مراحل تشکیل قند از چغندر قند

[*مرتضی]

نگاه اجمالی

در حدود 1500 سال قبل ، هندیها با تبخیر عصاره حاصل از نیشکر ، قند خام تهیه می‌کردند. تقریبا هزار سال پیش ، مسلمانان روش تهیه قند را فرا گرفتند و بوسیله آنها این صنعت به ‌اروپا منتقل شد. قند ابتدا به منزله یک محصول تجملی و دارویی مصرف می‌شد و تنها در حدود 350 سال پیش ، کم‌کم قند جزو مواد غذایی درآمد. در اواسط قرن هیجدهم ، ماده قندی در چغندر کشف شد و اولین کارخانه تهیه قند به مقیاس صنعتی در اوایل قرن نوزدهم تاسیس گردید.

کارخانه قند چغندر از موقعی توانست با کارخانه قند نیشکر رقابت کند که با بهبود روشهای کشت چغندر ، مقدار قند موجود در چغندر از 5 درصد به حدود 20 درصد افزایش یافت و به‌علاوه دستگاه‌های مناسب و دقیق شیمیایی و اکتشافات علمی ‌قرن نوزدهم کمک موثری به گسترش این صنعت نمود.

مهیا کردن چغندر

قبل از ورود به کارخانه ، برگها و قسمت کمی ‌از چغندر را که بلافاصله زیر برگها واقع است، قطع می‌نمایند. این قسمت از چغندر دارای قند کمتر و برعکس مقدار زیادی مواد فرعی است و در صورتی که آن را قطع نکنند، مقدار زیادی مواد فرعی وارد عصاره شده و استخراج قند را دشوار کرده و نیز قند بدست آمده دارای مرغوبیت کمتر خواهد بود. پس از ورود چغندر به کارخانه ، بهتر است هرچه زودتر قند آن را استخراج کنند، زیرا در طول مدت نگهداری و در نتیجه تنفس چغندر ، مقدار مواد فرعی آن بیشتر می‌شود و بدست آوردن قند از آن مشکل می‌گردد. چغندر را پس از شستشو در ظروف آهنی بزرگ وزن کرده و در خردکنها وارد می‌کنند تا به خلال چغندر تبدیل شوند.

شربت‌گیری یا عصاره‌کشی

استخراج عصاره چغندر بوسیله آب داغ یعنی دیفوزیون با آب داغ در دستگاه‌هایی به نام دیفوزر انجام می‌شود. در اثر آب داغ ، مجرای پلاسمای سلولها پاره شده و عصاره قند از جدار سلولها وارد آب می‌گردد. امروزه ‌از دستگاه‌هایی استفاده می‌شود که عمل دیفوزیون در آنها بطور پیوسته ‌انجام می‌گیرد. مهمترین قسمت این دستگاهها ، برجهای دیفوزیون می‌باشد. خلال چغندر و عصاره گرم شده (آب گرم) به کمک تلمبه وارد قسمت پایین برج ، روی غربالها می‌شود و به کمک ساختمان مخصوص داخلی برجها ، به طرف بالا (در جهت مخالف جهت حرکت آب گرم) حرکت می‌کند.

در قسمت بالای برج ، خلالهایی که عصاره آنها کشیده شده (تفاله) به خارج برج انتقال داده می‌شوند. از قسمت بالای برج آب تازه ، وارد برج می‌شود و قدری پایین‌تر ، عصاره‌ای که در نتیجه منگنه کردن تفاله حاصل شده، وارد برج می‌شود. در این برجها می‌توان هر روز 2500 تن چغندر را عصاره کشی کرد. قطر این برجها تا 5 متر و ارتفاع آنها بین 14 تا 16 متر است.

خالص کردن شربت قند

در این مرحله ، مواد غیر قندی (ناخالصی) را از عصاره جدا می‌کنند. برای این کار ، ابتدا برای ته‌نشین کردن مواد ناخالص ، به عصاره آهک می‌زنند و سپس آهک و مواد ناخالص ته‌نشین شده را جدا می‌کنند. افزایش آهک موجب تغییرات زیر می‌شود:

• مواد کلوئیدی (ذرات ریزی که ‌از تفاله و الیاف باقیمانده‌اند) را رسوب می‌دهد.
• موادی که در محلول آهک محلول نیستند (مانند مواد سفیده تخم مرغ) ته‌نشین می‌شود.
• اسیدهای آزاد و املاح اسیدی خنثی می‌گردند و اسیدهایی که نمکهای کلسیم آنها به سختی حل می‌شود (مثل اسید اگزالیک و اسید فسفریک) رسوب می‌کنند.
• بازها و آمونیاک و بازهای آلی در اثر فعل و انفعال آزاد می‌گردند.

پس از انجام مرحله آهک‌زنی ، لازم است آهک اضافی را از محیط عمل خارج کرد. این کار طی مرحله ساتوراسیون (Saturation) یعنی جدا کردن آهک اضافی بوسیله ‌اشباع محیط با گاز کربنیک در 80 تا 90 درجه سانتیگراد و درون دیگهای مخصوص انجام می‌شود. به ‌این ترتیب آهک تبدیل به کربنات کلسیم شده و ته‌نشین می‌شود و سپس عصاره آن را صاف می‌کنند.



تبخیر ، تغلیظ و تبلور

عصاره رقیق بدست آمده حاوی 13 تا 14.5 درصد قند است. عصاره پس از عبور از گرمکن وارد تبخیرکن می‌شود و آنقدر آب آن تبخیر می‌گردد تا یک عصاره 55 تا 60 درصد وزنی (درجه بریکس) حاصل گردد. در حین عمل تبخیر ، تجزیه ‌اسیدهایی که قبلا بطور کامل انجام نیافته، کامل می‌شود و بخار آمونیاک متصاعد می‌گردد. املاح آهک اسید اگزالیک و اسید سیلسیک که در عصاره تا اندازه‌ای محلول بوده، ته‌نشین می‌گردد.

حال عصاره غلیظ را صاف کرده و حرارت می‌دهند تا شروع به تبلور نمایند. پس از تشکیل قند متبلور ، عمل را طوری ادامه می‌دهند که بلورهای قند هرچه بیشتر رشد کنند. در این حال با استفاده ‌از تجارب عملی ، باید حرارت دادن و اضافه کردن عصاره غلیظ را طوری تنظیم کرد که رشد بلورها بطور مناسب انجام شود. حرارت بین 65 تا 80 درجه به مدت 3 تا 6 ساعت لازم است و پس از آن ، 60 تا 70 درصد عصاره به‌صورت قند متبلور در می‌آید و بقیه به صورت عصاره غلیظ (سیروپ) می‌ماند.

جدا کردن قند متبلور از سیروپ و تهیه قند سفید

بلورهای قند را با استفاده ‌از عمل سانتریفوژ از سیروپ جدا می‌کنند و تهیه قند سفید یعنی جدا کردن مقدار کمی ‌سیروپ که هنوز بلورهای قند را پوشانده ‌است، به دو طریق انجام می‌شود. در طریق اول حتی‌المقدور از حل شدن خرد کریستالهای قند جلوگیری می‌شود، ولی در طریق دوم بلورهای قند را کاملا حل می‌کنند. در طریقه ‌اول ، ابتدا با استفاده ‌از سانتریفوژ قسمت عمده سیروپ از بلورهای قند جدا می‌شود و سپس بلورها را در سانتریفوژ با آب یا بخار یا هر دوی آنها شستشو می‌دهند و به ‌این ترتیب ، تمام سیروپ از قند جدا می‌شود و این طریقه عمل را آفیناسیون (Affination) می‌نامند. البته باید قند را بعد از عمل خشک کرد.

طریقه دوم به طریقه تصفیه (Refining) معروف است. در اینجا قدری آهک نیز به قند می‌افزایند و با آب داغ و بخار آن را حل می‌کنند. سپس عصاره را بوسیله صافی‌هایی از جنس زغال حیوانی صاف می‌کنند. محلول خارج شده ‌از صافی بیرنگ یا کمی ‌زرد رنگ است و درجه خلوص آن 90 تا 100 است. به جای زغال استخوان (حیوانی) که گران است، می‌توان زغالهای فعال نباتی بکار برد. قند حاصله را می‌توان با قالب‌گیری ، به‌ اشکال مختلف در آورد. با افزودن رنگ آبی که با رنگ زرد ، تولید رنگ سفید می‌کند و با اضافه کردن بلانکیت (Na2S2O4) که در اثر حرارت گاز SO2 متصاعد می‌کند، می‌توان قند را سفید کرد.
منبع:دانشنامه رشد