تکنولوژی قند | جلسه نهم: ارزش تکنولوژیکی چغندر قند چیست؟ بررسی کامل عوامل مؤثر بر کیفیت و راندمان استحصال شکر
مقدمه
در صنعت تولید شکر، تنها میزان قند موجود در چغندر قند تعیینکننده ارزش واقعی آن نیست. ممکن است دو مزرعه محصولی با عیار یکسان تولید کنند، اما یکی از آنها در کارخانه بازده استخراج بسیار بالاتری داشته باشد. دلیل این تفاوت، مفهومی به نام ارزش تکنولوژیکی چغندر قند است.
ارزش تکنولوژیکی مجموعهای از ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی و بیوشیمیایی چغندر قند را شامل میشود که بر میزان شکر قابل استخراج، راندمان کارخانه و هزینههای تولید اثر مستقیم دارند. به همین دلیل امروزه کارخانههای قند علاوه بر وزن محصول، شاخصهای مختلف کیفی را نیز بررسی میکنند تا ارزش واقعی هر محموله را تعیین کنند.
در این مقاله به طور کامل با مفهوم ارزش تکنولوژیکی، عوامل مؤثر بر آن، نقش مواد غیرقندی، اهمیت قند ملاس و روش محاسبه قند قابل استحصال آشنا خواهیم شد.
ارزش تکنولوژیکی چغندر قند چیست؟
ارزش تکنولوژیکی (Technological Value) به مجموعه ویژگیهایی گفته میشود که نشان میدهد یک چغندر قند تا چه اندازه برای تولید شکر مناسب است.
به بیان ساده، این شاخص مشخص میکند از مقدار کل ساکارز موجود در چغندر، چه میزان آن واقعاً در کارخانه به شکر سفید تبدیل خواهد شد.
بنابراین ارزش تکنولوژیکی تنها به درصد قند محدود نمیشود، بلکه عواملی مانند مواد معدنی، ترکیبات ازته، میزان ناخالصیها و مقدار قند باقیمانده در ملاس نیز در آن نقش دارند.
هرچه ارزش تکنولوژیکی بیشتر باشد:
- راندمان استخراج شکر افزایش مییابد.
- ضایعات کارخانه کاهش پیدا میکند.
- هزینه فرآوری کمتر میشود.
- کیفیت شکر تولیدی بالاتر خواهد بود.
- سودآوری کارخانه افزایش مییابد.
چرا فقط عیار قند کافی نیست؟
سالها کارخانههای قند، چغندر را تنها بر اساس وزن خریداری میکردند. بعدها با ورود دستگاههای عیارسنج، درصد ساکارز نیز به معیار خرید اضافه شد.
اما تجربه نشان داد که دو چغندر با عیار یکسان، الزاماً مقدار شکر یکسانی تولید نمیکنند.
علت این موضوع وجود مواد غیرقندی است.
این ترکیبات بخشی از ساکارز را وارد ملاس میکنند و اجازه نمیدهند کارخانه آن را بازیابی کند. بنابراین ممکن است دو چغندر هر دو دارای عیار ۱۸ درصد باشند، اما یکی ۱۶ درصد شکر قابل استخراج و دیگری تنها ۱۴ درصد داشته باشد.
به همین دلیل امروزه کارخانهها علاوه بر عیار، پارامترهای دیگری را نیز اندازهگیری میکنند.
چرا اندازهگیری کیفیت چغندر قند دشوار است؟
ارزیابی کیفیت چغندر قند نسبت به بسیاری از محصولات کشاورزی پیچیدهتر است. مهمترین دلایل این موضوع عبارتاند از:
۱. اهمیت متفاوت شاخصهای کیفی
تمام ویژگیهای چغندر اثر یکسانی بر تولید شکر ندارند. برخی از پارامترها مانند سدیم و پتاسیم تأثیر بسیار زیادی دارند، در حالی که برخی دیگر نقش کمتری ایفا میکنند.
۲. دشواری اندازهگیری
برخی ویژگیهای کیفی را نمیتوان به راحتی با یک دستگاه یا آزمایش استاندارد اندازهگیری کرد و بررسی آنها نیازمند آزمایشهای تخصصی است.
۳. نسبی بودن برخی شاخصها
بعضی ویژگیها دارای واحد مشخصی نیستند و تنها به صورت نسبی قابل ارزیابی هستند. همین موضوع باعث میشود مقایسه کیفیت محصولات مختلف دشوارتر شود.
مهمترین عامل تعیین ارزش تکنولوژیکی
اگر بخواهیم تنها یک شاخص را به عنوان مهمترین عامل کیفیت معرفی کنیم، آن شاخص قند ملاس است.
قند ملاس بخشی از ساکارز موجود در چغندر است که در فرآیند تولید وارد ملاس شده و دیگر امکان استخراج اقتصادی آن وجود ندارد.
هرچه مقدار قند موجود در ملاس بیشتر باشد:
- راندمان کارخانه کاهش مییابد.
- تولید شکر کمتر میشود.
- ضایعات افزایش پیدا میکند.
- ارزش اقتصادی چغندر کاهش مییابد.
به همین دلیل کارخانههای قند همواره تلاش میکنند مقدار قند باقیمانده در ملاس را به حداقل برسانند.
ملاس چیست و چرا اهمیت دارد؟
ملاس مایع غلیظ و قهوهایرنگی است که پس از پایان فرآیند تبلور شکر باقی میماند.
این محصول هنوز حاوی مقدار قابل توجهی ساکارز است، اما به دلیل وجود حجم زیادی از ناخالصیها، استخراج مجدد شکر از آن از نظر اقتصادی مقرونبهصرفه نیست.
اگرچه ملاس در صنایع مختلف مانند تولید الکل، مخمر، خوراک دام و اسید سیتریک کاربرد دارد، اما از دیدگاه کارخانه قند، هر مقدار ساکارزی که وارد ملاس شود به معنای کاهش راندمان تولید شکر است.
نقش خاکستر در کاهش کیفیت چغندر قند
یکی از مهمترین شاخصهای کیفیت، مقدار خاکستر است.
منظور از خاکستر، مواد معدنی باقیمانده پس از سوزاندن نمونه گیاهی است که عمدتاً شامل یونهای معدنی مختلف میشود.
هرچه مقدار خاکستر بیشتر باشد:
- تشکیل ملاس افزایش مییابد.
- خلوص شربت کاهش پیدا میکند.
- استخراج شکر دشوارتر میشود.
- راندمان کارخانه افت میکند.
در میان تمام ترکیبات خاکستر، دو عنصر اهمیت بسیار بیشتری دارند:
- سدیم (Na)
- پتاسیم (K)
چرا سدیم و پتاسیم اهمیت زیادی دارند؟
سدیم و پتاسیم از مهمترین یونهای محلول در شیره چغندر هستند.
این عناصر با ایجاد اختلال در فرآیند تبلور ساکارز، باعث میشوند مقدار بیشتری از قند در ملاس باقی بماند.
هرچه غلظت این دو عنصر بیشتر باشد:
- کریستالهای شکر دیرتر تشکیل میشوند.
- خلوص شربت کاهش مییابد.
- راندمان استخراج افت میکند.
- مصرف انرژی کارخانه افزایش پیدا میکند.
به همین دلیل اندازه گیری سدیم و پتاسیم در تمام کارخانههای مدرن قند انجام میشود.
نقش ترکیبات ازته در کیفیت چغندر
عامل مهم دیگر، ترکیبات ازته یا نیتروژنی هستند.
این ترکیبات شامل آمینواسیدها، آمیدها و سایر مواد محلول نیتروژنیاند که در شیره چغندر وجود دارند.
وجود بیش از حد این مواد باعث میشود:
- تشکیل ملاس افزایش یابد.
- خلوص شربت کاهش پیدا کند.
- فرآیند تصفیه دشوارتر شود.
- مقدار قند قابل استخراج کاهش یابد.
به همین علت، ترکیبات ازته در کنار سدیم و پتاسیم به عنوان سه شاخص اصلی کیفیت شناخته میشوند.
عیار یا درصد ساکارز چیست؟
عیار چغندر قند نشاندهنده درصد ساکارز موجود در ریشه است.
برای مثال اگر عیار چغندر ۱۸ درصد باشد، یعنی در هر ۱۰۰ کیلوگرم چغندر حدود ۱۸ کیلوگرم ساکارز وجود دارد.
به طور کلی هرچه عیار بیشتر باشد:
- هزینه حمل کاهش مییابد.
- هزینه فرآوری کمتر میشود.
- تولید شکر افزایش مییابد.
- راندمان اقتصادی کارخانه بالاتر میرود.
با این حال، عیار بالا همیشه به معنای کیفیت بالا نیست؛ زیرا بخشی از این قند ممکن است به دلیل وجود ناخالصیها در ملاس باقی بماند.
رابطه عیار با درجه خلوص شربت
یکی از مهمترین ویژگیهای چغندر قند، ارتباط مستقیم بین عیار و درجه خلوص شربت است.
در اغلب موارد، افزایش درصد ساکارز با افزایش خلوص شربت همراه است؛ زیرا نسبت مواد غیرقندی کاهش مییابد و فرآیند استخراج شکر آسانتر انجام میشود.
البته در عیارهای بسیار بالا، احتمال بروز خطا در اندازهگیری افزایش پیدا میکند و به همین دلیل کارخانهها برای کنترل کیفیت از چند شاخص به صورت همزمان استفاده میکنند.
مواد غیرقندی چگونه بر کیفیت اثر میگذارند؟
مواد غیرقندی شامل طیف گستردهای از ترکیبات معدنی و آلی هستند که در کنار ساکارز در بافت چغندر وجود دارند.
اگرچه تعداد این مواد بسیار زیاد است، اما تحقیقات نشان دادهاند که سه گروه بیشترین اثر را بر کیفیت دارند:
- سدیم
- پتاسیم
- ترکیبات ازته
افزایش هر یک از این مواد باعث افزایش مقدار قند باقیمانده در ملاس میشود.
فرمول محاسبه قند ملاس
برای برآورد مقدار قندی که در ملاس باقی میماند، از مدلهای تجربی استفاده میشود. در این مدلها غلظت سدیم، پتاسیم و ترکیبات ازته اندازهگیری شده و بر اساس ضرایب استاندارد، مقدار تقریبی قند ملاس محاسبه میشود.
اگرچه ضرایب این معادلات ممکن است در کشورهای مختلف متفاوت باشد، اما اصل موضوع یکسان است: هرچه مقدار سدیم، پتاسیم و ترکیبات ازته بیشتر باشد، قند بیشتری در ملاس باقی میماند.
قند قابل استحصال چیست؟
قند قابل استحصال مهمترین شاخص اقتصادی در کارخانههای قند است.
این شاخص نشان میدهد چه مقدار از ساکارز موجود در چغندر واقعاً به شکر سفید تبدیل خواهد شد.
به طور ساده:
قند قابل استحصال = عیار − قند ملاس
هرچه اختلاف بین این دو عدد بیشتر باشد، کیفیت چغندر بهتر است.
تفاوت قند قابل استحصال تئوری و عملی
قند قابل استحصال تئوری بر اساس فرمولهای آزمایشگاهی محاسبه میشود و فرض میکند هیچ تلفات فرآیندی وجود ندارد.
اما در شرایط واقعی کارخانه، عواملی مانند:
- راندمان تجهیزات،
- کیفیت عملیات استخراج،
- شرایط دیفوزیون،
- میزان هدررفت در مراحل تصفیه و تبلور،
- و عملکرد اپراتورها
باعث میشوند مقدار واقعی شکر تولیدشده اندکی کمتر از مقدار تئوری باشد. به همین دلیل، کارخانهها همواره تلاش میکنند با بهبود فرآیندها، فاصله بین بازده تئوری و عملی را کاهش دهند.
جمعبندی
ارزش تکنولوژیکی چغندر قند مفهومی فراتر از درصد ساکارز است و تمام عواملی را در بر میگیرد که بر راندمان استحصال شکر اثر میگذارند. اگرچه عیار قند همچنان یکی از مهمترین شاخصهای کیفیت محسوب میشود، اما بررسی عواملی مانند قند ملاس، سدیم، پتاسیم، ترکیبات ازته و میزان قند قابل استحصال، تصویر دقیقتری از ارزش واقعی محصول ارائه میدهد.
در صنعت مدرن قند، تصمیمگیری درباره خرید، قیمتگذاری و فرآوری چغندر بر پایه همین شاخصهای تکنولوژیکی انجام میشود. شناخت این عوامل به کشاورزان کمک میکند محصولی با کیفیت بالاتر تولید کنند و به کارخانهها نیز امکان میدهد راندمان استخراج را افزایش داده و هزینههای تولید را کاهش دهند.
بدون دیدگاه