خطوات صناعة سكر قصب السكر فى مصر

أولا: استلام و وزن القصب :
يتم وزن عربات القصب عادة قبل العصر مباشرة وبالتالى يتحمل المزارع الفقد فى الوزن أثناء النقل والتخزين ويتم تفريغ عربات السكك الحديدية آليا بأوناش عملاقة حيث يتم نقل عيدان القصب عن طريق سيور الى وحدات تنظيف ورشاشات بالمياة لإزالة الطين العالق بالعيدان قبل العصير.

ثانيا : إستخراج العصير :
يتم إستخراج العصير من عيدان القصب فى وحدات خاصة تسمى العصارات ويمكن أن نقسم هذه العملية الى مرحلتين :
1- تجهيز العيدان للعصر : وذلك بتقطيعها الى قطع صغيرة أو أجزاء وشرائح لتسهيل عملية العصير وإستخراج العصير بعد ذلك ويتم ذلك إما عن طريق سكاكين دوارة الى قطع صغيرة على مرحلتين الولى لقطع العيدان الى قطع حوالى 5 سم والأخرى تقطعها لقطع حوالى 2 سم وتدور السكاكين بسرعة عالية حوالى 450 – 500 لفة فى الدقيقة .
2- إستخراج العصير : يتم إستخراج العصير من عيدان القصب بعد تقطيعها عن طريق سلسلة من العصارات (عددها 5 ) كل منها عبارة عن ثلاثة درافيل عملاقة أحدهما علوى والأخريان سفليان ويكون الدرفيل العلوى ما بين الدرفيلين السفليين .
ولبيان كمية الطاقة المستخدمة فى المصانع لإستخراج العصير فإنه إذا ما كانت وحدة الإستخلاص تستخرج عصير من 250 طن كل ساعة فإن الضغط الهيدروليكى اللازم للحصول على العصير يكون كما يلى :
وحدة التقطيع والإعداد 170 – 250 طن
الدرفيل العلوى فى المرحلة الأولى للعصارات 500 طن
الدرفيل العلوى فى المرحلة الثانية للعصارات 450 طن
الدرفيل العلوى فى المرحلة الثالثة للعصارات 480 طن
الدرفيل العلوى فى المرحلة الرابعة للعصارات 500 طن
الدرفيل العلوى فى المرحلة الخامسة للعصارات 500 طن
الدرفيل العلوى فى المرحلة السادسة للعصارات 520 طن
الدرفيل العلوى فى المرحلة السابعة للعصارات 550 طن
وهذا يبين الصغط الكبير اللازم للحصول على العصير من القصب كما تبين هذه الضغوط أن معظم العصير الموجود فى القصب يتم إستخراجة بعد تعرض العيدان (المجزئة أصلا الى وحدات صغيرة) الى هذه الضغوط أساسا خلال جميع هذه المراحل وأحيانا يتم إضافة ماء أو عصير مخفف الى البجاس (المصاص ) عند إنتقاله من وحدة درافيل الى الوحدة التالية لتسهيل إستخراج العصير وتسمى هذه العمليةالترطيب أوالتشريب Maceration or imbibition حيث يتم إما عن طريق إضافة محلول مخفف من عصير القصب كما قد تتم عملية الترطيب بإضافة ماء الى أخر وحدة درافيل ويؤخذ عصير من هذه الوحدة لترطيب البجاس فى الوحدة السابقة لها وهكذا بالنسبة لكل مرحلة وعادة ما يضاف الماء ساخن نوعا (حرارة 70ْ س ) فى المرحلة الأخيرة للترطيب – وعادة ما يحتوى المستخلص السكرى الناتج على أكثر من 95% من السكروز الكلى الموجود فى القصب.
3- تجميع العصير : العصير الناتج من وحدات التقطيع وكذلك من درافيل العصر تتجمع معا فى تانكات العصير – ومن المعروف أن تركيز كمية السكر بالعصير يقل تدريجيا بتتابع الدرافيل كما تزداد درجة الشوائب بالعصير بتوالى الدرافيل .
ومن المعروف أن العصير لا يحتوى على جميع المواد الموجودة أصلا فى القصب بنفس نسبة مكوناتها فمثلا السكر وأملاح البوتاسيوم والفوسفور يتم إستخراجها تقريبا بنفس نسبة وجودها فى القصب إلا أن أملاح الكالسيوم والماغنسيوم والصوديوم يتم إستخلاصها بدرجةكبيرة ولكن ليس بنفس نسبة إستخلاص السكروز أما بالنسبة لأملاح السيلكا والحديد واللومونيوم والمواد النيتروجينية والصموغ فإن جزءا كبيرا من هذه المكونات ينتبقى مع البجاس . وتختلف أصناف القصب بدرجة كبيرة بالنسبة لسهولة إستخراج العصير منها وكذلك بالنسبة لكمية العصير المتحصل عليها زادت نسبة الألياف فى القصب كلما قلت نسبة العصير المتحصل عليها بالنسبة لنفس عدد وحدات الدرافيل .
ويتم قياس كفاءة عملية الإستخراج على أساس النسبة بين السكر السكروز المفصول فى العصير بالنسبة للسكروز الكلى الموجودة فى القصب .
وعادة ما يتم قياس السكروز فى العصير والقصب على أساس قراءة البولاريميتر وهذا سيتم شرحة فيما بعد ونظرا لإضافة الماء أثناء عملية الترطيب فيمكن حساب نسبة العصير من حساب وزن البجاس .
وعادة فإن نسبة إستخلاص العصير تكون كما يلى :
بعد المرحلة الأولى والدرافيل 55% .
بعد المرحلة الثانية والدرافيل 70% .
بعد المرحلة الثالثة والدرافيل 78% .
بعد المرحلة الرابعة والدرافيل 84% .
بعد المرحلة الخامسة والدرافيل 88%
بعد المرحلة السادسة والدرافيل 90% .
إستكمال الإستخلاص عن طريق الإنتشار :
مما سبق يتضح أنه بعد نهاية عملية العصير فإن البجاس يحتفظ بجزء من السكر والعصير الذى لا يتم فصله عن طريق العصارات . وهذا الجزء يمكن إستخراجه عن طريق الإنتشار diffusion وهى العملية المستخدمة أساسا لإستخراج السكر من البنجر ويتم ذلك عن طريق تعريض البجاس لتيار من الماء الساخن لإستخراج باقى العصارة والسكر من البجاس وتستخدم هذه الطريقة فى مصر بنجع جمادى فقط.
إلا انه قد تم إنتاج وحدات لإستخراج العصير من القصب عن طريق الإنتشار كاملا بدون عصارات حيث أن ثمن الوحدات فى هذه الحالة يكون حوالى 60% فطق من تكاليف العصارات بالإضافة لإنخفاض تكلفة الصيانة والتشغيل وخفض مصاريف الوقود إلا ان هذه الطريقة محدودة الإستخدام .

ثالثا : التصفية والتنقية:
التصفية الأولية للعصير : Straining
يحتوى العصير المجمع من العصارات على بعض أجزاء من البجاس يلزم إزالتها طريق المصافى المزودة بمراوح وذلك لإزالة البقايا المتجمعة عليها وتسهيل عملية الترشيح .
التصفية الدقيقة للعصير : fine Staining
تتم التصفية فى هذه الحالة عن طريق مضخات الطرد المركزى لطرد العصير المصفى وحجز الشوائب المعقلة والمصافى الهزازة الفعالة تعطى فى النهاية عصيرا رائعا تقريبا يحتوى مالا يزد عن 0.5 جرام من البجاس الناعم لكل لتر من عصير القصب الناتج .
ترويق العصير Classification :
يحتوى عصير القصب بعد ا لتصفية على حوالى 2.5% من المواد الصلبة غير الذائبة وأحيانا أكثر من ذلك وهذه المواد تتكون أساسا من أتربة ، طين ، صخور مطحونة ناعمة ، بالإضافة للمواد العضوية غير السكرية التى تم إستخلاصها أثناء العصير ولا يتم فصلها أثناء التصفية وتكون على حالة عالقة وتتم عملية الترويف أساسا بإستخدام الجيز والحرارة معا بإضافة كمية محسوبة من الجير على درجة 90ْ س .
وتؤثر عملية التنقية تأثيرا كبيرا على جميع عمليات تصنيع السكر التالية مثل التركيز والطرد المركزى لفصل السكر الصلب ونوع السكر الناتج ودرجة جودته أى أن كفاءة عملية الترويق تؤثر تأثيرا كبيرا على كمية السكر المبلور الناتج من العصير .

وتوجد أنواع عديدة من وحدات الترويق تختلق حسب النقاط التالية:
1- طريقة إضافةالجير: مرة واحدة فى تانكات او بالطريقة المستمرة .
2- التحكم فىكمية الجير المضافة : على مراحل – طريقة مستمرة عن طريق قياس رقم الحموضة pH – الإضافة الآلية عن طريق قياس رقم الخموضة.
3- وقت إضافة الجير : قبل التسخين أ, بعد التسخين .
4- درجة الحرارة : غليان أعلى من 100ْ س .
5- طريقة تجميع الرواسب : فى تانكات مفتوحة أو وحدات للترسيب .
6- طريقة التخلص من الرواسب : فى تانكات مفتوحة أو وحدات للتسريب ,
وكفاءة عملية الترويق ينتج عنها سرعة تجميع الرواسب، اللواث الرائق الفاتح للعصير، خلوة من العكارة، رقم الحموضة حوالى 7.0 وهذا يعنى أنه عند إضافة الجير والتسخين يكون رقم الحموضة ما بين 7.3 الى 7.8 وهذا يصل الى رقم حموضة ما بين 7.0 الى 7.2 عند نهاية عملية الترويق.
ومن المعروف أن رقم الحموضة ينخفض أثناء عملية الترويق ويتوقف ذلك على نسبة خامس أكسيد الفوسفور فى العصير فكلما زادت كمية خامس أكسيد الفوسفور (المضافة ) فى العصير كلما زاد الفرق فى رقم الحموضة للعصير قبل وبعد التسخين – وهناك تفسير أخر لإنخفاض رقم الحموضة أثناء التنقية نتيجة لتكسير بعض المواد غير السكرية وكذلك نتيجة لتكوين مركبات معقدة بين الجير والفوسفات .
وإذا ما تم إضافة جير حتى رقم حموضة 8.5 فإن ذلك يؤدى لتكسير السكريات الى أحماض جلوكونية تزيد من إنخفاض رقم الحموضة بعد التسخين.
أى انه بصفة عامة يمكن القول أنه أثناء عملية الترويق يضاف جير يكمية محسوبة لرفع رقم الحموضة الى 7.3 – 7.8 والتسخين وذلك يعطى عصير رائق رقم الحموضة له ما بين 7.0 الى 7.2 .
ودرجة الحرارة تتراوح ما بين 90ْ س ، 115ْ س والشائع هو درجة الحرارة الأعلى قليلا من الغليان .
والطريقة الشائعة هو إضافة الجير ثم التسخين وأحيانا إضافة الجير الى العصير بعد التسخين .
وتلعب أملاح الفوسفات دورا هاما فى عملية ترويق عصير القصب ولأن التسميد بالفوسفات يزيد نسبة الفوسفور فى العصير وبالتالى تتحسن كفاءة عمليةالترويق.
ونتيجة لعمليةالترويق يتكون فى التانك العصير الرائق والشوائب Mud ويمثل العصير الرائق ما بين 80% الى 90% من محتويات التانك تتجه مباشرة لوحدات تركيز العصير أما الشوائب Mud فإنه يتم تفريغها من التانك وترشيحها تحت ضغط لإستخلاص العصير المتعلق بها والجزء الراسب الباقى يخفف بالماء ويسخن مرة او أكثر ويضغط بعد ذلك فى مكابس للحصول على العصير الذى يتجمع ويضاف للعصير الرائق فى حالة التركيز.

رابعــا : عملية التركيز :
عمليةالتركيز وتبخير الماء Evaporation and Concertration
يحتوى عصير القصب بعد التصفية والتريوق على الماء الموجود فى القصب أصلا بالإضافة لبعض الماء المضاف أثناء عملية الإبتلال .
وفى المتوسط يحتوى هذا العصير على 85 % ماء ، 15% مواد صلبة ذائبة وفى هذه المرحلة يلزم تبخير جزء كبير من الماء حتى يعطى محلول مركز به حوالى 60% مادة صلبة ذائبة أو أكثر من ذلك. وفى جميع مصانع سكر القصب يلزم إستخدام وحدة تبخير متعددة المراحل حيث يتم إستخدام البخار فى اكثر من مرحلة كما سيتم ذكره.
وقبل شرح الخطوات المستخدمة لإنتاج هذا العصير المركز يلزم تعريف ببعض المصطلحات المتداولة فى الصناعة .
فعمليةالتبخير Evaporation يقصد بها تبخير الماء من عصير القصب بفعل الحرارة ووحدة الحرارة المستخدمة صناعيا هى BTU (وحدة الحرارة البريطانية British Thermal Unit وهى كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة رطل واحد من الماء درجة واحدة فهرنهيتيه 1ْف )
أما المبخر Evaporator الذى تتم فيه عملية تبخير الماء فهو عبارة عن حلة مزدوجة الجدران يوجد فى الحيز الفاصل بين الجدارين أنابيب بخار أو ألواح يمر خلالها البخار وتسمى سطح التسخين . يدخل البخار فى هذا الحيز على درجة حرارة محددة وضغط محدد حيث يتكثف الى ماء ويعطى الحرارة الكامنة الموجودة به ويوجد العصير داخل الحيز الداخلى لوحدة التبخير ويكون موجود على درجة حرارة وضغط أقل من ضغط ودرجة حرارة البخار حيث يمتص العصير الحرارةالكامنة المنطلقة من البخار حيث يتبخر الماء الموجود فى العصير المتخلص من هذا البخار ويتوقف معدل إنتقال الحرارة من البخار الى العصير على الفرق ما بين درجة حرارة كل منهما .
وفى مصانع سكر القصب تكون وحدات التبخير ثلاثة أو أربعة أوخمسة مبخرات متتالية مرتبطة معا بحيث يكون البخار الخارج من المرحلة الأولى يستخدم لتسخين المرحلة الثانية وهكذا مع وجود وحدة لتكثيف الماء المفصول مع تتابع إنخفاض الضغط .
ولخلق التفريغ داخل وحدات التبخير فإن البخار المفصول من العصير يجب أن يتكثف على نفس درجة الحرارة ويجب أن يتم ذلك تحت تفريغ لأن ا لهواء لا يتكثف وعلى ذلك يجب أن تكون وحدات التركيز خاليةمن الهواء حتى يمكن البخار المفصول أن يتكثف ويخلق تفريغ.
وعلى ذلك يمكن إعتبار المكثف أنه سخان واجبة أن يرفع درجة حرارةالماء به الى أقرب ما يكون لدرجة حرارة البخار الذى يقوم بتكثيفة ونظرا لأن التركيز يتم فى حلل على مراحل فإن العصير يدخل الى المرحلة الأولى على درجة حرارة أقل قليلا من درجة العليان إلا أنه عندما ينتقل الى المرحلة الثانية حيث الضغط أقل والحرارة أيضا أقل فإن الماء يتبخر بسرعة شديدة مما يؤدى لزيادة كبيرة فى حجم العصير أثناء مرورة فى المواسير نظرا لزيادة حجم البخار داخل العصير نظرا لإنخفاض الضغط .
ويخرج العصير من الحلة الرابعة على درجة حرارة 125ْ ف وتركيز سكر 70% تقريبا .

خامسا : بلورة وفصل البلورات :
محلول السكر المركز الذى يخرج من وحدة ا لتركيز يتجه مباشرة الى حلة البلورة وتسمى حلة التفريغ وفيها تتكون ومنها تخرج بلوارات السكر والمولاس. ويتوقف نوعية السكر الخام الذى يخرج من حلة التفريغ على كفاءة عملية البلورة وعادة يكون تركيز المحلول السكرى عند وصولة الى وحدة البلورة الى ما بين 60 الى 70ْ بركس وأحيانا يصل الى 74 درجة بركس (1ْ بركس تعادل 1 جرام سكر فى كل 100جرام محلول سكرى اى أن المحلول 70 بركس يحتوىعلى 70 جرام سكر و 30 جرام ماء فى كل 100 جرام من المحلول السكرى المركز عند وصولة الى حلةالبلورة أو حلةالتفريغ .
وكلما زاد تركيز المحلول السكرى كلما قلت كمية البخار وزادت كفاءة المصنع بالنسبة لزيادة كمية الإنتاج الا ان التحكم فى هذه الحالة يكون دقيقا جدا وحاسما .
وحلة التفريغ أو حلة البلورة عبارة عن حلة طويلة يوجد بداخلها مواسير نحاسية يمر خلالها البخار ويجب أن تكون مواسير البخار موزعة توزيعا متجانسا داخل الحلة للمساعدة على تقليب العصير المركز ويوجد فى أسفل الحلة فتحة متسعة لسرعة خروج السكر والمولاس بعد البلورة ويكون قطر الفتحة 1/8 الى 1/6 قطر الحلةو وتكون الحلة مزودة بمكثف يمر خلاله ماء بارد لتكثيف البخار المفصل وتكوين فراغ أو ضغط منخفض داخل الحلة ويتصل بالمكثف طلمبة تفريغ وتقوم المضخة بزيادة التفريغ داخل الحلة فى بداية التشغيل كما أنها تقوم بطرد وسحب وشفط الأبخرة المنفصلة غير القابلة للتكثيف، وتزود الحلة أيضا بوحدة لقطع التفريغ بسرعة وإدخال الهواء وذلك للعمل على سرعة تكوين البلورات فى المحلول فوق المشبع وفى نفس الوقت يوجد فى الحلة ما يسمى نظارة زجاجية أو نافذة زجاجية يمكن للملاحظ من خلالها تتبع عملية البلورة داخل الحلة وأخذ عنيات أيضا لتتبع عملية البلورة .