فرآیند تولید شکر از نیشکر

گیاه نیشکر (sugar cane)

در مناطق گرمسیری کشت می شود، مقدار قند نیشکر اغلب در حد ۱۵-۱۰درصد و در مواردی تا ۱۷ درصد می باشد .برداشت نیشکر با روش دستی یا با دستگاههای مخصوص امکان پذیر است .در برخی موارد قبل از برداشت، برگهای نیشکر را می سوزانند .
پس از برداشت، نیشکر به کارخانه حمل می شود بر خلاف چغندر قند، نیشکر قابل انبار کردن و ذخیره سازی در کارخانه نیست و مواد قندی آن سریعا”در اثر نگهداری دچار تجزیه می گردند و وزن نیشکر در اثر از دست دادن رطوبت کم می شود . هرچه نیشکر به صورت تازه تر به مصرف کارخانه برسد، بهتر خواهد بود، لذا معمولا\”کارخانه ها محلی برای نگهداری نیشکر به منظور مصرف در روزهای بعد نداشته و نیشکر تحویلی، در همان روز به مصرف می رسد . نیشکر وارد شده به کارخانه پس از توزین، روی دستگاه تفاله مخصوص تخلیه می گردد و به سمت محل فرآیند انتقال می یابد .

مراحل تولید شکر از نیشکر

مراحل تولید شکر از نیشکرگرچه تا حدی مشابه مراحل تولید شکر از چغندر است، اما خوصوصیات این صنعت به گونه ای است که برای شناخت اصول آن نیاز به کتابی جداگانه است با این وجود، در اینجا به هدف آشنایی اولیه با صنعت مذکور به اختصار مطالبی بیان می شود . این صنعت را میتوان در دو بخش مورد مطالعه قرار داد:
۱-تولید شکر خام
۲-تصفیه شکر خام و تهیه شکر سفید از آن
برداشت و انبار کردن نیشکر
گیاه نیشکر (sugar cane)در مناطق گرمسیری کشت می شود، مقدار قند نیشکر اغلب در حد ۱۵-۱۰درصد و در مواردی تا ۱۷ درصد می باشد .برداشت نیشکر با روش دستی یا با دستگاههای مخصوص امکان پذیر است .در برخی موارد قبل از برداشت، برگهای نیشکر را می سوزانند .پس از برداشت، نیشکر به کارخانه حمل می شود بر خلاف چغندر قند، نیشکر قابل انبار کردن و ذخیره سازی در کارخانه نیست و مواد قندی آن سریعا\”در اثر نگهداری دچار تجزیه می گردند و وزن نیشکر در اثر از دست دادن رطوبت کم می شود . هرچه نیشکر به صورت تازه تر به مصرف کارخانه برسد، بهتر خواهد بود، لذا معمولا\”کارخانه ها محلی برای نگهداری نیشکر به منظور مصرف در روزهای بعد نداشته و نیشکر تحویلی، در همان روز به مصرف می رسد . نیشکر وارد شده به کارخانه پس از توزین، روی دستگاه تفاله مخصوص تخلیه می گردد و به سمت محل فرآیند انتقال می یابد .

شستشوی نیشکر

شستشوی نیشکر ساده بوده و در مقایسه با شستشوی چغندر به آب کمتری نیاز دارد . ضمن حرکت نیشکر توسط تفاله با پاشیدن آب بر روی آن شستشو انجام می گیرد . آب گل آلود حاصل از شستشو، از طریق روزنه های نقاله خارج شده و به فاضلاب می رود، در این آب مقداری مواد قندی وجود دارد که به عنوان ضایعات شستشوی نیشکر به حساب می آید. با استفاده از آهنربای مخصوص قطعات کوچک آهنی همراه با نیشکر نیز جدا سازی می شوند.

عصاره گیری از نیشکر

برای عصاره گیری نیشکر را باید آماده کرد، در عملیات آماده سازی نیشکر دستگاههای متفاوتی مورد استفاده قرار می گیرد . از جمله دستگاه برش نیشکر (cane cnife) دستگاه خرد کن (crusher) و دستگاه شریدر (shredder).
دستگاه برش نیشکر، شامل یک یا دو سری تیغه برنده است که در بالای نقاله نیشکر نصب شده ونیشکر را به قطعات کوچک برش می دهند. پس از آن قطعات نیشکر وارد دستگاه خرد کن یا شریدر شده وکاملا\”خرد و ساختمان آنها متلاشی می شود .دستگاه خرد کن شامل دو غلتک پر قدرت است که در سطح آنها شیارهای عمیق وجود دارد. قطعات نیشکر با عبور از بین دو غلتک مذکور کاملا\” خرد شده آماده عصاره گیری می شوند. در برخی از کارخانه ها از دستگاه شریدر برای متلاشی ساختن ساختمان اولیه قطعات نیشکر استفاده می شود، این دستگاه شامل پره های برنده گردان است که با ورود قطعات نیشکر به آن کاملا\” آنها را خرد و متلاشی می سازند. مجموعه سیستم استخراج عصاره از نیشکر به نام تاندم (tandem)خوانده می شود.
قسمت کمی از عصاره در قسمت کراشر جداسازی می شود، اما بخش اصلی عصاره گیری در آسیاب های (mills)مخصوص انجام می گیرد، تعداد این آسیابها بر حسب نوع دستگاه عصاره گیر بین ۳ تا ۶ آسیاب بوده و آسیابهای مذکور سه غلتکی هستند. قطعات خرد شده نیشکر از آسیابی به آسیاب بعدی رفته و ضمن فشرده شدن در بین غلتکها از آنها عصاره گیری می شود. معمولا\”عصاره گیری در آسیاب اول تنها با فشرده سازی بین غلتکهاست، اما در عصاره گیری در آسیابها ی بعدی گذشته از فشرده سازی، استفاده از جریان محلول قندی یا آب نیز برای کمک به استخراج صورت می گیرد. شربتی که از کراشر و آسیاب اول و آسیاب دوم خارج می شود با هم مخلوط شده و به عنوان شربت مخلوط mixedjuice) و به قسمت تصفیه منتقل می گردد.برای استخراج قند از نیشکر در آسیابهای بعدی جریانی غیر هم جهت از آب (شربت)و نیشکر خرد شده برقرار می شود، بدین ترتیب در آخرین آسیاب، بر روی نیشکر قبل از قرار گرفتن در بین غلتکها، آب پاشیده می شود تا با خیس شدن نیشکر امکان بهتری برای استخراج قند باقی مانده در آن فراهم گردد. شربت خروجی از آسیاب آخر، بر روی نیشکری که می خواهد به آسیاب قبلی وارد شود پاشیده می شود و به همین ترتیب، شربت خروجی از آن آسیاب نیز بر روی نیشکری که می خواهد به اسیاب قبل از آن وارد شود، پاشیده می شود. به این ترتیب در نهایت در آخرین آسیاب، نیشکر عصاره گیری شده یا باگاس (bagasse)خارج می شود و شربت نیز در نهایت از آسیاب دوم بیرون می رود و با مخلوط شدن با شربت خروجی از آسیاب اول و کراشر به مرحله تصفیه منتقل می شود. در باگاس خروجی از آسیاب آخر، مقدار کمی قند باقی می ماند و پلاریزاسیون آن به حدود ۴-۵/۱درصد می رسد.در این روش با توجه به خرد شدن نیشکر و پاره شدن سلولهای آن به منظور کاهش ورود مواد صمغی و ناخالصیهای نامطلوب به شربت، بهتر است که آب ورودی به سیستم دمای بالاتر از ۶۰ درجه سانتیگراد نداشته باشد. قسمت عمده ترکیبات تشکیل دهنده باگاس الیاف سلولزی (fiber) است. از جمله کاربردهای این ماده در صنایع کاغذ سازی، خوراک دام، تهیه تخته های نئوپان و به عنوان سوخت می باشد. در برخی کارخانه ها باگاس خروجی از آسیابها را تحت تاثیر پرس حلزونی قرار می دهند تا باگاس با رطوبت کمتر و درصد قند (پلاریزاسیون) کمتر حاصل شود و ضایعات قندی آن کاهش یابد.
شربت خام نیشکر که از عصاره گیری بدست می آید، رنگ سبز مایل به خاکستری یا سبز تیره داشته و ph آن غالبا\” حدود ۴/۵-۲/۵ می باشد. با توجه به متغیر بودن ترکیبات نیشکر، ترکیبات تشکیل دهنده شربت خام نیز متغیر است، برای مثال و به عنوان نمونه حدود ۱۲-۹درصد قند ساکاروز، حدود ۴/۳-۲/۱ درصد قند انورت و حدود۱/۲-۱ درصد مواد معدنی مانند فسفاتها، کلرورها، سیلیکاتهای سدیم ، پتاسیم ، کلسیم و مواد دیگری مانند صمغها،آلبومین،واکس،مواد رنگی،ذرات بسیار ریز باگاس (bagacillo)،ذرات شن،ماسه،خاک و……می تواند در آن وجود داشته باشد. همچنین اغلب درجه خلوص آن ۸۵-۸۱ودرصد آب آن ۸۸-۸۵ (بریکس ۱۵-۱۲)می باشد.
استفاده از فرایند انتشار برای عصاره گیری از نیشکر (Diffusion process)
این روش به عنوان روشی نسبتا\” جدید برای استخراج قند از نیشکر به جای استفاده از آسیابها مطرح شده است. روش مذکور نسبت به کاربرد آسیابها، به هزینه و سرمایه گذاری کمتری نیاز دارد. شیوه کار تقریبا\” مشابه دیفیوزرهای مداوم دی.دی.اس (D.d.s)،بی.ام.آ(B.m.a)،دی اسمیت (De Smet)،ساتورن (saturne)و اف.اس. (F.s. )میتوان اشاره کرد.
در دیفیوزرهای مذکور جریانی غیر هم جهت از آب گرم و قطعات نیشکر برقرار می شود و با استفاده از خاصیت انتشار در اثر اختلاف غلظت داخل و خارج سلولهای نیشکر و فشار اسمزی بوجود آمده ،قند موجود در نیشکر استخراج می شود. در این روش لزومی ندارد که نیشکر به قطعات خیلی ریز و متلاشی شده تبدیل شود،بلکه کافی است به قطعات کوچک یا حداکثر ۴ اینچ تبدیل شده و به دیفیوزر وارد شود. برای استخراج بهتر قند از قطعات نیشکر،دمای آب ورودی به دیفیوزر را حدود ۷۵-۶۵ درجه سانتیگراد در نظر می گیرند،این دما موجب کشتن سلولهای زنده و غیر فعال شدن دیواره سلولهای نیشکر شده و استخراج قند به سهولت انجام می شود،در دماهای کمتر از ۶۵ درجه سانتیگراد گذشته از نامطلوب بودن عمل استخراج قند و ضایعات قندی حاصل از باقی مانده قند در باگاس، احتمال فعالیتهای میکروبی فزونی می یابد. با استفاده از فرآیند مذکور بیش از ۹۷ درصد قند موجود در نیشکر استخراج میشود،که در روش اشتفاده از آسیابها،کمتر قابل دستیابی است. درجه خلوص شربت حاصل در این روش نیز بیشتر است. البته با توجه به استفاده از دمای بالا،حل شدن و ورود مواد صمغی و مومی نیشکر به شربت بیشتر می شود که از عوامل افزایش ویسکوزیته شربت و پختها هستند.

توزین شربت خام

نیشکر برای کنترل دقیق میزان قند وارد شده به فرآیند و محاسبه ضایعات و کنترل فرایندهای بعدی، این نیاز وجود دارد که شربت خام حاصل از مرحله شربت گیری، قبل از انتقال به مرحله تصفیه، توزین شود. عمل توزین معمولا\”به حالت غیر مداوم انجام نمی شود، بلکه با استفاده از ترازوهای خودکار مانند ترازوی ماکسول (Maxwell-Boulgene Weigher)و یا ترازوی هو –ریچاردسون (Howe-Richardson scale)انجام می شود.

آهک زنی به شربت خام نیشکر (Liminig of cane juice)

با توجه به ناخالصیهای موجود در شربت خام نیشکر،یکی از راه های جدا سازی این مواد از روش آهک زنی است. در اثر آهک زنی که به صورت افزودن شیر آهک انجام می شود، ضمن خنثی شدن حالت اسیدی شربت،بسیاری از ناخالصیها، آماده رسوب کردن می شوند. در برخی از کارخانه ها به جای مقداری از آهک و یا کل آن از منیزیم یا ترکیبات منیزیم و در برخی موارد از ساکارات برای تصفیه شربت خام استفاده می شود. روشهای آهک زنی نیز متفاوت است و آهک زنی به صورت سرد،گرم،آهک زنی مرحله به مرحله و دو بار گرم کردن fractional Liming and double heating)انجام می گیرد، اما به نظر می رسد روش آهک زنی سرد (cold liming)در این مورد مناسب تر باشد. مقدار شیر آهک مصرفی برای آهک زنی به شربت خام نیشکر،بسیار کمتر از آهک مصرفی برای شربت خام چغندر قند است. علت آن است که میزان قند انورت در شربت خام نیشکر بالا است و اگر در شربت پس از آهک زنی،آهک اضافی باقی بماند با قندهای انورت واکنش داده و ایجاد نمکهای محلول می کند که در افزایش رنگ و ویسکوزیته شربت مؤثر هستند و از طرف دیگر چنانچه دمای چنین شربتی بالا رود وجود حالت قلیایی زیاد، موجب تشدید انورسیون در شربت نیز می شود. به همین دلیل مقدار شیر آهک که با بومه حدود ۱۵تهیه می شود،در حدی به شربت خام زده می شود که ph شربت را از حدود ۵/۴-۵/۲به حدود ۸/۵-۸ برساند وphبالاترنرود. در روش آهک زنی سرد، پس از افزودن شیر آهک به شربت حدود ۱۵تا۲۰ دقیقه زمان داده می شود سپس شربت را با عبور دادن از مبدلهای حرارتی به دمای حدود ۱۰۷-۱۰۴ درجه سانتیگراد می رسانند و به قسمت ته نشین سازی ناخالصیها منتقل می کنند.گرم کردن شربت،ویسکوزیته آنرا کاهش داده و موجب تسریع ته نشینی ناخالصیهامی شود.

ته نشین سازی ناخالصیها و زلال سازی شربت نیشکر (Clarification of cane juice)

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

تغلیظ شربت

شربت در تبخیر کننده های چند مرحله ای (مثلا\”اواپراتورهای ۳یا۴یا۵ مرحله ای ) متصل به خلا تغلیظ می شود، بهتر است که قبل از ورود شربت در بدنه اول، آنرا تا دمای جوش پیش گرم کرد. معمولا\”بریکس شربت در تبخیر کننده های مذکور به حدود ۶۵-۵۵ درصد رسانده شود.از نکات مهم در مرحله تبخیر ،افت pH شربت است که معمولا\” درصد۰/۳ می باشد، اما نباید که از ۰.۵ بیشتر شود.
طباخی برای تولید شکر خام
شربت غلیظ حاصل شده در مرحله به دیگهای پخت تحت خلا منتقل می شد. به طور بسیار خلاصه عملیات طباخی به صورت چند مرحله ای برای مثال سه مرحله ای انجام می شود. در هر مرحله پس از طی مراحل کیریستالیزاسیون، مخلوطی از کریستال و پسآب به نام ماسکویت خواهیم داشت. با سانتریفوژ کردن ماسکویت در دستگاه سانتریفوژ مربوط به همان پخت، شکر مربوط به آن پخت و پسآب جداسازی می شوند. برای مثال در سیستم سه پختی، شکر درجه (A) ،شکر درجه (B) و شکر درجه (C) و پسآب (A)،پسآب (B) و پسآب (C) یا پسآب پخت آخر را خواهیم داشت که به پسآب پخت آخر ملاس نهایی (final molasses) می گویند. معمولا\”شکر حاصل از پخت یک (A)یعنی شکر درجه (A) به نام شکر خام (raw sugar) نیشکر خوانده می شود. شکر خام، شکری است که هنوز بطور کامل تصفیه نشده و مقداری مواد رنگی و ناخالصی با آن است و درجه خلوص آن اغلب حدود ۹۸-۹۶ می باشد. شکر خام را می توان طی عملیات خاصی تصفیه کرد واز آن شکر سفید بدست آورد.
در صورتی که بخواهیم شکر خام را نگهداری کنیم(حتی به مدت کوتاه) به منظور جلو گیری از فعالیتهای میکروبی درآن، باید رطوبت آن را در حد قابل اطمینانی کاهش داد و به ۲۵/۰درصد یا کمتر از آن رسانید. معمولا\” در سیستم سه پختی، پخت دو (B) از پسآب ضعیف پخت یک (A) و پخت سه (C) از پسآب ضعیف پخت دو (B) تهیه می شود. شکر درجه (B) به صورت کلرس در پخت یک(A) قابل استفاده است و شکر درجه (C) بصورت آفینه یا ماگما در پخت یک (A) یا پخت دو (B) می تواند مورد استفاده قرار گیرد. ملاس نهایی از مواد الی و معدنی و آب تشکیل شده و قند کل (مجموع ساکاروز، دکستروز و لوولز ) در آن به حدود ۵۲ درصد می رسد و بیش از ۱۰ درصد نمکهای معدنی در آن وجود داشته و حدود ۱۰ تا ۲۰ در صد نیز آب دارد.

تصفیه شکر خام

تصفیه خانه های (refineries) شکر خام دو دسته هستند، برخی از آنها متصل به قسمت تولید شکر خام می باشند، اما برخی دیگر به عنوان تصفیه خانه ای مستقل بوده و شکر خام مربوط به سایر کارخانه ها یا شکر خام وارداتی از سایر کشور ها را تصفیه می کنند. هدف از تصفیه شکر خام آن است که که مواد ناخالصی و مواد رنگی باقی مانده در آنرا تا حد ممکن جداسازی کرده بطوری که با طباخی و کریستالیزاسیون مجدد بتوان شکر سفید با درجه خلوص نزدیک به ۱۰۰ را بدست آورد. روشهای مختلفی برای تصفیه شکر خام معمول است و مراحل مختلفی برای تهیه شربت تصفیه شده ای از شکر خام که بتوان از آن شکر سفید تولید کرد، طی می شود. مراحل مذکور به عنوان نمونه و به طور خلاصه میتوانند شامل : آفیناسیون شکر خام، حل کردن شکر خام آفینه شده، تصفیه شیمیایی شربت شکر خام و صاف کردن باشد.

آفیناسیون شکر خام (Affination of raw sugar)

در برخی از کارخانه ها به منظور جدا سازی قشری از مواد رنگی و ناخالصی مه معمولا\” سطح کریستالهای شکر خام را پوشانده است، عمل آفیناسیون بر روی آن انجام می شود و شکر خام با درجه خلوص بالاتر بدست می آید. در این روش شکر خام با شربتی دارای غلظت بالا مانند پسآب سبز (green syrup) مخلوط می شود و ماگای خاصی بدست می آید. برای مثال نسبت تقریبی مخلوط شدن، حدود ۷۵ درصد شکر خام و۲۵ درصد پسآب سبز می باشد. این عمل چندان موجب حل شدن شکر خام نمی شود، چون شرایط فوق اشباع است، اما سطح کریستالهای شکر خام مرطوب شده وسبب سست شدن قشر مواد رنگی و ناخالصی سطح کریستال شکر خام می گردد. در مرحله بعد ماگمای بدست آمده در سانتریفوژ مداوم یا غیر مداوم وارد شده و مواد رنگی و نا خالصیهای سطحی به همراه پسآب سبز از سانتریفوژ بیرون می رود و شکر خام پس از سانتریفوژ درجه خلوص بالاتری خواهد داشت. پس از اعمال فر آیند آفیناسیون، شکر خام بدست آمده را شکر آفینه (affined sugar) یا شکر شسته شده (washed sugar) می خوانند. در برخی موارد به جای پسآب سبز از پسآب حاصل از سانتریفوژ ماسکویت شکر سفید نیز می توان برای آفیناسیون استفاده کرد. در صورتی که درجه خلوص شربت سبز کم شود، از آن در آفیناسیون شکر خام استفاده نمی شود، بلکه به مصارف دیگر می رسد، مثلا\” به قسمت تولید شکر خام ارسال شده و در طباخی و کریستالیزاسیون در آن قسمت مجددا\” بکار می رود.

حل کردن شکر خام(Melting)

قبل از اعمال هر گونه فر آیند برای تصفیه شیمیایی شکر خام یا شکر آفینه شده، باید آنرا حل کرد. برای این منظور شکر خام را وارد دستگاه حل کننده مجهز به همزن کرده و به آن آب کندانس گرم و آب گرم محتوی مواد قندی (sweet water) اضافه می کنند، تا حل شود. بریکس شکر خام حل شده یا شربت شکر خام (raw sugar syrup) اغلب نزدیک ۶۰ درصد در نظر گرفته می شود و پس از حل شدن آنرا صاف می کنند.

تصفیه شربت شکر خام

در این مورد نیز روشهای متنوعی وجود دارد و هر کارخانه بر حسب طراحی خطوط تولید و نوع دستگاه به یکی از روشها کار تصفیه را انجام می دهد که در اینجا برای نمونه به دو روش اشاره می شود:
۱-تصفیه با استفاده از ترکیبات فسفات دار و شیر آهک
در این روش ابتدا شکر خام را در آب کندانس حل کرده و شربت شکر خام تهیه می شود. غالبا\” بریکس شربت مذکور در حدود ۶۶-۵۸ درصد تنظیم می گردد. آنگاه به شربت شکر خام، اسید فسفریک یا منو کلسیم فسفات اضافه می شود تا در شربت(P2O5) بوجود آید. مواد مذکور در حدی به شربت اضافه می شود که مقدار (P2O5) در شربت به حدود ۰۰۶/۰تا ۱۵۰/۰ درصد برسد. سپس به شربت، شیر آهک زده می شود به طوری که pH شربت تا حدود ۴/۷-۲/۷ افزایش یابد. آهک زنی در دمای حدود ۷۰ درجه سانتیگراد اعمال می شود در برخی موارد این عمل در دمای ۸۵ درجه سانتیگراد صورت می گیرد، اگر چنین باشد بهتر است که pH شربت نیز به حد بالاتری (مثلا\” حدود ۶/۷) رسانده شود. پس از آهک زنی دمای شربت را تا حدود ۹۰ درجه افزایش داده و نزدیک ۲۰ تا ۳۰ دقیقه زمان داده می شود تا عمل بهم چسبیدن و تجمع ناخالصیها (floc formation) با مرکزیت تری کلسیم فسفات بخوبی صورت گیرد. در مرحله بعد به شربت ماده کمک صافی خاک دیاتومه افزوده می شود، آنگاه شربت صاف می شود ( با صافی فشار). شربت تصفیه شده ای که در نهایت حاصل می شود، چون بریکس بالایی دارد معمولا\” نیازی به تغلیظ نداشته و مستقیما\” به قسمت طباخی منتقل می گردد.
۲ -تصفیه شکر خام با شیر آهک و گاز کربنیک
در این روش نیز ابتدا شکر خام را در آب کندانس حل کرده و به بریکس حدود ۶۵ درصد می رسانند. آنگاه به شربت شیر آهک و گاز کربنیک افزوده می شود، عمل آهک زنی و گاز زنی غالبا\” بصورت همزمان صورت می گیرد تا افزایش pH شربت ناگهانی و زیاد نباشد. عمل مذکور در دمای حدود ۸۵ درجه سانتیکراد انجام می شود و pH نهایی شربت به حدود ۱/۹ می رسد. سپس شربت در صفایهای فشار صاف می شود.
برای بهبود رنگ شربت در روشهای فوق عمل سولفیتاسیون (زدن گاز SO2) نیز اعمال می شود و برای تکمیل رنگبری شربت از زغال فعال و مواد کمکی صافی مانند خاک دیاتومه نیز استفاده شده و سپس شربت در صافیهای فشار شمعی صاف می گردد.
در برخی از کارخانه ها ممکن است عمل آهک زدن و زدن گاز کربنیک بطور جداگانه بر روی شربت شکر خام صورت می گیرد و آهک زنی نیز به صورت دو مرحله ای شامل آهک زنی مقدماتی و آهک زنی اصلی اعمال گردد.
همان طور که بیان شد شربت تصفیه شده بدست آمده اغلب از بریکس بالایی برخوردار است، لذا می تواند مستقیما\” به مرحله طباخی انتقال یابد، اما در برخی از کارخانه ها ممکن است با کاربرد تبخیر کننده های چند مرحله ای، شربت مذکور را بیشتر تغلیظ کرده و برای مثال بریکس آنرا به ۷۸-۷۲ رسانده، سپس آنرا به مرحله طباخی انتقال دهند.
طباخی برای تولید شکر سفید
شربت تصفیه شده غلیظ که از مراحل قبل بدست آمده به آپارات (دیگ) پخت وارد شده و مراحل طباخی یا کریستالیزاسیون در مورد آن طی شود. در نهایت ماسکویت شکر سفید حاصل شده که به سانتریفوژهای غیر مداوم منتقل می گردد. نتیجه مرحله سانتریفوژ کردن، شکر سفید و پسآب می باشد. شکر سفید کمی رطوبت دارد، لذا در خشک کن شکر، خشک شده و سپس آماده بسته بندی، انبار کردن و توزیع برای مصرف خواهد بود.
پسآب خروجی از سانتریفوژ در این مرحله را به صورتهای مختلفی مورد استفاده قرار می دهند، مثلا\” می توان آنرا به روشهایی مانند کاربرد زغال فعال، رنگبری کرده و سپس در همان دیگ پخت شکر سفید مورد استفاده قرار داد. در برخی از کارخانه ها از پسآب مذکور در آفیناسیون شکر خام و برای مخلوط کردن با شکر خام استفاده می کنند. همچنین در مواردی ممکن است در حل کردن شکر خام بکار برده شده و بدین ترتیب مجددا\” وارد فرآیند طباخی شود.
به طور تقریبی برای تولید هر ۱۰۰ تن شکر سفید تصفیه شده، حدود ۱۲۹ تن شکر خام باید وارد فرآیند شود. در صورتی که شکر خام آفینه شده در نظر گرفته شود برای تولید هر ۱۰۰ تن شکر سفید تصفیه شده، به حدود ۱۱۱ تن شکر خام آفینه شده نیاز است

صنایع جانبی نیشکر

شکر
شکر یکی از مهمترین مواد غذایی مورد نیاز است که در بدن ایجاد انرژی می کند. قیمت بسیار ارزان نیشکر در مقایسه با مقدار کالری که ایجاد می کند این محصول را به صورت منبعی اساسی در تامین انرژی مبدل کرده است. به عقیده بسیاری از محققان در قرن بیست و یکم بزرگترین و اساسی ترین مشکل و بحرانی که بشریت با آن روبروست – بحران غذا و مشکل گرسنگی است و به این ترتیب غذا به عنوان موثرترین سلاح استراتژیک قرن در جهان مطرح خواهد بود . صنعت قندسازی و تولید شکر دارای این امتیاز اساسی است که هم محصول شکر و ملاس باقیمانده از استحصال آن و هم تفاله نیشکر قابل تبدیل به انرژی و محصولات با ارزش است و به این دلیل کارشناسان اعتقاد دارند که بشر آینده باید کشت محصولاتی را بیشتر مورد توجه قرار دهد که حاصل بیشتر در واحد سطح داشته باشد.
خوراک دام
جمعیت دامی کشور بر اساس آمارهای موجود بالغ بر ۱۲۰ میلیون واحد دامی است . بنا به معیارهای موجود در تغذیه دام برای اینکه دامها فقط سالم باقی بمانند و افزایش یا کاهش وزن و تولید نداشته باشند روزانه به مقداری انرژی و مواد مغذی نیاز دارند که به آن جیره نگهداری می گو یند. همچنین دامها برای تولیدات خود نیاز به مقداری انرژی و مواد مغذی تحت عنوان جیره تولید دارند و تامین نیازهای این جمعیت فزاینده به مواد خوراکی دام سبب خروج سالانه میلیونها دلار ارز کشور می شود . برای تغذیه و تعلیف دامهای کشور دست کم به حدود ۳۹٫۴ میلیون تن T.D.N ( مجموع مواد مغذی قابل هضم ) و یا معادل ۵۱٫۸ میلیارد واحد علوفه ای نیازمندیم. بر آوردهای صورت گرفته وابستگی جمعیت دامی کشور را به میزان ۲۵ درصد به مراتع و ۷۵ درصد به سایر منابع نشان می دهد که کارخانه های تهیه کننده خوراک دام و طیور از این جمله اند. در حال حاضر حدود ۱۷۰ واحد فعال و نیمه فعال در این زمینه در کشور وجود دارند که مجموع تولید آنها تکافوی نیازهای جمعیت دامی کشور را نمی کند ضایعات و فرآورده های جانبی نیشکر (سرنی- باگاس) (پوسته نی) – پیت (مغزنی) – ملاس و گل صافی (کیک صافی) می تواند برای ۶٫۵ میلیون واحد دامی به منظور تولید غیر مستقیم سالانه ۸۰ هزار تن گوشت قرمز خوراک کافی تامین کند. ایجاد ۷ کارخانه تولید خوراک دام با مجموع ظرفیت ۷۰۰ هزار تن در اولویت دوم اجرای طرح توسعه نیشکر و صنایع جانبی قرار دارد که محصول آنها از نظر ارزش غذایی متناسب با نوع مصرف برای دامهای شیری – پرواری و.. متغیر خواهد بود . غنی سازی مواد سلولزی ( پیت و باگاس ) با هدف بالا بردن ضریب هضمی مواد- به روش فیزیکی پخت توسط بخار آب در فشار بالا صورت خواهد گرفت. این فن آوری برای اولین بار در ایران توسط شرکت توسعه نیشکر و صنایع جانبی به اجرا در آمده است. در فرآیند تولید شکر از نیشکر بخشی از مواد باقی مانده که آمیزه ای از الیاف گیاهی ساقه نیشکر است پیت نام دارد . بخشی از پیت ( مغزنی) به جا مانده از استحصال نیشکر پس از فرآوری و غنی سازی ماده بسیار برای خوراک دام به شمار می رود. افزون بر استفاده از ملاس بازمانده از نیشکر برای تامین خوراک دام از سر شاخه و برگ نیشکر که تا کنون به عنوان کاه و کلش کاربرد چندانی نداشته است میتوان به عنوان یکی از منابع مهم و با ارزش تامین علوفه به میزان یک میلیون و دویست هزار تن علوفه مغذی بهره جست.

کاغذ
مصرف کاغذ در ایران به میزان بسیار زیادی ( بیش از ۶۰%) به واردات بستگی دارد و میزان تولید سالانه انواع کاغذ و محصولات کاغذی واحدهای در دست بهره برداری کشور شامل کاغذ تحریر و چاپ – مقوا – کرافت و کاغذهای بهداشتی جمعا به کمتر از ۴۰۰ هزار تن می رسد.تولید داخلی یا با استفاده از آخال کاغذ(کاغذهای باطله) و تبدیل مجدد آن به خمیر کاغذ صورت می گیرد یا با برداشت چوب از جنگل از سطح صدها هزار هکتار بدست می آید و یا از طریق استفاده از باگاس نیشکر حاصل می شود. تقریبا ۳۲% نیشکر را باگاس خام تشکیل می دهد که با وجود امکان استفاده از آن به عنوان سوخت بهره گیری از آن در صنایع سلولزی در ایران اولویت دارد. یکی از پروژه های مهم طرح توسعه نیشکر و صنایع جانبی پروژه احداث ۴ کارخانه تولید خمیر و کاغذ چاپ و تحریر هر کدام با ظرفیت تولید سالانه ۸۸۵۰۰ تن با استفاده از باگاس خام در چهار واحد کشت و صنعت امیر کبیر- سلمان فارسی- فارابی و میرزا کوچک خان است. همین شرکت با فراهم آوردن امکانات زیر بنایی در کشت و صنعت دهخدا با بخش خصوصی وارد مذاکره شده و به زودی عملیات احداث یک واحد کارخانه تولید کاغذ با ظرفیت سالانه ۶۰۰۰ تن توسط سرمایه گذار بخش خصوصی در واحد دهخدا آغاز خواهد شد.
خمیر مایه
در ارتباط با تولید خمیر مایه باید گفت سالانه میلیاردها تومان صرف پرداخت یارانه به صنعت کشور می شود که به علت کمبود نیروی متخصص و حرفه ای و عدم آگاهی از چگونگی تولید نان سالم موجب ضایعات نان شده و هزینه های سنگینی را به دولت تحمیل می کند هزینه هایی که می تواند در بخشهای عمرانی و آموزشی کشور صرف ارتقا سلامت و رفاه جامعه گردد. مضافا اینکه مصرف جوش شیرین به جای خمیر مایه موجب ایجاد مشکلات تغذیه ای و همچنین کمبود آهن و کم خونی،کاهش قدرت یادگیری ، احساس خستگی و عدم تمرکز و..می گردد.بنابراین مصرف خمیرمایه به جای جوش شیرین موجب بهبود کیفیت نان و افزایش زمان ماندگاری و نیز جلوگیری از ضایعات آن می گردد.
خمیر مایه یکی از فرآورده های حاصل از ملاس در جهان بوده که به واسطه نیاز به ماده بیوتین در فرآیند تولید خمیر مایه و وجود این ماده در ملاس نیشکر تولید این محصول از ملاس نیشکر بسیار مناسبتر از ملاس چغندر قند است.صرفنظر از مزایای مستقیم بهداشتی مصرف خمیر مایه( و حذف اثرات سوء مصرف جوش شیرین در نان) و تاثیر آن در حفظ سلامت جامعه، مزایای غیر مستقیم اقتصادی و سهم مصرف خمیر مایه در کاهش ضایعات نان و در نتیجه صرفه جویی ارزی در واردات گندم قابل توجه است
الکل
گر چه بشر از دیر باز با چگونگی تخمیر الکلی انواع میوه ها و سبزیجات و استفاده از آن در انواع نوشیدنی ها آشنا بوده، ولی طی قرن گذشته کاربردهای وسیع دانش تخمیر در صنعت شناسایی و مورد بهره برداری گسترده قرار گرفته است.تکنولژی تخمیر و تولید الکل بر مبنای مکانیسم خاص خود استوار بوده و با توجه به تحقیقات وسیع انجام شده ، موفقیتهای فراوانی در جهت تکامل آن حاصل گردیده است.کشورهای بسیاری در حال حاضر در این زمینه صاحب نظر و دارنده تکنولژی هستند که از این میان فرانسه، آلمان، اتریش و آمریکا در صدر قرار دارند.در تولید الکل علاوه بر روش تخمیر، روشهای دیگر شیمیایی نیز وجود دارد، ولی به دلیل افزایش مصارف آن در صنایع دارویی، طبی ، غذایی، بهداشتی و… عدم استفاده الکل تولید شده از روشهای شیمیایی درمصارف مذکور، تولید آن به روش تخمیری در مقایسه با روشهای شیمیایی رشد چشمگیری داشته است.طرح تولید الکل طبی با ظرفیت سالانه ۳۰۰۰۰۰۰۰ لیتر در سال از ملاس نیشکر واحدهای هفتگانه شرکت، از ظرفیتهای قابل توجه در خاورمیانه بوده و تا کنون در کشور، کارخانه ای با این ظرفیت ساخته نشده است.تکنولژی به کار رفته شده در طراحی خط تولید بر خلاف سایر کارخانجات موجود در کشور، به صورت مداوم است که علاوه بر کاهش هزینه های سرمایه اولیه، نیروی بهره برداری کاهش قیمت تمام شده و.. در افزایش راندمان تولیدی و بالا بردن کیفیت محصول نیز نقش به سزایی دارند. مضافا اینکه با طراحی خاص انجام شده در بخش تقطیر میزان مصرف بخار به میزان قابل توجهی کاهش یافته است.
گاز کربنیک مایع و یخ خشک
دی اکسید حاصل از فرآیند تخمیر الکل که در صنایع مشابه در هوا منتشر می شود در این مجتمع قابل جمع آوری است که پس از طی مراحل مختلف فرآیندی ، به دی اکسید کربن مایع و جامد تبدیل می گردد از یخ خشک یا دی اکسید کربن جامد در صنایع غذایی بیمارستانها،آزمایشگاهها و همچنین برای ایجاد سرما در صنایع برودتی و سردخانه ها استفاده می شود و بستگی به نوع مصرف می توان آن را به سه شکل مختلف برک، حبه و حبه و پودر تولید کرد گاز کربنیک مایع نیز در صنایع الکترونیک،نوشابه سازی،کربونیزه کردن نوشابه های غیر الکلی،محافظت مواد غذایی در برابر قارچها و باکتریها،استخراج مواد شیمیایی از ترکیبات مختلف وبالاخره در صنایع بسته بندی و جوشکاری کاربرد دارد.شایان ذکر است دی اکسید کربن مایع و جامد برای اولین بار در ایران به روش تخمیری در این ومجتمع تولید خواهد شد. در حال حاضر تامین گاز مورد مصرف در صنایع خوراکی کشور از سوزاندن موادی با منشا فسیلی حاصل می شود.
پساب تخمیر
از تغلیظ پساب صنعتی کارخانجات مجتمع بیو تکنولوژی محصول به عنوان ماده مکمل در تهیه خوراک دام قابل تولید است و با ادغام پساب دو کارخانه خمیر مایه و الکل می توان از آن به عنوان کود بار آور به جای کودهای شیمیایی در مزارع استفاده کرد. درآمد ارزی حاصل از صدور الکل و خمیر مایه در ظرفیت کامل سالانه بیش از ۵۰ میلیون دلار خواهد بود.