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 ??? 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 75 درصد شکر خام و25 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 60 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:

1-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 66-58 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 006/0تا 150/0 درصد برسد. سپس به شربت، شیر آهک زده می شود به طوری که pH شربت تا حدود 4/7-2/7 افزایش یابد. آهک زنی در دمای حدود 70 درجه سانتیگراد اعمال می شود در برخی موارد این عمل در دمای 85 درجه سانتیگراد صورت می گیرد، اگر چنین باشد بهتر است که pH شربت نیز به حد بالاتری (مثلا" حدود 6/7) رسانده شود. پس از آهک زنی دمای شربت را تا حدود 90 درجه افزایش داده و نزدیک 20 تا 30 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. 

2 -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 65 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 85 درجه سانتیکراد انجام می شود و pH نهایی شربت به حدود 1/9 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 78-72 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 100 تن شکر سفید تصفیه شده، حدود 129 تن شکر خام باید وارد فرآیند شود. در صورتی که شکر خام آفینه شده در نظر گرفته شود برای تولید هر 100 تن شکر سفید تصفیه شده، به حدود 111 تن شکر خام آفینه شده نیاز است.