مراحل تهيـه قنـــد
کارخانه قند چغندر از موقعي توانست با کارخانه قند نيشکر رقابت کند که با بهبود روشهاي کشت چغندر ، مقدار قند موجود در چغندر از 5 درصد به حدود 20 درصد افزايش يافت و بهعلاوه دستگاههاي مناسب و دقيق شيميايي و اکتشافات علمي قرن نوزدهم کمک موثري به گسترش اين صنعت نمود.
مهيا کردن چغندر
قبل از ورود به کارخانه ، برگها و قسمت کمي از چغندر را که بلافاصله زير برگها واقع است، قطع مينمايند. اين قسمت از چغندر داراي قند کمتر و برعکس مقدار زيادي مواد فرعي است و در صورتي که آن را قطع نکنند، مقدار زيادي مواد فرعي وارد عصاره شده و استخراج قند را دشوار کرده و نيز قند بدست آمده داراي مرغوبيت کمتر خواهد بود. پس از ورود چغندر به کارخانه ، بهتر است هرچه زودتر قند آن را استخراج کنند، زيرا در طول مدت نگهداري و در نتيجه تنفس چغندر ، مقدار مواد فرعي آن بيشتر ميشود و بدست آوردن قند از آن مشکل ميگردد. چغندر را پس از شستشو در ظروف آهني بزرگ وزن کرده و در خردکنها وارد ميکنند تا به خلال چغندر تبديل شوند.
شربتگيري يا عصارهکشي
استخراج عصاره چغندر بوسيله آب داغ يعني ديفوزيون با آب داغ در دستگاههايي به نام ديفوزر انجام ميشود. در اثر آب داغ ، مجراي پلاسماي سلولها پاره شده و عصاره قند از جدار سلولها وارد آب ميگردد. امروزه از دستگاههايي استفاده ميشود که عمل ديفوزيون در آنها بطور پيوسته انجام ميگيرد . مهمترين قسمت اين دستگاهها ، برجهاي ديفوزيون ميباشد. خلال چغندر و عصاره گرم شده (آب گرم) به کمک تلمبه وارد قسمت پايين برج ، روي غربالها ميشود و به کمک ساختمان مخصوص داخلي برجها ، به طرف بالا (در جهت مخالف جهت حرکت آب گرم) حرکت ميکند.
در قسمت بالاي برج ، خلالهايي که عصاره آنها کشيده شده (تفاله) به خارج برج انتقال داده ميشوند. از قسمت بالاي برج آب تازه ، وارد برج ميشود و قدري پايينتر ، عصارهاي که در نتيجه منگنه کردن تفاله حاصل شده، وارد برج ميشود. در اين برجها ميتوان هر روز 2500 تن چغندر را عصاره کشي کرد. قطر اين برجها تا 5 متر و ارتفاع آنها بين 14 تا 16 متر است.
خالص کردن شربت قند
درا ين مرحله ، مواد غير قندي (ناخالصي) را از عصاره جدا ميکنند. براي اين کار ، ابتدا براي تهنشين کردن مواد ناخالص ، به عصاره آهک ميزنند و سپس آهک و مواد ناخالص تهنشين شده را جدا ميکنند. افزايش آهک موجب تغييرات زير ميشود:
مواد کلوئيدي (ذرات ريزي که از تفاله و الياف باقيماندهاند) را رسوب ميدهد.
موادي که در محلول آهک محلول نيستند (مانند مواد سفيده تخم مرغ) تهنشين ميشود.
اسيدهاي آزاد و املاح اسيدي خنثي ميگردند و اسيدهايي که نمکهاي کلسيم آنها به سختي حل ميشود (مثل اسيد اگزاليک و اسيد فسفريک ) رسوب ميکنند.
بازها و آمونياک و بازهاي آلي در اثر فعل و انفعال آزاد ميگردند.
پس از انجام مرحله آهکزني ، لازم است آهک اضافي را از محيط عمل خارج کرد. اين کار طي مرحله ساتوراسيون (Saturation) يعني جدا کردن آهک اضافي بوسيله اشباع محيط با گاز کربنيک در 80 تا 90 درجه سانتيگراد و درون ديگهاي مخصوص انجام ميشود. به اين ترتيب آهک تبديل به کربنات کلسيم شده و تهنشين ميشود و سپس عصاره آن را صاف ميکنند.
تبخير ، تغليظ و تبلور
عصاره رقيق بدست آمده حاوي 13 تا 14.5 درصد قند است. عصاره پس از عبور از گرمکن وارد تبخيرکن ميشود و آنقدر آب آن تبخير ميگردد تا يک عصاره 55 تا 60 درصد وزني (درجه بريکس) حاصل گردد. در حين عمل تبخير ، تجزيه اسيدهايي که قبلا بطور کامل انجام نيافته، کامل ميشود و بخار آمونياک متصاعد ميگردد. املاح آهک اسيد اگزاليک و اسيد سيلسيک که در عصاره تا اندازهاي محلول بوده، تهنشين ميگردد.
حال عصاره غليظ را صاف کرده و حرارت ميدهند تا شروع به تبلور نمايند. پس از تشکيل قند متبلور ، عمل را طوري ادامه ميدهند که بلورهاي قند هرچه بيشتر رشد کنند. در اين حال با استفاده از تجارب عملي ، بايد حرارت دادن و اضافه کردن عصاره غليظ را طوري تنظيم کرد که رشد بلورها بطور مناسب انجام شود. حرارت بين 65 تا 80 درجه به مدت 3 تا 6 ساعت لازم است و پس از آن ، 60 تا 70 درصد عصاره بهصورت قند متبلور در ميآيد و بقيه به صورت عصاره غليظ (سيروپ) ميماند.
جدا کردن قند متبلور از سيروپ و تهيه قند سفيد
بلورهاي قند را با استفاده از عمل سانتريفوژ از سيروپ جدا ميکنند و تهيه قند سفيد يعني جدا کردن مقدار کمي سيروپ که هنوز بلورهاي قند را پوشانده است، به دو طريق انجام ميشود. در طريق اول حتيالمقدور از حل شدن خرد کريستالهاي قند جلوگيري ميشود، ولي در طريق دوم بلورهاي قند را کاملا حل ميکنند. در طريقه اول ، ابتدا با استفاده از سانتريفوژ قسمت عمده سيروپ از بلورهاي قند جدا ميشود و سپس بلورها را در سانتريفوژ با آب يا بخار يا هر دوي آنها شستشو ميدهند و به اين ترتيب ، تمام سيروپ از قند جدا ميشود و اين طريقه عمل را آفيناسيون (Affination) مينامند. البته بايد قند را بعد از عمل خشک کرد.
طريقه دوم به طريقه تصفيه (Refining) معروف است. در اينجا قدري آهک نيز به قند ميافزايند و با آب داغ و بخار آن را حل ميکنند. سپس عصاره را بوسيله صافيهايي از جنس زغال حيواني صاف ميکنند. محلول خارج شده از صافي بيرنگ يا کمي زرد رنگ است و درجه خلوص آن 90 تا 100 است. به جاي زغال استخوان (حيواني) که گران است، ميتوان زغالهاي فعال نباتي بکار برد. قند حاصله را ميتوان با قالبگيري ، به اشکال مختلف در آورد. با افزودن رنگ آبي که با رنگ زرد ، توليد رنگ سفيد ميکند و با اضافه کردن بلانکيت (Na2S2O4) که در اثر حرارت گاز SO2 متصاعد ميکند، ميتوان قند را سفيد کرد.