر و طول ‪ 80‬الی ‪ 100‬متر میباشند که یک دیوار به ارتفاع‬
‫‪ 100‬تا ‪ 120‬سانتیمتر دور تا دور آن کشیده شده و بخشی از سیلو که داخل زمین قرار میگیرد‪ ،‬به سمت مرکز شیب‬
‫دارد‪ .‬سر تا سر طول سیلو یک کانال آب وجود دارد که برای انتقال چغندر از آنها استفاده می شود‪ .‬تفاوت سیلوهای‬
‫مدور با ذوزنقهای در شیب کف سیلو میباشد‪ ،‬بطوری که در سیلوهای مدور این بخش بهصورت نیم دایره است‪ .‬معموال‬
‫سیلوهای هوایی فقط به شکل یک سکوی برآمده از زمین هستند‪ ،‬بدون این که دیوار یا کانال آبی داشته باشند و تنها‬
‫در حدی که یک مقدار چغندر باالتر از سطح زمین نگهداری شوند تا آب باران زیر آنها جمع نشود‪.‬‬
‫چغندر قند در حین نگهداری در سیلوها مانند یک گیاه زنده تنفس میکند و برای تامین انرژی تنفسی‪ ،‬بخشی از قند‬
‫موجود در ریشه را مصرف میکند‪ ،‬بنابراین ضایعات قندی ایجاد میشود و بهعنوان ضایعات قندی ناشی از تنفس‬
‫شناخته میشود‪ .‬با توجه به اینکه کارخانه چغندر را بر اساس عیار خریداری کرده‪ ،‬بنابراین قندی که در سیلوها در اثر‬
‫تنفس از بین میرود به ضرر کارخانه است و ضایعات اقتصادی ایجا میکند‪ .‬معموالً مقدار قندی که در اثر تنفس در‬
‫کل سیلوهای کارخانجات قند کشور از بین میرود‪ ،‬بسیار قابل توجه است و به لحاظ اقتصادی هم عدد قابل توجهی‬
‫است تا حدی که تقریباً هر سال معادل سرمایهگذاری و احداث یک کارخانه قند جدید در سیلوهای کارخانجات در اثر‬
‫تنفس از بین میرود‪ .‬فرمول تنفسی چغندر قند در سیلوهای کارخانه در حین نگهداری بهصورت زیر است ‪:‬‬
‫فرمول تنفسی چغندر در حین نگهداری در سیلوها بهصورت واکنش های شماره (‪ )1‬و (‪ )3‬خواهد بود‪ .‬در اولین مرحله‬
‫از تنفس بطوری که در فرمول شماره (‪ )1‬دیده میشود‪ ،‬ساکارز هیدرولیز شده و تبدیل به قند اینورت (یک گلوگز ‪+‬‬
‫یک فروکتوز) میشود‪ .‬بطوری که تا این مرحله‪ ،‬وجود یا عدم وجود اکسیژن نقشی ندارد امّا در ادامه چنانچه چغندر‬
‫در معرض اکسیژن باشد و یا در فضای باز قرار بگیرد‪ ،‬ادامه تنفس بهصورت واکنش شماره (‪ )3‬است بطوری که گلوکز‬
‫یا فروکتوز ناشی از اولین مرحله تنفس‪ ،‬تبدیل به ‪ ،CO2‬آب و گرمای تنفسی میشود‪ .‬امّا اگر اکسیژن کافی در اختیار‬
‫چغندر نباشد‪ ،‬ادامه فرآیند تنفس بهصورت واکنش شماره (‪ )2‬بیهوازی و به شکل یک فرآیند تخمیری خواهد بود‪.‬‬
‫همانطور که مالحظه میشود‪ ،‬نگهداری در شرایط هوازی باعث تولید گرمای تنفسی بیشتری میشود‪ ،‬در حالی که در‬
‫شرایط بیهوازی گرمای تنفسی تولید شده کمتر است و هر چه گرما کمتر باشد‪ ،‬سرعت و شدت تنفس نیز کمتر‬
‫خواهد بود‪ .‬امّا با توجه به اینکه در واکنش (‪ )2‬الکل اتانول تولید شده‪ ،‬بدین معنی است که واکنش (‪ )2‬در واقع یک‬
‫‪17‬‬
‫واکنش تخمیری است و مسلماً در اثر تخمیر‪ ،‬بافت چغندر کامال از بین میرود و له میشود و در این شرایط چغندر‬
‫دیگر برای فرآیند مناسب نخواهد بود‪ .‬پس میتوان نتیجه گرفت که هر چند در شرایط هوازی گرمای تنفسی بیشتری‬
‫تولید می شود‪ ،‬امّا به ناچار بایستی چغندر را در شرایط هوازی یعنی در معرض اکسیژن و فضای باز نگهداری کنیم‪.‬‬
‫قندی که در سیلوهای کارخانه از بین میرود‪ ،‬بسیار زیاد است و ساالنه قندی به ارزش ‪ 24‬تا ‪ 25‬هزار دالر از بین‬
‫میرود‪ .‬بدین ترتیب آنچه که در سیلوهای کارخانه در اثر تنفس رخ میدهد‪ ،‬واکنش شماره (‪ )1‬و سپس واکنش شماره‬
‫(‪ )3‬است که همانطور که دیده میشود‪ ،‬قند ساکارز از بین میرود و تبدیل به آب‪ CO2 ،‬و گرما میشود‪.‬‬
‫عوامل موثر در نگهداری و تنفس چغندر‬
‫‪ .1‬سطح نسبی چغندر ‪ :‬سطح نسبی در واقع نسبت سطح به حجم میباشد‪ .‬چغندرهای یزتر سطح نسبی بیشتری‬
‫نسبت به چغندرهای بزرگتر دارند‪ ،‬در نتیجه تماس بیشتری با اکسیژن هوا دارند و شدت تنفس و ضایعات قندی در‬
‫آنها بیشتر خواهد بود‪ .‬از طرف دیگر چون چغندرهای کوچکتر هنوز دوره ی رشد خودشان را بطور کامل طی نکردند‪،‬‬
‫لذا سرعت واکنشهای آنها باالست و تنفس آنها بیشتر است‪( ..‬مخرج کسر فقط مربوط به یک عدد نیست‪ ،‬در یک‬
‫حجم مشخص تعداد چغندهای ریز بیشتر از چغندرهای درشت است)‪ .‬برای کنترل این عامل اوالً باید تا حد امکان از‬
‫برداشت چغندرهای کوچک خودداری کرد‪ ،‬ثانیاً به هر حال چغندرهای ریز و درشت وارد کارخانه خواهند شد‪ ،‬لذا باید‬
‫سعی کرد تا حد امکان آنها را جدا کرده و در سیلوهای جداگانه نگهداری شود تا بتوان چغندرهای ریزتر را زود وارد‬
‫فرآیند تولید کرد‪.‬‬
‫‪ .2‬اکسیژن ‪ :‬اگر اکسیژن محل نگهداری چغندر یا البهالی بوته چغندر در سیلوها به کمتر از ‪ %7‬برسد‪ ،‬تنفس از حالت‬
‫هوازی به سمت بیهوازی میرود و شرایط تخمیر طبق فرمول شماره (‪ )2‬پیش خواهد رفت‪ .‬به همین دلیل باید سعی‬
‫کرد تا غلظت اکسیژن در توده چغندر انباشته شده در سیلوها کاهش پیدا نکند‪ .‬این فرآیند بخصوص در چغندرهای‬
‫زیرین که تماس کمتری با هوا دارند‪ ،‬بیشتر رخ میدهد‪ .‬لذا برای جلوگیری از کاهش غلظت اکسیژن میتوان از طریق‬
‫تهویه و هوادهی به توده چغندر استفاده کرد تا اکسیژن کافی برای تنفس هوازی چغندر را فراهم کنیم‪ ،‬که این عمل‬
‫از طریق دمیدن هوا به داخل توده چغندر انجام میشود‪.‬‬
‫‪ .3‬رطوبت نسبی ‪ :‬رطوبت نسبی محیط اطراف سیلوها و پیرامون توده چغندر باید بین ‪ 90‬الی ‪ %95‬باشد‪ .‬به عبارتی‬
‫مناسبترین رطوبت نسبی برای نگهداری چغندر در سیلوها ‪ 90‬الی ‪ %95‬است؛ زیرا اگر بیشتر از ‪ %95‬باشد‪ ،‬احتمال‬
‫فعالیت میکروبی بخصوص کپکزدگی وجود دارد و اگر کمتر از ‪ %90‬باشد‪ ،‬ممکن است رطوبت چغندر کاهش یافته و‬
‫در نتیجه افت وزنی هم پیدا کند و هم با کاهش رطوبت چغندر‪ ،‬فعالیت آنزیم اینورتاز افزایش پیدا کند و در نتیجه‬
‫ضایعات قندی هم بوجود آید (تجزیه ساکارز و ایجاد ضایعات قندی)‪ .‬لذا برای کنترل رطوبت نسبی میتوان با پاشیدن‬
‫آب به محیط اطراف سیلوهای چغندر‪ ،‬رطوبت نسبی هوا را با برد و یا برای جلوگیری از کاهش رطوبت چغندر میتوان‬
‫یک پوشش یا یک الیه نازک با استفاده از آهک یا دوغاب گل (گل رقیق) روی سطح چغندر در سیلو ایجاد کرد تا از‬
‫تبخیر آب چغندر جلوگیری کنیم‪.‬‬
‫‪ .4‬درجه حرارت ‪ :‬مناسبترین دما برای نگهداری چغندر در سیلوها ‪ -1‬تا ‪ +5‬درجه سانتیگراد است‪ .‬زیرا در کمتر از‬
‫‪ -1‬درجه سانتیگراد‪ ،‬انجماد یا یخزدگی چغندر شروع میشود و در بیشتر از ‪ +5‬درجه سانتیگراد‪ ،‬سرعت تنفس بهصورت‬
‫تصاعدی افزایش پیدا میکند‪ .‬بنابراین بایستی دمای البهالی توده چغندر را کنترل کرد که این عمل با هوادهی و بویژه‬
‫‪18‬‬
‫خارج کردن گرمای تنفسی صورت میگیرد تا از افزایش دما در توده چغندر جلوگیری کرد‪ .‬همچنین برای جلوگیری‬
‫از یخزدگی چغندر در سیلوها میتوان از پوشش آهک یا گل استفاده کرد‪.‬‬
‫‪ .5‬آسیبدیدگی ‪ :‬معموالً یک چغندر آسیب دیده دو برابر چغندر سالم تنفس میکند‪ .‬به همین دلیل‪ ،‬باید سعی کرد‬
‫در مراحل برداشت‪ ،‬بارگیری در کامیون‪ ،‬حمل و نقل و تخیله در سیلوها کمترین آسیبب به چغندر وارد شود‪ ،‬بخصوص‬
‫آسیبهایی که بهصورت له شدن هستند‪ ،‬ضایعات بیشتری ایجاد میکنند‪ .‬بدین دلیل که لهشدگی قابل ترمیم نیست‬
‫و از همان محل فساد شروع میشود امّا آسیبهایی که بهصورت خراش و زخم شدن باشند‪ ،‬بعد از چند ساعت ترمیم‬
‫میشوند و در واقع خود چغندر مجددا یک پوسته تشکیل میدهد‪.‬‬
‫‪ .6‬خاک و گل و مواد خارجی ‪ :‬خاک و گل و یا سایر مواد خارجی همراه با چغندر از یک طرف میتوانند منشا میکروبی‬
‫باشند و باعث فساد میکروبی شوند و از طرف دیگر‪ ،‬این مواد فضای خالی البهالی چغندر را پر میکنند‪ .‬در نتیجه‬
‫تهویه به خوبی انجام نمیشود و گرمای تنفسی داخل توده چغندر محبوس میشود و نهایتاً سرعت تنفس بیشتر‬
‫میشود‪ .‬به همین دلیل سعی میکنند تا قبل از انتقال چغندر به سیلوها‪ ،‬تا حد امکان پل و خاک را با دستگاه تخلیه‬
‫از چغندر جدا کنند‪.‬‬
‫‪ .7‬گرمای تنفسی و یا خودگرمی ‪ :‬طبق واکنش شماره (‪ )3‬در اثر تنفس گرما یا کالری تولید میشود و این گرما‬
‫میتواند دمای هوای البهالی توده چغندر را افزایش دهد و باعث افزایش سرعت تنفس شده و سپس گرمای بیشتری‬
‫تولید میکند‪ .‬این سیکل بهصورت تصاعدی ادامه پیدا میکند‪ ،‬میتواند دائم تکرار شده و باعث گرمتر شدن دمای توده‬
‫چغندر شود‪ ،‬به این پدیده خودگرمی گفته میشود‪ .‬از بین عوامل ذکر شده‪ ،‬خودگرمی موثرترین عامل در تنفس و‬
‫ضایعات قندی سیلوها محسوب میشود (بیش از ‪ .)%70‬بنابراین با کنترل این عامل میتوان تا حد زیادی ضایعات‬
‫قندی و ضایعات وزنی ناشی از تنفس چغندر را کنترل کرد‪ ،‬که بدین منظور بایستی گرمای تنفسی ایجاد شده را از‬
‫توده چغندر خارج کرد که این عمل هوادهی با نصب فنتیالتور (فنهای خیلی بزرگ) در دیوارههای جانبی سیلو صورت‬
‫میگیرد‪ .‬در شبها که هوا خنکتر است‪ ،‬فنتیالتورها را روشن میکنند تا هوای خنک بیرون به درون توده چغندر‬
‫دمیده شود و جایگزین هوای گرم البهالی توده چغندر شود‪ ،‬بدین ترتیب از افزایش دما جلوگیری میکنیم‪.‬‬
‫مراقبت از سیلوها‬
‫برای پی بردن به شدت تنفس چغندر و افزایش دمای ناشی از آن در سیلوها چندین روش وجود دارد‪ .‬یک روش این‬
‫است که میتوان سنسورهای حرارتی در نقاط مختلف سیلو نصب کرد‪ ،‬بطوری که این سنسورها به یک آالرم متصل‬
‫هستند و به محض اینکه دما در اثر تنفس از حدی بیشتر شد‪ ،‬این سنسورها فعال شده و هشدار میدهند‪ .‬در این‬
‫حالت میتوان فنتیالتورها را روشن کرده و فرآیند هوادهی را انجام داد‪ .‬راه دیگر این است که از تغییرات ظاهری‬
‫چغندر نیز میتوان به وضعیت تنفسی پی برد‪ .‬مثالً هنگامی که تنفس شدید شود‪ ،‬بدلیل وجود آب در واکنش تنفسی‬
‫شماره (‪ )3‬سطح خارجی چغندر خیس میشود و یا ساکارز کاهش پیدا میکند و یا اینورت افزایش پیدا میکند که‬
‫همگی بیانگر شدت تنفس است‪ .‬عالوهبر این چغندرهای زیرین چون دیده نمیشوند‪ ،‬یعنی خیس بودن آنها را نمیتوان‬
‫متوجه شد‪ ،‬معموال بدلیل گرما حبس شده ممکن است بخشی از آب بهصورت بخار از سیلو ها خارج شود که این خود‬
‫نشاندهنده تنفس زیاد در چغندرهای زیرین میباشد‪.‬‬
‫‪19‬‬
‫انتقال چغندر از سیلوها به فرآیند‬
‫برای انتقال چغندر از سیلوها به فرآیند از کانالهای آب استفاده میشود‪ ،‬بطوری که کانالهای آب زیر سیلوها بعد از‬
‫خروج از سیلو به یک کانال مرکزی هدایت میشوند‪ .‬در مسیر این کانال مرکزی‪ ،‬ابتدا یک کشوی تنظیم وجود دارد‬
‫که دبی وزنی چغندر ورودی به فرآیند را تنظیم میکند و بعد از آن یک چرخ تنظیم وجود دارد که دبی حجمی چغندر‬
‫را برای ورود به فرآیند تنظیم میکند‪.‬‬
‫دستگاه علفگیر و شنگیر‬
‫در این مرحله برگ‪ ،‬علف‪ ،‬شن و سنگریزه را توسط دستگاه شنگیر و علفگیر از چغندر جدا میکنند که اساس کار‬
‫آن اختالف سرعت سقوط این مواد در آب میباشد‪ .‬البته در برخی از کارخانجات ممکن است سیستم شنگیر و علفگیر‬
‫از هم جدا باشند‪ ،‬بدین صورت که ابتدا به روش مکانیکی شن و سنگریزه را از چغندر جدا میکنند و بعد به روش‬
‫غوطهوری در آب‪ ،‬برگ و علف جدا میشود‪.‬‬
‫‪20‬‬
‫همانطور که در نمای شماتیک سیستم شنگیر و علفگیر دیده میشود‪ ،‬چغندر همراه با برگ و علف و شن وارد سیستم‬
‫میشود و کمی پایینتر از سطح آب‪ ،‬یک جریان آب با سرعت ‪ 0/01‬متر بر ثانیه وارد میشود که این آب مانع از سقوط‬
‫برگ و علف شده و اجازه نمیدهد از این نقطه پایینتر بیایند‪ ،‬زیرا سرعت سقوط برگ و علف در آب کمتر از ‪0/01‬‬
‫متر بر ثانیه است‪ .‬درحالی که شن‪ ،‬سنگریزه و چغندر از این نقطه پایینتر میآیند‪ ،‬زیرا سرعت سقوط آنها در آب‬
‫بیشتر از ‪ 0/01‬متر بر ثانیه است‪ ،‬لذا این آب نمیتواند مانع سقوط آنها شود‪ .‬کمی پایینتر‪ ،‬یک جریان آب دیگر با‬
‫سرعت ‪ 0/1‬متر بر ثانیه وارد سیستم میشود‪ ،‬بطوری که این آب اجازه نمیدهد چغندر از این نقطه پایینتر بیاید اما‬
‫نمیتواند از سقوط شن و سنگریزه جلوگیری کند‪ ،‬بنابراین شن و سنگریزه در کف این سیستم جمع شده و از آنجا‬
‫خارج میشود‪ .‬بنابراین مالحظه میشود که اساس جدا کردن برگ و علف و شن و سنگریزه از چغندر بر مبنای وزن‬
‫مخصوص (دانسیته) آنها و اختالف سرعت سقوط آنها در آب است‪.‬‬
‫البته در برخی از فرآیندها برای جدا کردن شن و سنگریزه ممکن است از روش مکانیکی استفاده شود‪ ،‬مثال چغندر از‬
‫درون یک استوانه مشبک در حال چرخش عبور کرده و بنابراین شن و سنگریزه از آن جدا میشود‪.‬‬
‫انتقال چغندر به باالترین نقطه کارخانه‬
‫از داللیل باال بردن چغندر میتوان به هدایت مواد به مراحل بعدی با استفاده از نیروی گرانش و صرفهجویی در مصرف‬
‫انرژی اشاره کرد‪ .‬برای انتقال چغندر به باالترین نقطه کارخانه از دو روش میتوان استفاده کرد که عبارتند از ‪:‬‬
‫‪ .1‬پمپ چغندر ‪ :‬در این روش چغندر همراه با جریان آب و توسط پمپ‪ ،‬بهشکل عمودی از یک لوله قطور به باالترین‬
‫نقطه کارخانه منتقل میشود‪.‬‬
‫‪ .2‬استفاده از دستگاه الواتور (‪ : )Elevator‬در این روش معموالً از سه نوع الواتور استفاده میشود ‪:‬‬
‫‪ ‬الواتور تسمهای (‪ )Belt Elevator‬که بهصورت مایل از این نوع الواتور استفاده میشود‪.‬‬
‫‪ ‬الواتور سبدی (‪ )Bucket Elevator‬که بهصورت عمودی چغندر را جابهجا میکند‪ ،‬تقریبا شبیه چرخ و فلک است‬
‫با این تفاوت که بهصورت بیضی چغندرها را باال برده و تخلیه میکند‪.‬‬
‫‪ ‬الواتور مارپیچ (‪ )Helix Elevator‬که چغندر را بهصورت عمودی توسط یک مارپیچ در داخل استوانه به سمت‬
‫باال منتقل میکند‪ ،‬شبیه مارپیچ چرخ گوشت است‪.‬‬
‫استفاده از هر یک از این روشهای فوق بستگی به شرایط و فضای کارخانه دارد‪ .‬مثال در مناطقی که مشکل آب وجود‬
‫ندارد‪ ،‬از روش پمپ چغندر استفاده میکنیم و در مناطقی که مشکل تامین آب داشته باشیم‪ ،‬از روش الواتور استفاده‬
‫میشود‪ .‬اگر فضای کافی در اختیار داشته باشد‪ ،‬از الواتور تسمهای استفاده میکنیم‪ ،‬در غیر این صورت باید از الواتورهای‬
‫عمودی استفاده کنیم (الواتور سبدی یا مارپیچ)‪.‬‬
‫شستشوی چغندر‬
‫چغندرهایی که به باالترین نقطه کارخانه منتقل شدهاند‪ ،‬ابتدا با سیستم جریان معکوس (‪ )Counter Current‬توسط‬
‫جریان آب مخالف شسته میشوند‪ .‬بدین صورت که چغندر و آب در خالف جهت یکدیگر وارد سیستمی به نام چرخ‬
‫الور میشوند و از طریق پرههای الستیکی زاویهدار که حول یک محور میچرخند‪ ،‬در خالف جهت جریان آب حرکت‬
‫کرده و همزمان با غوطهور شدن چغندر در آب‪ ،‬به یکدیگر ساییده شده و چغندرها تمیز میشوند‪ .‬نمای شماتیک‬
‫مخزن شستشوی چغندر به روش چرخ الور در شکل نشان داده شده است‪.‬‬
‫‪21‬‬
‫همانطور که در نمای شماتیک چرخ الور دیده میشود‪ ،‬آب گلآلود خروجی از دستگاه ابتدا وارد سیستم دمگیر میشود‪،‬‬
‫چون مقداری قطعات شکس ته چغندر و دم چغندر در این آب وجود دارد‪ ،‬لذا با دستگاه دمگیر آنها را از آب جدا‬
‫میکنیم‪ .‬دم چغندر و قطعات شکسته چغندر بسته به مقدار و یا سیاست کارخانه به سه صورت قابل استفاده است ‪:‬‬
‫‪ .1‬برخی از کاخانجات آن را به دامداریها میدهند‪.‬‬
‫‪ .2‬برخی دیگر آن را با تفاله مخلوط میکنند و بعد به دامداریها میدهند‪.‬‬
‫‪ .3‬در بعضی کارخانجات ممکن است آنها را با خالل چغندر مخلوط کرده تا مراحل اصلی فرآیند را همراه خالل طی‬
‫کند و قند آنها استخراج شود‪.‬‬
‫آب گلآلود خروجی از دستگاه دمگیر برای استفاده مجدد بازیابی میشود؛ بدین منظور ابتدا مقداری آهک به آن اضافه‬
‫میشود تا بار میکروبی آن کاهش یابد و همچنین ‪ pH‬آن قلیایی میشود‪ ،‬سپس وارد دکانتور تصفیه آب میشود‪ ،‬در‬
‫این قسمت برای مدتی ساکن باقی میماند تا گل آن تهنشین شود‪ .‬نتیجه یک آب نمیهشفاف از دکانتور تصفیه آب‬
‫بدست میآید و از این آب مجددا در کانالهای آب سیلوها و یا سایر بخشهای مورد نیاز استفاده میشود‪.‬‬
‫ویبراتور‬
‫ویبراتور در واقع یک صفحه مشبک و شیبدار درحال لرزش است و همزمان سه کار را انجام میدهد ‪ :‬بدین صورت که‬
‫در ابتدای ویبراتور یک دوش آب پرکلرین وجود دارد و چغندرها از زیر آن عبور میکنند تا سطح خارجی آنها ضدعفونی‬
‫شود‪ .‬در ادامه در اثر لرزش ویبراتور‪ ،‬قطرات آب از روی سطح چغندر جدا میشود‪ ،‬لذا نباید آب اضافی وارد فرآیند‬
‫تولید شود چون برای تبخیر این آب از شربت در مراحل بعدی بایستی انرژی و هزینه صرف کنیم‪ .‬در نهایت‪ ،‬در انتهای‬
‫ویبراتور یک آهنربا قرار گرفته که میخ یا هر جسم آهنی دیگر را از چغندر جدا میکند‪ .‬بعد از ویبراتور‪ ،‬چغندر از طریق‬
‫یک الواتور وارد مخزن ذخیره آسیاب چغندر (بونکر چغندر) میشود‪.‬‬
‫بونکر چغندر‬
‫بونکر یک مخزنی است که کف آن بصورت یک مخروط ناقص و شیبدار است‪ .‬چغندرهای انباشته شده در بونکر با‬
‫نیروی ناشی از فشار و وزن چغندرهای انباشته شده وارد آسیاب خالل شده و با تیغهها برخورد میکنند؛ به همین‬
‫دلیل بایستی حداقل و حداکثر چغندر انباشته شده در بونکر را رعایت کنیم‪ .‬زیرا اگر چغندرهای داخل بونکر کمتر از‬
‫حداقل شود‪ ،‬ممکن است فشار کافی روی چغندرهای پایینی برای ورود به آسیاب ایجاد نشود و اگر بیش از حد چغندر‬
‫داخل بونکر باشد‪ ،‬فشاری که به چغندرهای زیرین وارد میشود ممکن است به قدری زیاد باشد که برای تیغههای‬
‫آسیاب مشکل ایجاد کند‪.‬‬
‫‪22‬‬
‫آسیاب خالل‬
‫هدف از خالل کردن چغندر این است که سطح تماس چغندر با آب افزایش یابد‪ ،‬زیرا استخراج قند از خالل از طریق‬
‫اسمز و غوطهوری در آب صورت میگیرد‪ ،‬در نتیجه راندمان استخراج ساکارز و عصاره از چغندر افزایش پیدا کند‪ .‬لذا‬
‫برای سرعت بخشیدن به فرآیند استخراج ساکارز و عصاره چغندر‪ ،‬بایستی چغندر را به رشتههای باریک خالل تبدیل‬
‫کرد تا سطح تماس افزایش یابد‪ .‬آسیاب خالل چغندر را به رشتههای باریک تبدیل میکند و تیغههای آسیاب به نحوی‬
‫طراحی شدند که سطح مقطع خالل بهصورت ‪ V‬است‪ .‬سطح مقطع ‪ V‬دو مزیت نسبت به سطح مقطع گرد دارد ‪:‬‬
‫‪ .1‬سطح تماس آن با آب نسبت به حالت گرد بیشتر است‪ ،‬پس راندمان باال میرود‪.‬‬
‫‪ .2‬مسافتی که قند باید طی کند تا از مرکز خالل به خارج هدایت شود‪ ،‬در حالت ‪ V‬خیلی کوتاهتر از گرد است‪.‬‬
‫نحوه سنجش کیفیت ظاهری خالل‬
‫کیفیت خالل با سه پارامتر عدد سیلین‪ ،‬درصد نرمه (موس) و عدد سوئدی ارزیابی میشود‪ .‬با نتایج بدست آمده از این‬
‫سه پارامتر میتوان از یک طرف عملکرد آسیاب را کنترل کرد و از طرف دیگر فرآیند شربتگیری از خالل یا استخراج‬
‫قند در دستگاه دیفوزیون را قابل کنترل و برنامهریزی خواهد بود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫عدد سیلین (‪: )Sillin number‬‬
‫به طول ‪ 100‬گرم خالل برحسب متر‪ ،‬عدد سیلین گفته میشود که در واقع نشاندهنده ضخامت خالل است‪ .‬بطوری‬
‫که اگر عدد سیلین بزرگ باشد‪ ،‬یعنی ضخامت خالل کم یا خالل نازک است و چنانچه عدد سیلین کوچک باشد‪ ،‬یعنی‬
‫خاللها ضخیم هستند‪ .‬خالل بیش از حد ضخیم باشد‪ ،‬خروج قند از آن سختتر میشود و اگر خالل بیش از حد نازک‬
‫باشد‪ ،‬هر چند که قند راحتتر خارج میشود امّا خروج مواد غیرقندی هم بیشتر میشود و خلوص شربت کم میشود‪.‬‬
‫مناسبترین ضخامت برای خالل زمانی است که عدد سیلین بین ‪ 8‬تا ‪ 15‬متر باشد‪ .‬اگر عدد سیلین کوچکتر از ‪ 8‬متر‬
‫باشد‪ ،‬مربوط به این است که فاصله تیغه و قالب زیاد شده و برعکس اگر عدد سیلین بزرگتر از ‪ 15‬متر باشد یعنی‬
‫فاصله تیغه و قالب کم است (‪ 3‬تا ‪ 5‬میلیمتر باید فاصله باشد)‪.‬‬
‫ب‪ .‬درصد نرمه ‪:‬‬
‫خاللهایی که طولشان کوچکتر و مساوی ‪ 1‬سانتیمتر باشد‪ ،‬نرمه یا موس گفته میشود‪ .‬حداکثر مقدار قابل قبول‬
‫برای نرمه در خالل ‪ %3‬تا ‪ %5‬است‪ .‬زیرا اگر نرمه ریز باشد‪ ،‬میتواند مشکالت متعددی را طی فرآیند ایجاد کند ‪:‬‬
‫‪ ‬خیلی کوچک و ریز است ممکن است توریها و منافذ دستگاهها را مسدود کند‪.‬‬
‫‪ ‬نرمه مواد غیرقندی بیشتری نسبت به خاللهای معمولی وارد شربت میکند و خلوص شربت را کاهش میدهد‪.‬‬
‫‪ ‬نرمه چون ریز است‪ ،‬البهالی رشتههای خالل قرار گرفته و فضای ما بین خاللها را پر میکند‪ ،‬بنابراین چرخش‬
‫آب بین شبکه خالل کم میشود‪ ،‬اندما ن استخراج شربت کاهش پیدا کرده و قند کمتری از خالل خارج میشود‬
‫و بنابراین قند باقی مانده در تفاله افزایش پیدا میکند‪.‬‬
‫‪23‬‬
‫بنا به دالیل گفته شده‪ ،‬مقدار نرمه نباید بیشتر از ‪ %5‬باشد‪ .‬مهمترین دلیل زیاد شدن نرمه در خالل‪ ،‬کند شدن‬
‫تیغههای آسیاب است و دلیل دیگر مربوط به سرعت چرخش تیغهها میباشد‪ ،‬زیرا باید متناسب با بافت چغندر باشد‪.‬‬
‫مثال اگر بافت چغندر نرم شده باشد‪ ،‬باید سرعت تیغهها را کاهش داد‪ .‬عالوهبر این مسدود شدخ فضای بین تیغه و‬
‫قالب با شن‪ ،‬برگ‪ ،‬علف‪ ،‬قطعات چغندر و ‪ ...‬هم باعث افزایش نرمه میشود‪.‬‬
‫‪ : M1‬وزن خاللهای بزرگتر یا مساوی ‪ 5‬سانتیمتر‬
‫‪ : M2‬وزن خاللهای بین ‪ 1‬تا ‪ 5‬سانتیمتر‬
‫‪ : M3‬وزن خاللهای کوچکتر یا مساوی ‪ 1‬سانتیمتر‬
‫ج‪ .‬عدد سوئدی ‪:‬‬
‫یک نسبت است بین وزن خاللهایی که بزرگتر از ‪ 5‬سانتیمتر هستند به وزن خاللهایی که کوچکتر از ‪ 5‬سانتیمتر‬
‫هستند‪ .‬عدد سوئدی بیانگر شبکه رشتههای خالل در دستگاه دیفوزیون است‪ ،‬بطوری که هرچه عدد سوئدی بزرگتر‬
‫باشد‪ ،‬شبکه خالل بازتر است و هرچه عدد سوئدی کوچکتر باشد‪ ،‬شبکه خالل فشردهتر است و چرخش آب از البهالی‬
‫رشتههای خالل سختتر میشود‪ ،‬که این مسئله روی چرخش آب ال به الی خالل و در نتیجه استخراج قند از خالل‬
‫موثر است‪ .‬مناسبترین عدد سوئدی زمانی است که بیشتر از ‪ 15‬باشد و ایدهآلترین عدد سوئدی هم عدد ‪ 25‬است‪.‬‬
‫‪ : M1‬وزن خاللهایی که طول آنها بزرگتر از ‪ 5‬سانتیمتر است‪.‬‬
‫‪ : M2‬وزن خاللهایی که طول آنها بین ‪ 1‬تا ‪ 5‬سانتیمتر هستند‪.‬‬
‫ترانسپورتر و دستگاه توزین خالل‬
‫خاللهای تولید شده در آسیاب خالل از طریق یک نوار نقاله که به آن ترانسپورتر خالل هم گفته میشود‪ ،‬به دستگاه‬
‫دیفوزیون منتقل میشود‪ .‬در این قسمت یک باسکول وجود دارد که به آن "باسکول کورینوس" گفته میشود و وزن‬
‫خاللهای ورودی به فرآیند دیفوزیون را در واحد زمان اندازهگیری میکند‪ ،‬لذا در کارخانجات قند اصطالحی به نام‬
‫"عدد کورینوس" وجود دارد که بیانگر وزن خالل ورودی به فرآیند در واحد زمان است‪ .‬عالوهبر این در کارخانه قند از‬
‫خاللهای ورودی به فرآیند نمونهبرداری میشود و در آزمایشگاه درصد قند آن را اندازه میگیرند‪ ،‬بدین ترتیب طی‬
‫‪ 24‬ساعت متوسط درصد قند خالل که وارد فرآیند میشود بدست میآید‪ .‬اصطالحاً به قند موجود در خالل ورودی به‬
‫فرآیند‪" ،‬دیژسیون" گفته میشود‪ .‬با استفاده از عدد کورینوس و عدد دیژسیون‪ ،‬برخی محاسبات کارخانه انجام میشود‪.‬‬
‫مثال مقدار قند ورودی به کارخانه‪ ،‬محاسبه راندمان فرآیند یا درصد ضایعات فرآیند و یا محاسبه ضایعات قندی ناشی‬
‫از تنفس در سیلوها‪.‬‬
‫مثال) اگر طی ‪ 24‬ساعت عدد کورینوس ‪ 50‬تن باشد و طی این مدت متوسط درصد قند خالل ‪ %15‬باشد ‪:‬‬
‫الف) دیژسیون یا قند ورودی به فرآیند را حساب کنید‪.‬‬
‫تن ‪ = 50 × 0.15 = 7.5‬متوسط درصد قند × عدد کورینوس = دیژسیون‬
‫ب) طی همین مدت اگر ‪ 7/3‬تن شکر قابل فروش تولید شده باشد‪ ،‬درصد ضایعات و راندمان را حساب کنید‪.‬‬
‫)‪( 7.5 − 7.3‬‬
‫‪0.2‬‬
‫= ‪× 100‬‬
‫‪× 100 = 0.4 %‬‬
‫‪50‬‬
‫‪50‬‬
‫‪24‬‬
‫= ‪× 100‬‬
‫مقدار ضایعات‬
‫وزن ماده اولیه‬
‫= درصد ضایعات‬
‫تن ‪ = 7.5 − 7.3 = 0.2‬قند محصول ‪ −‬دیژسیون = مقدار ضایعات‬
‫= ‪× 100‬‬
‫خروجی (محصول)‬
‫ورودی (ماده اولیه)‬
‫= درصد راندمان‬
‫نکته ‪ :‬برای اطمینان از درستی نتایج‪ ،‬مجموع درصد راندمان و ضایعات باید برابر مقدار قند متوسط باشد‪.‬‬
‫شربتگیری از خالل‬
‫عمل استخراج قند یا شربت از خالل در کارخانه قند با استفاده از دستگاه دیفوزیون انجام میشود‪ .‬بدین صورت که‬
‫خالل و آب در دستگاه دیفوزیون در تماس قرار میگیرند و بنا به پدیده اسمز هم قند موجود در خالل و هم مواد‬
‫غیرقندی محلول‪ ،‬از خالل وارد آب میشود و درنتیجه آب تبدیل به شربت خواهد شد‪ .‬به عبارتی ساکارز و مواد‬
‫غیرقندی بدلیل فشار اسمزی بین خالل و آبی که در اطراف آن وجود دارد‪ ،‬از خالل خارج شده و وارد آب میشود‪.‬‬
‫این عمل تا زمانی ادامه پیدا میکند که به تعادل اسمزی برسد‪ ،‬یعنی مقدار قند و مواد غیرقندی باقی مانده در خالل‬
‫با آنچه وارد آب شده برابر شود‪ .‬بهعنوان مثال‪ ،‬فرض کنید یک ظرف محتوی آب داشته باشیم و دورن این ظرف‬
‫مقداری رشتههای باریک خالل بریزیم؛ چنانچه قند موجود در خالل ‪ %16‬و مواد غیرقندی خالل ‪ %2‬باشد‪ ،‬در این‬
‫ظرف آب چه مقدار قند و ماده غیرقندی میتواند وارد آب شود؟‬
‫پاسخ ‪ %8 :‬قند و ‪ %1‬ماده غیرقندی میتواند وارد آب شود و در این مرحله به تعادل اسمزی میرسد‪ .‬اگر بخواهیم قند‬
‫باقیمانده در خالل را استخراج کنیم‪ ،‬باید خاللهای این ظرف را به ظرف دیگری که حاوی آب تازه است منتقل کنیم‬
‫تا بنا به پدیده اسمز بخش دیگری از قند و ماده غیرقندی وارد آب شود‪ .‬در این مثال در ظرف دوم ‪ %4‬قند و ‪%0/5‬‬
‫هم ماده غیرقندی وارد آب شده و تعادل اسمزی اتفاق میافتد‪ .‬حال اگر این عمل را ادامه دهیم‪ ،‬میتوانیم بخش‬
‫عمدهای از قند و مواد غیرقندی را وارد آب کنیم و درنتیجه آب تبدیل به شربت خواهد شد‪ .‬باید توجه داشت که بدلیل‬
‫تعادل اسمزی‪ ،‬قند موجود در خالل و مواد غیرقندی خالل هیچگاه به صفر نمیرسد و ‪ %100‬قند موجود در خالل‬
‫استخراج نخواهد شد‪ .‬لذا تمامی دستگاههای دیفوزیون بر اساس تئوری گفته شده طراحی و ساخته شدهاند‪.‬‬
‫تفاوت ‪ Diffusion‬با ‪ Extraction‬در چیست؟ در ‪ Diffusion‬از طریق فشار اسمز استخراج انجام میشود‪ ،‬ولی در‬
‫‪ Extraction‬با نیروی مکانیکی و حرارت است‪ .‬مثال استخراج آب سیب‪ ،‬خروج روغن از دانههای روغنی و ‪ ...‬از طریق‬
‫‪ Extraction‬است امّا استخراج قند از چغندر قند از طریق ‪ Diffusion‬انجام میگیرد که در دیفوزیون فشار مکانیکی‬
‫نداریم‪ ،‬صرفا در آب گذاشته میشود و خود ترکیبات خارج میگردند‪.‬‬
‫دستگاههای دیفوزیون‬
‫معموالً دستگاههای دیفوزیون به دو دسته تقسیم میشوند شامل ‪:‬‬
‫‪ .1‬دستگاههای غیرمداوم مثل دستگاه باطری رابرت‬
‫‪ .2‬دستگاههای مداوم مثل دیفوزیون ‪ D.D.S ،Hildebrandt ،Buckau -Wolf ،RT ،BMA‬و ‪. Desemet‬‬
‫امروزه دستگاههای غیرمداوم مثل باطری رابرت تقریباً منسوخ شده و دیگر استفاده نمیشود و اکثرا از دیفوزیونهای‬
‫مداوم استفاده میکنند‪ .‬تمام دستگاههای دیفوزیون مداوم از هر نوع که باشند و یا هر سازنده و کشوری که آن را‬
‫طراحی میکند‪ ،‬دو بخش اصلی دارند که شامل ‪ :‬دستگاه گرمکننده خالل (همزن مایشه) و برج دیفوزیون‪.‬‬
‫‪25‬‬
‫نمای شماتیک دیفوزیونهای مداوم ‪:‬‬
‫همانطور که در شماتیک فوق دیده میشود‪ ،‬دیفوزیونهای مداوم دو بخش اصلی و مشترک دارند که عبارت است از ‪:‬‬
‫الف‪ .‬مخزن مایشه (مخزن گرم کننده) ‪ :‬خالل قبل از ورود به برج دیفوزیون بایستی گرم شود تا دمای آن با دمای‬
‫شربت داخل برج دیفوزیون تقریباً یکسان شود‪ .‬لذا در مخز ن مایشه‪ ،‬خالل با مقداری از شربت خام حاصل از برج‬
‫دیفوزیون مخلوط میشود و اصطاحاً به مخلوط خالل و شربت خام‪" ،‬مایشه" گفته میشود‪ .‬در مخزن مایشه فرآیند‬
‫اسمز و استخراج قند صورت نمیگیرد‪ ،‬یکی به این دلیل که زمان اختالط کوتاه است و دوم به این دلیل که خالل با‬
‫شربتی مخلوط شده است که حاوی قند و مواد غیرقندی است؛ لذا اختالف فشار اسمزی بین شربت و خالل در مخزن‬
‫مایشه بسیار کم است‪ ،‬بنابراین هدف فقط گرم کردن خالل است‪.‬‬
‫ب) برج دیفوزیون ‪ :‬برج دیفوزیون که ممکن است بهصورت افقی‪ ،‬عمودی و یا مایل طراحی شود‪ ،‬وظیفه اصلی استخراج‬
‫قند و فرآیند اسمز را برعهده دارد‪ .‬همانطور که در طرح شماتیک دیده میشود‪ ،‬جهت ورود خالل و آب مخالف یکدیگر‬
‫است‪ ،‬بنابراین آب و خالل بهصورت جریان معکوس (‪ )Counter Current‬وارد برج دیفوزیون میشود‪ .‬به این ترتیب‬
‫خالل در حین حرکت قند و مواد غیرقندی محلول خود را از دست میدهد و در نتیجه آب تبدیل به شربت خواهد‬
‫شد و در جهت مخالف ورود خالل‪ ،‬تفاله آبدار خارج می شود‪( .‬هیچگاه نباید آب و خالل به تعادل برسند‪ ،‬به همین‬
‫دلیل از جریان معکوس استفاده میکنیم‪).‬‬
‫تفاله آبدار خروجی از برج دیفوزیون که دارای مقداری قند است و از طرف دیگر مقدار زیادی هم آب دارد‪ ،‬وارد دستگاه‬
‫پرس میشود و تحت فشار قرار میگیرد تا بخش عمده آب آن خارج شده و آبپرس تفاله بدست آید‪ .‬معموال بخش‬
‫عمدهای از قند موجود در تفاله آبدار وارد آبپرس تفاله میشود‪ .‬مثالً اگر تفاله آبدار ‪ %0/5‬قند داشته باشد‪ ،‬ممکن‬
‫‪26‬‬
‫است ‪ %0/4‬وارد آبپرس و ‪ %0/1‬وارد تفاله شود (چون قند محلول در آب است و بیشتر در آب میماند)‪ .‬سپس آبپرس‬
‫تفاله از یک سیستم نرمهگیر عبور داده میشود تا ذرات معلق آن جدا شود‪ ،‬سپس وارد مبدل حرارتی میشود تا از یک‬
‫طرف بار میکروبی آن کاهش پیدا کند و از طرف دیگر دمای آن با دمای برج دیفوزیون تقریباً یکسان شود‪ .‬بعد از آن‬
‫آبپرس در نقطهای که در شکل شماتیک مشخص شده است‪ ،‬به برج دیفوزیون برگشت داده میشود‪ ،‬به عبارتی محل‬
‫برگشت آبپرس حدودا ‪ 1‬تا ‪ 1/5‬متر بعد از محل ورود آب تازه است‪ .‬دلیل برگشت آبپرس به برج دیفوزیون یکی‬
‫بخاطر کاهش ضایعات قندی دیفوزیون است؛ زیرا از این طریق بخش عمدهای از قند موجود در تفاله آبدار که ضایعات‬
‫محسوب میشود‪ ،‬مجددا به شربت برگشت داده میشود و دلیل دیگر صرفهجویی در مصرف آب تازه میباشد‪.‬‬
‫تفاله پرس حاصله حدود ‪ 70‬الی ‪ %80‬رطوبت دارد‪ ،‬بنابراین نمیتوانیم به مدت طوالنی آن را نگهداری کنیم‪ .‬به همین‬
‫دلیل بخشی از تفاله پرس بهصورت روزانه و تازه به دامداریها فروخته میشود و بخش عمده آن تبدیل به تفاله خشک‬
‫خواهد شد‪ .‬بدین صورت که در قسمت تفاله خشک کن با استفاده از هوای داغ و خشک‪ ،‬آن را تبدیل به تفاله خشک‬
‫میکنند تا رطوبت آن به حدود ‪ %10‬برسد و اصطالحاً به آن " تفاله خشک پرک" گفته میشود‪.‬‬
‫با توجه به رطوبت ‪ %10‬تفاله خشک پرک‪ ،‬نگهداری آن بهصورت فلهای در انبار مشکالتی را ایجاد میکند‪ ،‬بدین‬
‫صورت که اگر طی نگهداری در انبار‪ ،‬رطوبت تفاله پرک بیشتر از ‪ %10‬شود‪ ،‬یعنی رطوبت جذب کند‪ ،‬احتمال فعالیت‬
‫میکروبی وجود دارد و در اثر فعالیت میکروبی‪ ،‬گرما تولید میشود که در اثر گرمای ایجاد شده و با توجه به خشک‬
‫بودن تفاله پرک‪ ،‬میتواند باعث خودسوزی و آتشسوزی تفاله پرک شود‪ .‬از طرف دیگر‪ ،‬اگر رطوبت تفاله پرک کمتر‬
‫از ‪ %10‬شود‪ ،‬در انبار با توجه به الکتریسیته ساکن که بدلیل برخورد ذرات گردو غبار موجود در فضای انبار ایجاد‬
‫میشود‪ ،‬باز هم ممکن است خودسوزی اتفاق بیفتد‪ .‬همچنین نمیتوانیم تفاله خشک پرک را به دالیل اقتصادی به‬
‫گونهای بسته بندی کنیم که چنین مشکالتی بوجود نیاید‪ ،‬به عبارتی ارزش اقتصادی آن در حدی نیست که برای‬
‫کنترل رطوبت بخواهیم هزینه زیادی برای بستهبندی اختصاص دهیم‪ .‬به همین دلیل در برخی کارخانجات قند‪،‬‬
‫مقداری مالس به تفاله خشک پرک اضافه میکنند‪ ،‬تا هم خاصیت چسبندگی الزم را پیدا کند و هم ارزش غذایی آن‬
‫افزایش پیدا کند و سپس آن را تبدیل به تفاله قالبی میکنند که معموال به دو صورت تهیه میشود شامل ‪:‬‬
‫‪ ‬تفاله انگشتی یا فشنگی (‪ )Finger‬که شبیه به بند انگشت است‪.‬‬
‫‪ ‬بلوکی یا قالبی (‪ )Bricked‬یا مکعبی شکل‪.‬‬
‫عوامل موثر در فرآیند دیفوزیون‬
‫مهمترین عوامل موثر در فرآیند دیفوزیونهای مداوم عبارتند از ‪:‬‬
‫‪ .1‬دما (درجه حرارت)‬
‫‪ .2‬کشش (سوتیراژ)‬
‫‪ .3‬درجه دیفوزیون‬
‫‪ .4‬میکروارگانیسمها‬
‫‪ .5‬مدت زمان دیفوزیون‬
‫‪ .6‬کیفیت خالل‬
‫‪ .7‬آب دیفوزیون‬
‫‪ pH .8‬شربت‬
‫‪27‬‬
‫‪ .1‬دما (درجه حرارت) ‪:‬‬
‫همانطور که میدانیم‪ ،‬سرعت فرآیند اسمز با دما رابطه مستقیم دارد‪ .‬یعنی هر چه دما باالتر باشد‪ ،‬اسمز هم سریعتر‬
‫انجام میشود‪ .‬نقش دما در خروج قند از خالل یکی بهدلیل افزایش جنبش مولکولی در اثر افزایش دما است که باعث‬
‫میشود اسمز سریعتر اتفاق بیفتد و نقش دوم درجه حرارت‪ ،‬در خروج قند و مواد غیرقندی از خالل بدین دلیل است‬
‫که حرارت باعث میشود دیواره سلولی خالل دناتوره شود و در نتیجه مواد از آن خارج گردد‪ .‬در واقع دیواره سلولی‬
‫سلولهای خالل که ساکارز و مواد غیرقندی دارد‪ ،‬در حالت طبیعی نیمه تراوا است‪ ،‬بدین معنی که ساکارز و مواد‬
‫غیرقندی نمیتوانند از این دیواره خارج شوند‪ ،‬بلکه فقط میتوانند وارد سلول شوند‪ .‬در واقع زمانی که چغندر در مزرعه‬
‫وجود دارد‪ ،‬قند و سایر مواد غیرقندی وارد سلولهای ریشه شده و در این سلولها ذخیره میشوند امّا اجازه خروج‬
‫ندارند‪ .‬در فرآیند دیفوزیون‪ ،‬درجه حرارت پروتئینهای دیواره سلولی را دناتوره میکند و باعث میشود روزنههایی در‬
‫این دیواره سلولی ایجاد شود تا مواد خارج گردند‪ ،‬لذا به همین دلیل گفته میشود که حرارت باعث افزایش اسمز در‬
‫دیفوزیون میشود‪ .‬با این وجود نمی توان از دمای باال در دیفوزیون استفاده کرد‪ ،‬زیرا یکی از ترکیبات غیرقندی که از‬
‫خالل خارج و وارد شربت یا مواد قندی میشود‪ ،‬پکتین است‪ .‬پکتین در دمای باال شکسته میشود و مشکالتی را ایجاد‬
‫میکند‪ ،‬از جمله باعث افزایش ویسکوزیته شربت میشود و در نتیجه مشکالتی در فرآیند به وجود میآید؛ از طرف‬
‫دیگر اگر پکتین در شربت داخل برج دیفوزیون شکسته شود‪ ،‬عالوهبر افزایش ویسکوزیته شربت‪ ،‬باعث میشود سطح‬
‫رشتههای خالل لزج شده و در نتیجه خروج قند از خالل مشکل شود‪ ،‬چون روزنههای دیواره سلولی را مسدود میکند‬
‫و در نتیجه قند تفاله آبدار افزایش پیدا میکند‪ ،‬از طرف دیگر چنانچه سطح تفاله آبدار بدلیل پکتین لزج شده باشد‪،‬‬
‫باعث میشود در دستگاه پرس به خوبی پرس نشود و آب بیشتری در تفاله پرس شده باقی بماند‪ .‬لذا مجبور میشویم‬
‫هزینه بیشتری برای خشک کردن آن صرف کنیم‪ .‬بنابراین متوجه شدیم که استفاده از دمای باال در فرآیند دیفوزیون‬
‫محدودیتهایی ایجاد میکند‪ ،‬لذا مناسبترین دما برای برج دیفوزیون و انجام فرآیند اسمز ‪ 72‬درجه سانتیگراد در‬
‫نظر میگیرند‪ .‬ب طوری که این دما آنقدر باال نیست که باعث شکسته شدن پکتین شود و برای انجام اسمز هم مناسب‬
‫است‪ ،‬از طرفی این دما در واقع دمای پاستوریزاسیون محسوب میشود‪ ،‬لذا تعداد زیادی از میکروارگانیسمهای احتمالی‬
‫در دیفوزیون غیرفعال شده و از بین میروند‪ .‬البته در موارد خاص حداکثر دمایی که میتوان به مدت کوتاه در دیفوزیون‬
‫استفاده کرد‪ 85 ،‬الی ‪ 86‬درجه سانتیگراد است‪.‬‬
‫روش انتقال حرارت در دیفوزیون ‪:‬‬
‫برای تنظیم دمای دیفوزیون در حد مورد نظر‪ ،‬از یک طرف باید مواد ورودی به دیفوزیون را گرم کنیم (خالل‪ ،‬آب تازه‬
‫و آب پرس) که بدین منظور خالل بطوری که قبال گفته شد بهصورت مایشه وارد میشود و آب تازه و آب پرس برگشتی‬
‫هم با عبور از مبدل حرارتی به دمای مورد نظر میرسند‪ .‬از طرف دیگر با توجه به طول برج دیفوزیون که میتواند بین‬
‫‪ 8‬تا ‪ 15‬متر باشد‪ ،‬بنابراین الزم است که مسیر حرکت خالل و آب هم در طول دیفوزیون گرم نگه داشته شود‪ ،‬در غیر‬
‫این صورت در میانههای برج دیفوزیون افت دما ایجاد میشود‪ .‬برای این کار دو روش وجود دارد که بر اساس طراحی‬
‫دیفوزیون و یا سازندگان دستگاه دیفوزیون مورد استفاده قرار میگیرد‪.‬‬
‫روش اول ‪ :‬در فواصل مشخص از انژکتور بخار استفاده میشود و مستقیما بخار به داخل شربت برج دیفوزیون تزریق‬
‫میشود‪ .‬عیب این روش این است که اوالً دقیقا در نقطه تزریق بخار بطور ناگهانی دما باال میرود و مشکالتی را میتواند‬
‫ایجاد کند و ثانیاً چون بخار مستقیم وارد شربت میشود‪ ،‬در نتیجه مقداری آب اضافی وارد شربت خام میشود که در‬
‫مراحل بعدی برای تبخیر کردن آن بایستی هزینه صرف کنیم‪.‬‬
‫‪28‬‬
‫روش دوم ‪ :‬برج دیفوزیون را بهصورت دو جداره تعبیه میکنند و در آن محفظه (بین دو جدار) آب یا بخار در جریان‬
‫است که شربت را گرم میکند‪ ،‬این روش مشکل روش قبلی را ندارد زیرا مستقیما در تماس نیست‪.‬‬
‫بطور کلی میتوان گفت که درجه حرارت عالوهبر تاثیری که روی فرآیند اسمز دارد‪ ،‬باعث از بین رفتن میکروارگانیسمها‬
‫نیز میشود و در میزان ضایعات قندی دیفوزیون نیز موثر است‪ .‬بدین صورت که دمای بیشتر و یا کمتر از دمای مطلوب‬
‫باعث افزایش ضایعات قندی میشود‪ .‬قندی که در تفاله پرس شده بماند ضایعات محسوب میشود‪.‬‬
‫‪ .2‬کشش (سوتیراژ) ‪:‬‬
‫آب ورودی به دیفوزیون برحسب خالل کشش دیفوزیون گفته میشود و یا درصد شربت خامی که از خالل بدست‬
‫میآید‪ ،‬کشش دیفوزیون میگویند‪ .‬مثالً اگر به ازای هر ‪ 100‬واحد خالل ورودی‪ 100 ،‬واحد آب وارد دیفوزیون شود‪،‬‬
‫در این صورت گفته میشود که کشش ‪ %100‬است که در این حالت ‪ 100‬واحد شربت خام بدست میآید‪ ،‬اما اگر به‬
‫ازای هر ‪ 100‬واحد خالل‪ 110 ،‬واحد آب وارد دیفوزیون شود و ‪ 110‬واحد شربت خام بدست آید‪ ،‬در این حالت گفته‬
‫میشود که کشش ‪ %110‬میباشد‪ .‬کشش چون تاثیر مستقیمی در اقتصاد کارخانه دارد‪ ،‬بنابراین باید با دقت محاسبه‬
‫و تنظیم شود‪ ،‬زیرا میتواند باعث ضرر یا سود بیشتر کارخانه شود‪ .‬مهمترین عواملی که روی کشش اثر دارد و بر اساس‬
‫این عوامل کشش را افزایش یا کاهش می دهند‪ ،‬شامل‪ :‬درصد قند خالل‪ ،‬درصد قند تفاله آبدار و یا ضایعات قندی‬
‫دیفوزیون و همچنین خلوص شربت خام میباشد‪ .‬بهعنوان مثال اگر خالل ورودی به دیفوزیون درصد قند باالتری‬
‫داشته باشد‪ ،‬باید کشش را افزایش دهیم تا قند بیشتری از خالل خارج شود و یا اگر درصد قند تفاله آبدار باال باشد‪،‬‬
‫نتیجه میگیریم که کشش پایین بوده و الزم است که افزایش یابد‪ .‬چنانچه خلوص شربت خام را آزمایش کنیم و‬
‫متوجه کاهش آن شویم‪ ،‬این مسئله نشان میدهد که کشش دیفوزیون باالتر از حد مطلوب بوده و در نتیجه مواد‬
‫غیرقندی بیشتری وارد شربت شده و خلوص را کاهش داده است‪ .‬بطور کلی‪ ،‬سوتیراژ را با در نظر گرفتن پارامترهای‬
‫فوق بایستی بطور دقیق محاسبه کنیم‪.‬‬
‫مثال) اگر قند خالل ‪ %17‬باشد‪ ،‬قند تفاله آبدار ‪0/5‬درصد‪ ،‬قند آبپرس ‪ 0/3‬درصد و قند شربت خام ‪ %15‬باشد‪ ،‬کشش‬
‫را محاسبه کنید‪.‬‬
‫‪ = 0.5% − 0.3% = 0.2%‬قند تفاله آبدار ‪ −‬قند آب پرس = ضایعات قندی‬
‫‪0.17 − 0.002‬‬
‫‪× 100 = 112%‬‬
‫‪0.15‬‬
‫= ‪× 100‬‬
‫ضایعات قندی دیفوزیون ‪ −‬قند خالل‬
‫قند شربت خام‬
‫= کشش دیفوزیون‬
‫نکته ‪ :‬آب پرس به برج دیفوزیون برمیگردد‪ ،‬پس جزئی از ضایعات نیست و نباید در محاسبات وارد گردد‪.‬‬
‫ضایعات قندی به دو دسته تقسیم میشود که شامل ضایعات معلوم و ضایعات نامعلوم میباشد‪ .‬در واقع ضایعات قندی‬
‫کل به ضایعات معلوم و ضایعات نامعلوم تقسیم میشود‪ .‬منظور از ضایعات قندی معلوم‪ ،‬قندی است که در تفاله پرس‬
‫شده وجود دارد (که در مثال فوق ‪ 0/2‬درصد بود) و ضایعات قندی نامعلوم‪ ،‬قندی است که در مسیر برج دیفوزیون از‬
‫بین میرود‪.‬‬
‫‪29‬‬
‫مثال) اگر قند خالل ‪ ،%17‬قند شربت خام ‪ ،%14‬قند تفاله آبدار ‪ 0/5‬درصد‪ ،‬قند آب پرس ‪ 0/3‬درصد و کشش یا‬
‫سوتیراژ ‪ %112‬باشد‪ ،‬ضایعات قندی معلوم و نامعلوم را محاسبه کنید‪.‬‬
‫‪× 100‬‬
‫ضایعات قندی ‪0.17 −‬‬
‫‪0.14‬‬
‫= ‪112%‬‬
‫‪× 100‬‬
‫ضایعات قندی ‪ −‬قند خالل‬
‫قند شربت خام‬
‫= کشش (سوتیراژ)‬
‫‪112 × 0.14‬‬
‫( ‪ = 0.17 −‬ضایعات قندی‬
‫‪) = 0.0132 = 1.32%‬‬
‫‪100‬‬
‫ضایعات قندی نامعلوم ‪ +‬ضایعات قندی معلوم = ضایعات قندی‬
‫‪ = 0.5% − 0.3% = 0.2%‬قند تفاله آبدار ‪ −‬قند آب پرس = ضایعات قندی معلوم‬
‫‪ = 1.32% − 0.2% = 1.12%‬ضایعات قندی معلوم ‪ −‬ضایعات قندی = ضایعات قندی نامعلوم‬
‫‪ .3‬درجه دیفوزیون ‪:‬‬
‫منظور از درجه دیفوزیون درصد قندی است که از خالل استخراج میشود‪ .‬مثالً اگر خالل ورودی ‪ %15‬قند داشته باشد‬
‫و تمام این ‪ %15‬استخراج شود‪ ،‬گفته میشود که درجه دیفوزیون ‪ %100‬است‪ ،‬که البته در عمل چنین اتفاقی نمیافتد‪.‬‬
‫امّا هر چه درجه دیفوزیون باالتر باشد‪ ،‬قند بیشتری از خالل استخراج میشود‪ .‬البته اگر درجه دیفوزیون بیش از حد‬
‫باال باشد‪ ،‬هرچند که قند بیشتری استخراج میشود‪ ،‬ولی میتواند باعث کاهش درجه خلوص شربت شود‪ ،‬زیرا مواد‬
‫غیرقندی بیشتری هم استخراج میشود‪.‬‬
‫مثال) اگر فرض کنیم خالل ورودی ‪ 15%‬قند داشته باشد‪ ،‬محاسبه کنید که با درجه دیفوزیون ‪ %90‬و ‪ %95‬چه مقدار‬
‫قند از خالل استخراج میشود؟‬
‫‪ = 0.135 = 13.5%‬قند قابل استخراج از خالل‬
‫‪× 100‬‬
‫‪ = 0.1425 = 14.25%‬قند قابل استخراج از خالل‬
‫‪× 100‬‬
‫قند قابل استخراج از خالل‬
‫‪0.15‬‬
‫قند قابل استخراج از خالل‬
‫‪0.15‬‬
‫= ‪90%‬‬
‫= ‪95%‬‬
‫مثال) اگر خالل ورودی ‪ %15‬قند داشته باشد و ‪ %14/5‬از آن استخراج شده باشد‪ ،‬درجه دیفوزیون را حساب کنید‪.‬‬
‫‪14.5‬‬
‫‪× 100 = 96.66%‬‬
‫‪15‬‬
‫‪30‬‬
‫= ‪× 100‬‬
‫قند قابل استخراج از خالل‬
‫قند موجود در خالل‬
‫= درجه دیفوزیون‬
‫‪ .4‬زمان یا مدت دیفوزیون ‪:‬‬
‫منظور از مدت دیفوزیون در واقع مدت زمانی است که خالل وارد برج میشود تا زمانی که بهصورت تفاله از برج خارج‬
‫شود‪ .‬با توجه به این که طی این مدت خالل با شربت در تماس است‪ ،‬بنابراین مدت دیوزیون را بدین صورت نیز‬
‫میتوان تعریف کرد ‪ :‬مدت زمانی است که خالل در برج دیفوزیون با شربت در تماس است‪.‬‬
‫برای کم یا زیاد کردن مدت دیفوزیون از دور دیفوزیون استفاده میشود‪ .‬منظور از دور دیفوزیون‪ ،‬سرعت حرکت خالل‬
‫در برج دیفوزیون است؛ بدین صورت که اگر دور دیفوزیون را زیاد کنیم یعنی سرعت حرکت خالل زیاد شود‪ ،‬مدت‬
‫دیفوزیون کاهش پیدا میکند و بالعکس‪ .‬عواملی که میتواند بر مدت دیفوزیون موثر باشد شامل ‪ :‬قند خالل‪ ،‬قند تفاله‬
‫آبدار و خلوص شربت خام است‪ .‬مثالً اگر قند خالل ورودی باال باشد‪ ،‬در این حالت باید مدت دیفوزیون را افزایش دهیم‬
‫و یا چنانچه قند تفاله آبدار را آزمایش کردیم و متوجه میزان باالی قند تفاله شدیم‪ ،‬در این صورت باید مدت را افزایش‬
‫دهیم و همچنین اگر خلوص شربت خام را آزمایش کنیم و متوجه کاهش خلوص شربت شویم‪ ،‬نشان میدهد که مدت‬
‫دیفوزیون زیاد بوده است‪ ،‬زیرا ترکیبات غیرقندی بیشتری وارد شربت شده است‪.‬‬
‫عالوهبر پارامترهای ذکر شده‪ ،‬نوع دستگاه دیفوزیون هم میتواند روی مدت دیفوزیون موثر باشد؛ چون طول برج‬
‫دیفوزیون در انواع دیفوزیونها بین ‪ 8‬تا ‪ 15‬متر متغیر است که میتواند روی مدت دیفوزیون اثر داشته باشد‪ .‬امّا بطور‬
‫کلی معموالً مدت دیفوزیون بین ‪ 75‬تا ‪ 90‬دقیقه طول میکشد‪.‬‬
‫‪ .5‬کیفیت خالل ‪:‬‬
‫بطوری که قبالً در بحث خالل گفته شد‪ ،‬کیفیت خالل با سه پارامتر عدد سیلین‪ ،‬درصد نرمه و عدد سوئدی ارزیابی‬
‫میشود و نتایج این پارامترها میتواند روی فرآیند دیفوزیون موثر باشد‪ .‬چگونگی تاثیر هر یک از این پارامترها در بحث‬
‫کیفیت خالل بطور کامل گفته شده است‪.‬‬
‫‪ pH .6‬آب تازه دیفوزیون و ‪ pH‬شربت خام ‪:‬‬
‫‪ pH‬مناسب برای محیط داخل برج دیفوزیون‪ 5/8 ،‬تا ‪ 6/2‬است؛ بنابراین ‪ pH‬شربت خام حاصل از دیفوزیون نیز همین‬
‫مقدار است‪ .‬برای اینکه ‪ pH‬داخل برج را به این اعداد برسانیم باید ‪ pH‬آب تازه ورودی به دیفوزیون را کاهش دهیم‬
‫و به ‪ 5/5‬تا ‪ 5/8‬برسانیم‪ .‬در واقع ‪ pH‬آب ورودی را اندکی پایینتر از ‪ pH‬مورد نظر برای برج تنظیم میکنیم‪ ،‬چون‬
‫وقتی آب وارد برج میشود‪ ،‬بدلیل برخی از ترکیبات چغندر ‪ pH‬اندکی افزایش پیدا میکند و در نتیجه به ‪ 5/8‬تا ‪6/2‬‬
‫خواهد رسید‪.‬‬
‫علت ‪ pH‬اسیدی ضعیف در برج دیفوزیون چیست؟‬
‫همانطور که میدانیم ‪ pH‬اسیدی باعث تجزیه ساکارز میشود‪ ،‬یعنی ضایعات قندی ایجاد میکند‪ ،‬امّا با این وجود‬
‫بدلیل جلوگیری از فعالیت میکروبی‪ pH ،‬را اسیدی ضعیف در نظر میگیریم؛ زیرا اگر میکروارگانیسمها در دیفوزیون‬
‫فعالیت کنند‪ ،‬به مراتب قند بیشتری نسبت به آنچه که در ‪ pH‬اسیدی ضعیف از بین میرود‪ ،‬مصرف میکنند و برای‬
‫جلوگیری از فعالیت میکروبی باید دما را خیلی باال ببریم که در دیفوزیون امکانپذیر نیست (به دالیلی که در بحث‬
‫حرارت گفته شد)‪ ،‬بنابراین به ناچار باید از ‪ pH‬اسیدی ضعیف استفاده کنیم تا از فعالیت میکروبی جلوگیری شود‪.‬‬
‫روشهای اسیدی کردن آب تازه دیفوزیون‬
‫برای اسیدی کردن آب تازه دیفوزیون دو روش وجود دارد ‪:‬‬
‫‪ ‬روش سولفیتاسیون‬
‫‪ ‬روش افزودن مستقیم اسید به آب‬
‫‪31‬‬
‫الف) روش سولفیتاسیون ‪:‬‬
‫در این روش گاز ‪ SO2‬به آب اضافه میشود و تبدیل به اسید سولفورو میشود‪ ،‬در نتیجه ‪ pH‬آب را کاهش میدهد‪.‬‬
‫کارخانجاتی که از این روش استفاده میکنند برای تهیه گاز ‪ SO2‬باید یک کوره گوگرد داشته باشند‪ ،‬بطوری که سنگ‬
‫گوگرد را میسوزانند تا گاز ‪ SO2‬تولید شود‪.‬‬
‫مزیت این روش این است که سنگ گوگرد ارزان است‪ ،‬امّا اشکالی که این روش دارد این است که باعث آلودگی محیط‬
‫زیست میشود‪ ،‬چون هنگامی که سنگ گوگرد در کوره میسوزد‪ ،‬عالوهبر ‪ ،SO2‬گازهای سمی دیگری نیز تولید‬
‫میشوند و وارد محیط زیست خواهند شد‪.‬‬
‫ب) روش مستقیم افزودن اسید به آب ‪:‬‬
‫در این روش اسیدهایی مانند ‪ HCl‬و ‪ H2SO4‬مستقیماً به آب اضافه میشوند تا ‪ pH‬آب را به اندازه مورد نظر کاهش‬
‫دهد‪ .‬مزیت این روش این است که برای محیط زیست ضرری ندارد‪ ،‬امّا در مقایسه با روش سولفیتاسیون‪ ،‬گرانتر است‬
‫و مقرون به صرفه نیست‪.‬‬
‫نکته ‪ :‬تا چند سال گذشته استفاده از گاز ‪ SO2‬در صنایع غذایی از نظر سازمان غذا و داروی آمریکا (‪ )FDA‬مجاز‬
‫بود‪ ،‬امّا پژوهشهایی که در سالهای اخیر انجام شده نشان داده که گاز ‪ SO2‬برای سالمتی انسان خطر دارد‪ ،‬مخصوصاً‬
‫با آسیبهایی که به ریه وارد میکند؛ بنابراین ‪ FDA‬استفاده از ‪ SO2‬را محدود یا غیرمجاز کرد‪.‬‬
‫‪ .7‬میکروارگانیسمها ‪:‬‬
‫مهمترین میکروارگانیسمهایی که احتماالً در دیفوزیون ممکن است رشد و فعالیت کنند‪ ،‬شامل "باسیلوس سوبتیلیس"‬
‫و "لوکونستوک مزنتروئیدس" است‪ .‬بطوری که اگر محیط داخل برج دیفوزیون دچار عفونت میکروبی شود‪ ،‬از یک‬
‫طرف ساکارز مصرف میشود و ضایعات قندی ایجاد میشود و از طرف دیگر متابولیتهایی که این میکروبها تولید‬
‫میکنند (محصوالت ثانویه) مثل اسید‪ ،‬گاز و پلیساکاریدها‪ ،‬هر کدام مشکالت مضاعفی را ایجاد میکنند‪ .‬مثالً اسید‬
‫میتواند ساکارز را تجزیه کند و ضایعات قندی عالوهبر قندی که میکروارگانیسمها مصرف میکنند‪ ،‬بوجود آید و یا‬
‫گازی که توسط میکروارگانیسمها در برج دیفوزیون تولید میشود‪ ،‬از یک طرف حرکت خالل را داخل برج دیفوزیون‬
‫دچار مشکل میکند و از طرف دیگر حبابهای گاز در جدارههای برج جمع میشود و مانند یک عایق عمل میکند‪،‬‬
‫در نتیجه انتقال حرارت را کاهش میدهد‪ .‬پلیساکاریدهای تولید شده هم با افزایش ویسکوزیته شربت مشکالتی را در‬
‫فرآیند ایجاد میکنند‪ .‬بنابراین با توجه به مشکالت زیادی که میتواند توسط میکروارگانیسمها ایجاد شود‪ ،‬ترجیحاً باید‬
‫از عفونت میکروبی دیفوزیون جلوگیری کنیم که بدین منظور میتوان از روشهای زیر استفاده کرد ‪:‬‬
‫‪ ‬عبور چغندرها از زیر دوش آب تمیز و پرکلرین بعد از حوض شستشو‬
‫‪ ‬دیگ حرارتی باعث کاهش عفونت در دیفوزیون میشود‪.‬‬
‫‪ ‬دمای آب و دمای آب تفاله را تا ‪ 72‬درجه سانتیگراد افزایش دهیم‪.‬‬
‫امّا باید با آزمایش های دقیق و سریع بتوانیم به عفونت میکروبی پی ببریم تا به موقع با آن مبارزه کنیم‪ .‬آزمایشهای‬
‫کاربردی که برای پی بردن به عفونت میکروبی میتوان استفاده کرد شامل ‪ :‬اندازهگیری ‪ ،pH‬شمارش میکروبی شربت‪،‬‬
‫اندازهگیری اسیدیته (افزایش پیدا میکند)‪ ،‬اندازهگیری قند اینورت (افزایش پیدا میکند‪ ،‬زیرا میکروبها ساکارز را‬
‫تبدیل به اینورت میکنند) و اندازهگیری نیتریت (میکروارگانیسمها نیترات را به نیتریت تبدیل میکنند‪ ،‬بنابراین‬
‫نیتریت افزایش پیدا میکند)‪.‬‬
‫‪32‬‬
‫روش مورد استفاده عالوهبر دقت‪ ،‬باید سرعت باالیی هم داشته باشد؛ به همین دلیل از روش تعیین ‪ pH‬استفاده‬
‫میشود‪ ،‬بطوری که اگر میکروارگانیسمها فعالیت کنند‪ pH ،‬کاهش پیدا میکند‪ .‬در مورد ‪ pH‬شربت خام باید به این‬
‫مورد توجه کنیم که شربت خام حالت بافری دارد‪ ،‬یعنی ‪ pH‬آن به سختی تغییر میکند‪ ،‬بنابراین اگر ‪ pH‬حتی به‬
‫مقدار جزئی کاهش پیدا کرده باشد‪ ،‬نتیجه میگیریم که عفونت میکروبی زیاد است‪ ،‬یعنی اسید زیادی توسط میکروبها‬
‫تولید شده است‪.‬‬
‫محاسبات دیفوزیون‬
‫یکی از پارامترهای محاسباتی مهم در فرآیند دیفوزیون‪ ،‬محاسبه آب مصرفی است‪ .‬زیرا در کارخانه قند مصرف آب زیاد‬
‫است‪ ،‬بخصوص در مرحله دیفوزیون‪ ،‬به همین دلیل باید به دقت محاسبه شود‪ .‬برای محاسبه آب مصرفی دیفوزیون‬
‫فرمولهای متعددی ارائه شده که در این جا چند نمونه سادهتر را بررسی میکنیم‪.‬‬
‫‪ .1‬محاسبه درصد آب تازه مصرفی برحسب خالل ‪:‬‬
‫مثال) اگر ظرفیت یک کارخانه ‪ 6000‬تن باشد‪ ،‬تفاله پرس حاصله نسبت به چغندر ‪ 3000‬تن باشد و کشش هم ‪%120‬‬
‫باشد‪ ،‬مطلوب است ‪:‬‬
‫الف) درصد آب تازه مصرفی دیفوزیون را حساب کنید‪.‬‬
‫‪ − 100 = 120 + 50 − 100 = 70%‬درصد تفاله پرس ‪ +‬کشش = درصد آب تازه مصرفی بر حسب خالل‬
‫ب) چند تن آب تازه در هر شبانه روز الزم داریم؟‬
‫تن ‪ = 70% × 6000 = 4200‬آب تازه‬
‫ج) حساب کنید در هر شبانه روز چند تن آب تفاله پرس باید وارد دیفوزیون شود؟‬
‫تن‬
‫‪ = (120% × 6000) − 4200 = 7200 − 4200 = 3000‬آب پرس‬
‫مثال) اگر ظرفیت کارخانه ‪ 3000‬تن باشد و تفاله پرس حاصله ‪ %75‬خالل مصرفی باشد‪ .‬چنانچه سوتیراژ ‪ %110‬باشد؛‬
‫الف) مقدار آب تازه در هر ساعت چقدر است؟‬
‫‪ − 100 = 110 + 75 − 100 = 85%‬درصد تفاله پرس ‪ +‬کشش = درصد آب تازه مصرفی بر حسب خالل‬
‫‪85% × 3000 2550‬‬
‫=‬
‫تن ‪= 106.25‬‬
‫‪24‬‬
‫‪24‬‬
‫= آب تازه در هر ساعت‬
‫ب) حساب کنید در هر ساعت چه مقدار آبپرس باید وارد دیفوزیون شود؟‬
‫‪(110% × 3000) − 2550 3300 − 2550‬‬
‫=‬
‫تن ‪= 31.25‬‬
‫‪24‬‬
‫‪24‬‬
‫‪33‬‬
‫= آب پرس در هر ساعت‬
‫‪ .2‬برای محاسبه آب تازه میتوان از فرمولهای موازنه جرم استفاده کرد‪ .‬بهصورت زیر ‪:‬‬
‫در این فرمول ‪ B‬مقدار خالل یا مقدار چغندر مصرفی‪ W ،‬مقدار آب تازه مصرفی‪ S ،‬مقدار شربت خام و ‪ M‬مقدار‬
‫تفاله پرس میباشد‪ .‬اگر مقدار ‪ M‬مشخص نبود‪ ،‬آن را معادل یک سوم ‪( B‬خالل) در نظر بگیرید‪.‬‬
‫مثال) چنانچه ظرفیت یک کارخانه ‪ 3000‬تن باشد و با سوتیراژ ‪ %120‬کار کند‪ ،‬چه مقدار آب تازه در هر شبانه روز و‬
‫در هر ساعت برای دیفوزیون الزم داریم؟‬
‫تن ‪B = 3000‬‬
‫تن ‪S = 120% × 3000 = 3600‬‬
‫‪B 3000‬‬
‫=‬
‫تن ‪= 1000‬‬
‫‪3‬‬
‫‪3‬‬
‫‪W = S + M − B = 3600 + 1000 − 3000 = 1600 𝑡𝑜𝑛⁄24ℎ‬‬
‫=‪M‬‬
‫‪B+W=S+M‬‬
‫‪1600‬‬
‫‪= 66.66 𝑡𝑜𝑛⁄ℎ‬‬
‫‪24‬‬
‫= آب تازه در هر ساعت‬
‫ب) مقدار آبپرس را در هر شبانه روز و در هر ساعت حساب کنید‪.‬‬
‫‪ = S − W = (120% × 3000) − 1000 = 3600 − 1600 = 2000 𝑡𝑜𝑛⁄24ℎ‬آب پرس در هر شبانه روز‬
‫‪2000‬‬
‫‪= 83.33 𝑡𝑜𝑛⁄ℎ‬‬
‫‪24‬‬
‫= آب پرس در هر ساعت‬
‫تصفیه شربت خام‬
‫ترکیب اصلی شربت خام شامل قند ساکارز‪ ،‬مواد غیرقندی محلول و آب میباشد‪ ،‬لذا برای جدا کردن بخش عمده مواد‬
‫غیرقندی محلول‪ ،‬شربت خام وارد تصفیه میشود‪ .‬بطوری که در مراحل مختلف تصفیه با استفاده از گاز ‪ CO2‬و آهک‪،‬‬
‫شربت را تصفیه میکنند‪ .‬روش های متعددی برای تصفیه شربت وجود دارد که مهمترین آنها عبارتند از ‪:‬‬
‫‪ ‬روش کالسیک‬
‫‪ ‬روش ‪Dorr‬‬
‫‪ ‬روش ‪Simulation‬‬
‫‪ ‬روش برانشویک‬
‫‪ ‬روش ویکلوند‬
‫‪ ‬روش نوی ساد‬
‫در تمام روشهای فوق از گاز ‪ CO2‬و آهک برای تصفیه شربت استفاده میشود‪ ،‬بنابراین کارخانجات قند برای اینکه‬
‫آهک (‪ ) CaO‬و گاز کربنیک مورد نیاز را تولید کنند‪ ،‬بایستی یک کوره آهک در کارخانه داشته باشند تا سنگ آهک‬
‫(‪ )CaCO3‬را تبدیل به ‪ CaO‬و ‪ CO2‬کنند‪.‬‬
‫‪34‬‬
‫کوره آهک‬
‫کورههای آهک بر اساس سوخت مصرفی به سه دسته تقسیم میشوند‪ ،‬شامل ‪:‬‬
‫‪ ‬کورههای آهک ککسوز (زغال سنگ)‬
‫‪ ‬کورههای آهک مازوتسوز (نفت سیاه یا نفت کوره)‬
‫‪ ‬کورههای آهک گازسوز‬
‫تفاوت اصلی این کورهها مربوط به غلظت ‪ CO2‬تولیدی است؛ بدین صورت که بیشترین غلظت ‪ CO2‬در کورههای‬
‫آهک ککسوز تولید میشود (‪ 31‬الی ‪ )%33‬و بعد از آن کورههای آهک مازوتسوز با (‪ 26‬الی ‪ )%27‬و در نهایت‬
‫کورههای آهک گازسوز (‪ 25‬الی ‪ .)%26‬در کارخانجات قند ایران بدلیل ‪ CO2‬و ارزان بودن آن‪ ،‬بیشتر از کورههای‬
‫ککسوز استفاده میشود‪ .‬کورههای آهک ککسوز از نظر دما دارای سه منطقه دمایی هستند؛ بدین صورت که از باال‬
‫به پایین شامل منطقه پیش گرمکن‪ ،‬منطقه آتش و منطقه سرد میباشند‪ .‬نمای شماتیک کورههای ککسوز در زیر‬
‫نشان داده شده است ‪:‬‬
‫واکنش اصلی کوره آهک در منطقه آتش صورت میگیرد که بهصورت زیر است ‪:‬‬
‫عوامل موثر بر کورههای آهک ککسوز‬
‫‪ .1‬دما ‪:‬‬
‫دما در منطقه آتش برای تجزیه سنگ آهک یا ‪ CaCO3‬حدود ‪ 1150‬درجه سانتیگراد است‪ ،‬که البته به کیفیت سنگ‬
‫آهک بستگی دارد‪ .‬اگر دمای این منطقه کمتر از حد مطلوب باشد‪ ،‬باعث میشود که تجزیه سنگ آهک ناقص انجام‬
‫شود و اگر دما بیشتر از حد مطلوب باشد‪ ،‬ذرات آهک یا ‪ CaO‬به یکدیگر می چسبند‪ .‬در واقع بدلیل دمای باال ذوب‬
‫میشوند و به هم میچسبند که اصطالحاً به این مورد‪ ،‬پدیده جوش میگویند که باعث افزایش حجم ذرات آهک‬
‫میشود‪ ،‬در نتیجه وزن مخصوص آهک کاهش پیدا میکند و حاللیت آن در آب کم میشود‪ .‬پس هر چه وزن مخصوص‬
‫سنگ آهک باالتر باشد‪ ،‬حاللیت آن بهتر است‪.‬‬
‫‪35‬‬
‫‪ .2‬زمان تماس با حرارت ‪:‬‬
‫تاثیر مدت زمان تماس سنگ آهک با حرارت در منطقه آتش مشابه تاثیر دما است؛ یعنی در زمان کم‪ ،‬تجزیه ناقص و‬
‫در زمان زیاد‪ ،‬پدیده جوش را به همراه دارد‪ ،‬بنابراین دما و زمان را متناسب با هم تنظیم میکنند‪ .‬بطوری که اگر دما‬
‫زیاد شد‪ ،‬زمان کم شود و بالعکس‪.‬‬
‫‪ .3‬خلوص سنگ آهک ‪:‬‬
‫دمای ‪ 1150‬درجه سانتیگراد که گفته شد برای سنگ آهکی است که ‪ %99‬خلوص داشته باشد‪ .‬هرچه خلوص سنگ‬
‫آهک کمتر باشد‪ ،‬باید از دمای پایینتری در منطقه آتش استفاده کرد‪.‬‬
‫‪ .4‬ابعاد سنگ آهک ‪:‬‬
‫ابعاد سنگ آهک باید یکنواخت باشد؛ یعنی سنگ ریز و درشت با هم وارد کوره نشوند‪.‬‬
‫‪ .5‬ابعاد کک ‪:‬‬
‫اندازه ذغال سنگ مصرفی باید طوری باشد که وقتی از پایین کوره خارج میشود‪ ،‬بهصورت نیمسوز از کوره بیرون آید‪.‬‬
‫زیرا اگر ذغال سنگ کامل بسوزد‪ ،‬تبدیل به خاکستر شده و با آهک مخلوط میشود‪.‬‬
‫‪ .6‬نسبت سنگ آهک و کک ‪:‬‬
‫معموالً ‪ 5‬تا ‪ 7‬درصد وزن سنگ آهک‪ ،‬از کک استفاده میشود‪ .‬مثالً به ازای هر ‪ 100‬کیلوگرم سنگ آهک که وارد‬
‫کوره میکنیم‪ ،‬باید ‪ 5‬تا ‪ 7‬کیلوگرم ذغال سنگ استفاده شود‪.‬‬
‫‪ .7‬مکش کوره ‪:‬‬
‫منظور از مکش کوره‪ ،‬شدت جریان هوای سرد ورودی به کوره آهک است‪ .‬بطوری که با افزایش شدت جریان هوای‬
‫سرد ورودی‪ ،‬مکش کوره افزایش می باید و بالعکس‪ .‬مکش کوره روی وسعت منطقه آتش تاثیر دارد‪ ،‬یعنی اگر مکش‬
‫کوره زیاد شود‪ ،‬وسعت منطقه آتش بیشتر خواهد شد و بالعکس‪ .‬تاثیر مکش کوره شبیه تاثیرات دما و زمان است‪ ،‬بطور‬
‫کلی مکش را باید در حدی تنظیم کرد که وسعت منطقه آتش تقریباً یک سوم ارتفاع کوره باشد‪.‬‬
‫تصفیه شربت خام‬
‫الف) روش کالسیک ‪:‬‬
‫مراحل تصفیه شربت به روش کالسیک به ترتیب عبارتند از ‪:‬‬
‫‪ .1‬آهکخور اول‬
‫‪ .2‬آهکخور دوم‬
‫‪ .3‬گازخور اول‬
‫‪ .4‬دکانتور‬
‫‪ .5‬گازخور دوم‬
‫‪36‬‬
‫مرحله اول ‪ -‬آهکخور اول (‪( )I‬پرشوالژ یا دیفیکاسیون اول یا آهکخور مقدماتی) ‪:‬‬
‫در این مرحله شیر آهک به شربت اضافه میشود (‪ )Ca)OH(2‬تا ‪ pH‬شربت به ‪ 10/8‬الی ‪ 11/2‬برسد‪ .‬هدف از پرشوالژ‬
‫این است که مواد غیرقندی شربت خام را از حالت محلول به حالت کلوئیدی با بار مثبت تبدیل کند‪ ،‬به عبارت دیگر‬
‫جدا کردن مواد قندی و مواد غیرقندی‪.‬‬
‫ساکاروز‬
‫شربت خام‬
‫مواد غیر قندی تبدیل به بار ‪ +‬می شوند‬
‫عوامل موثر بر آهک خور اول ‪:‬‬
‫‪ : pH ‬شربت خام ورودی به پرشوالژ دارای ‪ 5/8 pH‬تا ‪ 6/2‬است‪ ،‬لذا با اضافه کردن شیر آهک به شربت ‪pH‬‬
‫افزایش مییابد و باید به اندازهای شیر آهک اضافه کنیم که ‪ pH‬به ‪ 10/8‬الی ‪ 11/2‬برسد‪ .‬چنانچه ‪ pH‬کمتر از‬
‫این مقدار باشد‪ ،‬مواد غیرقندی بطور کامل تغییر حالت نمیدهند و یا کلوئیدی نمیشوند‪ .‬اگر ‪ pH‬از ‪ 11/2‬بیشتر‬
‫شود‪ ،‬یعنی شیر آهک بیشتری اضافه کنیم‪ ،‬باعث میشود مواد غیرقندی کلوئیدی مجددا به حالت محلول درآیند‪.‬‬
‫بنابراین دامنه ‪ pH‬حتما باید بین ‪ 10/8‬تا ‪ 11/2‬کنترل شود‪ .‬منحنی تغییرات ‪ pH‬و مواد کلوئیدی شربت را‬
‫میتوان بهصورت زیر نشان داد ‪:‬‬
‫‪ ‬طریقه اضافه کردن آهک ‪ :‬شیر آهک باید به نحوی اضافه شود که ‪ pH‬شربت به تدریج و آرام آرام افزایش‬
‫پیدا کند‪ ،‬چون هر گروه از غیرقندیهای شربت در یک ‪ pH‬خاص به حالت کلوئیدی تبدیل میشود؛ لذا باید‬
‫فرصت کافی وجود داشته باشد تا کلوئیدی شدن اتفاق بیفتد‪ .‬برای افزایش تدریجی ‪ pH‬در آهکخور اول از‬
‫دستگاهی به نام "بریگل مولر" استفاده می شود‪ ،‬بطوری که در این دستگاه شربت و شیر آهک خالف جهت یکدیگر‬
‫وارد مخزن آهکخور اول میشوند و در نتیجه ‪ pH‬شربت به آرامی افزایش پیدا میکند‪ .‬دستگاه بریگل مولر‬
‫به صورت یک مخزن استوانه افقی است که داخل آن با صفحات ثابتی تقسیمبندی شده است‪ .‬در این دستگاه از‬
‫یک جهت شربت و از جهت دیگر شیر آهک وارد میشود‪.‬‬
‫‪37‬‬
‫شکل شماتیک دستگاه بریگل مولر ‪:‬‬
‫‪pH = 10.8 – 11.2‬‬
‫شربت خام با شیر آهک ضعیف شده در خانه اول برخورد میکند و در انتها شیر آهک قویتر است و ‪ pH‬آهسته‬
‫آهسته باالتر میرود‪.‬‬
‫‪ ‬دما ‪ :‬برای حاللیت بهتر شیر آهک در شربت‪ ،‬دمای آهکخور اول بین ‪ 45‬الی ‪ 55‬درجه سانتیگراد تنظیم میشود؛‬
‫چون اگر دما بیش از حد باال باشد‪ ،‬حاللیت آهک کم میشود و رسوب میکند‪.‬‬
‫‪ ‬گل برگشتی ‪ :‬منظور از گل برگشتی‪ ،‬کربنات کلسیم (‪ )CaCO3‬است که یا قبل از ورود به پرشوالژ به شربت‬
‫اضافه میشود و یا در اواسط مرحله پرشوالژ به شربت اضافه میشود‪ .‬هدف از اضافه کردن گل به شربت این است‬
‫که مواد کلوئیدی به سطح کربنات کلسیم جذب شوند و در نتیجه تثبیت و پایدار شوند؛ زیرا کربنات کلسیم سطح‬
‫جذب فعال دارد و می تواند مواد کلوئیدی با بار مثبت را به سطح خودش جذب کند‪ .‬معموال هر مولکول کربنات‬
‫کلسیم ‪ 4‬بار منفی دارد‪ ،‬در نتیجه میتواند ‪ 4‬مولکول کلوئید با بار مثبت را به خود جذب کند‪ .‬این جذب سطحی‬
‫بوده و واکنشی اتفاق نمیافتد‪ .‬در نتیجه با افزایش ‪ pH‬و با عبور از ‪ ،11/2‬مواد کلوئیدی به حالت محلول‬
‫برنمیگردند‪.‬‬
‫‪CaCO3‬‬
‫‪‬‬
‫میکروارگانیسمها ‪ :‬با توجه به این که در پرشوالژ دما بین ‪ 45‬تا ‪ 55‬درجه سانتیگراد و ‪ pH‬حداکثر ‪ 10/8‬تا‬
‫‪ 11/2‬است‪ ،‬بنابراین تمام میکروارگانیسمها از بین نخواهند رفت امّا فعالیت میکروبی محدود میشود‪ .‬پس میتوان‬
‫نتیجه گرفت که شربت خروجی از پرشوالژ‪ ،‬استریل نیست و ممکن است حاوی میکروارگانیسم باشد‪.‬‬
‫مرحله دوم ‪ -‬آهک خور دوم (‪( )II‬شوالژ یا دیفیکاسیون دوم یا آهک خور اصلی)‬
‫در این مرحله مجدداً به شربت حاصل از مرحله پرشوالژ‪ ،‬شیر آهک اضافه میکنیم تا ‪ pH‬بیشتر شود‪ .‬هدف از آهکخور‬
‫دوم استریل کردن شربت‪ ،‬کمک به عملکرد صافیها‪ ،‬فراهم نمودن سطح الزم ‪ CaCO3‬به منظور جذب مواد کلوئیدی‪،‬‬
‫هیدرولیز عوامل تشکیلدهنده رنگ مالنوئیدین و جلوگیری از افت ‪ pH‬شربت در مرحله اواپراسیون میباشد‪.‬‬
‫‪38‬‬
‫عوامل موثر بر آهکخور دوم ‪:‬‬
‫‪ : pH ‬شیر آهک در این مرحله باید به اندازهای اضافه شود که ‪ pH‬شربت به ‪ 12/6‬یا کمی بیشتر افزایش پیدا‬
‫کند تا در این ‪ pH‬واکنشهای مورد نظر در شربت رخ دهد‪ .‬یکی از واکنشهای این مرحله تجزیه شدن عوامل‬
‫تشکیلدهنده رنگ مالنوئیدین است‪ ،‬شامل اینورت و اسیدهای آمینه آسپارژین و گلوتامین که تجزیه میشوند و‬
‫لذا مالنوئیدین تولید نمی شود‪ .‬از طرف دیگر آهک بیشتری که در این مرحله وارد شربت میشود‪ ،‬میتواند در‬
‫مرحله ورودی تصفیه یعنی گازخور اول تبدیل به کربنات کلسیم شود و سطح جذب الزم برای مواد کلوئیدی‬
‫فراهم شود‪.‬‬
‫‪ ‬زمان ‪ :‬مدت زمان تماس شربت با شیر آهک در این مرحله ‪ 8‬تا ‪ 12‬دقیقه است تا واکنشهای مربوطه بطور کامل‬
‫انجام شود‪.‬‬
‫‪ ‬تزریق هوا ‪ :‬گاهی ممکن است رنگ شربت کمی تیره باشد که در چنین مواردی با تزریق هوا به داخل شربت‪،‬‬
‫رنگ آن را شفافتر میکنند ولی همیشه الزم نیست‪.‬‬
‫‪ ‬مقدار آهک مصرفی ‪ :‬بسته به مقدار مواد غیرقندی موجود در شربت که از طریق محاسبه بدست میآید‪ ،‬بطور‬
‫تقریبی حداقل ‪ %85‬و حداکثر ‪ %100‬مواد غیرقندی شربت‪ ،‬بایستی آهک اضافه شود‪.‬‬
‫‪ ‬دما ‪ :‬دما در آهکخور دوم به دو مرحله سرد و گرم تقسیم میشود و در واقع شوالژ سرد و شوالژ گرم وجود دارد؛‬
‫دمای شوالژ سرد ‪ 45‬تا ‪ 55‬درجه سانتیگراد و دمای شوالژ گرم حدود ‪ 85‬درجه سانتیگراد است‪ .‬هدف از دو‬
‫مرحلهای کردن دما در شوالژ این است که شیر آهک در دمای پایینتر یعنی شوالژ سرد‪ ،‬بطور کامل در شربت‬
‫حل شود و در شوالژ گرم واکنشهای مورد نظر با سرعت باالتری انجام شود‪ .‬شیر آهک مورد نیاز ممکن است‬
‫بطور کامل در شوالژ سرد به شربت اضافه شود و یا نصف شیر آهک مورد نیاز در مرحله سرد و نصف دیگر را در‬
‫مرحله گرم اضافه کنند‪.‬‬
‫مرحله سوم ‪ -‬اشباع اول (گازخور اول یا ساتراسیون ‪ I‬یا کربوناسیون ‪: )I‬‬
‫شربت خروجی از آهکخور دوم با ‪ ، pH ≤ 12/6‬وارد گازخور اول میشود و در این مرحله گاز ‪ CO2‬به آن اضافه‬
‫میگردد‪ ،‬در نتیجه آهک موجود در شربت تبدیل به کربنات کلسیم میشود‪.‬‬
‫بنابراین هدف از گازخور اول تبدیل بخش عمدهای از آهک به کربنات کلسیم (‪ )CaCO3‬است؛ زیرا کربنات کلسیم‬
‫سطح جذب فعال دارد و میتواند مواد غیرقندی را به سطح خود جذب کند‪.‬‬
‫عوامل موثر در اشباع اول ‪:‬‬
‫‪ : pH ‬با اضافه کردن گاز ‪ pH ،CO2‬شربت کاهش مییابد و باید به اندازهای گاز ‪ CO2‬اضافه شود که ‪ pH‬شربت‬
‫در نهایت به ‪ 10/8‬الی ‪ 11/2‬برسد‪ .‬اگر گاز کمتر از حد نیاز اضافه شود‪ pH ،‬شربت بیشتر از ‪ 11/2‬خواهد بود‪ ،‬در‬
‫نتیجه ‪ CaCO3‬کمتری تشکیل خواهد شد و اگر ‪ CO2‬بیشتر از حد نیاز اضافه شود‪ pH ،‬به کمتر از ‪10/8‬‬
‫میرسد‪ ،‬در نتیجه مواد قندی که جذب کربنات کلسیم شدهاند‪ ،‬از آن جدا شده و حتی ممکن است در شربت حل‬
‫شوند‪ .‬به همین دلیل ‪ pH‬حتماً باید در این دامنه باشد‪.‬‬
‫‪39‬‬
‫‪ ‬ارتفاع شربت (‪ 4/5‬الی ‪ 6‬متر)‪ :‬هرچه ارتفاع شربت داخل مخزن گازخور بیشتر باشد‪ ،‬گاز ‪ CO2‬مسیر بیشتری‬
‫را با شربت در تماس خواهد بود‪ ،‬لذا راندمان گاز ‪ CO2‬بیشتر میشود‪.‬‬
‫‪ ‬دما ‪ :‬دمای شربت در گازخور اول به ‪ 85‬درجه سانتیگراد میرسد و حتی ممکن است به ‪ 100‬درجه سانتیگراد هم‬
‫افزایش پیدا کند تا واکنش مربوطه سریعتر انجام گیرد‪.‬‬
‫‪ ‬ویژگیهای گاز ‪ : CO2‬گاز ‪ CO2‬ورودی هر چه غلظت باالتری داشته باشد‪ ،‬بهتر است‪ .‬زیرا باعث افزایش‬
‫راندمان گازخور اول میشود‪ ،‬از طرف دیگر اندازه حباب های گاز ‪ CO2‬که وارد شربت میشود‪ ،‬هر چه ریزتر باشد‪،‬‬
‫سطح تماس بیشتری با شربت دارد و راندمان آن افزایش پیدا میکند‪ .‬برای ریزتر شدن حبابهای گاز ‪،CO2‬‬
‫معموالً فشار گاز ورودی را افزایش میدهند‪.‬‬
‫‪ ‬سیرکوالسیون ‪ :‬هدف از سیرکوالسیون شربت در گازخور اول‪ ،‬درشتتر شدن اندازه ذرات ‪ CaCO3‬میباشد؛‬
‫زیرا هر چه اندازه این ذرات بزرگتر باشد‪ ،‬سرعت تهنشین شدن آنها افزایش پیدا میکند‪ .‬برای سیرکوالسیون‬
‫شربت دو روش وجود دارد ‪ :‬در یک روش شربت خروجی از گازخور اول را مجدداً به مخزن گازخور سیرکوله‬
‫میکنند تا ذرات کربنات کلسیم (‪ )CaCO3‬به هم بچسبند و درشتتر شوند‪ .‬در روش دیگر‪ ،‬شربت خروجی از‬
‫گازخور اول را وارد مخزن جداگانهای به نام مخزن سیرکوالسیون میکنند و در این مخزن‪ ،‬شربت را سیرکوله‬
‫میکنند تا اندازه ذرات درشتتر شود‪.‬‬
‫‪ ‬در هر دو روش برای سیرکوله کردن شربت بایستی از پمپ سیرکوالسیون که از نوع پمپهای دیافراگمی است‪،‬‬
‫استفاده کنیم تا کمترین ضربه به شربت وارد شود‪ .‬حجم شربتی که سیرکوله میشود‪ ،‬معموالً ‪ 8‬برابر مقدار شربت‬
‫اولیه است‪.‬‬
‫‪ ‬جریان غیرهمسو ‪ :‬در اشباع اول جهت ورود گاز ‪ CO2‬و جریان شربت باید غیرهمسو باشد؛ زیرا اگر گاز ‪CO2‬‬
‫ورودی که غلظت باالیی دارد با شربت ورودی که قلیاییت باالیی دارد برخورد کند‪ ،‬کف زیادی در مخزن تولید‬
‫میشود‪ .‬امّا در حالت غیرهمسو که گاز از پایین وارد میشود‪ ،‬زمانی که گاز به شربت ورودی میرسد‪ ،‬از غلظت آن‬
‫کاسته میشود‪ ،‬بنابراین در برخورد با شربت ورودی کف تولید نخواهد شد‪.‬‬
‫‪40‬‬
‫مرحله چهارم ‪ -‬دکانتور (تهنشینکننده) ‪:‬‬
‫شربت خروجی از اشباع اول که حاوی کربنات کلسیم (‪ )CaCO3‬است‪ ،‬باید به آرامی وارد دکانتور شود که معموال‬
‫برای این کار از پمپ استفاده نمیکنند ‪ .‬به همین دلیل برای این که شربت را از گازخور اول وارد دکانتور کنیم‪ ،‬از‬
‫اختالف ارتفاع استفاده میشود‪ .‬دکانتورها بهصورت مخازن گرد یا چهارگوشی هستند که داخل آنها صفحاتی بهصورت‬
‫زاویهدار نصب شده تا ذرات کربنات کلسیم (‪ )CaCO3‬که مواد غیرقندی را به خودشان جذب کردهاند‪ ،‬به آرامی‬
‫تهنشین شوند‪ .‬بعد از مدتی دکانتور دو فاز شده که فاز پایینی در واقع کربنات کلسیمی است که رسوب کرده و اصطالحاً‬
‫به آن " گل دکانتور" گفته می شود‪ .‬فاکتورهای مؤثر در سرعت رسوب کردن گل در دکانتور عبارتند از ‪:‬‬
‫‪ ‬اندازه ذرات ‪CaCO3‬‬
‫‪ ‬دمای شربت درون دکانتور که هرچه باالتر باشد‪ ،‬حاللیت کربنات کلسیم کمتر میشود و در نتیجه سرعت رسوب‬
‫کاهش پیدا میکند‪.‬‬
‫در هر حال بعد از اینکه دکانتور دو فاز شد‪ ،‬گل دکانتور به سمت فیلتر خأل هدایت میشود و شربت فاز باالیی دکانتور‬
‫به سمت فیلتراسیون ارسال میشود تا شربت بطور کامل صاف شود و در واقع فاقد کربنات کلسیم (‪ )CaCO3‬شود‪.‬‬
‫در نهایت‪ ،‬شربتی که از فیلتر خأل فیلتراسیون بدست میآید‪ ،‬به سمت گازخور دوم فرستاده میشود‪.‬‬
‫مرحله پنجم ‪ -‬اشباع دوم (گازخور دوم یا ساتراسیون ‪ II‬یا کربوناسیون ‪: )II‬‬
‫شربت صاف شده حاصل از فاز پایینی و باالیی دکانتور که در واقع فاقد کربنات کلسیم (‪ )CaCO3‬است‪ ،‬وارد گازخور‬
‫دوم میشود‪ .‬در این مرحله نیز گاز ‪ CO2‬به شربت اضافه می شود تا آهک باقی مانده در شربت‪ ،‬که به آن "سختی‬
‫کربناته" نیز گفته میشود‪ ،‬کامالً خنثی شود و تبدیل به کربنات کلسیم نامحلول شود تا بتوان آن را از شربت جدا کرد‪.‬‬
‫بنابراین می توان گفت که هدف از اشباع دوم‪ ،‬به حداقل رساندن سختی موجود در شربت است‪ .‬در واقع‪ ،‬گاز ‪CO2‬‬
‫باید به اندازه ای اضافه شود که سختی کربناته شربت به حداقل برسد‪ .‬امّ ا اگر بعد از این مرحله گاز بیشتری به شربت‬
‫اضافه شود‪ ،‬سختی دیگری به نام "سختی بیکربناته" در شربت ایجاد میشود؛ لذا گاز باید تا رسیدن به ‪ pH‬اپتیمال‬
‫به شربت اضافه شود‪ pH .‬اپتیمال‪ pH ،‬است که در آن کمترین میزان سختی در شربت وجود دارد‪.‬‬
‫شربت خروجی از اشباع دوم وارد چندین مرحله فیلتراسیون میشود تا ذرات ‪ CaCO3‬از آن جدا شود و تبدیل به یک‬
‫شربت تصفیه شده و شفاف گردد که اصطالحاً به آن "شربت رقیق" گفته میشود‪ .‬بطوری که بریکس (‪ )Brix‬شربت‬
‫رقیق بین ‪ 12‬تا ‪ pH ،17‬آن بین ‪ 8/5‬تا ‪ 9‬و درجه خلوص (کوسیان یا ‪ )Q‬آن نیز ‪ 90‬تا ‪ %95‬باشد‪.‬‬
‫‪41‬‬
‫انواع صافیهای مورد استفاده در صنعت قند ‪:‬‬
‫‪ ‬صافی مکانیکی‬
‫‪ ‬صافی پرس یا فیلتر پرس‬
‫‪ ‬صافی صنعتی‬
‫‪ ‬صافی شمعی‬
‫دستگاه سختیگیر‬
‫شربت رقیق ممکن است حاوی امالح قابل رسوب باشد و در مرحله اواپراسیون باعث تولید رسوب در لولههای‬
‫تبخیرکننده شود‪ ،‬در نتیجه ظرفیت تبخیرکنندهها کاهش پیدا میکند و حتی باعث سوراخ شدن لولههای تبخیرکننده‬
‫نیز میشود‪ .‬بنابراین برای جلوگیری از ایجاد رسوب در تبخیرکنندهها‪ ،‬بایستی شربت رقیق را قبل از ورود به اواپراسیون‬
‫از سیستم سختیگیر عبور دهیم‪ .‬یکی از سختیگیرهای مورد استفاده در صنعت قند‪ ،‬سختیگیر تبادل یونی کوئینتین‬
‫(‪ )Quentine‬میباشد؛ بطوری که در این سیستم یون کلسیم (‪ )Ca2+‬را قبل از اواپراسیون از شربت خارج میکنند و‬
‫یون سدیم (‪ )Na+‬را جایگزین آن میکنند و تبادل یونی صورت میگیرد‪ ،‬بدین ترتیب شربت رقیق که حاوی یون‬
‫سدیم میباشد‪ ،‬وارد اواپراتور میشود‪ .‬سدیم با افزایش دما رسوب نمیکند و در ادامه قبل از پخت سوم در مرحله‬
‫کریستالیزاسیون یون سدیم را از شربت خارج میکنند و یون منیزیم (‪ )Mg2+‬جایگزین آن میشود؛ زیرا سدیم مالسزا‬
‫است و اگر در شربت وجود داشته باشد‪ ،‬مالس بیشتری تولید خواهد شد‪ ،‬در حالی که منیزیم نه تنها مالسزا نیست‪،‬‬
‫بلکه به کریستالیزاسیون هم کمک میکند‪.‬‬
‫اواپراسیون‬
‫هدف از اواپراسیون‪ ،‬غلیظ کردن شربت است‪ ،‬بطوری که بریکس (‪ )Brix‬آن را از ‪ 12‬الی ‪ %15‬به ‪ 60‬الی ‪ %70‬برسانیم‬
‫و غلیظ نماییم‪ .‬در صنعت قند از اواپراسیون چند مرحلهای استفاده میشود‪ .‬علت استفاده از اواپراسیون چند مرحلهای‬
‫هم‪ ،‬صرفهجویی در مصرف بخار و انرژی‪ ،‬جلوگیری از کاراملیزاسیون‪ ،‬تجزیه ساکارز و ایجاد ضایعات قندی میباشد‪.‬‬
‫در مرحله اواپراسیون‪ ،‬برای تبخیر یک کیلوگرم آب حدود ‪ 54‬کیلوکالری انرژی الزم است؛ پس اگر از یک بدنه استفاده‬
‫شود‪ ،‬در این صورت مصرف انرژی به شدت افزایش پیدا میکند‪ ،‬امّا با اتصال چند بدنه به یکدیگر میتوان مصرف انرژی‬
‫یعنی بخار را بسیار کاهش داد‪ .‬اواپراتوری که بدین ترتیب تشکیل شده را اواپراتور چند مرحلهای مینامند و بر حسب‬
‫این که سه یا چهار بدنه به دنبال هم قرار داشته باشد‪ ،‬به آن اواپراتور سه یا چهار مرحلهای گفته میشود‪.‬‬
‫اگر یک اواپراتور با چهار بدنه را در نظر بگیریم‪ ،‬بخار حاصل از جوشش بدنه اول در بدنه دوم به مصرف میرسد و از‬
‫بخار تولید شده در بدنه دوم‪ ،‬بدنه سوم گرم میشود و به همین ترتیب تا آخر ادامه پیدا میکند‪ .‬بخار تولید شده از‬
‫بدنه آخر باید به تدریج از آن خارج شود‪.‬‬
‫مشخصات دما و فشار در سیستم چهار بدنه‬
‫فشار (‪)Bar‬‬
‫دما (سانتیگراد)‬
‫بدنه اول‬
‫‪2/4‬‬
‫‪126‬‬
‫بدنه دوم‬
‫‪1/96‬‬
‫‪119‬‬
‫بدنه سوم‬
‫‪1/46‬‬
‫‪110‬‬
‫بدنه چهارم‬
‫‪0/72‬‬
‫‪90‬‬
‫‪42‬‬
‫برای تأمین انرژی حرارتی در بدنه اول م عموالً از بخار تولیدی در دیگ بخار استفاده میشود‪ .‬فشاری که در بدنههای‬
‫اواپراتور چند مرحلهای وجود دارد از بدنه اول تا بدنه آخر تدریجاً کاهش پیدا میکند‪ ،‬از این جهت در بدنه آخر این‬
‫نوع اواپراتورها خأل اعمال میشود که به علت تاثیر خأل و فشار کمتر‪ ،‬تبخیر در بدنه آخر در دمای پایینتری انجام‬
‫میگیرد و بدین ترتیب از انتقال صدمات حرارتی و تجزیه قند در اثر حرارت کاسته میشود‪ .‬پس در بدنههای ابتدایی‬
‫که غلظت کمتر است‪ ،‬از دمای باالتر و هرچه به سمت بدنه آخر پیش رویم‪ ،‬با افزایش غلظت‪ ،‬دما کاهش پیدا میکند‪.‬‬
‫باید توجه داشت افزایش بدنههای اواپراتور محدود است‪ ،‬چون از هر مرحله به مرحله بعدی کاهش فشار و کاهش انرژی‬
‫بخار وجود دارد‪ .‬از طرف دیگر اگر بخواهیم تعداد مراحل یا بدنه ها را زیاد کنیم‪ ،‬مجبوریم بخاری که از دیگ بخار به‬
‫بدنه اول اواپراتور وارد میشود‪ ،‬از نظر فشار‪ ،‬درجه حرارت و انرژی در حد باالیی در نظر بگیریم که در چنین شرایطی‬
‫دمای بسیار باال در بدنه اول موجب تجزیه مقدار زیادی قند ساکارز در شربت خواهد شد‪.‬‬
‫همچنین کل بخار حاصل از تبخیر شربت در هر بدنه اواپراتور به مرحله بعدی نمیرود‪ ،‬بلکه بخشی از این بخار صرف‬
‫تأمین انرژی حرارتی الزم برای قسمتهای دیگر کارخانه مانند دستگاههای خشککن قند‪ ،‬دیفوزیون یا دیگهای پخت‬
‫مرحله کریستالیزاسیون میشود‪ .‬برای این که در هر بدنه اواپراتور عمل تبخیر به خوبی انجام شود و انتقال حرارت در‬
‫حد مناسب باشد‪ ،‬باید مقدار ‪ ΔT‬در هر بدنه زیاد باشد‪ .‬برای زیاد بودن ‪ ΔT‬دو راه وجود دارد ‪:‬‬
‫‪ ‬باید مقدار ‪ ΔT‬بزرگتر باشد که خود نیز دو حالت دارد ‪:‬‬
‫حالت اول‪ ،‬باید درجه حرارت بخار ورودی به بدنه اول خیلی باال باشد‪ ،‬که در چنین حالتی تغییر رنگ شربت و‬
‫ضایعات قندی زیادی در بدنه اول خواهیم داشت‪ .‬حالت دوم‪ ،‬باید درجه حرارت خروجی از آخرین بدنه کم باشد‪،‬‬
‫که به این ترتیب در بدنه آخر تبخیر در حد الزم انجام نمیشود‪ .‬پس تنها یک راه باقی میماند و آن محدود کردن‬
‫تعداد بدنههای اواپراتور است‪ .‬به همین دلیل معموالً از ‪ 4‬الی ‪ 6‬بدنه در کارخانهها استفاده میشود‪.‬‬
‫‪ ‬باید مقدار ‪ n‬کم باشد‪.‬‬
‫در برخی کارخانهها‪ ،‬بخاری که در بدنه اواپراتور از تبخیر شربت حاصل شده و دمای آن در حدی نیست که در هر بدنه‬
‫بعدی به شکل موثری استفاده شود‪ ،‬به دستگاههایی به نام ‪ Turbo Compressor‬منتقل میکنند که با فشردهسازی‬
‫و افزایش فشار بخار‪ ،‬درجه حرارتش را باال میبرند‪ ،‬بطوری که از کارآیی الزم برای استفاده در بدنه بعدی و تبخیر‬
‫شربت برخوردار باشد‪.‬‬
‫دیاگرام جریان بخار و شربت در اواپراسیون چهار مرحله‬
‫‪43‬‬
‫انواع اواپراتور‬
‫‪ .1‬اواپراتور چاپمن ‪ :‬که به دو نوع ‪ Internal‬و ‪ External‬تقسیمبندی میشود ‪:‬‬
‫‪ : Internal ‬یک سری لولههای موازی که درون آنها شربت بوده و در اطراف لولهها نیز بخار وجود دارد‪.‬‬
‫‪ : External ‬عکس حالت قبل میباشد؛ یعنی یک سری لولههای موازی که درون آنها بخار بوده و در اطراف لولهها‬
‫نیز شربت وجود دارد‪.‬‬
‫‪ .2‬اواپراتور کستنر‬
‫نمای شماتیک تبخیرکننده چاپمن‬
‫نمای شماتیک تبخیرکننده کستنر‬
‫‪44‬‬
‫قندگیرها ‪:‬‬
‫در قسمت باالی اواپراتورها نصب میشوند و بخار و قطرات شربت را از یکدیگر جدا میکند‪.‬‬
‫نمای شماتیک قندگیر چتری‬
‫محاسبات اواپراسیون‬
‫در قسمت اواپراسیون معموالً محاسبه آب تبخیر شده‪ ،‬بخار مصرفی بدنهها‪ ،‬کالری و انرژی مصرفی انجام میشود‪.‬‬
‫الف‪ .‬محاسبه آب تبخیر شده‬
‫مقدار آبی که از شربت رقیق باید تبخیر شود تا از بریکس (‪ )Brix‬اولیه به بریکس (‪ )Brix‬نهایی برسد و با استفاده از‬
‫فرمول زیر محاسبه میشود ‪:‬‬
‫‪ : w‬آب تبخیر شده‬
‫‪ : A‬مقدار اولیه شربت‬
‫‪ : r1‬بریکس شربت رقیق (بریکس اولیه)‬
‫‪ : r2‬بریکس شربت غلیظ (بریکس نهایی)‬
‫مثال) اگر ظرفیت (‪ )Capacity‬یک کارخانه قند ‪ 3000‬تن باشد و کارخانه با سوتیراژ (کشش) ‪ %120‬کار کند و‬
‫بخواهیم بریکس (‪ )Brix‬شربت رقیق را از ‪ 15‬به ‪ 60‬برسانیم‪ ،‬مطلوب است محاسبه ‪:‬‬
‫الف) مقدار آب تبخیر شده در هر شبانه روز را محاسبه کنید‪.‬‬
‫تن ‪A = 3000 × 120% = 3600‬‬
‫‪r1‬‬
‫‪15‬‬
‫مقدار آب تبخیر شده در هر شبانه روز بر حسب تن ‪) = 3600 × (1 − ) = 2700‬‬
‫‪r2‬‬
‫‪60‬‬
‫‪w = A (1 −‬‬
‫‪ = 2700 ÷ 24 = 112.5‬مقدار آب تبخیر شده در هر ساعت بر حسب تن‬
‫ب) در هر شبانه روز چند تن شربت غلیظ بدست میآید؟‬
‫‪ = 3600 − 2700 = 900‬مقدار شربت غلیظ در هر شبانه روز بر حسب تن‬
‫‪ = 900 ÷ 24 = 37.5‬مقدار شربت غلیظ در هر ساعت بر حسب تن‬
‫‪45‬‬
‫ب‪ .‬محاسبه بخار مصرفی بدنهها‬
‫بطوری که در دیاگرام سیستم چهار بدنهای اواپراسیون مالحظه میشود‪ ،‬بدنه اول بخار مورد نیاز را از بخار رتور دریافت‬
‫میکند و بخار خروجی از بدنه اول که از قسمت باال خارج میشود‪ ،‬در واقع بخار ناشی از شربتی است که به دو بخش‬
‫تقسیم میشود ‪ :‬یکی بخار مصرفی در سایر مراکز که اصطالحاً به آن‪ ،‬بخار جنبی یا ‪ E1‬گفته میشود و دیگری بخاری‬
‫که وارد بدنه دوم شده که بهعنوان بخار ورودی بدنه دوم یا ‪ w2‬شناخته میشود و به همین ترتیب در سایر بدنهها‬
‫ادامه پیدا میکند‪.‬‬
‫مثال) اگر مجموع بخار مصرفی چهار بدنه‪ ،‬یعنی ‪ w1‬تا ‪ w4‬برابر با ‪ 120‬کیلوگرم باشد و بخار جنبی بدنه اول (‪)E1‬‬
‫هم ‪ 8‬کیلوگرم‪ ،‬بخار جنبی بدنه دوم (‪ 12 )E2‬کیلوگرم و بخار جنبی بدنه سوم (‪ 20 )E3‬کیلوگرم باشد‪ ،‬بخار مصرفی‬
‫هر بدنه را بطور جداگانه حساب کنید‪.‬‬
‫𝑔𝑘 ‪w1 + w2 + w3 + w4 = 120‬‬
‫طبق قاعده کلی موازنه جرم‪ ،‬خواهیم داشت ‪:‬‬
‫‪w 1 = w 2 + e1‬‬
‫‪w 2 = w 3 + e2‬‬
‫‪w 3 = w 4 + e3‬‬
‫با جایگزین کردن معادالت در یکدیگر به موارد زیر میرسیم ‪:‬‬
‫‪w1 = w4 + e3 + e2 + e1 = w4 + 40‬‬
‫‪w2 = w4 + e3 + e2 = w4 + 32‬‬
‫‪w3 = w4 + e3 = w4 + 20‬‬
‫با توجه به فرض مسئله خواهیم داشت ‪:‬‬
‫‪w1 + w2 + w3 + w4 = 120‬‬
‫‪w4 + 40 + w4 + 32 + w4 + 20 + w4 = 4w4 + 92 = 120‬‬
‫‪=7‬‬
‫‪= 47‬‬
‫‪= 39‬‬
‫‪= 27‬‬
‫‪w4‬‬
‫‪w1‬‬
‫‪w2‬‬
‫‪w3‬‬
‫پس بیشترین مصرف بخار در بدنه اول و کمترین مصرف بخار مربوط به بدنه آخر است‪ .‬در واقع‪ ،‬بیشترین سطح تبادل‬
‫حرارت بین شربت و بخار مربوط به بدنه اول است و هرچه به سمت بدنه آخر پیش برویم‪ ،‬سطح تبادل حرارت کمتر‬
‫میشود‪ .‬لذا با توجه به اینکه ابعاد و اندازه تبخیرکنندهها یکسان است‪ ،‬بنابراین ارتفاع شربت در لولههای بدنه اول‬
‫بیشترین بوده و هرچه به سمت بدنه آخر پیش برویم‪ ،‬ارتفاع این لولهها کمتر میشود تا سطح تبادل حرارت کاهش‬
‫پیدا کند‪.‬‬
‫‪46‬‬
‫کریستالیزاسیون‬
‫پس از عملیات تغلیظ‪ ،‬شربت تغلیظ شده وارد دستگاههای آپارات پخت میشود‪ .‬شربت بایستی بهصورت لیکور استاندارد‬
‫وارد آپارات شود‪ .‬لیکور استاندارد یا شربت استاندارد‪ ،‬در واقع بهترین شربت برای رفتن به مرحله کریستالیزاسیون‬
‫است‪ .‬برای پخت ‪ I‬در واقع لیکور استاندارد مخلوطی از شربت غلیظ خروجی از اواپراتور به همراه کلرس ‪ II‬و کلرس‬
‫‪ III‬میباشد‪ .‬کلرس ‪ II‬و ‪ III‬از محصوالت حد واسط قسمت کریستالیزاسیون میباشد‪ .‬در واقع کریستالیزاسیون و‬
‫تبلور عملی است که در آن ماده از حالت نامنظم به حالت مرتب و منظم تغییر حالت میدهد‪ ،‬در واقع یک روش‬
‫جداسازی حرارتی است که از آن برای بدست آوردن یک ماده خالص از مخلوطی از مواد استفاده میشود‪.‬‬
‫برای کریستالیزاسیون الزم است شربت به حالت محلول فوق اشباع برسد‪ .‬محلول اشباع زمانی است که اگر مقداری از‬
‫شکر را در ظرفی پر از آب بریزیم‪ ،‬این شکر حل شده و این حل شدن تا زمانی ادامه دارد که دیگر شکر در آب حل‬
‫نشده و در ته ظرف بهصورت رسوب باقی میماند؛ به این محلول‪ ،‬محلول اشباع میگویند‪ .‬با افزایش دما حاللیت شکر‬
‫افزایش مییابد‪ .‬حال اگر محلول اشباعی از شکر تهیه شود و آن را حرارت دهیم قادر است مقادیر بیشتر ساکارز را در‬
‫خود حل کند‪ .‬اگر این محلول به حالت خود باقی گذاشته شود و دمای آن کاهش یابد‪ ،‬قسمتی از شکرهای حل شده‬
‫بهصورت بلور در ته ظرف باقی میماند؛ به این محلول‪ ،‬محلول فوق اشباع گفته میشود‪.‬‬
‫شرط الزم برای کریستالیزاسیون‪ ،‬کم شدن آب محلول از طریق تبخیر یا کاهش دما و رسیدن به حالت فوق اشباع‬
‫است‪ .‬در مورد حل شدن شکر و اثر حرارت بر آن میتوان گفت سه ناحیه قابل رویت است که در نمودار مشاهده‬
‫میشود ‪:‬‬
‫‪ .1‬مرحله اشباع یا ‪Stable‬‬
‫‪ .2‬مرحله ‪Metastable‬‬
‫‪ .3‬مرحله ‪Intermediate‬‬
‫‪ .4‬مرحله ‪ Labile‬یا ‪( Unstable‬ناپایدار)‬
‫مراحل کریستالیزاسیون‬
‫‪ .1‬اعمال خأل و کاهش فشار در آپارات های پخت تا ‪ 0/4‬بار ‪:‬‬
‫در این فشار نقطه جوش آب ‪ 75‬درجه سانتیگراد است‪.‬‬
‫‪ .2‬شربتگیری ‪:‬‬
‫در اینجا ورودیهای آپارات باز شده و شربت را وارد دستگاه میکند‪ .‬شربت به حدی پر میشود که ‪ 200‬میلیلیتر‬
‫باالتر از سطح لولههای دستگاه قرار گیرد‪ .‬برخالف اواپراتور ها ک یکسوم حجم و ارتفاع لولهها از شربت پر میشود‪.‬‬
‫‪ .3‬تبخیر بیشتر شربت تا رسیدن به مرحله فوق اشباع یا لحظه دانهبندی ‪:‬‬
‫در این مرحله شربت آماده شوک دادن و تحریک کردن است و درجه فوق اشباعی بسیار اهمیت دارد‪ .‬بریکس (‪)Brix‬‬
‫شربت در این مرحله حدود ‪ 82‬الی ‪ 83‬باید باشد‪ .‬در هنگام شوک دادن از پودر شکر استفاده میشود‪.‬‬
‫‪47‬‬
‫‪ .4‬رشد دانهها ‪:‬‬
‫با خوراک دادن متناوب‪ ،‬عمل دانهبندی انجام میشود‪ .‬هر چه فاصله خوراکدهی کمتر و تعداد دفعات خوراکدهی‬
‫بیشتر باشد‪ ،‬کیفیت کار مطلوبتر است‪.‬‬
‫‪ .5‬سفت کردن پخت ‪:‬‬
‫در این مرحله هدف باال بردن غلظت محتویات آپارات تا ‪ %92‬ماده خشک است‪.‬‬
‫‪ .6‬تخلیه پخت و پاشیدن آب روی آن ‪:‬‬
‫پس از تکمیل کریستالیزاسیون‪ ،‬ماسکوییت از آپارات خارج میشود و دمای حدود ‪ 80‬درجه سانتیگراد دارد‪ .‬به هنگام‬
‫تخلیه وارد دستگاهی به نام ماالکسور (همزن) میشود؛ در اینجا کمی درجه حرارت کاهش پیدا کرده و درجه فوق‬
‫اشباعیت شربت افزایش مییابد‪ .‬برای اجتناب از تشکیل دانههای غیریکنواخت و کاذب‪ ،‬توصیه میشود که به پخت‬
‫تخلیه شده آب ‪ 75‬درجه سانتیگراد اضافه شود‪ .‬معموالً میزان آبی که اضافه میشود حدود ‪ 0/5‬درصد وزن پخت اولیه‬
‫است‪ .‬پس محتویات ماالکسور در پخت یک و دو بالفاصله سانتریفیوژ میشود‪ ،‬در حالی که در پخت سه باید یک مدتی‬
‫بماند و بعد سانتریفیوژ شود‪.‬‬
‫در دستگاه آپارات پخت یک سری شیشهها یا دریچههایی برای رویت محتویات دستگاه وجود دارد‪ .‬همچنین شیر‬
‫نمونه برداری نیز در قسمتی از دستگاه تعبیه شده است که بایستی در زمان مشخص تشخیص داده شود که چه موقع‬
‫پودر شکر اضافه شود‪ .‬این مرحله از چند طریق قابل تشخیص است ‪:‬‬
‫‪ ‬شربت در زمان مناسب به ویسکوزیته مناسب میرسد‪ ،‬انتقال حرارت در نتیجه جوشش کندتر شده و حبابهای‬
‫بخار حالت کشیده و دوکی شکل دارند‪ .‬در اینجا زمان افزودن پودر شکر است‪.‬‬
‫‪ ‬از طریق کش آمدن قطرات شربت یا ریزش قطرات شربت در حال ریختن است‪ .‬اگر سریع ریزش کرد‪ ،‬ویسکوزیته‬
‫پایین است و اگر سخت ریزش کرد‪ ،‬یعنی ویسکوزیته آن باال است‪.‬‬
‫‪ ‬کش آمدن قطره شربت با قرار دادن یک قطره از آن در بین دو انگشت است‪ .‬به این ترتیب هر چه شربت غلیظتر‬
‫باشد‪ ،‬در مسیر بیشتری در بین دو انگشت کش میآید‪.‬‬
‫‪48‬‬
‫کریستالیزاسیون سه پختی‬
‫در کارخانجات قند به منظور افزایش راندمان تولید و کاهش میزان خلوص مالس تولید شده‪ ،‬ترجیحاً از سیستم سه‬
‫پختی استفاده میشود که در یک سیستم سه پختی‪ ،‬نحوه عملکرد را میتوان بهصورت زیر بیان کرد ‪:‬‬
‫‪ .1‬پخت ‪: I‬‬
‫اگر پخت ‪ I‬را بهعنوان نقطه شروع طباخی در نظر بگیریم؛ ابتدا مقداری شربت غلیظ بهعنوان پایه پخت به دیگ پخت‬
‫وارد میشود‪ .‬سپس مراحل طباخی به همان صورت که قبالً گفته شد‪ ،‬طی میشود؛ یعنی این پایه پخت با تغلیظ تحت‬
‫خأل به حالت فوق اشباع مناسب میرسد‪ .‬عمل ورود کریستالهای شکر بهعنوان هسته اولیه انجام میشود و سپس‬
‫عملیات پخت تا مرحلهای انجام میشود که این کریستالها یا هستههای اولیه به نحو مطلوبی رشد کرده باشند‪ .‬به این‬
‫ترتیب در دیگ پخت ما مخلوطی از کریستالهای شکر با پساب بدست میآید که "ماسکوییت" نامیده میشود‪ .‬این‬
‫ماسکوییت پس از تخلیه در قسمت ریز دیگ پخت که به نام "ماالکسور" میشناسند‪ ،‬وارد قسمت سانتریفیوژ میشود‬
‫و در سانتریفیوژ تحت تأثیر گردش بسیار سریع و نیروی گریز از مرکز‪ ،‬پساب از آن جدا شده امّا کریستالهای موجود‬
‫در آن در پشت صافی دستگاه باقی میمانند‪ .‬پساب خارج شده در این مرحله "پساب ضعیف" نامیده میشود و درجه‬
‫خلوص کمتری دارد‪ .‬در مرحله بعد در حالی که سانتریفیوژ در حال گردش است با پاشیدن مقدار کمی آب یا بخار به‬
‫کریستالهای باقی مانده در پشت صافی‪ ،‬آنها را شستشو میدهند و مواد رنگی و ناخالصیهای سطح آنها تا حدی‬
‫جداسازی میشود‪ .‬پساب خارج شده در این مرحله نسبت به پساب قبلی‪ ،‬درجه خلوص باالتری دارند و "پساب قوی"‬
‫نامیده میشوند‪ .‬پساب قوی در تهیه پخت ‪ I‬قابل استفاده است‪ ،‬در حالی که پساب ضعیف معموالً برای تهیه پخت ‪II‬‬
‫بکار میرود که "شکر سفید" مینامند و به دو صورت قابل استفاده است ‪:‬‬
‫‪ ‬میتوان آن را به مرحله خشک کردن فرستاد‪ ،‬سپس آن را بستهبندی و آماده توزیع و مصرف کرد‪.‬‬
‫‪ ‬برای تهیه کله قند یا قند حبّه به آپارات پخت قند فرستاد‪.‬‬
‫کلرس‪ ،‬در واقع شکری است که از پخت ‪ I‬یا ‪ II‬یا ‪ III‬خارج میشود که اگر در آب حل شود و مورد استفاده قرار گیرد‪،‬‬
‫به نام کلرس خوانده میشود‪.‬‬
‫‪ .2‬پخت ‪: II‬‬
‫برای تهیه پخت ‪ II‬معموالً از پساب ضعیف پخت یک استفاده میشود‪ ،‬اگرچه میتوان بر حسب شرایط از کلرس ‪،III‬‬
‫آفینه و یا پساب آفینه استفاده کرد‪ .‬آفینه به این ترتیب حاصل میشود که اگر شکر پخت ‪ III‬را با مقدار کمی شربت‬
‫رقیق با خلوص باالتر مخلوط کنند‪ ،‬به صورتی که شکر در آن حل نشود و تنها حالت مرطوب به خود گیرد‪ ،‬به این‬
‫صورت آفینه تشکیل میگردد‪ .‬در مرحله بعد می توان این آفینه را سانتریفیوژ کرد و پساب آن را در پخت ‪ II‬یا ‪III‬‬
‫استفاده کرد‪ .‬شکری که از این سانتریفیوژ آفینه حاصل میشود‪ ،‬بر حسب درجه خلوص آن میتوان در مراحل مختلف‬
‫طباخی از آن استفاده کرد‪.‬‬
‫در پخت ‪ II‬پس از طی کردن مراحل کریستالیزاسیون‪ ،‬در نهایت محتویات دیگ پخت ‪ II‬بهصورت ماسکوییت ‪ II‬در‬
‫میآید و در ماالکسور دیگ پخت ‪ III‬هدایت میشود‪ .‬حاصل سانتریفیوژ پخت ‪ ،II‬پساب پخت ‪ II‬و شکر زرد است‪.‬‬
‫پساب این پخت هم مانند پخت ‪ I‬می تواند به پساب قوی و ضعیف تقسیم شود‪ .‬در این صورت‪ ،‬پساب قوی در همان‬
‫پخت ‪ II‬و پساب ضعیف در پخت ‪ III‬استفاده میشود‪ .‬شکر زردی که از این سانتریفیوژ حاصل میشود‪ ،‬میتواند در‬
‫آب حل شود و بهصورت کلرس ‪ ،II‬پس از صاف شدن در تهیه پخت ‪ I‬استفاده شود‪.‬‬
‫‪49‬‬
‫‪ .3‬پخت ‪: III‬‬
‫در تهیه پخت ‪ III‬معموالً از پساب ضعیف پخت ‪ II‬استفاده میکنند‪ .‬میزان ناخالصیها در پخت ‪ III‬زیاد است‪ ،‬از این‬
‫رو مدت الزم برای کریستالیزاسیون در پخت ‪ III‬طوالنیتر است‪ .‬در این پخت از افزایش ناگهانی حالت فوق اشباع باید‬
‫جلوگیری شود و عمل تغلیظ تدریجی و در دمای کم انجام گیرد‪ .‬در غیر این صورت‪ ،‬دانههای شکر بوجود آمده حالت‬
‫غیریکنواخت دارند و ذرات بزر گ کریستال همراه با ذرات بسیار ریز کریستال را خواهیم داشت‪ .‬این مسئله موجب‬
‫میشود هنگام سانتریفیوژ قسمت زیادی از ذرات ریز شکر سریعاً حل شود یا از سوراخهای صافی عبور کند؛ در نتیجه‬
‫ساکارز زیادی وارد پساب میشود و ضایعات قندی افزایش مییابد‪.‬‬
‫پس از طی شدن مراحل کریستالیزلسیون‪ ،‬دیگ پخت ما حاوی ماسکوییت ‪ III‬خواهد بود‪ .‬این ماسکوییت در محفظهای‬
‫به نام "رفریژرانت" در زیر دیگ پخت ‪ III‬تخلیه میشود که مدت باقی ماندن ماسکوییت ‪ III‬در این محفظه نسبت‬
‫به پخت ‪ I‬و ‪ II‬طوالنیتر است‪ .‬در این محفظه با به جریان انداختن آب سرد دمای ماسکوییت را به حدود ‪ 45‬درجه‬
‫سانتیگراد کاهش میدهند‪ .‬این عمل موجب میشود‪ ،‬حالت فوق اشباع ماسکوییت افزایش یا بر کریستالها هم دوام‬
‫داشته باشد‪ .‬وقتی ماسکوییت ‪ III‬سانتریفیوژ میشود‪ ،‬حاصل کار شکر پخت ‪ III‬و پساب پخت ‪ III‬خواهد بود که به‬
‫این پساب "مالس" گفته میشود‪ .‬این مالس حاوی ‪ %50‬قند است‪ ،‬امّا به علت زیاد بودن ناخالصیها با روشهای‬
‫معمولی و کریستالیزاسیون‪ ،‬قند آن قابل بازیافت نیست‪ .‬شکر حاصل از این مرحله "شکر قرمز" نامیده میشود که‬
‫بهصورتهای مختلفی همچون تهیه آفینه در مرحله طباخی استفاده میشود‪.‬‬
‫زمان پخت در پخت ‪ I‬حدود ‪2/ 2‬الی ‪ 5‬ساعت است‪ ،‬برای پخت ‪ 5/2 II‬الی ساعت است و برای پخت ‪ III‬به ‪ 12‬الی‬
‫‪ 18‬ساعت میرسد‪ .‬در حقیقت زمان پخت به درجه خلوص پخت بستگی دارد و با کاهش درجه خلوص‪ ،‬زمان پخت‬
‫بیشتر میشود‪.‬‬
‫دیاگرام شربت پساب در سیستم سه پختی‬
‫در مورد پساب ضعیف‪ ،‬برخی منابع اصطالحا "شربت سبز" گویند‪ .‬اصطالح "شربت سبز پخت اول" برای پساب ضعیف‬
‫پخت ‪ I‬و اصطالح "شربت سبز پخت دوم" برای پساب ضعیف پخت ‪ II‬بکار میرود‪ .‬در مورد پساب قوی‪ ،‬برخی منابع‬
‫اصطالح "شربت شستشو" استفاده میکنند‪.‬‬
‫‪50‬‬
‫کوسیان پختها و پسابهای کارخانه قند‬
‫درصد کوسیان (‪)Q‬‬
‫ماسکوییت ‪I‬‬
‫‪92 - 95‬‬
‫پساب قوی ‪I‬‬
‫‪90‬‬
‫پساب ضعیف ‪I‬‬
‫‪78 - 80‬‬
‫ماسکوییت ‪II‬‬
‫‪82‬‬
‫پساب قوی ‪II‬‬
‫‪78 - 80‬‬
‫پساب ضعیف ‪II‬‬
‫‪68 - 70‬‬
‫ماسکوییت ‪III‬‬
‫‪74‬‬
‫مالس‬
‫‪60‬‬
‫سانتریفیوژ‬
‫سانتریفیوژ با استفاده از نیروی گریز از مرکز مایع اطراف بلورهای شکر را جدا میکند؛ در واقع سانتریفیوژ دستگاهی‬
‫است که عمل جداسازی شکر یا به اصطالح بلورهای تشکیل شده را از محلول خروجی پخت یا آپارات انجام میدهد‪.‬‬
‫در اثر سانتریفیوژ کردن سه محصول بدست میآید شامل ‪ :‬شکر مرطوب‪ ،‬پساب قوی و پساب ضعیف‪.‬‬
‫زمانی که جداسازی بلور از پخت انجام میشود‪ ،‬پساب خروجی را "پساب ضعیف" میگویند‪ .‬بلورهای جدا شده برای‬
‫اینکه خلوص بیشتری پیدا کنند با آب شسته شده و مقدار آب اضافه شده در این مرحله ‪ %3‬وزن پخت میباشد‪ .‬در‬
‫این حالت سانتریفیوژ کردن شکرهای شسته شده‪" ،‬پساب قوی" را ایجاد میکند‪ ،‬که دارای خلوص باالیی بوده و برای‬
‫پخت بعدی استفاده میشود‪ .‬پس از شستشوی شکر با آب‪ ،‬بالفاصله شستشوی شکر با بخار نیز انجام میشود‪ .‬مقدار‬
‫بخار اضافه شده حدود ‪ %3‬وزن پخت است‪ .‬هدف از بخاردهی ایجاد جال‪ ،‬تأللو و براقیت در شکر است‪ .‬همچنین شستشو‬
‫با بخار از کلوخه شدن شکر تولید شده جلوگیری کرده و تسهیل خروج آنها را از سانتریفیوژ به دنبال دارد‪.‬‬
‫سانتریفیوژها اصوالً ‪ 1000‬الی ‪ 1100‬دور در دقیقه گردش دارند‪ .‬زمانی که حدود ‪ 2000‬الی ‪ 3000‬دور دقیقه برسد‪،‬‬
‫تغذیه سانتریفیوژ شروع میشود‪ .‬در اثر نیروی گریز از مرکز‪ ،‬پخت به دیواره سانتریفیوژ برخورد میکند و بطور یکنواخت‬
‫در تمام دیواره توزیع میشود‪ .‬بایستی دقت نمود مطابق با ظرفیت سانتریفیوژها باردهی انجام میگیرد؛ اگر بیش از‬
‫ظرفیت باردهی شود‪ ،‬امکان سر ریز کردن پخت از دیوارهها وجود داشته و ضایعات قندی نیز افزایش مییابد‪ .‬بطور‬
‫کلی مراحل سانتریفیوژ کردن شامل ‪:‬‬
‫‪ .1‬باردهی و تغذیه سانتریفیوژ‬
‫‪ .2‬جدا کردن پساب از شکر تولیدی‬
‫‪ .3‬شستشوی شکر با آب و بخار‬
‫‪ .4‬توقف سانتریفیوژ‬
‫‪ .5‬تخلیه سانتریفیوژ‬
‫الزم به ذکر است در پخت ‪ I‬و ‪ II‬عملیات سانتریفیوژ بالفاصله انجام میگیرد‪ ،‬در حالی که در پخت ‪ III‬بدلیل باال‬
‫بودن ناخالصی ها بعد از ماالکسور‪ ،‬پخت وارد رفریژرانت شده و دما در آنجا کاهش مییابد تا عملیات کریستالیزاسیون‬
‫تکمیل شود‪ ،‬سپس وارد سانتریفیوژ میشود‪.‬‬
‫‪51‬‬
‫عوامل مؤثر در رشد کریستالهای شکر‬
‫رشد کریستالها یک عمل انتقال جرم است‪ ،‬یعنی انتقال مولکولهای ساکارز از فاز مایع اطراف کریستال به فاز جامد‪.‬‬
‫یعنی کریستال الیهای از شربت فوق اشباع که کریستال را احاطه میکند‪ ،‬باید از سیالیت مناسبی برخوردار باشد تا‬
‫حرکت مولکولهای ساکارز برای پیوستن به کریستالها از طریق آن میسر باشد‪.‬‬
‫‪ ‬اگر ویسکوزیته محلول زیاد باشد‪ ،‬حرکت مولکولها در فاز مایع کم شده و رشد کریستالها با مانع مواجه میشود‪.‬‬
‫‪ ‬دومین عامل درجه حرارت است‪ .‬زیرا حالت فوق اشباعی‪ ،‬تحرک مولکولی و ویسکوزیته محلول قندی تحت تأثیر‬
‫درجه حرارت است‪ .‬پس اگر درجه حرارت افزایش پیدا کند‪ ،‬به علت کم شدن ویسکوزیته و افزایش تحرک مولکولی‬
‫و همچنین افزایش سرعت نفوذ مولکولهای ساکارز در فاز مایع‪ ،‬سرعت رشد کریستالها افزایش پیدا میکند‪.‬‬
‫‪ ‬اگر ‪ pH‬هم کمتر از ‪ 7‬شود‪ ،‬احتمال تجزیه ساکارز وجود دارد‪ .‬به همین دلیل‪ ،‬قلیاییت بیش از حد راندمان‬
‫کریستالیزاسیون را کم میکند و ‪ pH‬مناسب در مرحله طباخی حدود ‪ 8‬است‪.‬‬
‫‪ ‬چهارمین عامل‪ ،‬درجه خلوص است‪ .‬ناخالصیها از دو طریق رشد کریستالها را تحت تأثیر قرار میدهند؛ یکی‬
‫بهصورت فیزیکی است‪ ،‬یعنی موجب کاهش تحرک و نفوذ مولکولهای ساکارز میشوند و دوم حاللیت ساکارز را‬
‫تحت تأثیر قرار میدهند‪ ،‬مانند ناخالصیهایی از قبیل سدیم‪ ،‬پتاسیم‪ ،‬ازت و ‪. ...‬‬
‫محاسبه ضریب فوق اشباع در کریستالیزاسیون‬
‫در مرحله اول کریستالیزاسیون‪ ،‬باید شربت را مجدداً غلیظ کرد تا به حالت فوق اشباع برسد و در این مرحله زمانی که‬
‫ضریب فوق اشباع به عدد ‪ 1/25‬الی ‪ 1/30‬رسید‪ ،‬شوک فیزیکی یا حرارتی به شربت وارد شود تا هستههای اولیه‬
‫کریستال شکر تشکیل گردد‪ ،‬سپس تعداد آنها دائماً افزایش پیدا میکند‪ .‬به این مرحله اصطالحاً "دانه گیری" میگویند‪.‬‬
‫امّا دانهگیری و تشکیل کریستالهای جدید در یک نقطهای باید متوقف شود؛ به عبارت دیگر زمانی که تعداد کریستالها‬
‫به حد معینی (‪ 1400‬عدد در هر میلیلیتر) رسید باید دانهگیری را متوقف کرد تا کریستالهای جدید تشکیل نشود‪،‬‬
‫زیرا باعث میشود که اندازه آنها خیلی ریز شوند‪ .‬بدین منظور باید ضریب فوق اشباع شربت را کاهش داد و به ‪1/05‬‬
‫تا ‪ 1/10‬رساند‪ .‬در این ضریب فوق اشباع کریستالهای موجود درشتتر خواهند شد؛ به این مرحله "تغذیه دانه" گفته‬
‫میشود‪ .‬بنابراین مالحظه می شود که محاسبه ضریب فوق اشباع در مرحله تهیه پخت اهمیت خاصی دارد و باید با‬
‫دقت کنترل شود‪ .‬از این رو با استفاده از فرمول زیر‪ ،‬ضریب فوق اشباع را محاسبه میکنند ‪:‬‬
‫مثال) اگر یک نمونه شربت یا پساب دارای بریکس (‪ 54 )Brix‬و پالریزاسیون (‪ 48 )Pol‬و دمای ‪ 40‬درجه سانتیگراد‬
‫باشد و حاللیت ساکارز در آب خالص ‪ 40‬درجه سانتیگراد برابر با ‪ 1/05‬در نظر گرفته شود‪ ،‬ضریب فوق اشباع شربت‬
‫مذکور را محاسبه کنید‪.‬‬
‫‪ = Pol = 48‬مقدار قند‬
‫‪ = 100 − Brix = 100 − 54 = 46‬مقدار آب‬
‫‪52‬‬
‫‪48‬‬
‫‪= 1.04‬‬
‫‪46‬‬
‫‪1.04‬‬
‫‪= 0.99‬‬
‫‪1.05‬‬
‫=‬
‫=‬
‫مقدار قند‬
‫مقدار آب‬
‫حاللیت ساکارز در محلول ناخالص با دمای معین‬
‫حاللیت ساکارز در آب خالص با دمای معین‬
‫= حاللیت ساکارز‬
‫= ضریب فوق اشباع‬
‫اکنون برای رساندن عدد ‪ 0/99‬به ‪ 1/25‬از آنجا که مخرج را نمیتوان تغییر داد‪ ،‬پس باید صورت کسر تغییر کند و در‬
‫صورت کسر دو عامل مقدار آب و مقدار قند موثر است و با کاهش آب میتوان آن را غلیظ کرد‪.‬‬
‫𝑥‬
‫‪= 1.25‬‬
‫‪1.05‬‬
‫‪𝑥 = 1.31‬‬
‫=‬
‫حاللیت ساکارز در محلول ناخالص با دمای معین‬
‫حاللیت ساکارز در آب خالص با دمای معین‬
‫‪𝑦 = 36.64‬‬
‫‪48‬‬
‫‪= 1.31‬‬
‫𝑦‬
‫‪ = 100 − 36.64 = 63.36‬مقدار آب ‪Brix = 100 −‬‬
‫=‬
‫= ضریب فوق اشباع‬
‫مقدار قند‬
‫مقدار آب‬
‫= حاللیت ساکارز‬
‫‪ = 100 − Brix‬مقدار آب‬
‫یعنی شربت را به قدری غلیظ میکنیم که بریکس (‪ )Brix‬به ‪ 63/36‬برسد تا ضریب فوق اشباع ‪ 1/25‬حاصل شود‪.‬‬
‫همچنین اگر بخواهیم به ‪ 1/10‬برسانیم‪ ،‬همین مراحل طی میشود‪.‬‬
‫نکته ‪ :‬هرچه ناخالصی بیشتر‪ ،‬حاللیت ساکارز بیشتر است‪ ،‬یعنی همیشه صورت کسر ضریب فوق اشباع باید بیشتر از‬
‫مخرج آن باشد‪.‬‬
‫ماالکسور (‪ )Mallaxure‬یا رفریژرانت‬
‫شامل دو نوع ماالکسور میباشد ‪:‬‬
‫‪ ‬ماالکسور های متناوب‬
‫‪ ‬ماالکسور های دائم‬
‫‪53‬‬
‫فلوچارت قند حبه‬
‫فلوچارت قند کله‬
‫‪54‬‬