پروژه کارآفرینی فرآیند تولید شكر و نیشكر

پروژه کارآفرینی فرآیند تولید  شكر و نیشكر در 99 صفحه ورد قابل ویرایش

فهرست مطالب

عنوان                                                                                 صفحه

مقدمه و هدف

1-  كلیات

1-1-  تولید شكر و نیشكر در جهان ...............................................................9

1-2- تولید شكر و نیشكر در ایران ................................................................10

1-2-1-  نیشكر كاری در ایران ......................................................................10

1-2-2-  تولید شكر نیشكری در ایران ..........................................................11

1-3-  نیشكر كاری در خوزستان ...................................................................12

1-4-  كشت و صنعت كارون ......................................................................14

2- تركیب شیمیایی نیشكر

2-1-  مواد آلی غیر از ساكاروز ...................................................................19

2-2-  اسید های آلی ..................................................................................20

2-3-  تركیبات غیر آلی ..............................................................................20

2-4-  تركیبات ازت دار .............................................................................20

3-  فرایند تولید شكر از نیشكر

مقدمه

3-1-  برداشت نیشكر ...............................................................................21

3-1-1-  مواد زائد همراه نی .....................................................................23

3-2-  آماده سازی نی ............................................................................24-25

3-2-1-  شستشوی نی .............................................................................25

3-2-2-  خرد كردن نی ............................................................................25

3-3-  عصاره گیری ..................................................................................26

عنوان......................................................................................................... صفحه

3-4- زلال كردن...........................................................................................26

3-5- صافی های خلاء..................................................................................27

3-6- تبخیر كننده ها.....................................................................................27

3-7- تبلور .................................................................................................27

3-8- سانتریفوژ ...........................................................................................27

4- تركیبات شربت نیشكر .............................................................................28

4-1- پلی ساكاریدها ....................................................................................28

4-1-1- لوان ................................................................................................29

4-1-2- پكتین .............................................................................................29

4-1-3- سلولزان ..........................................................................................29

4-1-4 نشاسته .............................................................................................29

4-1-5- دكستران ........................................................................................31

4-1-5-1- مشخصات فیزیكی شیمیایی دكستران...........................................31

4-1-5-2- تولید دكستران..............................................................................33

5 مشخصات جنس لوكونوستوك ....................................................................34

6 میكربهای موجود در كارخانه قند ................................................................35

6-1- میكروارگانیسم های نیشكر ...................................................................35

6-2- سالم سازی آسیاب ها ..........................................................................37

7- روش های سریع اندازه گیری دكستران......................................................38

8-  پلی ساكاریدهای نیشكر..........................................................................39

8-1- صمغ درنی ترش..................................................................................41

8-2- پلی ساكاریدهای بخش تصفیه .............................................................44

9- ضایعات ناشی از دكستران ........................................................................45

9-1- ضایعات نامعلوم ..................................................................................45

9-2- تداخل در اندازه گیری درصد قند .........................................................46

9-3- مشكلات ناشی از دكستران در تصفیه و تولید شكر خام ......................46

9-3-1 اثر بر شربت زلال كنندها ..................................................................46

9-3-2- اثر دكستران بر صاف شدن .............................................................47

9-3-3- اثر دكستران بر ناروانی ...................................................................47

9-4- اثر بر بلورهای ساكاروز......................................................................49

9-4-1- اثر بر سرعت رشد بلورها ..............................................................49

9-4-2 اثر بر شكل بلورها ..........................................................................49

9-5- اثر بر ظرفیت كارخانه .......................................................................53

9-6- اثر بر خلوص ملاس نهایی ...............................................................54

مواد و روشها

2-1- اثر روش های برداشت بر روی سرعت تشكیل دكستران .....................54

2-1-1- نمونه برداری ...............................................................................55

2-1-2- آزمایشهای مربوط به نی ...............................................................55

2-1-2-1- تعیین ماده خشك ....................................................................56

2-1-2-2- تعیین درصد قند (پلاریمتری)....................................................56

2-1-2-3- درجه خلوص .........................................................................57

2-1-2-4- تعیین قند معكوس ...................................................................57

2-1-2-5- اندازه گیری دكستران ...............................................................58

2-2- آزمایشهای مربوط به شربت ..............................................................64

2-3- اثر دكستران بر انحراف پلاریزاسیون ..................................................65

2-4- اثر استات سرب بر حذف دكستران ......................................................65

2-5- اثر فرمالین ........................................................................................66

2-6- روش های آماری ..............................................................................66

2-6-1- روش های تجزیه واریانس .............................................................66

2-6-2- رگرسیون .....................................................................................66

نتایج و بحث

3-1- آزمایشهای نیشكر .............................................................................67

3-1-1- آزمایش قند ..................................................................................67

3-1-2- آزمایش درجه خلوص ...................................................................67

3-1-3- آزمایش PH ................................................................................68

3-1-4- آزمایش نسبت كیفیت راندمان تولید و شكرخام ..............................69

3-1-5- آزمایش دكستران .........................................................................69

3-1-6- آزمایش قند معكوس ...................................................................69

3-2- آزمایشهای شربت ...........................................................................74

3-2-1- آزمایشهای قند معكوس................................................................74

3-2-1- آزمایش دكستران ........................................................................74

3-3- آزمایش اثر دكستران بر انحراف پلایمتری .........................................80

3-4- آزمایش اثر فرمالین ........................................................................82

3-5- آزمایش اثر استات سرب بر حذف دكستران .....................................83

4-  ضمیمه .............................................................................................84

5-  منابع مورد استفاده .............................................................................92

فهرست جداول

عنوان                                                                             صفحه

شماره جدول

1-       ضایعات قندی بر اساس دكستران موجود در شكر خام ....................8

2-       تولید قند و شكر از چغندر و نیشكر در جهان .................................9

3-       صورت عملكردبهره برداری كارخانه های نیشكری...........................13

4-       واریته های تجاری نیشكر كارون ...................................................14

5-       تركیبات شیمیایی نیشكر ...............................................................19

6-       مقادیر تركیبات مختلف در نی های سالم ، ترشیده ، خشك، برگ سبز سرنی و برگهای خشك................................................................23

7-       مواد تشكیل دهنده شربت ............................................................28

8-       پلی ساكاریدهای موجود در نیشكر ...............................................30

9-       گروه های مختلف دكستران بر اساس پیوندهای موجود ..................32

10-   تجزیه پلی ساكاریدهای جدا شده از ملاس و شربت مخلوط.........40

11-   مقایسه تركیبات صمغ جدا شده از نی تازه و كهنه ........................41

12-   اثر زمان نگهداری نی سبز و سوخته بر میزان صمغ ......................42

13-   میزان صمغ در نی های خرد شده و خرد نشده در اثر نگهداری .....43

14-   درصد افزایش صمغ شربت در خلال نگهداری نیشكر ...................43

15-   میزان دكستران و ضایعات قندی در شكر خام ..............................45

16-   منحنی استاندارد دكستران ...........................................................64

17-   جداول تجزیه واریانس صفات مختلف نی ..................................76

18-   جداول تجزیه واریانس صفات مختلف در شربت ........................79

19-   جداول تجزیه واریانس مربوط به اثر غلظت های مختلف فرمالین...82

فهرست شكلها

1-       اثر دكستران و نشاسته بر ناروانی...........................................................48

2-       اثر دكستران بر افزایش ناروانی ............................................................48

3-       بلور طبیعی ساكاروز و محورهای كریستالوگرافی..................................52

4-       مقایسه اثر رافینوز و دكستران بر بلور ساكاروز .....................................52

5-       اثر غلظت های متفاوت دكستران بر بلور ساكاروز................................53

6-       تغییرات درصد قند در نی های سبز، سوخته و برداشت ماشینی ..........72

7-       تغییرات درجه خلوص در نی های سبز، سوخته و برداشت ماشینی.... 72

8-       تغییرات PH در نی های سبز ، سوخته و برداشت ماشینی .................74

9-       تغییرات نسبت كیفیت خام در نی های سبز ، سوخته و برداشت ماشینی...........................................................................................64

10-   تغییرات شكر خام در نی های سبز، سوخته و برداشت ماشینی......... 65

11-   تغییرات بازه تولید در نی های سبز ، سوخته و برداشت ماشینی ........65 

12-   تغییرات دكستران در نی های سبز، سوخته و برداشت ماشینی ...........73

13-   تغییرات قند معكوس در نی های سبز ،سوخته و برداشت ماشینی .....73

14-   تغییرات قند معكوس در شربت با PH های مختلف در دمای C50ْ..77

15-   تغییرات قند معكوس در شربت با PH های مختلف در دمای C60ْ..77

16-   تغییرات قند معكوس در شربت با PH های مختلف در دمای C70ْ..78

17-   تغییرات دكستران شربت با PH های مختلف در دمای C 50ْ .........78

18-   تغییرات دكستران شربت با PH های مختلف در دمای C 60ْ .........79

19-   تغییرات دكستران شربت با PH های مختلف در دمای C 70ْ .........79

20-   رگرسیون بین دكستران و درصد قند ........................................... 81

21-   رگرسیون بین دكستران و انحراف پلاریمتری ............................... 81

مقدمه و هدف:

نیشكر از گیاهان زراعی است كه ظاهراً اهلی كردن آت برای اولین بار در جزایر اقیانوس آرام (گینه نو) اتفاق افتاد و سپس از آنجا به چین و هند برده شده است. سابقه تاریخی كشت نیشكر به هزار سال قبل از میلاد می رسد نیشكر از هند به سایر نقاط دنیا راه یافت و تا اوایل قرن هجدهم تنها محصولی بود كه در سطح تجارتی برای تولید شكر كشت می شد.

تولید شكر از اجزاء مهم اقتصادی كشاورزی بسیاری از كشورهاست در مقیاس جهانی عملكرد قند چغندر و قند نیشكر در واحد سطح تقریباً مساوی است.

سابقة تولید نیشكر در ایران به سال 600 میلادی می رسد در این زمان شكر تصفیه شده از نیشكر تولید می شده. ظاهراً تولید نیشكر در خوزستان اهمیت داشته است زیرا كلمه خوز به معنی نیشكر است به هر حال اولین تلاش وسیع برای تولید آزمایشی نیشكر در سال 1329 در خوزستان انجام گردید. (3)

اكنون صنعت قندسازی كاملاً استقرار یافته مهذا پژوهشگران تحقیقات زیادی درباره تحول این صنعت آن هم با توجه به تكنیك های كاملاً مدرن با توجه به شرایط سخت كه به این صنعت تحمیل شده است اشتغال به كار دارند.

هدفهای كنونی این پژوهشگران و محققان را می توان به شرح زیر خلاصه كرد.

1-   استخراج حداكثر ممكن قند از نیشكر

2-  شكر با كیفیتی تولید گردد كه جوابگوی خواسته های مصرف كنندگان باشد. بسیار از این مصرف كنندگان شرایط بسیار سختی را برای كیفیت شكر قائل شده اند.

3-  شكر را هر چقدر ممكن است با قیمت كمتری به بازار عرضه نمایند یا به عبارت دیگر استفاده از تجهیزات پیشرفته و كاهش ضایعات در كلیه مراحل تولید شكر. (10)

همچنین توجه به مسائلی مانند كاهش مصرف انرژی و حداقل آلودگی محیط زیست. (8)

از جمله مسائلی كه كارخانجات نیشكری با آن دست به گریبان هستند ضایعات ناشی از فعالیت میكروارگانیزم ها می باشد. میكروارگانیزم ها قادرند تحت شرایط مناسب و در مراحل مختلف مانند آتش زدن. حمل نی . آسیاب و سایر مراحل تولید شكر در كارخانه به روش های گوناگون همانند تجزیه ساكاروز، تولید قند معكوس، تولید اسید، تولید مواد صمغی مثل دكستران لوان ضایعات جبران ناپذیری وارد كند. (10)

دكستران از جمله موادی است كه توسط باكتری به نام لوكونوستوك مزنتروییدس تولید می شود كه در صورت توقف نی در مرحله برداشت. حمل و یا توقف شربتها و آلودگی آسیاب ها این باكتری وارد عمل شده و منجر به تولید دكستران و اسید می گردد كه از جمله خسارات وارده را می توان 1- افزایش ضایعات نامعلوم در شربت ناشی از تشكیل دكستران كه بر طبق نظر كلارك میزان ضایعات را می توان در جدول زیر نمایش داد. (24)

جدول 1: ضایعات قندی بر اساس دكستران موجود در شكر خام (24)

كه این ضایعات فقط در رابط مستقیم با تولید دكستران می باشند و 3 تا 5 برابر ضایعات نیز در مرحله فرایند رخ می دهد 2- اثر بر تصفیه شربت 3- تشكیل رسوبات در صافی ها 4- سوزنی شدن كریستالها 5- افزایش خلوص ملاس بدلیل ورود كریستالهای ریز به ملاس و قند زدایی ضعیف ملاس 6- كاهش قیمت شكر . افزایش میزان دكستران در شكر به بیش از ^m.a^.u 250 باعث كاهش قیمت شكر می گردد كه بر اساس میزان دكستران ، جریمه هایی در نظر گرفته شده است.

5- مشخصات جنس لوكونوستوك

این جنس متعلق به خانواده متعلق به خانواده استرپتوكوكاسه می باشد گرم مثبت كاتالاز منفی – هتروفرمنتایتو – اشكال كروی تا بیضی – تشكیل اسپور نمی دهد. بطور گسترده روی گیاهان پراكنده اند كه از این طریق خود را به شیر و فرآورده های لبنی می رسانند. برخی گونه ها جهت تهیه كشت های استارتر در فرآورده های لبنی مورد استفاده قرار می گیرد. (41-14) مزوفیل می باشند در دمای C30ْ – 25 رشد می نمایند. بهترین شرایط رشد PH محدود خنثی می باشد بجز L.oenos كه در PH حدود 8/4 رشد می كند (41)

این جنس دارای شش گونه می باشد كه عبارتند از :

1-    L.mesenteroides subsp. Mesenteroides

2-    L. mesenteroides subsp. Dextranicum

3-    L. cremoris

4-    L.paramesntroides

5-    L. lactis

6-    L. oenes

تمام گونه های فوق سیترات منفی بوده قابل ذكر است كه تمام گونه ها قادر به مصرف ساكاروز و گلوكوز می باشند. همچنین فروكتوز توسط تمام گونه ها بجز L. cremoris مصرف می گردد از تمام گونه های فوق فقط شماره های 1 و 2 قادر به تولید دكستران می باشند (41)

6- میكرواورگانیزم ها موجود در كارخانه قند

سه گروه مهم میكروارگانیزم های موجود در كارخانه قند كه باعث ایجاد ضایعات قندی می گردند عبارتند از :

1-   كپك ها

2-   مخمرهای اسموفیل

3-   باكتریها

كپك ها و مخمرها معمولاً بعد از فرایند وارد شكر می گردند مخصوصاً در سانتریفوژها ولی باكتریها در نی و شربت ها وجود دارند و فرایندهای مختلف را تحمل می نمایند. و باعث ایجاد خسارت های متفاوتی می گردند ولی باكتریها در بریكس های بالای 60 -50 قادر به فعالیت نمی باشند. در مورد فعالیت و خسارت مخمرهای اسموفیل به علت اهمیت كم آنها چیزی ثبت نشده است (24).