صناعة السكر من قصب السكر

قصب السكر

قصب السكر هو نبات تتطلب زراعته اشعة شمس ساطعة على مدار العام، وتوفر المياه، لذا فهو ينمو في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية. يحتاج قصب السكر الى 12 شهرا (عام كامل) للوصول لمرحلة النضج، وقد تختلف فترة النضج باختلاف المنطقة، حيث تصل الى 6 اشهر فقط في لويزيانا بالولايات المتحدة الامريكية، فيما قد تصل الى 24 شهرا في مناطق اخرى، ويبلغ متوسط انتاج قصب السكر 100 طن/ هكتار يستخلص منها 10 اطنان من السكر.

تصنيع السكر من قصب السكر

يتم تصنيع السكر من قصب السكر من خلال عدة مراحل هي:

* الحصاد

لابد من اختيار الوقت المناسب للحصاد، بحيث يكون خلال الموسم الجاف ويشترط ان لا يتجاوز عمر المحصول 11 شهرا كحد اقصى، ويتم جمع المحصول عن طريق تقطيع سيقان القصب بسكاكين كبيرة خاصة، مع الحرص على ابقاء الجذور دون قطعها حتى يتسنى لها النمو مستقبلا لتكوين محصول جديد في الوقت المناسب للحصاد. وتوفيرا للجهد والطاقة البشرية طورت الشركات الزراعية عربات خاصة لتقطيع القصب.

ينقل القصب بعد تقطيعه الى المصنع عن طريق عربات النقل المختلفة الحجم والشاحنات.

* الاستخلاص

يتم غسل القصب بعد وصوله من الحقل الى المصنع بالماء تمهيدا لبدء المرحلة الاولي للمعالجة، وهي استخلاص عصير قصب السكر. حيث يخضع القصب للطحن بواسطة سلسلة من الهراسات المتدحرجة (roller mills) التي تقوم بهرس القصب ليتدفق في النهاية عصير قصب السكر، اما اليافه- يطلق عليها اسم الباجاس (bagasse)- فيتم تجميها لاستخدامها كوقود في الغلايات (boilers) ولإنتاج الطاقة الكهربائية، حيث يتم حرقها في افران ذات درجة حرارة عالية، وعادة ما يكون العصير المستخلص مملؤا بالشوائب، مثل الاتربة وبقايا الاعشاب التي لابد من ازالتها.

مراحل تصنيع سكر القصب

* التبخير

يتم في هذه المرحلة تكثيف عصير السكر وتنقيته. وتتكون وحدة التبخير (Evaporation Unit) من مجموعة حاويات معدنية خاصة ترتبط بعضها ببعض بواسطة خطوط انابيب ناقلة لعصير قصب السكر- بعد تنقيته من الشوائب وتكثيفه- من حاوية الى اخرى لينتج في النهاية عصير قصب سكر مكثف وخالي من الشوائب.

تتم تنقية العصير داخل كل حاوية عن طريق معالجته بالجير المشبع  (slaked lime) لترسيب كمية كبيرة من الشوائب للخارج عبر شبكة انابيب خاصة. عند انتهاء الترسيب يخرج بخار الجير والعصير من فتحة خاصة في اعلى الحاوية ويكون العصير قد تم تكثيفه (thickened) في صورة عصير مركز (syrup) بوساطة غليان الماء المستخدم في علمية التبخير، ومن ثم يتم تفريغه الى الحاوية المجاورة عن طريق انابيب خاصة، وفي بعض الاحيان تتم تنقية العصير المركز من جديد بحيث يمكم ارساله لمرحلة البلورة (crystal-making).

* الغليان

يتم في هذه المرحلة صب عصير السكر المركز المتحصل عليه من مرحلة التبخير في حاويات معدنية ضخمة مرتبطة ببعضها بأنابيب خاصة، وتحتوي كل حاوية على كمية كبيرة من الماء المغلي. تحدث عملية تنقية ومعالجة العصير من الشوائب بواسطة الماء المغلي، بحيث تطفو الشوائب على السطح، بينما ينتقل عصير السكر الى الحاوية المجاورة عن طريق انبوب خارجي ممتد لتستكمل عملية الغليان والتنقية من الشوائب. وكلما انتقل عصير السكر المركز من حاوية الى اخرى كلما ازدادت نقاوته وقلت شوائبه، حتى ينتج في النهاية عصير سكر كثيف القوام وعالي النقاوة وجاهز للانتقال لمرحلة البلورة.

* البلورة الاولية والتجفيف

يلزن لبدء علمية تبلور السكر اضافة غبار السكر الى العصير المركز الساخن الناتج من علمية الغليان، يلي ذلك فصل البلورات عن العصير بالطرد المركزي لانتاج بلورات السكر الخام بنية اللون، ومن ثم تجفيفها بالهواء الساخن قبل تخزينها تمهيدا لإرسالها لوحدة التكرير.

* التخزين

يتم تخزين السكر الخام في مخازن خاصة بعد انتهاء مراحل المعالجة السابقة، وذلك على هيئة تلال بنية لزجة عالية الرطوبة، وحيث انه لا يمكن استخلاص كامل السكر من العصير، فان المتبقي من العصير يستخدم في صناعة منتجات السكر الثانوية مثل المولاس (Molasses).

* التكرير

يظل السكر الخام بعد استكمال كافة مراحل المعالجة السابقة بني اللون محتويا على شوائب لابد من تصفيتها وتنقيتها كي يصبح صالحا للاستهلاك، لذا كان لابد من نقلة لوحدة التكرير بالمصنع. وتتم مراحل تكرير السكر الخام المستخلص من قصب السكر كما يلي:-

- التجانس: يحدث في هذه المرحلة تنعيم لبلورات السكر الخام عن طريق مزجها مع سائل مكثف خاص ذو نقاوة عالية ودجة حرارة معتدلة، تمهيدا لإزالة الطبقة الرقيقة من المولاس المحيطة بالبلورات، ومن ثم يتكون مزيج يسمى (الماغما). وفي اثناء عملية الامتزاج تصبح طبقة المولاس الرقيقة على سطح البلورات ناعمة وقابلة للذوبان جزئيا. يتم وضع المزيج داخل اجهزة الطرد المركزي بهدف فصل البلورات عن السائل المكثف، اضافة الى ازالة الجزء الاكبر من الشوائب الموجودة في بلورات السكر. يظل العصير محتويا على بعض الالوان، والجزيئات الدقيقة، والمواد الصمغية، والراتينجات، والمواد الاخرى غير السكرية.

- الترشيح: وفيها يتم ازالة المواد الصلبة الدقيقة (الرواسب) التي تجعل عصير السكر عكرا. وتتم المعالجة بالترشيح عن طريق تقنيتين هما:

1- الكربنة: وتعد الاكثر شيوعا، وفيها تتم اضافة كتل صغيرة من الطباشير في العصير التي تعمل على تجميع الرواسب غير السكرية، بحيث يمكن ازالتها من العصير في شكل كربونات كالسيوم عن طريق الترشيح عبر مرشح ورقي خاص، والذي يزيح ايضا كتل الطباشير المتبقية الى الخارج محملة بالرواسب غير السكرية. بعد اتمام هذه المرحلة يصبح العصير المركز للسكر جاهزا للمرحلة التالية وهي ازالة اللون (Decolourisation).

2- الفسفرة: ويتم فيها استخدام حامض الفوسفور بدلا من الطباشير لازالة الشوائب التي تظهر على هيئة طبقة علوية تطفو على سطح العصير المركز المصفى، ومن ثم تتم علمية الترشيح خلال الرمل لازالة تلك الشوائب تماما.

- ازالة اللون: وتتم بواسطة طريقتين تعتمد كل منها على تقنية الامتصاص للسائل المركز والذي يتم ضخه خلال الاعمدة (اعمدة الوسط).

تتمثل الطريقة الاولى في استخدام الكربون المحبب النشط (granular activated carbon-GAC) والذي يزيل معظم اللون غير المرغوب فيه، ثم يتشكل الكربون من جديد في الفرن الساخن حيث يحترق اللون وينفصل عن الكربون.

اما الطريقة الاخرى فتتمثل في استخدام التبادل الايوني بواسطة الراتينج (ion exchange resin) والذي يمكنه ازالة اللون لكن بكفاءة اقل من الطريقة السابقة لكن تمتاز هذه الطريقة بانها تزيل بعض المواد  غير العضوية المتواجدة في العصير المركز للسكر. ولكن يعاب عليها ان الراتينج يتم اعادة تكوينه كيميائيا، مما يؤدي لظهور كميات كبيرة من المخلفات السائلة غير المرغوبة.

بعد ذلك يصبح السائل المركز للسكر ذو لون شفاف وجاهزا للبلورة، باستثناء كمية قليلة مخففة من السائل المركز للسكر استخدمت في استهلاك الطاقة في معمل التكرير التي يتم تبخيرها تمهيدا لنقلها لوعاء البلورة.

- الغليان والبلورة النهائية: وتتم بوضع عصير السكر المركز الناتج من المرحلة السابقة في اوعية معدنية خاصة بها ماء مغلي تمهيدا للبلورة النهائية للسكر، حيث لابد من اضافة غبار السكر الى المزيج (البلورات وعصير السكر الساخن)، وعند اكتمال تكون البلورات يتم فصلها عن العصير، يلي ذلك تجفيف البلورات بالهواء الساخن ليصبح السكر مكررا وجاهزا للتعبئة والتسويق والاستهلاك.

المصدر

سنبل، محمد صالح علي، (2008) مجلة العلوم والتقنية، العدد السابع والثمانون (الصناعات الغذائية الجزء الاول).