اقرأ في هذا المقال
- السكر
- طريقة تصنيع السكر في المصانع
- المنتجات الثانوية الناتجة من تصنيع السكر
- مراقبة الجودة في تصنيع السكر
السكر:
السكر مصطلح واسع يطبق على عدد كبير من الكربوهيدرات الموجودة في العديد من النباتات ويتميز بمذاق حلو أكثر أو أقل، حيث يعتبر السكر الأساسي، الجلوكوز هو نتاج عملية التمثيل الضوئي ويحدث في جميع النباتات الخضراء، كما تحدث السكريات في معظم النباتات على شكل خليط لا يمكن فصله بسهولة إلى مكونات في عصارة بعض النباتات، يعتبر كل من سكر القصب أو سكر البنجر هما المصدران الرئيسيان للسكروز التجاري، حيث يتم تكثيف مخاليط السكر في شراب عصائر قصب السكر وبنجر السكر، ويعتبر سكر البنجر عمومًا أقل حلاوة بكثير من سكر القصب.
طريقة تصنيع السكر في المصانع:
- يتم حصاد كل من قصب السكر وبنجر السكر بالآلة في المقام الأول.
- بعد وصول القصب إلى ساحات المطاحن، يتم تفريغه ميكانيكيًا ويتم إزالة التربة والصخور الزائدة.
- يتم تنظيف القصب عن طريق إغراق الناقل بالماء الدافئ (في حالة الصخور المتناثرة وفوضى القمامة) أو عن طريق نشر القصب على ناقلات هزازة تمر عبر نفاثات قوية من المياه وبراميل التمشيط (لإزالة كميات أكبر من الصخور والقمامة، والأوراق وما إلى ذلك)، في هذه المرحلة تكون العصا نظيفة وجاهزة للطحن.
- أما عندما يتم تصنيع السكر من البنجر، يتم تسليم البنجر في المصفاة وغسله أولاً ثم تقطيعه إلى شرائح.
- بعد ذلك، يتم وضعه في خلايا الانتشار مع الماء عند حوالي 175 درجة فهرنهايت (79.4 درجة مئوية) ويتم رشه بالماء الساخن في الاتجاه المعاكس لإزالة السكروز.
- ثم تقوم اثنتان أو ثلاث بكرات كسارة محزومة بشدة بتكسير القصب واستخراج جزء كبير من العصير، أو آلة تمزيق من نوع المطرقة المتأرجحة (1200 دورة في الدقيقة) تمزق القصب دون استخراج العصير.
- تعتبر السكاكين الدوارة التي تقطع السيقان إلى شرائح مكملة للكسارات (في معظم البلدان، تسبق آلة التقطيع الكسارة)، يمكن استخدام مزيج من طريقتين أو حتى الطرق الثلاثة.
- تتضمن عملية الضغط سحق السيقان بين البكرات المعدنية الثقيلة والمحزومة لفصل الألياف (تفل قصب السكر) عن العصير الذي يحتوي على السكر.
- عندما يتم سحق قصب السكر، يتم رش الماء الساخن على العصا المطحون بشكل عكسي، حيث يترك كل مطحنة للتخفيف.
- يحتوي العصير المستخرج (المسمى vesou)، على 95 في المائة أو أكثر من السكروز الموجود، ثم يتم بعد ذلك نشر الكتلة، وهي عملية تنطوي على قطع أو تمزق السيقان بدقة ويفصل السكر عن السيقان المقطوعة عن طريق إذابته في ماء ساخن أو عصير ساخن.
- ثم يتم تنقية العصير، يعتبر عصير المطاحن لونه أخضر غامق، حامض وعكر.
- ثم تعمل التنقية على إزالة الشوائب القابلة للذوبان وغير القابلة للذوبان (مثل الرمل والتربة والصخور الأرضية) التي لم تتم إزالتها عن طريق الغربلة الأولية.
- يستخدم الجير والحرارة كعوامل تصفية، حيث يعمل الجير (حوالي رطل واحد لكل طن من قصب السكر) على تحييد الحموضة الطبيعية للعصير وتشكيل أملاح كلسية غير قابلة للذوبان.
- من ناحية أخرى، يتم تنقية محلول بنجر السكر عن طريق ترسيب كربونات الكالسيوم أو كبريتات الكالسيوم أو كليهما بشكل متكرر، حيث تتشابك الشوائب في بلورات الراسب المتنامية وتتم إزالتها عن طريق الترشيح المستمر.
- ثم ينفصل الطين عن العصير الصافي عن طريق الترسيب، حيث تتم إزالة الشوائب غير السكر بالترشيح المستمر.
- يحتوي العصير المصفى النهائي على حوالي 85 بالمائة ماء وله نفس تركيبة العصير الخام المستخرج باستثناء الشوائب المُزالة.
- لتركيز العصير المصفى، تتم إزالة حوالي ثلثي الماء من خلال التبخر بالفراغ، حيث يتم ترتيب أربع خلايا أو أجسام تغلي بالفراغ في سلسلة بحيث يكون لكل جسم لاحق فراغ أعلى (وبالتالي يغلي عند درجة حرارة منخفضة).
- وهكذا يمكن للأبخرة من جسم واحد أن تغلي العصير في الجسم التالي، يعتبر البخار الذي يتم إدخاله في الخلية الأولى يفعل ما يسمى بالتبخر متعدد التأثير.
- ثم يذهب البخار من الخلية الأخيرة إلى المكثف، يترك الشراب الجسم الأخير بشكل مستمر بحوالي 65 بالمائة من المواد الصلبة و 35 بالمائة من الماء.
- في هذه المرحلة، محلول سكروز البنجر السكر يكون عديم اللون تقريبًا، وبالمثل يخضع للتبخر الفراغي متعدد التأثيرات، حيث يتم بذر الشراب وتبريده ووضعه في جهاز طرد مركزي، تغسل بلورات البنجر النهائية بالماء وتجفف.
- التبلور هو الخطوة التالية في صناعة السكر، يحدث التبلور في وعاء تفريغ أحادي المرحلة، ويبخر الشراب حتى يتشبع بالسكر.
- بمجرد تجاوز نقطة التشبع، تضاف حبيبات صغيرة من السكر إلى المقلاة، هذه الحبوب الصغيرة تسمى البذور حيث تعمل كنواة لتشكيل بلورات السكر، من خلال إضافة 56 أوقية (1600 جرام) من السكر الأبيض إلى وعاء آلة الملاط والخلط مع 3.3 جزء من خليط سائل يتكون من 70 بالمائة من الكحول الميثلي و30 بالمائة من الجلسرين.
- تعمل الآلة عند 200 دورة في الدقيقة لمدة 15 ساعات، ثم يضاف شراب إضافي إلى الضربة ويتبخر، بحيث يُسمح للبلورات الأصلية التي تم تكوينها بالنمو في الحجم.
- يستمر نمو البلورات حتى تمتلئ المقلاة، عندما يصل تركيز السكروز إلى المستوى المطلوب، يتم تفريغ الخليط الكثيف من الشراب وبلورات السكر.
- في حاويات كبيرة تعرف باسم المبلورات، يستمر التبلور في المبلورات ويتم تقليب الكتلة ببطء وتبريدها.
- ثم يتم فصل الشراب السميك أو دبس السكر عن السكر الخام بواسطة قوة الطرد المركزي.
- يتم إجراء عملية الطرد المركزي عالية السرعة المستخدم لفصل الكتلة إلى بلورات السكر الخام ودبس السكر في آلات دوارة تسمى أجهزة الطرد المركزي.
- تحتوي آلة الطرد المركزي على سلة أسطوانية معلقة على عمود دوران، مع جوانب مثقبة مبطنة بقطعة قماش سلكية، بداخلها صفائح معدنية تحتوي على 400 إلى 600 ثقب في البوصة المربعة.
- ثم تدور السلة بسرعات من 1000 إلى 1800 دورة في الدقيقة.
- ثم يتم الاحتفاظ بالسكر الخام في سلة أجهزة الطرد المركزي؛ لأن البطانة المثقبة تحتفظ ببلورات السكر.
- ثم يمر دبس السكر، عبر البطانة؛ وذلك بسبب قوة الطرد المركزي المبذولة.
- ثم يتم إرسال دبس السكر النهائي (دبس السكر الأسود) الذي يحتوي على السكروز، السكريات المختزلة، السكريات العضوية غير العضوية، الرماد والماء إلى صهاريج تخزين كبيرة.
- بمجرد أن يتم طرد السكر، يتم تقطيعه وإرساله إلى آلة التحبيب للتجفيف.
- في بعض البلدان، تتم معالجة قصب السكر في مصانع صغيرة دون استخدام أجهزة الطرد المركزي، ويتم إنتاج منتج بني غامق (سكر غير نابذ)، بالمقابل يتم إنتاج السكر بالطرد المركزي في أكثر من 60 دولة بينما يتم إنتاج السكر غير الطرد المركزي في حوالي عشرين دولة.
- ثم يتم تجفيف بلورات السكر الرطبة عن طريق دفعها عبر الهواء الساخن في آلة تحبيب.
- ثم يتم فرز بلورات السكر الجافة حسب الحجم من خلال مصافي اهتزازية ووضعها في صناديق تخزين.
- ثم يتم إرسال السكر ليتم تعبئته في عبوات مألوفة نراها في محلات البقالة، أو في عبوات سائبة، أو في شكل سائل للاستخدام الصناعي.
المنتجات الثانوية الناتجة من تصنيع السكر:
- يستخدم تفل قصب السكر الناتج بعد استخلاص العصير من قصب السكر كوقود لتوليد البخار في المصانع.
- يتم تصنيع كميات كبيرة من تفل قصب السكر في الورق، الألواح العازلة، الألواح الصلبة.
- يتم تصنيع مادة الفورفورال، وهي مادة كيميائية وسيطة لتخليق الفوران ورباعي الهيدروفلوران.
- تستخدم قمم البنجر والشرائح المستخلصة وكذلك دبس السكر كعلف للماشية، حيث ثبت أنه يمكن إنتاج المزيد من علف الماشية والحيوانات الأخرى لكل فدان سنويًا من البنجر أكثر من أي محصول آخر يزرع على نطاق واسع في الولايات المتحدة.
- يتم أيضًا معالجة شرائح البنجر كيميائيًا لتسهيل استخراج البكتين التجاري.
- المنتج النهائي المشتق من تكرير السكر هو دبس السكر الأسود، حيث يتم استخدامه في علف الماشية وكذلك في إنتاج الكحول الصناعي والخميرة والمواد الكيميائية العضوية والروم.
مراقبة الجودة في تصنيع السكر:
- يعتبر تطهير المطحنة عاملاً مهماً في إجراءات مراقبة الجودة، حيث أظهر علماء الجراثيم أن كمية صغيرة من الباجاس الحامض يمكن أن تصيب مجرى العصير الدافئ الذي يتدفق فوقه.
- يجب أن تحتوي المطاحن الحديثة على أحواض ذاتية التنظيف بمنحدر مصمم بطريقة لا تصمد فيها مصاصة القصب بل تتدفق مع تيار العصير.
- يتم اتخاذ تدابير صارمة لمكافحة الحشرات والآفات.
- نظرًا لأن قصب السكر يفسد بسرعة نسبيًا، فقد تم اتخاذ خطوات كبيرة لعدة طرق لنقل عصا قصب السكر إلى المطاحن في أسرع وقت ممكن.
- إن الحفاظ على الجودة العالية للمنتج النهائي، يعني تخزين السكريات المكررة ذات اللون البني والأصفر (التي تحتوي على 2٪ إلى 5٪ رطوبة) في جو بارد ورطب نسبيًا، بحيث تستمر في الاحتفاظ برطوبتها ولا تصبح صلبة.
