تکنولوژی قند | جلسه هجدهم: کنترل آلودگی میکروبی در دیفوزیون؛ بازیافت آب پرس، کنترل pH و مدیریت آلودگی در کارخانههای قند
مقدمه
فرآیند دیفوزیون تنها به استخراج ساکارز محدود نمیشود. در این بخش از کارخانه، حجم زیادی آب، خلال چغندر و مواد آلی در تماس با یکدیگر قرار میگیرند و همین موضوع محیطی مناسب برای رشد انواع باکتریها، قارچها و مخمرها ایجاد میکند. اگر این آلودگیها کنترل نشوند، بخشی از ساکارز مصرف شده، ترکیبات نامطلوبی مانند اسید لاکتیک و دکستران تولید میشود و راندمان تولید شکر بهطور محسوسی کاهش مییابد.
از سوی دیگر، کارخانههای مدرن برای کاهش مصرف آب و انرژی از بازیافت آب پرس تفاله استفاده میکنند. هرچند این کار از نظر اقتصادی بسیار سودمند است، اما اگر بدون کنترل انجام شود، میتواند منبع مهمی برای انتقال آلودگیهای میکروبی باشد.
در این مقاله با نقش آب پرس، روشهای کنترل آلودگی میکروبی، اندازهگیری pH، آزمونهای تشخیص آلودگی، کاربرد فرمالین و راهکارهای مدیریت چغندرهای نامرغوب آشنا میشویم.
چرا کنترل آلودگی میکروبی اهمیت دارد؟
چغندر قند پس از برداشت همچنان یک بافت زنده و سرشار از مواد غذایی است. هنگامی که چغندر خرد شده و وارد دیفوزیون میشود، قندهای محلول، رطوبت و دمای مناسب شرایطی ایدهآل برای رشد میکروارگانیسمها فراهم میکنند.
فعالیت این میکروارگانیسمها پیامدهای مختلفی دارد:
- مصرف بخشی از ساکارز
- تولید اسیدهای آلی
- افزایش ویسکوزیته شربت
- کاهش راندمان استخراج
- ایجاد اختلال در تصفیه و کریستالیزاسیون
به همین دلیل کنترل آلودگی یکی از مهمترین وظایف واحد بهرهبرداری است.
منابع اصلی آلودگی میکروبی
میکروارگانیسمها از مسیرهای مختلف وارد کارخانه میشوند.
مهمترین منابع عبارتاند از:
- خاک همراه چغندر
- چغندرهای زخمی و پوسیده
- تجهیزات آلوده
- آب مصرفی
- آب پرس بازیافتی
- توقف طولانی خط تولید
هرچه تعداد این منابع بیشتر باشد، احتمال رشد باکتریها نیز افزایش مییابد.
آب پرس چیست؟
پس از پایان فرآیند دیفوزیون، تفاله چغندر مقدار زیادی آب در خود دارد.
برای کاهش رطوبت، تفاله وارد دستگاه پرس میشود و بخشی از آب موجود در آن خارج میشود.
به این مایع، آب پرس (Press Water) گفته میشود.
این آب هنوز حاوی مقدار قابل توجهی مواد آلی و ترکیبات محلول است.
چرا از آب پرس دوباره استفاده میشود؟
در گذشته آب پرس دور ریخته میشد، اما امروزه تقریباً تمام کارخانههای مدرن آن را بازیافت میکنند.
مهمترین مزایای استفاده مجدد از آب پرس عبارتاند از:
- کاهش مصرف آب تازه
- کاهش هزینههای تولید
- کاهش مصرف انرژی
- بازیابی بخشی از حرارت موجود
- کاهش حجم پساب صنعتی
به همین دلیل آب پرس بخش مهمی از سیستم مدیریت انرژی در کارخانههای قند محسوب میشود.
معایب استفاده از آب پرس
در کنار مزایا، استفاده مجدد از آب پرس مشکلاتی نیز دارد.
از جمله:
- انتقال میکروارگانیسمها
- افزایش بار آلودگی
- ورود مواد غیرقندی
- احتمال کاهش کیفیت شربت
به همین علت کیفیت آب پرس باید بهطور مداوم کنترل شود.
آب پرس در کدام قسمت وارد فرآیند میشود؟
در کارخانههای قند، آب پرس معمولاً پس از کنترل دما و کیفیت، در بخشهای مشخصی از دیفوزیون به چرخه تولید بازگردانده میشود.
هدف از این کار آن است که:
- بیشترین استفاده از انرژی حرارتی انجام شود.
- خطر انتقال آلودگی کاهش یابد.
- کیفیت استخراج حفظ شود.
اهمیت دمای آب پرس
دمای آب پرس نقش مهمی در کنترل رشد میکروارگانیسمها دارد.
اگر این آب در دمای پایین وارد سیستم شود:
- رشد باکتریها افزایش پیدا میکند.
- احتمال تخمیر بالا میرود.
- کیفیت شربت کاهش مییابد.
به همین دلیل قبل از استفاده مجدد، دمای آب پرس در محدوده مناسب تنظیم میشود.
چگونه آلودگی میکروبی تشخیص داده میشود؟
در کارخانههای قند تنها مشاهده ظاهری کافی نیست.
برای ارزیابی وضعیت دیفوزیون از چند روش آزمایشگاهی استفاده میشود.
اندازهگیری pH
یکی از سادهترین روشهای کنترل آلودگی، اندازهگیری pH است.
فعالیت بسیاری از باکتریها موجب تولید اسیدهای آلی میشود.
در نتیجه:
- pH کاهش پیدا میکند.
- احتمال فعالیت میکروبی افزایش مییابد.
پایش مداوم pH میتواند نخستین هشدار درباره آغاز آلودگی باشد.
اندازهگیری اسید لاکتیک
یکی از محصولات اصلی فعالیت باکتریها، اسید لاکتیک است.
افزایش غلظت این اسید نشان میدهد که تخمیر در حال وقوع است.
بنابراین اندازهگیری اسید لاکتیک یکی از روشهای دقیق ارزیابی وضعیت بهداشتی دیفوزیون محسوب میشود.
آزمون رزازورین (Resazurin Test)
یکی دیگر از روشهای متداول، آزمون رزازورین است.
رزازورین یک شناساگر شیمیایی است که در اثر فعالیت میکروبی تغییر رنگ میدهد.
هرچه تغییر رنگ سریعتر باشد:
- فعالیت میکروبی بیشتر است.
- آلودگی شدیدتر خواهد بود.
این آزمون برای پایش سریع کیفیت آب و شربت کاربرد دارد.
شمارش میکروبی
در آزمایشگاه کارخانه، نمونههایی از آب، شربت و آب پرس روی محیطهای کشت مناسب قرار میگیرند.
با شمارش کلنیهای رشد کرده میتوان:
- شدت آلودگی را تعیین کرد.
- روند افزایش یا کاهش آلودگی را بررسی کرد.
- اثربخشی اقدامات کنترلی را ارزیابی نمود.
نقش آهک در کنترل آلودگی
در صنعت قند، آهک تنها برای تصفیه شربت استفاده نمیشود.
افزایش قلیائیت محیط میتواند رشد بسیاری از میکروارگانیسمها را نیز محدود کند.
البته مقدار آهک باید بهدقت کنترل شود تا کیفیت شربت تحت تأثیر قرار نگیرد.
نقش سولفیتاسیون
سولفیتاسیون نیز علاوه بر بهبود کیفیت شربت، تا حدودی به کاهش بار میکروبی کمک میکند.
این مرحله با ایجاد شرایط مناسبتر برای تصفیه، از رشد برخی میکروارگانیسمها جلوگیری میکند.
فرمالین در کارخانه قند
در برخی کارخانهها، برای کنترل سریع آلودگیهای شدید از فرمالین استفاده میشود.
فرمالین خاصیت ضدباکتری و ضدقارچ دارد و میتواند رشد بسیاری از میکروارگانیسمها را متوقف کند.
محل مصرف فرمالین
فرمالین معمولاً در بخشهایی تزریق میشود که احتمال رشد میکروبی بیشتر است.
از جمله:
- آب پرس
- برخی قسمتهای دیفوزیون
- خطوط انتقال آلوده
هدف، کاهش بار میکروبی پیش از گسترش آلودگی در کل سیستم است.
نکته مهم: امروزه به دلیل ملاحظات ایمنی، بهداشتی و قوانین سختگیرانه، استفاده از فرمالین در بسیاری از کشورها محدود یا ممنوع شده است و کارخانهها به سمت روشهای جایگزین و ایمنتر حرکت کردهاند.
چگونه از گسترش آلودگی جلوگیری کنیم؟
چند اقدام ساده میتواند احتمال آلودگی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد:
- شستوشوی مناسب چغندر
- حذف چغندرهای پوسیده
- ضدعفونی دورهای تجهیزات
- کاهش زمان توقف خط تولید
- کنترل دمای دیفوزیون
- کنترل کیفیت آب پرس
- پایش روزانه pH و اسید لاکتیک
اجرای همزمان این اقدامات باعث افزایش راندمان و کاهش خسارتهای میکروبی خواهد شد.
فرآوری چغندرهای نامرغوب
گاهی کارخانه ناچار است چغندرهایی را فرآوری کند که:
- مدت زیادی در سیلو ماندهاند.
- یخزدگی را تجربه کردهاند.
- دچار پوسیدگی شدهاند.
- آسیب مکانیکی دیدهاند.
در این شرایط لازم است تنظیمات دیفوزیون تغییر کند.
معمولاً اقدامات زیر انجام میشود:
- کاهش زمان نگهداری
- افزایش دقت در شستوشو
- کنترل دقیقتر دما
- پایش مداوم آلودگی
- افزایش دفعات نمونهبرداری آزمایشگاهی
این اقدامات از افت شدید راندمان جلوگیری میکنند.
اهمیت کنترل مداوم شرایط دیفوزیون
کنترل آلودگی یک اقدام مقطعی نیست، بلکه فرآیندی دائمی است.
در کارخانههای مدرن، اطلاعات مربوط به:
- pH
- دما
- اسید لاکتیک
- کیفیت آب پرس
- بار میکروبی
بهصورت لحظهای ثبت و تحلیل میشود تا در صورت مشاهده هرگونه تغییر، اقدامات اصلاحی در کوتاهترین زمان انجام شود.
جمعبندی
کنترل آلودگی میکروبی یکی از ارکان اصلی مدیریت فرآیند دیفوزیون در کارخانههای قند است. استفاده از آب پرس بازیافتی، اگرچه موجب کاهش مصرف آب و انرژی میشود، اما بدون کنترل مناسب میتواند به منبع انتقال آلودگی تبدیل شود. اندازهگیری pH، اسید لاکتیک، انجام آزمون رزازورین و شمارش میکروبی از مهمترین روشهای پایش وضعیت بهداشتی فرآیند هستند.
همچنین مدیریت صحیح چغندرهای نامرغوب، کنترل دمای فرآیند و نگهداری مناسب تجهیزات نقش مهمی در حفظ راندمان استخراج و تولید شکر با کیفیت بالا دارند.
بدون دیدگاه