صنایع قند سازی
صنایع قند سازی
قند ساکارز ، (قند معمولی) است که از نظر ساختار یک دیساکارید متشکل از گلوکز و فروکتوز است و انسان در تمام طول حیاتش از آن به صورت طبیعی استفاده کرده و میکند. مهمترین منبع ساکارز ، نیشکر و چغندرقند است.
قندها در اصطلاح شیمی ، طیف وسیعی از ترکیبات آلی را در بر میگیرند که بهکربوهیدراتها یا هیدراتهای کربن معروفند و منوساکاریدها (قندهای ساده) ، دیساکارید ها ، الیگوساکاریدها و پلیساکاریدها یا مشتقات مربوط به آنها را شامل میشوند، مانند گلوکز ، فروکتوز ، ساکارز ، مالتوز ، جنیتوبیوز ، ملیبوز ، نشاسته ، گلیکوژن و … .
برخی ، محل اولیه پیدایش نیشکر را گنجینه جدید میدانند که امروزه ایریان نامیده میشود. در این جزیره ، پس از آنکه گیاه نیشکر به صورت اهلی در آمده بود، طی سه مهاجرت که از حدود ۱۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح شروع شد، توسط بومیان به جزیره سلیمان ، جزایر هیبرید ، جزایر کالدونی و سپس به اندونزی ، فیلیپین و شمال هند برده شد و کشت و زرع آن در شمال خلیج بنگال توسعه یافت.
آنگاه ، از هندوستان به ایران و از آنجا به سواحل مدیترانه و نواحی جنوبی فلسطین یعنی ناحیه ای بین بحرالمیت و دریای مدیترانه و از آنجا به اروپا و آمریکا برده شد. بنابر اسناد تاریخی ، کشت نیشکر در ایران از زمان حمله اسکندر به ایران رواج داشته است. در هر صورت ، ایرانیان ، نوآور واقعی صنعت تهیه قند و شکر تصفیه شده از نیشکرند.
با وجود اینکه کشت چغندرقند ، سابقه طولانی دارد، ولی کشت صنعتی آن به منظور تهیه قند و شکر حدود ۲۵۰ سال است که متداول شده است. پیش از آن ، عمدتاً به عنوان علوفه دام مورد استفاده قرار میگرفت. در سال ۱۵۷۵ ، “الیویه دوسر” اعلام کرد که میتوان از ریشه گیاه چغندرقند ، قند استخراج کرد و درستی این گفتار ، توسط “آندره مارگراف” شیمیدان آلمانی در سالهای ۱۷۴۵ تا ۱۷۴۷ به اثبات رسید و بالاخره توسط “آشار” شاگرد مارگراف ، اولین کارخانه قندسازی تأسیس شد. توسعه صنعت قند سازی از چغندر قند در قرن نوزدهم شتاب ویژه ای پیدا کرد که نتیجه آن ، تولید دهها میلیون تن قند از ریشه این گیاه در سراسر جهان شد.
مواد موجود در نیشکر و نسبت درصد آنها عبارتند از :
- مواد خشبی (الیاف خشک سلولزی) ، ۱۵ـ ۹ درصد
- آب 80ـ۷۰ درصد
- ساکارز ۱۷ـ۱۰ درصد
- قندهای انورت 3ـ۰.۱ درصد (شامل گلوکز و فروکتوز)
- مواد آلی غیر قندی 1.۲ـ۰.۵ درصد
- مواد معدنی 0.۳ـ۰.۱ درصد
اجزای تشکیل دهنده مواد خشبی
- سلولز 7.۵ـ۶.۵ درصد
- لیگنین 13.۵ـ۱.۵ درصد
- مواد پکتیکی 3.۷۵ـ۲.۲۵ درصد
- چربی و موم 0.۵ـ۹.۳ درصد
- آلبومین 0.۳ـ۰.۲ درصد
- مواد معدنی 0.۵ـ۰.۳ درصد
- K۲O در محدوده ۱۷ـ۱۰ درصد
- Na۲O جزئی
- CaO در محدوده ۱۳ـ۷ درصد
- MgO در محدوده ۱۳ـ۱۰ درصد
- Al۲O۳ + Fe۲O۳ جزئی
- P۲O۵ در محدوده ۱۵ـ۵ درصد
- SO۳ در محدوده ۹ـ ۷ درصد
- Cl جزئی
- SiO۲ در محدوده ۵۰ ـ ۳۵ درصد
مواد آلی موجود در نیشکر
مواد چربی موجود در شیره نیشکر ، بیشتر استر اسیدهای چرب یا مشتقات آنها مانند اسیدهای اولئیک ، پالمیتیک ، استئاریک و مقداری سوسیتین و فتیوسترین و مومها ، ترکیبات استری اسیدهای چرب با الکل میزیسیک میباشند.
قند های احیاکننده و معمولاً شامل گلوکز و فروکتوز است.
اسیدهای موجود در نیشکر ، بیشتر شامل اسید های گلیکولیک ، مالیک سوکسینیک ، تارتریک و سیتریک میباشد. در شیره نیشکر تخمیر شده ، اسید استیک نیز وجود دارد.
دو نوع ماده رنگی در نیشکر وجود دارد. یکی از آنها ، کلروفیل است که همان سبزینه گیاهی است. آن را از طریق جذب سطحی به کمک زغال فعال میتوان خارج کرد. دیگری اوتاسیانین است که در آب حل میشود و در محیط اسیدی ، قرمز رنگ و در محیط قلیایی ، سبز رنگ است و به روش آهک زدن ، آن را میتوان از شیره نیشکر خارج کرد.
مواد نیتروژندار موجود در نیشکر ، عبارتند از: آلبومین ، اسپارازین ، گلوتامین و اسیدهای آمینه. در بین اسیدهای آمینه ، مقدار تیروزین و گلیکوکول (گلیسین) از همه بیشتر است که همراه با ملاس از نیشکر خارج میشوند.
تصفیه شیمیایی عصاره نیشکر
در شربت قند بدست آمده ، معمولاً مقداری ذرات ریز معلق و محلول وجود دارد. در گذشته بدون جدا کردن آنها ، شربت را تغلیظ و بهصورت بلورهای ریز قرمز رنگ که شکر سرخ نامیده میشد، در میآوردند. این روش به روش لجستانی یا سیستانی یا سکزی معروف بود که امروزه نیز متداول است. بعدها ، روش تصفیه شیره نیشکر کاملتر شد. زیرا با افزودن مواد دیگری ، توانستند کیفیت استخراج قند را بهبود بخشند. اما امروزه از چهار ماده شیمیایی ، یعنی آهک زنده (و یا آب) ، دیاکسید گوگرد ، اسید فسفریک و دیاکسید کربن برای این منظور استفاده میشود.
تصفیه شیمیایی بوسیله آهک
این روش که معمولاً برای تهنشین کردن مواد اضافی موجود در شربت قند بکار میرود، ابتدا به مقدار لازم آهک به شربت اضافه میکنند و آن را تا دمای ۱۰۰ الی ۱۰۵ درجه سانتیگراد گرم میکنند. تحت این شرایط ، بسیاری از مواد زاید بهصورت گل ، تهنشین شده ، شربتی زلال باقی میماند که برای اجرای عملیات بعدی بکار گرفته میشود. عملیات آهکزنی ممکن است یکمرحلهای ، دومرحلهای یا چندمرحلهای باشد. PH شربت بعد از افزایش آهک باید ۷.۲ تا ۸.۳ باشد.
تصفیه شیمیایی بوسیله SO۲
عمل تصفیه بوسیله SO۲ ممکن است پیش از آهک زدن و یا پس از آهک زدن صورت پذیرد. مقدار گوگرد مورد نیاز برای هر تن نیشکر بین ۲۵۰ الی ۵۰۰ گرم است. با اسیتفاده از این روش ، شکر سفیدتر بدست میآید. بررسی رسوبات بدست آمده از روش آهکزنی و SO۲ زنی نشان میدهد که این رسوبها مواد خشبی و سلولز ، چربی و موم ، آلبومین ، فسفات سدیم ، سیلیس و سولفات کلسیم ، خاک و شن و… را شامل میشوند.
