تاثیر فرآیند سانتریفیوژ بر کیفیت کریستال شکر سفید

تاثیر فرآیند سانتریفیوژ

بر کیفیت کریستال شکر سفید

مهندس سعید عرشیان

مقدمه

پس از انجام فرآیندهای پخت و کریستالیزاسیون شکر، پخت یا مسکویت جهت جداسازی کریستال های شکر از آن به ماشین های سانتریفیوژ ارسال می گردد. عملکرد مراحل مختلف این مرحله یک سیکل عملیات دستگاه سانتریفیوژ را تشکیل می دهند و با توجه به تاثیر هر یک از آنها بر روی کیفیت شکر لازمست که مراحل مختلف یک سیکل بطور دقیق کنترل و تنظیم گردنند تا از اتلاف محصول نهایی یعنی شکر جلوگیری گردد، بدین منظور ابتدا تاثیر مقدار سرعت دورانی دستگاه سانتریفیوژ در دورهای مختلف مورد بررسی قرار می گیرد. جهت انجام تحقیق فرآیند سانتریفیوژ بین دو دستگاه سانتریفیوژ که با مقدار سرعت های دورانی مختلف فعالیت کرده اند مورد بررسی قرار می گیرند.

بررسی تغییرات در عملکرد دستگاههای سانتریفیوژ

جهت انجام بررسی ها در دستگاه سانتریفیوژ شماره یک مقدار سرعت دورانی دستگاه از rpm1500 و rpm1350 و در دستگاه سانتریفیوژ شماره دو rpm1500 و rpm1300 تنظیم گردید تنها فرق عمده بین عملکرد دو دستگاه طولانی تر بودن مدت زمان سیکل در مرحله ماکزیمم سرعت دورانی دستگاه شماره یک می باشد.که در دستگاه شماره دو مدت زمان انجام سیکل اندکی پایین تر می باشد.

پایین بودن سرعت دستگاه سانتریفیوژ می تواند بر روی فاکتور جداسازی (separation factor) تاثیر گذار باشد. جهت محاسبه این فاکتور از معادله زیر استفاده می گردد:

Z= r·ω ⁄ g

در معادله فوق:

Z : نشان دهنده قدرت جداسازی دستگاه سانتریفیوژ

ω: تغییر سرعت زاویه ای که از درجه دوم اهمیت برخوردار است

در نتیجه در مقایسه با سرعت دورانی rpm1500 هنگامی که مقدار سرعت به rpm 1300 کاهش می یابد

مقدارz به میزان 1.33 مرتبه کمتر می باشد.

تاثیر کاهش سرعت بر میزان رطوبت شکر

مطابق دستورالعملهای تعیین شده مناسبترین مقدار رطوبت شکر جهت ارسال به انبار می بایست کمتر از 04/0% باشد که معمولا در هنگام انبار کردن شکر در طول مدت حدود یک هفته مقدار رطوبت آزاد شکر سریعا کاهش یافته و به حدود 02/0% تا 03/0% کاهش می یابد و بستگی به میزان رطوبت محیط انبار شکر یک حالت تعادل بین رطوبت شکر و رطوبت هوای محیط انبار ایجاد خواهد شد.

ترجیحا مقدار رطوبت شکر خروجی از دستگاه سانتریفیوژ نباید با کاهش سرعت دورانی تغییرات چندانی داشته باشد و بیشترین تغییرات حاصل بر رطوبت شکر بستگی به عملکرد دستگاه های خنک کننده و سرد کننده شکر خروجی دارند.

بررسیهای صورت گرفته نشان می دهد مقدار رطوبت شکر تخلیه شده از دستگاه سانتریفیوژ هنگامی که دستگاه با سرعت rpm1300 کار می کند اختلاف مقدار رطوبت در حدود 1/0% می باشد. سرعت کمتر دستگاه سانتریفیوژ ( با کاهش اندکی زمان ) باعث افزایش اندک در مقدار رطوبت آزاد در شکر تخلیه شده از دستگاه سانتریفیوژ می گردد. همچنین افزایش مقدار آب شستشو در هر سیکل باعث افزایش مقدار رطوبت نهایی شکر خروجی می شود.

در بررسیهای انجام شده در سرعتهای دورانی rpm1350 و rpm1450 اختلاف میزان رطوبت شکر خروجی در حدود 07/0% می باشد.

نمودار زیر نشان می دهد که مقدار رطوبت شکر خروجی در سرعت پایین میزان آن بیشتر است بنابراین سرعت دستگاه سانتریفیوژ در طول سیکل باعث تاثیر بر روی مقدار رطوبت شکر خروجی گردیده و در نتیجه هنگام انبار کردن آن باعث ایجاد پدیده هایی همچون حالت چسبندگی و کلوخه شدن شکر می گردد.

📷

تاثیر سرعت دستگاه سانتریفیوژ بر میزان خاکستر و رنگ شکر

علاوه بر رطوبت مقدار خاکستر و رنگ تاثیر مهمی در کیفیت و خواص ظاهری شکر دارند. مقدار خاکستر و رنگ شکر می بایست تا حد امکان با استانداردهای تعیین شده نزدیک باشد. بدین منظور می بایست مقدار رنگ و خاکستر شکر خروجی از دستگاه سانتریفیوژ تا حد امکان کنترل گردد و بهمین علت بررسی عملکرد مرحله سانتریفیوژ و تعیین مقدار خاکستر و رنگ شکر حاصل می توان از محاسبات زیر استفاده نمود:

100% × (مقدار مسکویت شکر سفید ⁄ مقدار شکر سفید)= باقیمانده رنگ

باقیمانده خاکستر

100% × (مقدار خاکستر مسکویت شکر سفید ⁄ مقدار خاکسترشکر سفید)=

تاثیر سرعت دستگاه سانتریفیوژ بر میزان رنگ شکر

نمودار زیر میزان تاثیر آب شستشو و سرعت دستگاه سانتریفیوژ را بر روی باقمانده رنگ موجود در شکر را بصورت نمودار نشان داده است:

📷

همانگونه که در نمودار نمایان است، اختلاف میزان رنگ بین سرعت های rpm1350 و rpm1450 در حدود 1/0% می باشد. در طول زمان 12 ثانیه مقدار آب شستشوی اضافه شده در دورهای rpm1350 و rpm1450 اختلاف فاحشی نشان می دهد. در طول زمان های طولانی تر اضافه نمودن آب اختلاف دیده نمی شود و اختلافی در کیفیت شکر هر دو حالت بوجود نمی آید. و این بدین معنی است که کاهش سرعت سانتریفیوژ و محدود کردن آب اضافه شده جهت شستشو باعث افزایش اندک در مقدار رنگ شکر سفید می گردد. هر چند میزان اصلی رنگ وابسته به مشخصات ذاتی آن داشته یعنی بستگی به مقدار رنگ مسکویت ورودی دارد. در شرایط عملکرد چنانچه مقدار رنگ بالا باشد افزایش زمان شستشو ضروری می باشد.

باید توجه داشت که کاهش مقدار رنگ شکر با افزایش مقدار آب شستشو بسیار مشکل ساز بوده و باعث حل شدن کریستالهای شکر و اتلاف محصول می گردد. افزایش مقدار آب شستشو تا حد معینی موثر بوده و کاهش بیشتری در میزان رنگ نخواهد داشت و علت آن خواص ذاتی مواد رنگی با وزن مولکولی بیشتر که در شبکه کریستال محبوس می باشد. علاوه برآن مواد رنگی موجود در لایه نازکی از سیروپ اطراف کریستال ممکن است به سختی بوسیله شستشو با آب از بین برود و آب شستشو بر روی این ترکیبات تاثیر خیلی آرامی داشته باشد. بنابراین مقدار آب شستشو باید طوری تنظیم و کنترل گردد که باعث بدست آمدن محصولی با کیفیت بالا و مطابق استاندارد گردد.

تاثیر سرعت دستگاه سانتریفیوژ بر میزان خاکستر شکر

مقدار خاکستر باقیمانده در شکر متناسب با سرعت دستگاه سانتریفیوژ می باشد همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده این اختلاف برای هر مرحله افزایش سرعت rpm50 باعث افزایش میزان خاکستر شکر به مقدار 1/0% تا 5/0% می شود. هرچند در این حالت میزان آب شستشو ثابت می باشد. برای مقدار مطلق خاکستر شکر اختلاف در حدود 1% الی 2% می باشد.

با افزایش مقدار بیشتر آب شستشو در فرآیند سانتریفیوژ می توان مقدار خاکستر نهایی را در شکر به حد مطلوبی رساند و در نتیجه کیفیت محصول نهایی را نسبت به استاندارد بطورقابل قبول افزایش داد.

نتیجه کامل بدست آمده برای هر دو عامل یعنی هم مقدار خاکستر و هم مقدار رنگ شکر در حالت کاهش سرعت دستگاه سانتریفیوژ در این حد نیز قابل قبول می باشد و با افزایش مختصر در میزان آب شستشو بصورت کنترل شده در هر سیکل نتایج قابل قبولی کسب نمود.

نتیجه

با توجه به بررسیهای انجام شده و نتایج حاصل روشن می گردد که با کاهش سرعت دستگاه سانتریفیوژ ازrpm1300 و rpm1450 می توان در خصوص تاثیر مقدار سرعت و عوامل بیرونی دیگر در فرآیند و کیفیت محصول نهایی به نتایج مهمی دست یافت. افزایش اندک در مقدار رطوبت شکر حاصل از دستگاه سانتریفیوژ را می توان با استفاده از تجهیزات مناسب خشک کننده و سرد کننده جبران نمود و از تاثیر منفی رطوبت بر کیفیت محصول در مرحله نگهداری و انبار جلوگیری کرد. از دیگر مزایای کاهش مقدار سرعت دستگاه سانتریفیوژ، افزایش ظرفیت فرآیند سانتریفیوژ و در نتیجه تولید مقدار بیشتر شکر با همان تعداد دستگاه سانتریفیوژ می باشد. همچنین با کاهش سرعت، مقدار انرژی مصرفی کارخانه کاهش می یابد و منجرب به کاهش هزینه های مربوط به مصرف انرژی در حدود 7/0% می گردد.

مراجع:

1. Sugar technology , beet & cane sugar manufacture

By: P.W. VAN DER POEL H. SCHIWECK T. SCHWARTZ

2. ENTERNET REFRENCE