تحقیق تصفیه شربت خام (docx) 78 صفحه

دسته بندی : تحقیق

نوع فایل : Word (.docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحات: 78 صفحه

قسمتی از متن Word (.docx) :

تصفیه شربت خام (raw Iuice Purification) شربت خروجی از دستگاه دیفیوزر رنگ تیره متمایل به خاکستری دارد، یکی از علل رنگ تیره شربت فعالیت آنزیمهای تولید کننده رنگیزه های تیره مانند ملاتین است. درصد ماده خشک محلول شربت خام بر حسب کشش وزنی دیفیورز متفاوت است (به عنوان مثال حدود 16- 13 درصد)، pH شربت خام نیز اغلب در محدوده 5/6 – 8/5 می باشد و pH برابر 3/6 به طور نسبی می تواند حاکی از سلامتی چغندر مصرفی و عملکرد خوب در مرحله شربت گیری باشد. درجه خلوص دهنده وجود مقدار زیاد ناخالصی در شربت است و لذا باید این درجه خلوص را با اعمال فرایند تصفیه تا حد امکان به درصد های بالاتر از 90 رساند تا امکان طی کردن مراحل تغلیظ و کریستالیزاسیون به نحوه مطلوب فراهم شود. اصول تصفیه شربت خام در کارخانه های قند تصفیه خام بر پایه اصول زیر انجام می شود: استفاده از اصول مکانیکی و فیزیکی برای جداسازی ذرات ریز معلق در شربت خام مثلاً به صورت کاربرد صافی ها. استفاده از حرارت به منظور انعقاد و تجمع و بهم چسبیدن برخی از مواد آلی و تبدیل ناخالصیهای محلول در شربت خام به مواد نامحلول و رسوب دادن آنها. استفاده از مواد شیمیایی برای تبدیل مواد ناخالصی محلول به مواد نامحلول و رسوب دادن و جداسازی آنها. در این مورد عمده ترین مواد شیمیایی مصرفی، شیر آهک و گاز کربنیک هستند، همچنین کربنات کلسیم پدید آمده حین فرایند نیز به خاصیت جذب سطحی برخی ناخالصیتها را بخود جذب کرده و رسوب می دهد. استفاده مجدد از اصول مکانیکی و فیزیکی برای جداسازی ناخالصیهای نامحلول و رسوبات ایجاد شده در مراحل قبل (مثلاً با صاف کردن مجدد). بنابراین اهداف کلی از تصفیه شربت خام شامل جداسازی مواد معلق، خنثی سازی حالت اسیدی شربت خام و در نهایت جداسازی مواد غیر ساکاروزی موجود در شربت خام تا حد امکان می باشد. مواد غیر ساکاروزی مانعی در کریستالیزاسیون و جداسازی ساکاروز به صورت بلورهای شکر هستند. تصفیه شیمیایی شربت خام استفاده از شیر آهک و گاز کربنیک اساس تصفیه شیمیایی را در کارخانه های قند تشکیل می دهد. گرچه روشها و مواد شیمیایی دیگری نیز مانند ترکیبات باریم و استرانسیم مطرح هستند، اما به عقیده دست اندرکاران تولید شکر از چغندر قند, کاربرد شیر آهک و گاز کربنیک از مزایا و خواصی برخوردار است که هنوز به عنوان مناسب ترین و اقتصادی ترین شیوه تصفیه شیمیایی به حساب می اید. موارد زیر به برخی از علل استفاده از این روش اشاره دارد: سنگ آهک یا کربنات کلسیم در اغلب مناطق به مقدار فراوان و با قیمت کم در دسترس است. تبدیل سنگ آهک به آهک (اکسید کلسیم) و گاز کربنیک و سپس تهیه شیر آهک از آهک نسبتاً ساده وکم هزینه است. وقتی شیر اهک به شربت خام وارد می شود می تواند قسمت زیادی از ناخلصیهای معدنی و الی و مواد رنگی محلول در شربت را به صورت نامحلول در آورده و رسوب دهد. از طرف دیگر با ایجاد کریستالهای کربنات کلسیم پس از زدن گاز کربنیک به شربت، خاصیت جذب سطحی این کریستالها موجب جذبل و رسوب کردن مقداری دیگر از ناخالصیها می شود. گرچه شیر آهک با مقداری از ساکاروز موجود در شربت خام می تواند ایجد ساکاراتهای کلسیم کند، اما در مرحله کربناسیون هنگامی که به شربت گاز کربنیک زده می شود، ساکاراتهای موجود تجزیه شده و ساکاروز آزاد می شود و آهک حاصل از تجزیه ساکارات نیز به گاز کربنیک ایجاد کربنات کلسیم می کند که با جذب سطحی خود به رسوب ناخالصیها کمک می کند. شیر آهک یا هیدرواکسید کلسیم با داشتن حالت قلیایی، محیط شربت خام را از حالت اسیدی خارج کرده و امکان تجزیه مواد قندی را کاهش می دهد. با توجه به آثار مهمی که آهک ( شیر آهک) در فرایند تصفیه شیمیایی دارد و به دلیل اهمیت تغییرات ترکیبات موجود در شربت خام حین تصفیه شیمیایی، موارد مذکور نیاز به بررسی بیشتر دارد. اثر آهک و تصفیه شیمیایی بر ترکیبات موجود در شربت خام ترکیبات اصلی موجود در شربت خام، بسیار مشابه چغندر قند است و شامل موارد زیر است: آب ساکاروز مواد معدنی محلول مانند اکسیدهای پتاسیم، سدیم، منیزیم، آهن، آلومینیوم، فسفاتها، سولفاتها و غیرو. مواد آلی بدون ازت محلول مانند اسیدهای اگزالیک، سیتریک و مالیک و قندهای انورت، رافینوز و مواد رنگی مانند ملانین. مواد آلی ازت دار محلول مانند اسید آمینه، امیدها، بتائین و مواد رنگی ازت دار مانند ملانوئیدین. مواد کلئوئیدی مانند صمغها و پکتین. اثر آهک تصفیه شیمیایی بر ساکاروز آهک (CaO) به صورت شیر آهک Ca(OH)2 در مراحل تصفیه مورد استفاده قرار می گیرد یعنی با مخلوط کردن آهک با آب ایجاد سوسپانسیون شیر آهک می شود. اگر محلولی محتوی ساکاروز را در نظر بگیریم و آهک را تدریجاً به آن وارد کنیم، آهک به آهستگی در محلول ساکاروز حل می شود، اما با افزایش مقدار آهک به تدریج به مرحله ای می رسیم که آهک به صورت حل نشده باقی می ماند حل شدن آهک در محلول محتوی ساکاروز بستگی به میزان و چگونگی ترکیب شدن آن با ساکاروز دارد. هر چه مقدار ساکاروز موجود در محلول بیشتر باشد، آهک بیشتری با ساکاروز موجود در آن محلول واکنش داده یا به عبارت دیگر در آن محلول حل می شود. از طرف دیگر حلالیت آهک در محلول محتوی قند، بستگی معکوس با درجه حرارت دارد و هر چه درجه حرارت کمتر باشد مقدار بیشتری آهک در محلول ساکاروز حل می شود. برای مثال محلول محتوی 14 درصد ساکاروز با دمای 40 درجه ساانتیگراد در مقایسه با همان محلول در دمای 80 درجه سانتیگراد، حدود 5 برابر بیشتر قابلیت انحلال آهک دارد. وقتی آهک به محلول ساکاروز وارد می شود با ترکیب شدن با ساکاروز ایجاد ساکارات یا لیم سوکروز (Saccharate,lime sucrose) می کند، از ساکاراتهای بوجود آمده ساکارات منوکلسیک و ساکارات دی کلسیک( monolime sucroe. Dilime sucrose) محلول و ساکارات تری کلسیک( trilime sucrose) نامحلول است. هر چه مقدار آهک وارد شده به محلول ساکاروز بیشتر باشد و هر چه دمای محلول کمتر باشد، احتمال ایجاد ساکارات تری کلسیک نامحلول بیشتر است. واکنشهایی که در مراحل بیان شده واقع می شود به صورت زیر هستند: CaO(Lime)+H2O Ca(OH)2(Lime milk) Ca(OH)2+C12H22O11H2O+C12H22O11.CaO(mono lime- sucrose) واکنش فوق را به صورت دیگری نشان می دهند: Ca(OH)2+C12H22O112H2O+C12H20O11.Ca(monolime-sucrose) 2Ca(OH)2+C12H22O112H2O+C12H22O11.2CaO 3(C12H22O11.CaO)2C12H22O11+C12H22O11.3CaO 3(C12H22O11.2CaO)C12H22O11-2(C12H22O11.3CaO) واکنشهای فوق در مرحله زدن شیر آهک در هنگام تصفیه روی می دهند. البته در مراحل تصفیه شربت خام باید شرایط به گونه ای تنظیم شود که احتمال ایجاد ساکارات تری کلسیک نامحلول کمتر شود (مثلاً با اعمال دمای نسبتاً بالا) و اگر ساکاراتی بوجود ی آید بیشتر از نوع محلول باشد، زیرا این احتمال وجود دارد که ساکارات تری کلسیک در مراحل تصفیه رسوب کرده و ضایعات ساکاروز بخصوص از طریق گلهای صافی افزایش یابد. قابل ذکر است ساکاراتهای پدید آمده در مراحل تصفیه وقتی به مرحله کربناسیون و به شربت آهک خورده، گاز کربنیک دمیده شود، به صورت زیر با گاز کربنیک واکنش داده و ساکاروز آزاد می گردد: C12H22O11.CaO+CO2CaCO3+ C12H22O11 بر خلاف مراحل تصفیه شربت خام، در سیستم قند گیری از ملاس استفن باید سعی شود که تا حد امکان ساکاروز موجود در ملاس با واکنش دادن با آهک بیشتر به صورت ساکارات تری کلسیک نامحلول در آمده و رسوب کند و در واقع از ملاس بازیافت شود. برای این منظور در قند گیری از ملاس شرایط عملیات را باید به سمت ایجاد هر چه بیشتر ساکارتهای نامحلول سوق داد( مثلاً با کاهش دما و افزایش نسبت آهک مصرفی). اثر آهک و تصفیه شیمیایی بر ترکیبات معدنی شربت خام وقتی آهک با ترکیبات معدنی شربت خام مانند سولفاتها و فسفاتها ترکیب می شود، آنها را به صورت نمکهای کلسیم نامحلول در آورده و آماده رسوب و جداسازی از شربت می سازد، اما مواد مانند یونهای سدیم و پتاسیم به صورت ترکیبات محلول در آمده و ر شربت باقی می مانند. برای مثال اگر قسمتی از فسفاتها و سولفاتهای موجود در شربت خام به صورت ترکیباتی چون فسفات سدیم تا پتاسیم و یا سولفات سدیم یا پتاسیم باشند، وقتی به شربت، آهک زده شود، ابتدا قسمت فسفات و سولفات به حالت فسفات کلسیم و سولفات کلسیم نامحلول رسوب می کند، اما بخش دیگر ترکیبات مذکور به صورت یونهای سدیم و پتاسیم آزاد شده و به حالت محلول در شربت باقی مانده و این توان را دارند که با یونهای هیدروکسید(OH-) موجود در شربت تشکیل ترکیبات محلول و شدیداً قلیایی (KOH,NaOH) بدهند و در واقع قلیائیت شربت را افزایش دهند. چون یونهای سدیم و پتاسیم مذکور از قبل در شربت وجود داشته ودر واقع منبع آنها چغندر قند بوده ، لذا قلیائیت حاصل از آنها را قلیائیت طبیعی(natural alkalinity) می گویند. در حالی که اگر هیدروکسید سدیم یا هیدروکسید پتاسیم و یا سایر ترکیبات قلیایی به صورت مصنوعی در مراحل فرایند به شربت اضافه شود قلیائیت پدید آمده را قلیائیت مصنوعی(artifical alkalinity) می خوانند. نمونه ای از واکنشهایی که در موارد فوق حادث می شود به صورت زیر است: K2SO4+Ca(OH)22KOH+CaSO4 اثر آهك و تصفيه شيميايي بر مواد آلي بدون ازت شربت خام الف - اغلب اسيد هاي آلي بدون ازت و نمكهاي آنها مانند سيتراتها، مالثاتها و اگزالاتهاو همچنين غالب تركيبات آلي بدون ازت ديگر مانند ساپونين كه در شربت خام وجود دارد، معمولا با آهك ايجاد تركيبات كلسيم نامحلول كرده و رسوب مي كنند . ب- در مورد تغييرات ايجاد شده مرتبط با قندهاي انورت موجود در شربت خام به موارد ذيل مي توان اشاره كرد: آهك، محيط اسيدي شربت خام را قليايي مي كند ، اين عمل اگر به صورت كنترل شده اي انجام گيرد تا حدودي از تجزيه ساكاروز و تبديل آن به قندهاي انورت ممعانت مي كند . بخش عمده اي قندهاي انورت كه در مراحل قبل از تصفيه شربت خام مثلا در مرحله سيلو كردن چغندر يا در مرحله عصاره گيري از خلال ، بوجودآمده و در شربت خام موجودهستند، تحت اثر آهك و حرارت بالا به مدت طولاني (مثلا در PH حدود 12 و دماي حدود 85 درجه سانتيگراد به مدت 30 دقيقه ) تجزيه مي شوند. اما آن قسمت از قندهاي انورت كه تجزيه نشده اند به حالت محلول در شربت باقي مانده به مراحل بعدي مي روند . اين قندهاي انورت بخصوص در مرحله تغليظ و كريستاليزاسيون مي توانند با اسيد هاي آمينه تركيب شده و ايجاد رنگيزه هاي قهوه اي مانند ملانوئيدين كرده و رنگ شربت را تيره سازند . قسمتي از قندهاي انورت تحت اثر محيط قليايي شديد و حرارت بالا تجزيه شده و اين تجزيه مي تواند تا ايجاد تركيبات اسيدي (مانند اسيد لاكتيك) ادامه يابد(نمودار 6-1) وقتي كه مقدار قند انورت در شربت بيشتر باشد احتمال بروز اين حالت بيشتر است . مواد اسيدي بوجود آمده موجب افت قليائيت در شربت شده كه اين مساله سبب تجزيه قند ساكاروز و بوجود آمدن قندهاي انورت جديد مي شود. به عبارت ديگر پديده مذكور مي تواند به صورت سيكلي مجددا تكرار شده و تجزيه بيشتر قند ساكاروز موجود در شربت را به همراه داشته باشد . ج- قند رافينوز از ديگر مواد آلي بدون ازت موجود در شربت خام است. قسمت اعظم اين نوع قند در مراحل تصفيه شربت با آهك جداسازي نشده و به حالت محلول در شربت باقي مانده و پس از طي مراحل طباخي در نهايت وارد ملاس مي شود.البته اگر رافينوز تحت تاثير مقدار زيادآهك و دماي پايين قرار گيرد مي تواند به رافينوزات تري كلسيك نامحلول تبديل شود. امكان رخ دادن چنيني واكنشي در مراحل تصفيه شربت خام كمتر است ، اما در سيستم قند گيري از ملاس استفن شرايط به گونه اي است كه اين واكنش صورت گرفته و رافينوزات ايجاد شده به همراه ساكاراتهاي توليدي ، به گل ساكارات وارد شده و گل ساكارات نيز به مراحل تصفيه برگردانده مي شود. اثر آهك وتصفيه شيميايي بر مواد رنگي شربت خام مواد رنگي حاصل از واكنشهاي قهوه اي شدن آنزيمي (ملاتين ها) غالبا در مرحله كربناسيون كه به شربت آهك خورده ، گاز كربنيك زده مي شود، جذب سطحي كريستالهاي كربنات كلسيم شده و رسوب كرده و حذف مي شوند.البته اتصال اين مواد رنگي به كربنات كلسيم حالت برگشت پذير دارد يعني اينكه اگر درمرحله كربناسيون عمل زدن گاز كربينك به شربت بيش از حد انجام گيرد و قليائيت شربت زياد پايين بيايد، ممكن است اتصال ملاتين ها به كربنات كلسيم گسسته شده و ملاتين ها مجددادر شربت آزد شده و باقي بمانند. به منظور جلوگيري از چنين پديده اي كنترل مرحله كربناسيون ضروري است مواد رنگي حاصل از واكنشهاي قهوه اي شدن غير آنزيمي (ملائيدين ها) كه با واكنش بين قندهاي احياء كننده(انورت)و اسيد هاي آمينه بوجود مي آيند نيز در مرحله كربناسيون جذب سطحي كريستالهاي كربنات كلسيم شده و به همراه آنها رسوب كرده و جداسازي مي شوند. قابل توجه است كه در مراحل بعد از تصفيه شيميايي شربت مثلا در مرحله تغليظ به علت حضور قند هاي انورت و اسيد هاي آمينه و شرايط مناسب پديد آمدن ملانوئيدين ها ، مجددا رنگيز ه هاي مذكور بوجود آمده و موجب تيرگي رنگ شربت مي شوند . اثر آهك و تصفيه شميايي بر مواد ازت دار محلول در شربت خام الف – اسيد آمينه هاي معمولي – قسمت عمده از اين نوع اسيد آمينه ها چندان تحت تاثير مراحل تصفيه شيميايي قرار نگرفته و جدا سازي نمي شوندو به صورت تركيبات محلول در شربت باقي مي مانند . فقط مقدار كمي از آنها در مرحله كربناسيون دوم جذب سطحي كريستالهاي كربنات كلسيم توليدي شده و تا حدي از ميزان آنها در شربت كاسته مي شود. بنابراين ملاحظه مي شود كه بخش اعظم اين اسيد امينه ها و مواد حاصل از تجزيه آنها در نهايت ، مراحل مختلف فرآيند را طي كرده و به مراحل انتهايي توليد شكر يعني مراحل طباخي مي رسند و در آنجا موجب افزايش حلاليت ساكاروز شده و راندمان كريستاليزاسيون را كاهش مي دهند و بدين ترتيب ميزان قند وارد شده به مملاس را بالا مي برند به همين دليل جزء مواد ملاس زاي اصلي به حساب مي آيند . ب- اسيد هاي امينه داراي عامل آميدي (اميدها)- از عمده ترين اين نوع اسيد هاي آمينه ، گلو تامين مي باشد كه حدود70 تا 90 درصد آنهارا تشكيل مي دهد . همان طور كه در فصل دوم بيان شده مواد مذكور در اثر حرارت و محيط قليايي بوجود آمده توسط آهك ، تجزيه مي شوند و عامل آميدي آنها به حالت گاز آمونياك(NH3) جدا شده و بقيه به صورت تركيباتي مانند اسيد پيروليدون كربوكسيليك در مي آيند و اسيد پيروليدون كربوكسيليك قابل تبديل به اسيد گلوتاميك (اسيد آمينه بدون عامل آميدي ) است . معمولا پس از جدا شدن گاز (NH3) از آميد هاي مذكور تركيبات باقي ماند غالبا به شكل محلول در شربت ، مراحل مختلف راطي كرده و وارد ملاس مي شوند . درفصل دوم عنوان شد كه جدا شدن عامل (NH3) از آميد هاي مذكوراگر در مرحله تصفيه شيميايي شربت حادث شود حالت مطلوب و قابل قبولي است ، اما اگر در مرحله تصفيه شيميايي به صورت كاملي انجام گيرد وقتي به مرحله تغليظ برسندبه علت بالا بودن حرارت ،عمل جدا شدن گاز (NH3) در آنجا روي مي دهد . چنين پديده اي باعث نزول PH شربت وافت قليائيت آن در اواپراتورهاي مي شودكه عامل مهمي در افزايش تجزيه ساكاروز در اين مرحله خواهد بود . ج- بتائين-بتائين كه از تركيبات ازت دار محلول درآب است ، معمولا تحت تاثيرآهك و تصفيه شيميايي قرار گرفته يا اثر پذيري آن بسيار اندك است ، لذا قسمت عمده آن به حالت محلول در شربت مراحل فرايندرا طي كرده و در نهايت وارد ملاس مي شود و چون قند وارد شده به ملاس را افزايش مي دهد ،جزء ازت مضره به حساب مي آيد . اثر آهك و تصفيه شيميايي بر تركيبات كلوئيدي موجود در شربت خام تركيبات پكتيكي از جمله مواد كلوئيدي هستند كه در صورت عملكرد نادرست در مرحله شربت گيري از خلال مقداري از آنها وارد شربت خام مي شود . بخش عمده مواد مذكور در مراحل تصفيه بخصوص مرحله كربناسيون جذب سطحي ذرات كربنات كلسيم شده و جدا سازي مي شوند . اگر جدا سازي آنها در مراحل تصفيه بخوبي انجام نشود ورود آنها به مراحل بعدي بويژه مرحله كريستاليزاسيون مشكل زا خواهد بود و به علت افزايش ويسكوزيته پخت ها ،روند فرآيند كريستاليزاسيون ساكاروز را كند مي سازند . بروز خاصيت افزايش ويسكوزيته و ايجاد حالت ژل مانند در شربت بوسيله اين مواد ، در مراحل ديگر نيز مي تواند مشكل آفرين باشد براي مثال صاف كردن شربت و رسوب ناخالصي ها در دكانتور مختل شده و با كندي بسيار انجام مي شود .بنابراين بايد سعي شود كه هرچه زود تر آنها را از شربت جدا سازي كرد . راه حلي كه دراين مورد توصيه مي شود آن است كه مقدار كم گل رسوب يافته و دكانتور را كه حاوي ذرات و كريستالهاي كربنات كلسيم است در مراحل قبل از كربناسيون به شربت خام اضافه كنند . اين گل كه به عنوان گل برگشتي يا گل كربناسيون (Carbonation sludge) خوانده مي شود مي تواند در مراحلي مانند بخش ابتدايي آهك خور مقدماتي به شربت خام اضافه شود تا كريستالهاي كربنات كلسيم موجود در آن موجب جذب و رسوب كردن تركيبات پكتيكي شوند و مشكل مذكور در صاف كردن شربت و دكانتور پيش نيايد . پروتئين ها از جمله مواد ازت دار كلوئيدي شربت خام هستند و غالبا قسمت كمي از آنها در اثر پاره شدن ديواره هاي سلولي و به هنگام تهيه خلال راهي براي خروج سلولها و وارد شدن به شربت خام پيدا مي كنند . چنانچه مرحله آهك خور مقدماتي به خوبي انجام مي شود و كنترل PH و دما و غلظت يون كلسيم در آن مرحله در حد مطلوب باشد اين مواد به خوبي حالت انعقاد و تجمع (Flocculation.coagulation) پيدا كرده و رسوب مي كنند همانطور كه بيان شد اگر ذرات كربنات كلسيم نيز در مرحله مذكور حضور داشته باشند (به صورت گل برگشتي) آنها در رسوب ذرات پروتئيني و ساير مواد كلوئيدي موثر خواهند بود. نقش گاز كربينك در تصفيه شيميايي شربت خام هدف اصلي از زدن گاز كربنيك به شربت كه پس از مرحله آهك زني و معمولا دردو مرحله(كربناسيون1و2) انجام مي شود آن است كه با آهك موجود در شربت ،ذرات و كريستالها كربنات كلسيم پديد آيد و اين ذرات كربنات كلسيم به وجود آمده ، به عنوان كمك صافي موجب صاف شدن بهتر شربت در صافي ها مي شود . نقش ديگر گاز كربنيك كاهش دادن و متعادل كردن PH بالاي شربت آهك خورده است و شربت را آمده وارد شده به مرحله تغليظ مي كند . همچنين گاز كربنيك د مرحله كربناسيون موجب مي شود كه اتصال بين ساكاروز و آهك در مولكولها ساكارات شكسته شده و آهك آزاد شده و با گاز كربينك ايجاد كربنات كلسيم نمايد . و در نتيجه مولكولهاي ساكاروز نيز در شربت حالت ازاد پيدا كند . برخي تحقيقات نشان مي دهند كه در تصفيه شيميايي شربت خام با شير آهك و گاز كربينك حدود 92 درصد از مواد پروتئيني و حدود 50 درصد از مواد آلي بدون ازتو كمتر از 15 درصد مواد معدني از شربت گرفته مي شود ، به عبارت ديگر در مجموع با روش مذكور حدود 40 درصد از ناخالصي ها جدا سازي مي شود . جدول 6-1 نتايج تحقيقات مذكور را به طور كامل تر نشان مي دهد . جدول 6-1- تاثير تصفيه شيميايي با شير آهك و گازكربنيك بر جداسازي مواد غير ساكاروزي از شربت خام نوع ناخالصيمواد معدنيپروتئين هاآمونياك و آميد هابتائينازت مضرهكل مواد ازت دارمواد آلي بدون ازتكل مواد غير ساكاروزيدرصد جداسازي159285410355040 درجداول 6-2 و6-3 نتايج تحقيقات ديگري درمورد وضعيت جدا سازي مواد غير ساكاروزي موجود درشربت خام بيان شده است . جدول 6-2- تقسيم بندي مواد غير ساكاروز موجود در شربت خام براساس امكان جداسازي آنها در مراحل تصفيه با آهك و گاز كربينك مواد غير ساكاروزي غير قابل جدا سازي (يا جدا سازي بسيار اندك ) الف- مواد غير ساكاروزي غير قابل جدا سازي كه نحو نگهداري چغندر بر آنها موثر است - انورت - رافينوزاين دسته از مواد غير ساكاروزي تحت تاثير زمان، دما، نحوه - كستوزانتقال و شرايط نگهداري چغندر معمولا افزايش مي يابند. - دكستران - لوانب- مواد غير ساكاروزي غير قابل جدا سازي - اسيد هاي آمينه - بتائين افزايش يا كاهش اين دسته از مواد - سديم غير ساكاروزي معمولا به شرايط كشت پتاسيم چغندر بخصوص استفاده از كود -كلريدها (كود ازته ) بستگي دارد . - نيتراتها مواد غير ساكاروزي قابل جدا سازي (جداسازي به صورت نمكهاي نامحلول كلسيم ) - فسفاتها- سولفاتها- سيتراتها- اگزالاتها- مالثاتها- ساپوئين ها جدول 6-3- درصدهاي تقريبي مواد غير ساكاروزي در نمونه اي از شربت خام طبقه بنديمواد غير ساكاروزيدرصدنسبت به كل مواد غير ساكاروزي شربت خاممواد غير ساكاروزي غير قابل جداسازي (جدا سازي بسيار اندك)اسيد هاي آمينهبتائينپتاسيمكلريدهاسديم نيتراتها40 درصدمواد غير ساكاروزي قابل جداسازياگزالاتهاساپوئين هاسيتراتهافسفاتهامالثهاتهاسولفاتها40درصدمواد غير ساكاروزي غير قابل جدا سازي(جدا سازي بسيار اندك ) كه نسبت به شرايط نگهداري چغندر حساس هستند .انورترافينوزكستوزاينوسيتولگالاكتينوللواندكستران20 درصد با توجه با اينكه آهك و گاز كربنيك مواد اصلي مورد استفاده در تصفيه شيميايي هستند، لذا نحوه توليد آنها در كارخانه هاي قند بررسي مي شود. توليد آهك و گاز كربنيك(Lime and Carbondioxide Production) عمل تبديل سنگ آهك به آهك و گاز كربنيك (calcining limestone . calcination) در قسمتي از كارخانه هاي قند به نام كوره آهك(lime klin) انجام مي شود. پس ماده اوليه براي اين كار سنگ آهك است . يك سنگ آهك مناسب مي تواند شامل حداقل 97 درصد كربنات كلسيم ،5/0 درصد سولفات كلسيم ،1 درصد كربنات منيزيم و حداكثر 1 تا 5/1 درصد سيليس و سيليكات باشد . در واقع در كوره آهك با دادن انرژي حرارتي زياد به سنگ آهك يا كربنات كلسيم آنرا تجزيه كرده و به آهك و گاز كربنيك تبديل مي كنند . واكنش انجام شده در كوره آهك به صورت زير است: 1kgCaCO3-435 K cal .↔0.056kgCaO-0.44kgCO2 واكنش فوق انرژي خواه (endothermic) است . اگر براي تامين انرژي حرارتي در واكنش فوق از سوخت ذغال كك در كوره آهك استفاده شود ، چون هر يك كيلو كك پس از احتراق حداكثر حدود 8100 كيلو گالري حرارت توليد مي كند ، لذا به صورت نظري حداقل حدود 54/0 كيلو كك به ازاء هر كيلوسنگ آهك نياز است . يعني مقدار كك لازم به صورت نظري حدودا 4/5 درصد وزن سنگ آهك مي شود. البته در عمل مقدار كك مورد نياز را حدود 8 تا 12 درصد (غالبا 10 درصد ) وزن سنگ آهك منظور مي كنند، علت اين امر ضايعات كك و ناخالصياي آن و ضايعات حرارتي است .واكنش مذكور د شرايط معمولي در دماي بيش از 910 درجه سانتيگراد صورت مي گيرد، گرچه برخي مواقع دما به بالاتر از 1300-1200 درجه سانتيگراد نيز مي رسد، لكن در مورد كوره هاي كك سوز به منظور جلوگيري از صدمه ديدن ديوارههاي كوره توصيه مي شود كه دما به بالاتر از 1250 درجه سانتيگراد نرسد . به طور كلي دماي كوره آهك بستگي به نوع كوره دارد . آهك توليدي در كوره آهك را به صورت شير آهك درمي آورند،يعني اصطلاحا با افزودن آب به آهك زنده موجب كشته شدن آن مي شوند . در واقع با هيدراته كردن آهك آنرا تبديل به شير آهك (آب آهك) يا هيدروكسيد كلسيم مي كنند . اين عمل واكنشي حرارت زا (exothermic) است و معادله آن به صورت زير است : 0.56 kgCaO+0.18 kgH2O→1598 k cal .+ 0.74 kg Ca(OH)2 در مرحله تصفيه شربت خام در قسمت آهك زني به شربت شير آهك زده و در قسمت به شربت شير آهك زده و در قسمت كربناسيون ، گاز كربنيك توليدي در كوره آهك را به درون شربت وارد مي كنند . واكنشي كه در اثر اين اعمال واقع مي شود باعث توليد مجدد كربنات كلسيم در شربت مي گردد، واكنش مذكور نيز حالت حرارت زا دارد: 0.74kg Ca(OH)2+0.44 kgCO2→276k cal +0.18 kg H2o+1kgCaCO3 ساختمان كوره آهك يكي از انواع كوره آهك كه در اغلب كارخانه هاي قند ايران مورد استفاده قرار مي گيرد . كوره آهني بلژيكي (Belgian Klin) است . اين كوره تقريبا به شكل استوانه ي عمودي و بزرگ بوده و جداره داخلي آن را آجر نسوز به ضخامت حدود 40 تا 75 سانتيمتر ساخته شده است . معمولا قسمت انتهايي كوره يعني محل خروج آهك پخته شده ، شكل مخروطي دارد. در برخي كوره ها اين حالت مخروطي شكل هم در قسمت پايين و هم در قسمت بالا وجود دارد . در طول كوره ، دريچه هاي شفاف براي مشاهده وضعيت داخلي كوره تعبيه شده است . البته دريچه هاي مذكور حالت كاملا غير قابل نفوذ دارند. در قسمت بالاي كوره درب ورودي براي وارد كردن و پر كردن كوره از سنگ آهك نصب شده كه پس از پر شدن كوره بايد بخوبي بسته شده و روزنه اي نداشته باشد. در قسمت بالاي كوره از لوله يا لوله هايي براي مكيدن و خارج نمودند گاز كربنيك توليدي در كوره از لوله يا لوله هايي براي مكيدن و خارج نمودن گاز كربنيك توليدي در كوره ، استفاده مي شوند. شكل ساده اي از ساختمان كوره بلژيكي در نمودار 6-2- آمده است . در صورتي كه سوخت كوره زغال كك (coke or anthracite coal) باشد به تناوب مخلوطي از سنگ آهك و كك كه نام مخلوط خوراك كوره (mixed feed ) خوانده مي شود درون ظرفهاي بزرگ بوسيله آسانسور مخصوص به بالاي كوره منتقل شده و وارد كوره مي شوند. با خروج آهك پخته شده از قسمت انتهايي كوره ، مخلوط سنگ آهك و كك بتدريج به قسمت پايين تر كوره حركت كرده و گرم مي شوند . اگر ارتفاع كوره را به سه بخ تقسيم كنيم ، يك سوم بالايي ، منطقه پيش گرمكن (preheating zone) گفته مي شود . احتراق كك از پايين ترين قسمت اين منطقه كه در واقع ابتداي منطقه بعدي است ، اغاز مي گردد . منطقه مياني كه در آن احتراق كك صورت مي گيرد به نام منطقه اي احتراق يا منطقه آتش (fier zone) مي باشد. در اين ناحيه ، كك با استفاده از هوايي كه از پايين كوره به طرف بالا حركت مي كند ،مي سوزد و با ايجاد گرماي لازم موجب پخته شدن سنگ آهك و يا درواقع تجزيه آن به آهك و گاز كربنيك مي گردد . معمولا اين عمل تنها در همين منطقه انجام مي شود و آهك توليدي بتدرج به سمت پايين رفته و گاز كربنيك به سمت بالاي كوره صعود مي كند .درجه حرارت منطقه احتراق در كوره هاي كك سوز به حدود 910تا 1250 درجه سانتيگراد ميرسد يك سوم پاييني كوره را منطقه خنك كردن (cooling zone) مي گويند در منطقه عبور هواي سرد سبب خنك شدن و كاهش دماي آهك توليدي مي شود قابل ذكر است كه در كوره هايي كه به خوبي كار مي كنند منطقه هاي فوق به شكل مشهود تري تفكيك ميشوند و چنانچه نسبت مناسبي از سنگ آهك كك وهوا به كوره كار وارد شود.عملكرد مطلوب كوره تداوم مي يابد . البته حفظ تعادل و برقراري شرايط بهينه در كوره كار چندان آساني نيست .همان طور كه بيان شد معمولا بر حسب نوع كوره ،سرعت كار آن و ضخامت پوشش آجر نسوز كوره ،مقداركك مصرفي در كوره را حدود 8تا 12درصد (غالبا 10درصد )سنگ آهك در نظر مي گيرند . گر چه از جنبه نظري مقدار مصرف كك كمتر است . به طور نظري براي احتراق هر كيلو كك خالص بيش از 9مترمعكعب هواي صفر در نظر گرفته ميشود . معمولا سنگ آهك هاي ورودي به كوره آهك حدودا 24 ساعت بعد به صورت آهك از پايين كوره خارج مي شوند. ( اين زمان مي تواند كمتر يا بيشتر شود . ) گاز هايي كه از قسمت بالاي كوره خارج شده و در فرايند تصفيه شربت خام بكار مي روند تنها شامل گاز كربنيك (دي اكسيد كربن ) نيست . بلكه حداكثر حدود 7/39 درصد آن گاز كربنيك مي باشد . البته در عمل درصد گاز كربنيك در مخلوط گازي مذكور غالبا كمتر بوده به حدود 32 تا 37 درصد مي رسد . قسمت زيادي از مخلوط گازي خروجي از بالاي كوره را گاز ازت مربوط به هواي ورودي به كوره تشكيل مي دهد و بقيه گاز هاي ديگري هستند . درصد گاز كربنيك در مخلوص گاز هاي خروجي از كوره را اصطلاحا غلظت گاز مي خوانند و عامل بسيار مهمي در فرايندتصفيه شربت محسوب مي شود ، لذا غلظت گاز كربنيك به طور مرتب توسط آزمايشگاه كارخانه و با بكارگيري دستگاهي به نام اورست (Orsat) اندازگيري مي شود . بهتر است كه اين غلظت در كوره هاي كك سوز از 30 درصد كمتر نباشد. پايين بودن غلظت گاز كربنيك مي تواند به دليل اشكال در كار كوره آهك و يا نامناسب بودن نسبت مواد ورودي به كوره آهك و يا بروزنشت در لوله هاي انتقال گاز باشد . در كوره هاي كك سوز بايد مخلوط يكنواختي از سنگ آهك وكك وارد كوره شوند و نسبت آنها كم يا زياد نشود . مخلوط مذكور بايد به گونه اي تهيه گردد و وارد كوره شود كه خلل و فرج لازم براي عبور هوا و خروج گاز كربنيك و سوختن كامل كك وجود داشته باشد . براي دستيابي به اين خلل و فرج بايد ابعاد قطعات سنگ آهك و كك ورودي به كوره را تنظيم كرد براي مثال براي كوره اي به قطر 8/2 متر ابعاد قطعات سنگ آهك را حدود90 تا 120 ميلي متر مناسب مي دانند. در اين حالت قطر قطعات كك كه در ميان قطعات سنگ آهك به طور يكنواخت بخش مي شوند ، حدود 40 درصد قطعات سنگ آهك يا تقريبا نصف آن در نظر گرفته مي شود. اگر كك بخوبي و به طوريكنواخت در ميان قطعات سنگ آهك بخش نشود و در يك جاي كوره تجمع پيدا كند درآن قسمت حرارت خيلي بالا رفته و سنگ آهك بيش از حد پخته مي شود در حالي كه در نقاط ديگر كوره ممكن است سنگ آهك به حالت نيم پخته باقي بماند . در نتيجه مقدار گاز كربنيك توليدي نيز كم خواهد شد . اگر ابعاد سنگ آهك مناسب نباشد(مثلا كوچكتر از حد لارم باشد ) و دماي كوره بيش از حد باشد،آهك در كوره حالت يكپارچه و بهم چسبيده پيدا كرده و پديده اي به نام جوش در كوره (clinkering) حادث مي شود . در چنين مواقعي تخليه كوره با مشكل موجه خواهدشد. دماي مناسب در كوره هاي كك سوز را حدود 1200-1100 (متوسط1150) درجه سانتگراد ذكر مي كنند . از طرف ديگر در صوتي كه برخي قطعات سنگ آهك ابعادي كوچكتر از حد مناسب داشته باشند، به دليل نداشتن سطح بيشتر ،هدايت حرارتي بيشتر درآنها شده و در نتيجه زودتر از بيه قطعات سنگ آهك تبديل به آهك مي شوند، در اين حالت آهك بوجود آمده در اثر فشار كوره سريعا خرد شده و لابلاي قطعات بزرگتر سنگ آهك را پر مي سازند . در نتيجه خلل و فرجها و روزنه هاي لازم براي ورودو عبور هوا و خروج گاز كربنيك مسدود مي شوند ، در نهايت مشكلي مشابه با حالت جوش در كوره بروز خواهد كرد. براي عملكرد بهتر كوره آهك بخصوص كوره هاي كك سوز رعايت چند نكته لازم است : سنگ آهك مصرفي تا حد ممكن بايد خالص باشد (حداقل 97 درصد كربنات كلسيم ) وقبل از ورود به كوره طور يكنواخت با كك مخلوط شود . تنظيم ابعاد آن نيز مهم است . نسبت صرف كك به سنگ آهك در حد مطلوب باشد . در اين مورد رطوبت كك و درجه خلوص كك و حرارتي كه ايجاد مي كند موثر مي باشد. غلظت گاز دي اكسيد كربن در مخلوط گاز هاي خروجي از كوره مرتبا كنترل شود. دماي سنگ آهك خروجي از كوره كنترل شود. پر كردن كوره از سنگ اهك منظم وميزان سنگ آهك ورودي به كوره بر حسب ظرفيت كوره در حد مطلوب باشد. وقتي كوره بخوبي كار كند ،ديواره نسوز آن كمتر صدمه ديده و عمر كوره طولاني تر مي شود ، از طرف ديگر مصرف سوخت در كوره تعديل يافته و در نهايت آهك مرغوبتر و غلظت گاز كربنيك بالاتري حاصل خواهد شد . كوره هاي آهك گاز سوز (Gas Fired Kiln) از نظر ساختمان ظاهري تقريبا مشابه كوره هاي كك سوز هستند و مناطق سه گانه در آن ديده مي شود . در اين نوع كوره ها سوخت گازي (گاز هاي طبيعي مانند بوتان و پروپان)مستقيما در قسمت داخلي كوره محتوي سنگ آهك (دربخش پاييني منطقه احتراق)پاشيده شده (injection) و با سوختن آن حرارت لازم براي تجزيه سنگ آهك فراهم مي شود . در برخي از اين نوع كوره ها براي كنترل و متعادل كردن سوختن گاز در منطقه احتراق ، از عمل گردش دادن مجدد (recirculation) هوا و گازها در آن منطقه استفاده مي شود تا سوخت گاز ها به صورت كاملتري انجام شود. هواي لازم براي سوختن گازها از قسمت پايين كوره وارد مي شود، اما قسمتي از اين هوا بجاي گذشتن از ميان آهكهاي توليدي ، توسط لوله هايي كه در منطقه خنك كننده كوره تعبيه شده و توسط دستگاه دمنده (blower) مستقيما به ناحيه ورود سوخت به كوره فرستاده مي شوداين كار هواي بيشترو خالص تري را براي فرايند سوختن گاز وارد منطقه احتراق مي كند . كوره هاي آهك مايع سوز(Oil- Fired Kiln) اين نوع كوره ها نيز از نظر ساختمان ظاهري به كوره هاي كك سوز شباهت دارند . معمولا در مجاورت كوره اتاقكهايي(gasifving chambers) نصب شده كه در آن سوخت مايع به حالت گاز مانندي تبديل مي شود. بدين ترتيب كه پس از ورودسوخت مايع به اتاقكهاي مذكور،با عبور از دستگاه پاشنده (injector) به ذرات بسيار ريزي تبديل شده و شكل گاز مانند يا بخار مانندي پيدا مي كند . براي اينكه تبديل سوخت و شكسته شدن سوخت مايع به ذرات به ذرات گاز مانند تسهيل شود ،بخشي از گازهاي داغ توليدي در كوره توسط لوله هاي از منطقه احتراق به درون اتاقكهاي مذكور گردش داده مي شود، اين عمل موجب افزايش دما در اتاقكها شده وبه فرايند تبديل سوخت مايع به ذرات گاز مانند مك مي كند.سوخت به حالت گاز مانند از اتاقكها خارج شدهو به درون كوره در منطقه احتراق تزريق مي گرددو با سوختن و ايجاد حرارت موجب پخت سنگ آهك و تجزيه آن مي شود. جريان هوا در اين نوع كوره ها نيز مشابه كوره هاي گاز سوز است . نمودار 6-3 نمايي از يك كوره مايع سوز را نشان مي دهد . نمودار 6-3-كوره آهك مايع سوز از نوع اولتيموس(Ultimos) سوخت كوره آهك همان طوركه بيان شد در بسياري از كوره هاي آهك از ذغال كك به عنوان سوخت استفاده مي شود، اما با توجه به سوختهاي مايع و گازي در ايران ،كاربرد كوره هايي كه از سوختهاي مذكوراستفاده مي كنند ، نيز مطرح است . به عبارت ديگر استفاده از كوره هاي مازوت سوز ،گازائيلي، نفت سوز و گاز سوز در حال توسعه است . مزاياي كك و كوره هاي كك سوز به علت پراكندگي قطعات كك در ميان سنگ آهك ،راندمان حرارتي مناسب است و در برخي از كوره هاي جديدساخت آلمان تا حدود 85 درصد مي رسد. از نظر مكانيكي و تعميرات ،كوره كك سوز ساده تر است و چندان پيچيدگي ندارد . سرمايه گذاري اوليه كوره هاي كك سوز كمتر است . مهمترين مزيت كوره هاي كك سوز ، بالاتر بودن درصد دي اكسيد كربن در مخلوط گازهاي خروجي از كوره است . عيب كوره هاي كك سوز آن است كه عملكرد كوره ، بسيار تحت تاثير كيفيت سنگ آهك و كك و متناسب بودن ابعاد انهاست و بهم خوردن و تغيير نسبت و ابعاد اين مواد در كار كوره اختلال ايجاد مي كند. كك مصرفي بهتر است كه حداقل گوگرد و خاكستر و رطوبت را داشته باشد . براي مثال حضور خاكستر بالا بخصوص املاح سديم و پتاسيم در كك و باقي مانده آن پس از سوختن كك در آهك مي تواند در نهايت املاح مذكور را از طريق شير آهك مصرفي در امز تصفيه ، وارد شربت كند و اين املاح تاثير ملاس زايي دارند . جدول ذيل تركيبات كك مناسب را براي استفاده در كوره آهك نشان مي دهد . جدول 6-4- نمونه اي از تركيبات كك مناسب براي مصرف در كوره آهك خاكسترگوگردمواد فرارآبكربننوع تركيبات12-85/1-5/01-05/3-5/194-83درصد استفاده از سوختهاي گازي و مايع به جاي كك ،بخصوص در سالها اخير در حال افزايش است . از جمله مزايايي كه اين نوع سوختها و كوره هاي گاز سوز و مايع سوز دارند آن است كه: 1- سوختهاي گازي و مايع بخصوص در كشورهايي مانند ايران كه منابع آنها زياد است ، درمقايسه با كك هزينه كمتري دارند. 2- ميزان خاكستر باقي مانده توسط اين نوع سوختها بخصوص سوختهاي گازي كمتر و يا اصولا خاكستري در ميان آهك توليدي در كوره باقي نمي گذارند . 3- بااستفاده از اين نوع سوختها اين امكان وجود خواهد داشت كه بتوان از سنگ آهكهايي كه ابعاد كوچكتري دارند و ارزانتر هستند ،استفاده كرد . 4-راندمان حرارتي سوختهاي گازي حدود55 درصد و سوختهاي مايع حدود 60 درصد است . در مورد معايب اين نوع سوختها و كوره هاي آن ، نكات زير قابل ذكر است : 1- درصدگاز كربنيكدر مخلوط گازي خروجي از كوره كمتر از كوره هاي كك سوز است . 2-سرمايه گذاري اوليه براي كوره بيشتر است . 3-كورهاز نظرساختار مكانيكي پيچيدگي بيشتر داشته و تعميرات آن مشكلتر است . 4-تعيين دقيق نسبت سنگ آهك و سوخت قبل از شروع كار كوره مشكل است ،لذادر مواقعي كه تغيير حساب نشده اي در ميزان ورود سنگ آهك به كوره صورت مي گيرد ، امكان عدم پخت كامل سنگ آهك يا پخت بيش از حدآن و بروز پديده جوش در كوره وجود خواهد داشت . مقدار سنگ آهك مصرفي در كارخانه هاي قند معمولا مقدار سنگ آهك مصرفي در كارخانه هاي قند را حدود 10 درصد چغندر مصرفي كارخانه در نظر مي گيرند ، البته مقدار سنگ آهكي كه به صورت آهك مستقيما در تصفيه شربت استفاده مي شودكمتر بوده و به كمتر از 7-6 درصد چغندر مصرفي مي رسد ، اما با در نظر گرفتن اينكه همراه سنگ آهك ورودي به كارخانه ناخالصيها وجود دارد و مقداري از سنگ آهك نيز خرد شده و قابل استفاده نخواهد بود و از طرف ديگر آهك مصارف ديگري جز تصفيه نيز دارد،بنابراين مقدار واقعي و عملي را بيشتر يعني حدود 10 درصد چغندر مصرفي كارخانه منظور مي كنند . توليد شير آهك از آهك آهك بدست آمده از كوره آهك را براي استفاده در تصفيه شربت خام با آب مخلوط كرده و شير آهك تهيه مي كنند . براي اينكه آهك در تصفيه بخوبي عمل كند بايد از كيفيت بالايي برخوردار باشد . يكي از راههاي ارزيابي كيفيت آهك ، اندازه گيري قدرت فعاليت آهك (activity)است . اكتيويته آهك در واقع نشان دهنده ميل تركيبي آهك با ساكاروز است و به عبارت ديگر مشخص مي سازد چند گرم از هر 100 گرم آهك توليدي در كوره آهك ،قادر به ايجاد واكنش با ساكاروز است . اين خصوصيت آهك را با آزمايشي خاص مي توان اندازه گيري كرد و ميزان اكتيويته آهك در حد 90-88 درصد وضعيت مطلوبي را نشان مي دهد . براي تهيه شير آهك بهتر است آبي كه با آهك مخلوط مي شودآب خالص نباشد و حاوي كمي قند (ساكاروز)باشد چون آهك در محلولهاي قندي تا حد زيادي حل مي شود. عمل تهيه شير آهك در دستگاهي به نام ميك (Milk) صورت مي گيرد(نمودار6-4) اين دستگاه شامل استوانه اي افقي است كه حالت دوراني دارد و پره هايي نيز عمل بهم خوردن محتويات را تسهيل مي كند . آهك از يك طرف و آب قند دار از طرف ديگر به استوانه وارد مي شوندو ضمن جلو رفتن ، آهك كاملا با آب قند دار مخلوط مي شود. چون تبديل آهك به شير آهك يا به عبارت ديگر تبديل اكسيد كلسيم به هيدرواكسيدكلسيم واكنشي حرارت زا است ، بنابراين در بالاي استوانه ميك،هواكشهاي نصب شده تا حرارت و بخارات توليدي را خارج سازد. پس از خروج شير آهك از قسمت انتهايي استوانه ، شير آهك از صفحه اي مشبك كه به حالت مورب نصصب شده عبو داده مي شودتا قسمتي از ناخالصيها بخصوص آنها كه ابعاد كوچكتري دارند ، شير اهك از الكلهايا صافيهاي لرزنده نيز عبور مي كند . شير آهك توليدي بايدتوسط پمپ به قسمت تصفيه منتقل شود ، براي تسهيل حركت و جابجايي آن و براي دستيابي به نتيجه بهتر در تصفيه شربت خام ، بايد كه شير آهك غلظت معيني داشته باشد. غالبا غلظت شير آهك را براساس واحد بومه (aume. Bueme) مشخص مي سازند ، براي اندازه گيري بومه از هيدرومترهاي خاصي به نام بومه سنج استفاده مي شودو با غوطه ور ساختن آن درون شير آهك به راحتي مي توان از روي درجه بندي آن ، درجه بومه را تعيين كرد. معمولا شير آهك با درجه بومه 20 تا 25 را براي استفاده در تصفيه شربت خام مناسب مي دانند، چنين شير آهكي حاوي حدود 220 تا 250 گرم آهك در هر ليتر است . جدول 6-5- نشان مي دهد كه شير آهك با بومه هاي مختلف چه ميزان اكسيد كلسيم در خود دارد . همان طور كه بيان شد براي حل شدن آهك، بهتر است كه در توليد شير آهك بجاي آب خالص از آب محتوي قنداستفاده شودد. در كارخانه هاي قند براي اين منظور از آب حاصل از شستشوي صافيهاي موجود در كارخانه بخصوص آب حاصل از شستشوي صافيهاي خلا استفاده مي شود . البته بهتر ايت كه آب حاصل از شستشوي صافيها بريكس بالاتر از5 درصد نداشته باشد . زيرا بخش اصلي بريكس مذكور مربوط به قند ساكاروز موجود در آب صافيهاست و در هنگام تهيه شير آهك با ورود آهك زياد و به آن افزايش شديد قليائيت كه همراه با حرارت بالا نيز هست ، شرايط تجزيه قند ساكاروز و بروز ضايعات قندي وجود خواهد داشت . لذا توصيه جدول 6-5- ميزان اكسيد كلسيم در شير آهك با بومه هاي مختلف درجه بومه (قديمي)وزن مخصوصگرم اكسيد كلسيم در ليتر5/10085/1107/20170/1207/30245/1307/40315/0107/51390/1507/60460/1606/70535/1705/80605/1805/90675/1903/100750/11002/110825/11101/120895/11200/130965/11309/131040/11407/141110/11505/151185/11604/161255/11702/171325/11800/181400/11908/181475/12006/191515/12103/201615/12201/211685/12308/211760/12406/221835/12503/231905/12601/241975/12708/242050/12805/252125/12902/262195/1300 مي شودكه مقدار قند ساكاروز موجود در ابهاي صافي مصرفي براي تهيه شير آهك محدود باشد تادر صورت تجزيه قند ضايعات چندان زيادي نباشد . آماده سازيگازه خروجي از كوره آهك براي مصرف در قسمت تصفيه مخلوط گازي خارج شده از كوره آهك كه محتوي گاز دي اكسيد كربن است به هنگام خروج از كوره دماي بالايي داشته و ذرات معلق گرد و غبار نيز به همراه دارد به همين دليل مخلوط گازي )عبور داده تا ضمن تعديل دماي آن ذرات معلقgas washar را از دستگاهي به نام شستشوي گاز( همراه آن نيز تا حد ممكن جدا سازي شود .دستگاه شستشوي گازهمان طوركه در نمودار 6-5 مشاهده مي شود، شامل استوانه اي است كه در ديواره داخلي آن تعدادي صفحات افقي تعبيه شده است . جريان آب سرد از قسمت بالا وارد دستگاه شده بر روي صفحات مذكور پاشيده مي شوداين عمل موجب مي شود كه آب به قطرات ريزي تبديل شود و جريان گاز از پايين به دستگاه مي آيد ضمن عبور از بين صفحات با قطرات آب برخورد كرده و هم دماي كاهش مي يابد و هم ذرات معلق در آن تا حد زيادي جدا سازي مي شودو در نهايت از قسمت بالايي دستگاه بيرون مي رود. اگر گاز با دماي بالا بكار گرفته شود، ضمن صدمه زدن به لوله ها و پمپهاي انتقال دهنده ،ممكن است كه به هنگام دميده شدن به درون شربت ، تجزيه مواد قندي را موجب مي شود. مراحل تصفيه شربت خام در كارخانه هاي توليد شكر شمايي ساده از مراحل مذكور در نمودار6-6مشاهده مي شود،گر چه اين مراحل ممكن است در پاره اي جزئيات از كارخانه اي به كارخانه ديگر تفاوتهاي داشته باشد و نمودار حالت كلي و ساده را نشان مي دهد . مراحل مذكور ذكر شده به شيوه كلاسيك نيز معروف است . حال با توجه به نمودار6-6 به بررسي هر يك مراحل پرداخته مي شود. آهك زدن شربت (Liming,Defecation) زدن آهك به صورت شير آهك به شربت خام در روشهاي كلاسيك غالبا طي دو مرحله مقدماتي و اصلي انجام مي شود. آهك زدن اول يا مقدماتي يا پرشولاژ(Preliming,Prechaulage) علت آنكه زدن شير آهك به شربت خام در دو مرحله صورت مي گيرد آن است كه محققين بر اين باورندكه وارد كردن يك مرحله اي آهك، موجب افزايش ناگهاني و بيش از حدPH در شربت شده و با تجزيه ساكاروز همراه است ،بنابراين بايد مقدار كمي از آهك را (حدود يك دهم كل آهك مصرفي در تصفيع)در يك مرحله مقدماتي وارد شربت كرد و بقيه در مرحله دوم به شربت زده شود. بدين ترتيب تا حدي از مشكل مذكور كاسته مي شود . اهداف آهك زدن مقدماتي اولا خنثي كردنPH اسيدي شربت خام و ثانيا ايجاد شرايط وPH مطلوب براي انعقاد و بهم چسبيدن ناخالصيهاي كلوئيدي بخصوص پروتئين ها مي باشد. PH مناسب در مرحله آهك خور مقدماتي را جدول 2/11-8/10 و قليائيت مناسب را حدود 2/0تا3/0 گرم اكسيد كلسيم درصد سانتيمترمكعب شربت توصيه مي كنند. در PH بالاتر از اين حد ، عمل انعقاد و بهم چسبيدن ناخالصيهاي كلوئيدي به نحو مطلوب صورت نمي گيرد و در PH كمتر ممكن است كه قسمتي از مواد كلوئيدي كه آماده رسوب كردن شده اند، از حالت رسوب خارج شده و به حالت محلول در شربت باقي بمانند. در مرحله آهك زدن مقدماتي هر چه از درجه حرارت بالاتري استفاده شود، بايدزمان عمليات كوتاهتر در نظر گرفته شود. برخي محققين كاربرد درجه حرارت نسبتا كمتر را در اين مرحله مناسبتر مي دانند، زيرا معتقدند كه كاربردحرارت بالا در محيط قليايي موجب مي شودكه برخي مواد كلوئيدي مانند مواد پكتيكي شكسته شده و و به صورت محلول در شربت باقي بمانندو يا از حالت بهم چسبيده خارج شوند. در صورت بروز اين پديده و باقي ماندن اين مواد در شربت با توجه به تاثير آنها در افزايش ويسكوزيته،صاف كردن شربت و رسوب ناخالصيها در مراحل بعد با مشكل مواجه خواهد شد. براي مثال اگر درجه حرارت شربت در مرحله آهك زدن مقدماتي 35،40،55 و يا 70 درجه سانتيگراد باشد ، زمان توقف شربت در مرحله مذكور به ترتيب 23،20، 15، 7دقيقه در نظر گرفته مي شود،البته به اعتقاد برخي از محققين از بين شرايط مذكور دماي 40 درجه سانتيگراد و زمان20 دقيقه با نتايج بهتري همراه بوده است . اگر آهك زني مقدماتي به صورت مناسبي صورت گيرد ،عمده ترين اثرآن در انعقاد و ته نشين سازي ناخالصيهاي پروتئيني خواهد بود، براي اين منظور افزايش تدريجي PH در اين مرحله پيشنهاد مي شود . از جمله روشهاي آهك زني مقدماتي روش اسپنگلر(Spengler preliming) است كه از روشهاي قديمي تر بوده و در آن اهك زني به صورتي انجام مي شودكه افزايش PH شربت تدريجي و يكنواخت مي باشد. از روشهاي ديگر ،آهك زني مقدماتي چند مرحله اي پيش رونده (multi-stage progressive preliming) مي باشدكه تتوسط ددكو واساتكو(Dedek and Vasatko ) ابداع شد ، در اين رو نيز افزايش PH شربت تدريجي ،اما حالت پلكاني و چند مرحله اي دارد به عبارت ديگر سعي مي شود كه آهك زني به شكلي انجام شودكه ضمن افزايش PH، شربت در هر PH خاص اندكي باقي بماندو سپس بالا رود ، دران روش حتي گاهي افزايش PHدر شربت در 7 تا 8 مرحله انجام مي گيرد ،توجيهي كه محققين براي اين شيوه آهك زني مقدماتي دارند، آن است كه هريك از مواد كلوئيدي(مواد پروتئيني )در PH خاصي حالت انعقاد و رسوب كردن پيدا مي كنند ،لذا بايددر هر PHاندكي توقف وجود داشته باشد تا عمل فوق انجام گيرد. در مورد مواد پروتئيني اين مساله احتمالا به تفاوت نقطه ايزوالكتريك (isoelectric point) پروتئينهاي مختلف مربوط مي شود. اين روش گرچه هنوز مورد تاييد بسياري از محققين مي باشد ، اماگفته مي شودكه وقتي كه افزودن آهك به شربت حالت چند مرحله اي (مثلا7تا8 مرحله اي )داشته باشد امكان داردبه صورت موضعي افزايش بيش از حد قليائيت (local over -alkalization) پيش آيد و تداوم رسوب ناخالصيها با اختلال مواجه شود . با توجه به اين مساله روش پيش رونده غير مرحله اي (stepless progressive preliming) مطرح شدو اولين تجربه موفق در اين روش با استفاده از آهك زن مقدماتي بريگل مولر(Brieghel Muller prelimer) بدست آمد. در اين روش با استفاده از جريان غير هم جهت (متقابل) شربت خام و شير آهك در دستگاه آهك زدن مقدماني، حالت خاصي از افزايش تدريجي و يكنواخت PH شربت را بوجود مي آورند. در نمودار 6-7 روشهاي مختلف انجام عمليات در آهك زدن مقدماتي از نظر چگونگي روند افزايش PH شربت در طول زمان مقايسه شده اند. نمودار 6-7- تغييرات PHشربت خام با اعمال روشهاي متفاوت آهك زدن مقدماتي براي انجام اين مرحله دستگاه هاي مختلف آهك زن(آهك خور) مقدماتي وجود داردكه از جمله به دو نوع زير مي توان اشاره كرد : 1-آهك زن مقدماتي بريگل مولر 2-آهك زن مقدماتي ناوو(Naveau-prelimer) دستگاه آهك زن مقدماتي بريگل مولر شامل يك نيم استوانه افقي است (نمودار6-8)كه توسط جداره هاي كه تا كف نيم استوانه امتداد ندارند به چند خانه تقسيم شده است. روي جداره هاي مذكور دريچه هايي متحرك (baffles)تعبيه شده است . يك همزن محتويات نيم استوانه را در سرتاسرآن به هم مي رند. تعداد خانه هاحداقل6 عدد است . شربت خام از يك طرف دستگاه و قسمت اصلي شير آهك از سمت مقابل آن به دستگاه وارد شده و بتدريج با هم مخلوط مي شوند. با تغيير جهت دريچه ها مي توان حركت شير آهك را از خانه اي به خانه ديگر كنترل كرده و حالت قليايي در هر خانه و همچنين افزايش تدريجي PHشربت را در طول دستگاه در حد مطلوب تنظيم نمود . نمودار 6-8- دستگاه آهك زن مقدماتي بريگل مولر (سمت چپ) ودستگاه آهك زن مقدماتي ناوو(سمت راست ) دستگاه آهك زن مقدماتي ناوو شامل استوانه عمودي است كه توتسط جدارهاي افقي به چند ططبقه تقسيم شده است (نمودار6-8) طبقات از كناره ها و از قسسمت مركزي استوانه بهم مرتبط هستند. يك همزن بزرگ كه داراي پاروهايي در هر دو طبقه است محتويات استوانه را بهم مي زند . معمولا شربت خام از قسمت بالا وارد شده و به طرف پايين حركت مي كند ، شير آهك نيز از سمت پايين وارد شده و تدريجا با شربت مخلوط مي شود. در مرحله آهك زدن مقدماتي ،امكان ايجاد كف زياد است و مي توان با مواد ضد كف تا حدي مشكل مذكور را كاهش داد.در برخي كارخانه هابه جز شيرآهكي كه در اين مرحله به شربت خام زده مي شود، مقداري از گل برگشتي از دكانتور را كه حاوي ذرات كربنات كلسيم است به دستگاه آهك زن وارد مي كنند (calcium carbonate recycling)، اين عمل در دستگاه بريگل مولر در خانه اول تا سوم صورت مي گيرد. همان طور كه قبلا گفته شد،كريستالهاي كربنات كلسيم موجود در گل برگشتي نقش مهمي در امر تصفيه داشته و با جذب سطحي ، برخي ناخالصيها را به خود جذب كرده و آنها را رسوب مي دهند. اين ناخالصيها بخصوص شامل مواد كلوئيدي (پكتينها)و مواد رنگي كه در سطح خود بار منفي دارند، مي شوند از طرف ديگر گل برگشتي حالت قليايي داشته و درافزايش PHشربت خام موثر است. همچنين ذرات كربنات كلسيم موجود در گل برگشتي وقتي وارد شربت مي شوند،به عنوان هسته هاي اوليه براي توليدكريستالهاي درشتر كربنات كلسيم عمل مي كنند. به عبارت ديگر ذرات كربنات كلسيم كه بوسيله گل برگشتي وارد شربت شده اندبه همراه شربت مراحل آهك زني را طي كرده و به مرحله كربناسيون يك مي رسند، در آنجابا زدن گاز كربنيك به شربت ،مولكولهاي جديد كربنات كلسيم در شربت بوجود مي آيد. اين ذرات جديد به دور هسته هاي اوليه كربنات كلسيم كه مربوط به گل برگشتي است تجمع كرده و با اتصال به آنها موجب درشتر شده آنها مي وند. وقتي كريستالهاي كربنات كليسم درشترشوندراحتتر رسوب كرده وموجب رسوب ناخالصيهاي ديگر مي شوند. بعضي از محققين پيشنهاد مي كنند كه گل برگشتي قبل از ورودشربت خام به آهك زن مقدماتي و در مخزني جداگانه و شربت اضافه شود، در اين حالت حجم مخزن را طوري انتخاب مي كنند كه ماندن شربت در مخزن فوق و مخلوط شدن آن با گل برگشتي بيش از 2تا3 دقيقه طول نكشد. آنها بيان مي كنندكه با اين شويه ،امر تصفيه و كاهش مواد رنگي و جداسازي مواد پكتيكي بهتر صورت مي گيرد . كرم كردن شربت آهك خورده پس از آهك زدن مقدماتي ،شربت را گرم مي كنند، اين عمل در گرم كننده هاي مخصوص انجام مي شود. گرم كردن در اين مرحله به امر جداسازي ناخالصيها و تبديل تركيبات محلول به نامحلول كمك كرده و به علت همراه شدن قليائيت بالا و حرارت بالادر كاهش آلودگي ميكروبي شربت نيز موثر است. از طرف ديگر مرحله آهك زدن دوم در مقايسه با آهك زدن مقدماتي معمولا در دماي بالاتري انجام مي شود. آهك زدن دوم يا اصلي يا شلاژ(Liming,Chaulage) از جمله تاثيراتي كه مرحله آهك زدن اصلي بر شربت دارد، موارد زير هستند 1-تجزيه قند هاي انورت(اينورت) وجلوگيري از وارد شدن آنها در واكنشهايي كه منجر به ايجاد رنگيزه قهوه اي و تيره شدن رنگ شربت ميشود . قسمتي از مواد حاصل از تجزيه قند هاي انورت با آهك واكنش داده و قابل رسوب كردن و جداسازي ميشوند . البته همانطور كه در ابتداي فصل شش بيان شد اگر ميزان قندهاي انورت زياد باشد و محيط قلياييقوي همراه با حرارت بالا به مدت طولاني در اين مرحله داشته باشيم ، تجزيه قندهاي انورت به صورت واكنشهاي زنجيره اي پيش رفته و در نهايت منجر به پديد آمدن مواد اسيدي مانند اسيد لاكتيك ميشود ،قسمتي از مواد اسيدي بوجود آمده با آهك تركيب شده و ايجاد كمپلكسهايي مي كند كه حالت اسيدي ندارد . اما در صورت بالا بودن مقدار اسيد ، قسمت عمده مواد اسيدي در شربت باقي مانده و مراحل بعد ميروند وموجب نزول PH وتجزيه ساكاروز و خو رندگي دستگاهها رميشوند . 2-اسيدهاي آمينه مانند اسيد آسپارتيك و اسيد گلوتاميك و يا اسيد آمينه ها ي داراي عامل اميدي مانند آسپا راژين گلوتامين تحت تاثير محيط قليايي همراه با حرارت ، به تركيباتي مانند اسيد پيروليدون كربوكسيليك تبديل ميشود . بنابرين اسيد آمينه هاي مذكور نمي توانند در واكنشهاي قهوهاي شدن (ميلارد)كه بين آنها و قندها ي انورت واقع ميشود ، شركت كنند . 3-در اين مرحله چون حالت قليايي بالا همراه با حرارت بالا وجود دارد ، لذا از فعاليتهاي ميكروبي در شربت جلوگيري شده و ميكروارگانيسم هاي موجود در شربت تا حد زيادي از بين ميروند 4-عمده ترين تاثير اين مرحله آن است كه مقدار كافي آهك اضافي (آهك آزاد )در شربت بوجود مي آيد اين آهك كه با مواد موجوددر شربت واكنش نداده وقتي به مرحله كربناسيون مي رسد ، پس زدن گازكربنيك به شربت ، با آن ايجاد كربنات كلسيم مي كند كه نقش تعيين كننده اي در جدا سازي ناخالصيها دارد. مقدار شير آهك مصرفي در مرحله آهك زدن اصلي حدود9 تا 10 برابر مرحله اول است و ميزان قليائيت براي مثال به بيش از 5/1 گرم اكسيد كلسيم درصد سانتيمتر مكعب شربت مي رسد . مدت توقف شربت در دستگاه آهك زن اصلي بستگي به درجه حرارت شربت دارد، مثلا در دماي 70 تا 75 درجه سانتيگراد حدود 15 دقيقه و چنانچه دما به حدود 85 برسد ، زمان ببه 10 دقيقه كاهش مي يابد . دستگاه آهك زن اصلي معمولا به شكل استوانه اي عمودي است . كه هم زني با پاروهاي بلند درآن نصب شده تا شربت و شير آهك وارد شده به دستگاه را به خوبي مخلوط سازد. نمودار 6-9- دستگاه آهك زن اصلي همان طور كه بيان شد يكي از اهداف مرحله آهك زدن اصلي تاثير قند هاي انورت است لذا چنانچه در شربت تصفيه شده ميزان قند هاي انورت بالا باشد يكي از دلايل آن مي تواند مربوط به عملكرد نادرست در مرحله فوق باشد وقتي كه قند انورت زيادي در شربت تصفيه شده (شربت رقيق) وجود داشته باشد و شربت به مرحله تغليظ وارد شود به خصوص در مراحل اوليه تغليظ كه درجه حرارت بالاست امكان تجزيه قندهاي انورت و تبديل آنها به تركيبات اسيدي مانند اسيد لاكتيك وجود دارد.اگر چنين پديده اي وي دهد با نزول PH (افت قليائيت) در شربت ، احتمال دارد كه با تجزيه قند ساكاروز و ايجاد قند هاي انورت جديد مواجه شويم . چون اين واكنشها به ورت زنجيره اي ادامه افته و تجديد مي شود، مي تواند افلت قليائيت شديد تري را به همراه داشته باشدو گاهي PH شربت در حال تغليظ در اواپراتور از حدود 9 به6 نزول يابد. اين پديده نامطلوب بوده و موجب ضايعات قندي وبروز خورندگي در دستگاهها است . از طرف ديگر انتقال قند انورت به مرحله طباخي تاثير منفي در كريستاليزاسيون داشته و ايجاد رنگ قهوه اي وكاهش كيفيت شكر و ضايعات قندي بيشتر از موجب خواهد شد. كربناسيون اول(First Carbonation) همان طور كه گفته شددر مرحله آهك زدن اصلي ،سعي مي شودكه در شربت ، آهك آزاد بوجود ايد . در مرحله كربناسيون با زدن گاز كربنيك به شربت ،آهك مذكور به كربنات كلسيم تبديل شده و اين ماده كه آماده رسوب كردن است با خاصيت جذب سطحي ، ناخالصيهاي ديگري را جذب كرده با خود رسوب خواهد داد . پس عمده ترين واكنش در مرحله كربناسيونايجاد كربنات كلسيم در شربت است هدف ديگر اين مرحله آن است كه آهكهايي را كه با ساكاروز به حالت ساكارات در آمده اند به كربنات كلسيم تبديل كرده و ملكولهاي ساكاروز را آزاد سازد . PH مناسب در مرحله كربناسيون يك ،حدود 11(2/11-8/10) و قليائيت معمولا در حدود 1/0 گرم اكسيد كلسيم درصد سانتيمتر مكعب در نظر گرفته مي شود ، البته تنظيم اين شرايط به مراحل قبل و بعد نيز بستگي دارد. چنانچه PH كمتري داشته باشيم ، احتمال داردكه برخي مواد كه به صورت نامحلول در آمده اند ، مجددا حالت محلول پيدا كرده و جدا سازي آ نها با مشكل مواجه شود . PH بالاتر نيز نشان دهنده زياد بودن آهك باقي مانده در شربت است . اين مساله حاكي از مصرف زياد شير آهك در مارحل آهك زني است ، در چنين شرايطي براي رسوب كردن ناخالصيها در دكانتور ، زمان طولاني تري نياز خواهدبود. دستگاه كربناسيون يا كربناتور (carbonator) شامل تانكهاي استوانه اي بزرگي است كه از قسمت بالاي ان شربت آهك خورده وارد شده و از قسمت پايين گاز كربنيك به درون شربت دميده مي شود. تزريق گاز كربنيك از طريق لوله هايي انجام ميش.ود كه سوراخهاي متعددي دارندو گاز را به صورت حبابهايي ريزي ، درون شربت پخش مي كنند (نمودار6-10)دستگاه مي تواند همزن داشته باشد . نمودار 6-10- شمايي از نوعي دستگاه كربناسيون يا كربناتور اغلب به جز تانك اصلي ممكن است كه مخزن كوچكتري به نام دستگاه گردش دهنده شربت (circulator) در مجاورت تانك اصلي وجود داشته باشد . در اين مخزن بخشي از شربت گاز خورده به صورت جريان گردشي از تانك اصلي خارج شده و با شربتي كه در حال ورودبه تانك اصلي است ، مخلوط مي شود، سپس به تانك اصلي كربناتور منتقل مي گردند. اين جريان به صورتي برقرار مي شودكه مقدار شربت در حال گردش به حدود 7 برابر مقدار شربت جديد ورودي به تانك اصلي مي رسد عمل گردش دادن شربت براي افزايش راندمان گاز خوردن شربت انجام مي شود . اندازه حبابهاي گاز كربنيك وارد شده به شربت هر چه كوچكتر باشد به علت اينكه سطح تماس بيشتري با شربت پيدا مي كند ، بهتر است . البته زياد كوچك بودن سوراخهايي كه گار از طريق آنها به درون شربت دميده مي شود، سبب مسدود شدن آن سوراخها پس از مدت كوتاه مي گردد. براي اينكه تماس حبابهاي گاز با شربت طولاني باشد ، ارتفاع كربناتور و شربت موجود در آن را زياد مي گيرند .( گاهي حدود 6 تا 8 متر ). تا حبابها گاز ضمن صعود به بالاي تانك ، فرصت بيشتري براي واكنش با شربت داشته باشند . هر چه ذرات ناخالصي و كريستالها كربنات كلسيم در اين مرحله بهتر تجمع كرده و درشتر شوند، رسوب كردن و جداسازي آنها در مرحله بعد و سريعتر انجام خواهد شد . موارد زير بعضي ديگر از عوامل موثر در عملكرد مناسب درمرحله كربناسيون يك هستند : وزن مخصوص و غلظت شربت ، درجه حرارت شربت ، سرعت جريان شربت ، فشار و سرعت گاز كربنيك ، درصد گاز كربنيك ، در گاز ورودي به كربناتور ع كيفيت عمليات در مراحل قبل از براي مثال تنظيم بومه شير آهك ، مناسب بودن مقدار شير آهك مصرفي و كيفيت آهك پس از زدن گاز كربنيك به شربت ، آنرا از يك مبدل حرارتي گذرانده و گرم مي كنند هدف آن است كه با اعمال حرارت بر سرعت رسوب كردن كربنات كلسيم و ناخالصيها افزوده شود ، لذا شربت تا دماي 90 تا 95 درجه سانتي گراد رسانده وسپس براي ته نشين شدن ناخالي ها به دكانتور منتقل مي سازندقبل از ورود شربت به دكانتور براي اينكه مشخص شوند كه آيا مراحل تصفيه تا اين مرحله به خوبي انجام گرفته يا خير ، آزمايش ساده اي را مي توان انجام داد اين آزمايش در واع سرعت رسوب كردن كربنات كلسيم و ناخالصيهاي وضعيت اندازه ذرات در حال رسوب را تعيين مي كند . براي اين منظور نمونه اي از شربت را قبل از ورود دكانتور برداشت كرده و آن را در ظرفي (مثلا يك استوانه مدرج شيشه اي ) مي ريزيم و سرعت ته نشين شدن ناخالصيها و شفافيت شربت باقي مانده در سطح واندازه و درشتي ذرات درحال ته نشيني را مورد ارزيابي قرار مي دهيم در برخي از كارخانه ها به منظور افزايش سرعت ته نشيني ناخالصيها و كربنات و كلسيم تركيباتي به شربت افزوده شود ، اين تركيبات كمك كننده به ته نشيني (Cettang aids) معمولا قبل از ورود شربت به دكانتوربه آن اضافه مي شود برخي از اين تركيبات انعقاد و تجمع و به هم چسبيدن ناخالصي ها را افزايش داده و بدين ترتيب موجب تسريع وته نشيني آنها مي شود از جمله اين مواد ماده اي است با نام تجاري سپاران ( Separan Ap30) كه از مشتقات پلي اكريل اميد (Pol Uacrulamide) بوده و به ميزان 2 تا 3 (ppm)به شربت قبل از ورود به دكناتور زده مي شود . ته نشين سازي ناخالصيها شربت خارج شده از كربناسيون يك پس از گرم شدن ه دستگاهي به نام ته نشين سا يا ترسي كننده يا دكانتور وارد مي شود. دكانتور شامل تانكي استوانه اي و عمودي است كه قسمت داخلي آن به چند طبقه تقسيم شده است طبقات به سمت قسمت مركزي شيب دار هستند. در قسمت مركزي محوري وجود دارد كه تعدادي بازوي پارو مانند به آن متصل است و با حركت دوراني و بسيار آرام محور ، بازوها نيز حركت مي كنند . (نمودار 6-11) وقتي شربت وارد دكانتور مي شودو مدتي مي ماند در هريك از طبقات مقداري از ناخالصيها رسوب مي كنند و شربت زلال در قسمت بالاي هر طبقه قرار مي گيرد ، شربتهاي زلال توسط لوله ها و پمپهايي تدريجا از هر طبقه دستگاه خارج مي شوند .رسوبات ته نشين شده روي هر طبقه ،تحت تاثير شيب طبقات و حركت آرام پاروها در هر طبقه ، تدريجا به سمت بخش مركزي دستگاه رانده شده و در نهايت به عنوان گل (mud) با استفاده از پمپهاي مخصوصا دكانتور خارج مي شوند. رسوبات ايجاد شده در طبقات پاييني بيشتر از طبقات بالايي است . براساس وضعيت ته نشيني ناخالصيها مي توان ميزان ورود شربت به دكانتور و ارتفاع شربت و سرعت خارج كردن گل را تنظيم نمود بدست اوردن شربت زلال تر نشان دهنده عملكرد مناسب در دكانتور و مراحل قبل از عواملي ماننددرجه حرارت شربت ، قليائيت مرحله كربناسيون يك، مقدار شير آهك مصرفي در مراحل آهك زني غلظت و وزن مخصوصي شربت و ويسكوزيته شربت از جمله عوامل موثر در بهبود كار دكانتور هستند . بهتر است كه درجه حرارت شربت در دكانتوركمتر از 80 تا 85 درجه سانتگراد نباشد، زيرا كاهش دما ويسكوزيته شربت را افزايش داده و رسوب ناخالصيها را كند مي سازد . همراه با گل ته نشين شده در دكانتور ، كمي شربت نيز وجود دارد كه بايد توسط صافيهاي مخصوص (صافي خلا) از گل جدا شود. بنابراين گلها پس از خارج شدن از دكانتور به صافي خلا مي روند. مقدار بسيار كمي از اين گل نيز به عنوان گل برگشتي به مراحل قبل (مثلا آهك زن مقدماتي )برگشت داده مي شود . نمودار 6-11- دكانتور صافي گردان تحت خلا(Rotary Vacuum Filter) كار اين صافي آن است كه تا حد ممكن مواد قندي موجود در گل جرا جدا سازي كند. صافي مذكور شامل استوانه اي افقي مشبك است كه درون يك نيم استوانه بزرگ ناو مانندكه محتوي گل دكانتوراست ، مي چرخد (6-12) بر رويسطح استوانه پارچه صافي مخصوص كشيده شده و از قسمت داخلي استوانه توسط لوله هايي كه به پمپ خلا متصل هستند، خلا به قسمت سطحي استوانه اعمال مي شود . نمودارهاي6-12- نماي ظاهري و قسمتهاي داخلي صافي خلا در اثر اعمال خلا به سطح استوانه هنگامي كه استوانه درون گل حركت مي كند، لايه اي از گل به ضخامت حدود1 تا 5/1 سانتيمتر برسطح استوانه مي چسبد و شربت موجود در آن مكيده مي شود، براي اينكه جدا سازي و شستشوي شربت موجود در لايه گل كه برسطح استوانه چسبيده ، به صورت كاملتري انجام گيرد ، در قسمت بالاي استوانه ، آبفشانهايي تعبيه شده كه بر روي لايه گل آب گرم مي پاشند. براي شستشوي بهتر لايه گل بايد خامت ان يكنواخت بوده و تا لحظه جدا شدن از سطح استوانه مرطوب بماندو با پاشيدن آب از خشك شدن آن جلوگيري شود . پس از مكيده شدن شربت از لايه گل چسبيده به سطح صافي ، در قسمت انتهايي ، لايه گل توسط تيغه اي از سطح جدا مي شود. براي اينكه جدا شدن لايه گل از سطح صافي براحتي صورت گيرد، درست در قسمت انتهايي و در محل تيغه ، خلا قطع شده و بجاي آْن از قسمت داخلي جريان بخار يا هوا ازطريق لوله ها به زير لايه گل دميده مي شود. گلي كه صاف شده و از صافي خلا خارج مي شود(گل صافي خلا) مقدار كمي (مثلا حدود 5/0تا 1/0 درصد وزني چغندر مصرفي ) قند با خود دارد كه اين قند معمولا قابل جدا سازي نبوده و همراه با گل از كارخانه خارج مي شود. قند باقي مانده در گل صافي خلا جزءضايعات قندي كارخخانهمحسوب مي شود، لذا بايد به دقت مقدار آن در نمونه هاي برداشت شده از گل صافي اندازه گيري شودتا در محاسبات ضايعات كارخانه منظور گردد. گل صافي خلا را مي توان كمي رقيق كرد و براي خنثي كردن حالت اسيدي زمينهاي داراي خاكهاي اسيدي و به عنوان كود آهكي در آن زمينها در حد كم استفاده كرد. شربت يا آب قند دار بدست آمده از صافي خلا كه بسيار رقيق است مي تواندبا شربت حاصل از دكانتور مخلوط شده و به مرحله كربناسيون دوم برود، اما با توجه به رقيق بودن يا زياد شودت آن ، بهتر ايت كه از آن براي تهيه شير آهك استفاده شود. صافيهاي خلا پس از مدتي كه كار مي كنند ، سوراخهاي پارچه هاي صافي در آنها مسدود شده و بايد نسبت به شستشو يا تعويض پارچه هاي صافي اقدام كرد . براي شستشوي بهتر پارچه هاي صافي از محلول رقيق اسيد كلريدريك مي توان استفاده كرد . شربت زلال گرفته شده از دكانتور بهتر است كه قبل از انتقال به مرحله كربناسيون دوم صاف شود ، براي اينكار غالبا از صافيهاي فشار استفاده مي شود ، لذا در اين قسمت در مورد اين نوع صافيها و همچنين صافيهاي مكانيكي توضيحاتي داده مي شود. صافيهاي فشار(Pressure Filters) به اين علت به آنها صافي فشار گفته مي شودكه براي عبور دادن شربت از صافي از پمپهاي قوي استفاده مي شود. انواع مختلفي از آنها وجود دارد و از جمله موارد زير : صافي فشار صفحه و قاب(Plate and framepressu refiters) اين صافيها شامل تعدادي صفحات و قابهاي فلزي هستند، هر صفحه با پارچه صافي ازدو طرف پوشانده شده است و پارچه صافي بوسيله قاب محكم گرفته شده است . در نتيجه فضاي مياني صفحات خالي بوده و حالت كيسه مانندي پيدا كرده اند . صفحات مذكور بر روي دستگاه صافي به طور پشت سر هم نصب شده اند (نمودار 6-13) صفحات و قالبها داراي روزنه اي هستندكه پس از نصب صفحات بر روي دستگاه ، اين روزنه ها درمجاورت هم قرار گرفته و حالت لوله مانندي پيدا مي كنند. با شروع كار دستگاه ، شربت وارد فضاي حد فاصل صفحات شده و آنگاه از پارچه هاي صافي عبور كرده و به قسمت مياني هر صفحه مي رود، در نتيجه گل ذرات معلق موجوددر شربت بر روي سطح خارجي پارچه هاي صافي مي ماندو شربت صاف شده از طريق روزنه هاي ديواره قابها وارد لوله اي مي شودكه به همه صفحات اتصال داردو از طريق شربت صاف شده از دستگاه صافي خارج مي شود. پس از كربناسيون اول ، براي صاف كردن شربت حاصل از دكانتور كه مي خواهد به كربناسيون دوم برود، اغلب از اين نوع صافي فشار استفاده مي شود. گل باقي مانده روي صافيهاي فشار ، هنوز مقدار كمي قند دارد. براي بازيافت اين قند پس از مدتي كه دستگاه كار مي كند. جريان شربت ورودي به دستگاه قطع شده و به جاي آن جريان آب برقرار مي شود. جريان آب ، گل باقي مانده روي صافيها را شستشوداده و مقداري از قند موجود در آن را جدا سازي مي شود. د ر نهايت بهتر است كه گل شستشو شده بيشتر از 8/0 درصد قند نداشته باشد . معمولا وقتي كه غلظت آب قند دار حاصل از شستشوي صافي به كمتر از 3 درصد برسد ، شستشو را متو قف كرده و پس از قطع جريان آب، گل شستشو شده، از دستگاه تخليه مي گردد. آب قند دارد حاصل از شستشوي صافي را مي توان در تهيه ير آهك استفاده كرد . صافيهاي فشار ورقه اي يا برگي (Lcafpressurefilters) اين نوع صافي نيز با طرح هاي متفاوتي تهيه مي شود، برخي از آنها به صورتي افقي برخي ساختمان عمودي دارند . نمودار 6-14 نمونه اي از نوع افقي اين صافي ها را نشان مي دهد اين صافي ها به صافي هاي صفحه و قاب شباهت دارد، با اين تفاوت كه ورقه هاي (صفحات) صافي درون مخزن استوانه اي نصب شده اند پارچه هاي صافي روي هر لايه (صفحه) راپوشانده است و شربت درون مخزن وارد شده و گذشتن از ورقه هاي صافي صاف شده و در نهايت در لوله هاي جمع كننده اي كه در همه ورقه هاي صافي اتصال دارد وارد شده و از صافي خارج مي شود ذرات معلق در شربت نيز در پشت صافي باقي مي مانند . در برخي از انواع اين صافي ها ورقه هاي صافي حالت گردان دارند و در برخي ديگر ورقه هاي صافي به صورت افقي نصب شده اند صافيهاي فشار شمعي (Thc Candlefiitcrs OrthetubulaElementfilterc) اين صافي هاي شامل لوله هاي مشبك هستندكه بوسيله پارچه هاي صاف پوشانده شده اند لوله هاي مذكور درون مخزن استوانه اي به حالت عمودي نصب گرديده اند .شربت از قسمت پايين وارد مخزن شده و پس از عبور از پارچه هاي صافي و جداره لوله ها به داخل لوله ها مي رودو در نهايت از طريق يك لوله مشترك از صافي خارج ميگردد . ذرات ناخالصي معلق در شربت روي سطح پارچه هاي صافي مي ماند اين ناخالصي ها به صورت گل ، به هنگام شستشوي دستگاه از سمت پايين تخليه مي گردند . اين نوع صافي براي صاف كردن شربت پس از مرحله كربناسيون بخوبي قابل استفاده است . (نمودار 6-15) نمودار 6-15- صافي شمعي پارچه هاي صافي غالبا از جنس پارچه هاي كتاني هستند، البته دربرخي صافيها از پارچه ها پلاستيكي پلي پروپيلن استفاده مي شود. صافيهاي مكانيكي (Mechanical Filters) اين نوع صافيها اغلب براي تكميل عمل صاف كردن شربتي كه توسط صافيهاي فشار صاف شده ، بكار مي رود. اين كار بخصوص در مورد شربتهاي كه كربناسييون دوم را طي كرده و ميخاهد به مرحله طباخي منتقل شود صورت مي گيرد تا شربت زلالتري حاصل شود ساختمان كلي اين نوع صافيها مشابه صافيهاي فشار صفحه و قاب بوده وداراي صفحاتي هستند كه بروي آنها پارچه صافي كشيده شده است (نمودار 6-16)براي به حركت در آوردن شربت در صافي مذكور از نيروي ثقل(gravity) جاذبه استفاده ميشود بنابراين مخزن محتو شربت صاف نشده در سطحي بالاتر(بيشتر از3متر )از دستگاه صافي نصب ميشود. كربناسيون دوم( second carbonation) شربتي كه كربناسيون دوم فرستاده مي شود، قبل از ورود به مرحله كربناسيون دوم از يك گرم كننده عبور كرده و به دماي حدود100 تا 105 درجه سانتيگراد رسانده مي شود . اين عمل براي آن است كه بعضي از املاح محلول در شربت ، مانند بي كربناتها به تركيبات نامحلول مانند كربنات تبديل شده و آماده رسوب كردن شوند. در كربناسيون دوم هدف آن است كه تا حد امكان ناخالصيهاي محلول باقي مانده در شربت بخصوص تركيبات آهكي محلول از شربت حذف شوند. اگر اين تركيبات آهكي محلول در اين مرحله حذف نشوند، در مرحله تغليظ در اثر دماي بالا ، در لوله هاي مبدل حرارتي اواپراتورها رسوب كرده و راندمانانتقال حرارت را كم كنند . حضور املاح مذكور در مرحله طباخي نيز مشكل ساز است . در مرحله كربناسيون دوم بهم خوردن شربت و گرم بودن آن ، ضمن زدن گاز كربنيك به شربت ضروري و بااهميت است . اگر چنين شرايطي نباشد ، موادنامحلولي كه در شربت پديد مي آيندبه سرعت در همان مرحله كربناسيون رسوب كردنو ادامه كاررا با مشكل مواجه مي كنند در حالي كه اگر شربت حين گاز زدن بخوبي بهم بخورردو گرم باشد ، رسوبات در مرحله صاف كردن شربت جدا سازي مي شوند . معمولا عمل كربناسيون(اول ودوم)به صورتمداوم(Continuous)انجام شدهو حالت غير مداوم (batch) كمتر معمول است . از نظر ساختماني و روش كار ، دستگاه كربناسيون دوم مشابه كربناسيون اول عمل مي كند. كنترل عملگاز زدن مي تواند با تنظيم PH شربت خروجي از دستگاه وب ه طور خودكار انجام شود. ميزان ورودشربت به كربناتور و ميزان قليائيت شربت وبه طور كلي كار دستگاه بايدبه شكلي صورت گيردكه تا حد امكان تركيبات آهكي محلول در شربت به كربنات كلسيم نامحلول تبديل شوندو از بوجود آمدن و باقي ماندن بي كربنات كلسيم محلول ممعانعت شود . در صورت وجود بي كربنات كلسيم و باقي ماندن آن درشربت و انتقال آن به مراحل بعد ، اين ماده در آن مراحل به صورت كربنات كلسيم در آمده و در لوله و در لوله هاي انتقال دهنده لوله هاي مبدل حرارتي و پمپ ها رسوب خواهد كرد. قليائيت و PH مطلوب در كربناسيون دوم در مرحله كربناسيون دوم مشخص كردن قليائيت مطلوب و PH مطلوب بسيار مهم است البته عوامل مذكور براساس كيفيت چغندر مصرفي وكيفيت شربت خام و نحوه عملكردد مراحل قبل تا حدود ي تغيير مي كند PH شربت خروجي از كربناسيوندوم را حدود9 توصيه مي كند . قليائيت مطلوب در كربناسيون دوم قليائيتي است كه درآن تركيبات آهكي محلول در شربت در حد اقل ممكن باشد . براي تعيين قليائيت مطلوب در كربناسيون دوم مقداري از شربت صاف شده اي را مي خواهند به كربناسيون دوم بروند تهيه كرده و در آزمايشگاه به آن گار كربنيك دميده مي شود به عبارت ديگر شربت تحت شرايطي مشابه كربناسيون دوم قرار مي گيرد با دميدن گاز كربنيك در شربت PH كاهش مي يابد وقتي كه PH به محدود5/9 رسيد نمونه از آن برداشته و دميدن گاز در بقيه شربت ادامه مي يابد عمل نمونه برداري از شربتي كه درحال گاز خوردن است حدودا هر 2 دقيقه تكرار مي شود در مورد همه نمونه هاي بدست آمده قليائيت و مقدار سختي ( مقدار املاح آهكي محلول) اندازه گيري مي شود ودر نهايت با بررسي نتايج آزمايشها مشخص مي كنيم كه در كدام قليائيت كمتري سختي يا كمتري املاح آهكي محلول در شربت وجود دارد اين قليائيت همان قليائيت مطلوب كربناسيون دوم است براي مثال فرض كنيد نتايج آزمايشها برروي نمونه هاي شربت از نظر مقدار قليائيت و سختي بر حسب گرم اكسيد كلسيم در 100 سانتيمتر مكعب شربت به صورت جدول 6-6 مي باشد . جدول 6-6 مثالي از روند قليائيت و سختي در نمو نه هاي شربت قليائيت040/0036/0031/0021/0012/0007/0سختي240/0020/0014/0013/0016/0021/0 در مثال فوق مشاهده مي شود كه در قليائيت 021/0، ميزان سختي شربت حدود 013/0 بوده است به عبارت ديگر كمترين سختي شربت در قليائيت 021/0 گرم اكسيد كلسيم در 100 سانتي متر مكعب شربت توصيه كرد البته هر از چند مدت به خصوص زماني كه وضعيت چغندر مصرفي تغيير مي كند ويادريكي از مراحل قبل از كربناسيون دوم تغييرات عمده اي بروز مي كند بايد آزمايش قليائيت مطلوب تكرار شده وشراريط عملكرد در كربناسيون دوم بر حسب آن تنظيم گردد مقدار مصرف گاز دي اكسيد كربن در كربناسيون دوم كمتر از كربناسيون اول است واغلب به حدودنصف كربناسيون اول مي رسد . درجه حرارت مطلوب در كربناسيون دوم همانطور که گفته شد قبل از ورود شربت به کربناسیون دوم دمای آنرا به حدود 100 تا 105 درجه سانتیگراد می رسانند، تا بی کربنهای موجود در آن به کربنات نامحلول تبدیل شود بر اساس و اکنش زیر : Ca(HCO3)2→CaCo3↓+Co2+H2O در مرحله کربناسیون دوم نیز برای تداوم حالت فوق معمولاً دما را در حد 100 درجه سانتیگراد در نظر می گیرند. پس از مرحله کربناسیون دوم شربت بدست آمده باید تا حد امکان درجه خلوص بالایی داشته باشد. درجه خلوص شربت تصفیه شده تحت تاثیر کیفیت چغندر قند مصرفی و عملکرد مناسب در مرحله شربت گیری و بخصوص مجموعه عملیات تصفیه شربت خام است. تغییر در درجه خلوص شربت تصفیه شده حتی به مقدار کم تاثیر زیادی بر میزان ضایعات قندی کارخانه دارد. برای مثال اگر به علت عملکرد نامناسب در مراحل تصفیه در شربت بدست امده پس از کربناسیون دوم درجه خلوص به اندازه 5% درصد کاهش یابد، مقدار ضایعات قندی ملاس حدود 1% نسبت به چغندر قند مصرفی کارخانه افزایش پیدا می کند. چنین رویدادی ضایعات زیادی را بر کارهانه متحمل می کند. به عبارت دیگر اگر کارخانه روزانه 2 هزار تن چغندر مصرفی داشته باشد پس از بروز مساله فوق روزانه حدود 2 تن شکر را از دست خواهد داد. قلیائیت طبیعی و قلیائیت مصنوعی در ابتدای فصل ششم اشاره ای به این عوامل شد و حال نگاهی به دیگر آنها داریم. در شربت خام حاصل از چغندر املاح قلیایی سدیم و پتاسیم وجود دارد. این املاح معمولاً مراحل اولیه تصفیه را طی کرده و در مرحله کربناسیون به صورت زیر تغییر می نمایند و املاح آهکی محلول (مثلاً Ca(X)2 را تحت تاثیر قرار داده وآنها را به ترکیبات نامحلول تبدیل می کنند: 2Na-+2OH-+CO2↔2Na-+Co3--+H2O 2Na-+CO3--+Ca(X)2↔CaCO3↓+2Na-+2X- مشاهده می شود که املاح سدیم و پتاسیم می توانند نقش موثر در رسوب دادن املاح آهکی محلول داشته باشند. پس از رسوب کردن املاح آهکی به صورت کربنات کلسیم املاح سدیم و پتاسیم در شربت باقی می مانند و با بالا نگه داشتن قلیائیت شربت بخصوص در مراحلی که شربت حرارت می بیند تا حدی از تجزیه ساکاروز جلوگیری می کنند. املاح قلیایی مذکور بدین علت که منبع اولیه آنها چغندر قند است و قلیائیت طبیعی مشهورند. .قتی چغندر مصرفی ناسالم صدمه دیده و یخ زده باشد و یا در ضمن رشد با خشکسالی و کم آبی مواجه شده باشد معمولاً میزان قند انورت بیشتری در آن وجود دارد و به ضربت خام منتقل می شود. این قندهای آورت و مواد حاصل زیادتری را در شربت بوجود می آورند به طوری که عملیات تصفیه شربت و قلیائیت طبیعی شربت ممکن است قادر به رسوب دادن و جداسازی قسمت زیادی از آن ترکیبات نباشد. در چنین حالتی در برخی کارخانه ها به منظور کاهش دادن مقدار ترکیبات آهکی محلول در شربت و رسوب دادن آنها به صورت ترکیبات نامحلول و همچنین برای افزایش قلیائیت شربت مقدار کمی مواد قلیایی مانند کربنات سدیم و یا هیدروکسید سدیم (سو سوز آور) به طور مصنوعی به شربت اضافه می شود. به قلیائیتی که در اثر افزودن مواد مذکور در شربت بوجود می آید، قلیائیت مصنوعی است و این مواد ممکن است که در مرحله آهک زدن مقدماتی یا در مرحله کربناسیون اول به شربت اضافه شوند. اضافه کردن کربنات سدیم با این مشکل همراه است که احتمالاً مواد نامحلول بوجود امده درهمان محلی که کربنات سدیم به شربت اضافه می شود سریعاً بوجود امده و رسوب کنند در حالی که هدف آن است که رسوب گذاری در دکانتور یا صافیهای انجام شود. با استفاده از هیدروکسید سدیم کمتر با مشکل مذکور مواجه می شویم. لازم به یاداوری است که املاح سدیم جزء املاح بشدت ملاس زا بوده بنابراین در استفاده از آنها به عنوان مواد ایجاد کننده قلیائیت مصنوعی باید دقت کافی داشت و تنها در مواردی آنها را به کار بریم که چاره ای باقی نمانده باشد. صاف کردن شربت پس از کربناسیون دوم معمولاً شربت خروجی از کربناسیون دوم را پس از گرم کردن در دستگاه گرم کننده تا دمای 4105 تا 110 درجه سانتیگراد، لاز صافیهای فشار، مانند صافی شمعی و یا صافیهلای مکانیک عبور می دهند و شربت صاف شده آماده انتقال به مرحله تغلیظ است. قسمتی از ذرات معلق گرفته شده از شربت یا گل را که پشت صافیها گرفتار شده می توان در مرحله آهک زدن مقدماتی یا قبل از کربناسیون اول مجدداً به شربت وارد کرد. مقدار گل مذکور کم بوده و معمولاً قبل از تخلیه آن از صافیها آنرا با آب شستشو نمی دهند. سیستمهای تصفیه شربت خام با زدن همزمان آهک و گاز کربنیک یا دفکو- کربناسیون: آنچه تا کنون در مورد تصفیه شربت خام بیان شد، می تواد به عنوان روش کلاسیک آهک زنی و گاز زنی به شربت محسوب شود. از روشهای دیگر که امروزه غالباً مرسوم می باشد، روشهایی است که در آن فرایندهای آهک زنی و کربناسیون اول به فاصله اندکی از هم انجام می شود و حتی در مواردی اعمال مذکور به حالت همزمان و در یک جا صورت می گیرد. در سیستمهای مذکور معمولاً پس از گرم کردن شربت خام یک آهک زنی ملایم اعمال می شود و با فاصله اندک از آن و گاهش همزمان با آن، زدن گاز کربنیک یا مرحله کربناسیون اول نیز اجرا می شود، در چنین حالتی قلیائیت در شربت در حد کمی باقی می ماند. با گردن دادن مجدد و بازگشت دادن شربت، اعمال آهک زنی و گاز زنی تا حد کامل پیش می رود و سپس شربت حاصل به دکانتور منتقل گشته و از آنجا به کربناسیون دوم می رود. علت تغییر دادن روش کلاسیک و ابداع این روشها آن بود که وقتی شربت خام با محیط قلیایی قوی همراه با حرارت مواجه شود، احتمال تجزیه قمستی از ساکاروز موجود در شربت و تبدیل آن به گلوکز و فروکتوز( قندهای انورت ) وجود دارد، در چنین حالتی امکان ایجاد رنگیزه های تیره در شربت در اثر واکنشهای میلارد نیز بیشتر می شود. از طرف دیگر در شرایط مذکور بخصوص اگر قند انورت در شربت زیاد باشد، مواد حاصل از تجزیه می شود، این واکنشهای به صورت زنجیره ای می تواد ضایعات را افزایش دهد. در روش دفکو- کربناسیون، امکان بروز واکنشهای مخرب فوق کمتر می شود، چون شربت خام با آهک زنی ملایمتری روبرو می شود. در اغلب سیستمهای دفکو- کربناسیون، مرحله آهک زنی مقدماتی نیز وجود دارد. همچنین برای تکمیل عمل تصفیه معمولاً در سیتمهای مذکور بازگشت دادن گل کربناسیون( گل دکانتور) که حاوی ذارت کربنات کلسیم است و زدن آن به شربت به همراه شیر آهک نیز اجرا می شود. با توجه به همزمانی و یا ادغام کربناسیون اول و آهک زنی، دستگاه مورد استفاده در سیستم دفکو- کربناسیون که فرایند های مذکور در آن صورت می گیرد نیز با نام کربناتور خوانده می شود، گرچه در آن، هم عمل آهک زنی و هم گاز زنی انجام می شد. از جمله روشهای دفکو- کربناسیون که بر اساس نوع کربناتور نامگذاری می شوند و دو مورد زیر می توان اشاره کرد: کربناتور سیستم دور کربناتور بنینگ در سیستم دور غالباً دو تانک استوانه ای وجود دارد، شربت خام ابتدا وارد تانک اولیه که کوچکتر است می شود به این تانک اولیه، تانک مخلوط کننده گفته می شود. در آنجا قمستی از شیر آهک یا شیر ساکارات به شربت خام اضافه می شود، بعد شربت سریعاً به تانک دوم که تانک گاز زدن خوانده می شود، رفته و گاز کربنیک در آن تزریق می شود، یعنی فاصله چندانی بین آهک زنی و گاز زنی وجود ندارد. در تانک دوم ضمن گاز زدن قمستی دیگر از شیر آهک نیز به شربت اضافه می شود. پمپهایی شربت را بین تانمک دوم و تانک اول مجدداً گردش می دهد و این عمل تا کامل شدن عمل آهک زنی و گاز زنی در این مرحله ادامه می یابد. میزان شربتی که بین تانک اول و تانک دوم گردش مجدد دارد حدود 5 تا 9 برابر شربت خروجی از سیستم را تشکیل می دهد. شربتی که در نهایت از کربناسیون اول خارج شده، به دکانتور می رود و پس از ته نشینی ناخالصیها به کربناسیون اول خارج شده ، به دکانتور می رود و پس ایز ته نشینی ناخالصیها به کربناسیون دوم منتقل می شود. نمودار – دفکو- کربناسیون بر اساس سیستم دور. چگونگی ارتباط بین کربناسیون اول و دوم در شکل مشخص شده است. به تدریج در سیستم دوره تغییراتی داده شده، به طوری که تانک اول کوچکتر شده و بیشتر نقش مخزنی برای گردش دادن مجدد شربت را دارد و عمل زدن شیر آهک یا زدن شیر ساکارات و عمل زدن گاز هر دو در تانک دم صورت می گیرد که به بخشهایی تقسیم بندی شده است. میزان شربتی که گردش مجدد پیدا می کند به 3 تا 7 برتبر شربت خروجی از سیستم می رسد. نمودار – سیستم دفکو- کربناسیون دور، پس از تغییراتی که در آن اعمال شده است. در سیستم بنینگ تنها یک تانک وجود دارد و در همین تانک عمل آهک زنی و گاز زنی مربوط به کربناسیون اول اعمال می گردد. بدین تربیت هم در هزینه و هم در فضای اشغال شده بوسیله دستگاه، صرفه جویی شده است . تانک گاز زنی استوانه ای شکل است و بخش مخلوط کننده آن در قسمت بالای تانک تعبیه شده و قطری بزرگتر از تانک گاز زنی دارد. شربت خام به قسمت لوله گردش دهنده شربت ریخته و توسط آن وارد بخش مخلوط کننده می شود، در بخش مخلوط کننده، شیر آهک یا شیر ساکارات به شربت زده می شود، شربت بلافاصله در قسمت مرکزی تانک گاز زنی می ریزد و گاز می خورد. بعد توسط پمپ گردش دهنده (recirculation) مجدداً مسیر گفته شده را طی می کند و به همراه شربت خام جدید مجدداً به پخش مخلوط کننده می رود. در نهایت شربتی که مراحل آهک زنی و گاز زنی را طی کرده (carbonatch juice) از سیستم خارج شده و به دکانتور می رود و پس از طی کردن مرحله ته نشین سازی ناخالصی ها، شربت صاف شده به کربناسیون دوم وارد می شود. روشهای دیگر تصفیه شربت خام به غیر از روشهایی که تاکنون برای تصفیه شربت خامی که در دیفیوزر از چغندر قند گرفته میشود بیان شد، روشهای متعدد دیگری نیز در نقاط مختلف دنیا استفاده میشود. گرچه اساس روشهای مذکور کم و بیش مشابه هستند، اما هر یک از آنها به عنوان روشی خاص در تصفیه شربت خام مطرح می باشند، در این بخش به برخی از این روشها اشاره می شود: تصفیه شربت خام به روش بی. ام. 1. (BMA Juice Purification) در این روش به طور خلاصه مراحل عملیاتی زیر را اجرا می شوند: مخلوط کردن شربت خروجی از دیفیوزر با مقداری گل برگشتی از دکانتور گرم کردن مخلوط فوق انجام نوعی عملیات آهک زنی و گاز زنی همزمان یا دفکو – کربناسیون بر روی به مخلوط فوق. بدین منظور ضمن گاز زدن به شربت به طور همزمان شربت به ربت آهک خورده برگشتی از مرحله آهک زدن حد واسط مخلوط می شود. در نتیجه ph شربت از حدود 8/8 تا 9 بالاتر نرفته و از اثار سو قلیائیت زیاد که در آهک زنی معمولی وجود دارد جلوگیری می شود. آهک زدن حد واسط (intermediate liming) در این مرحله حدود 40 درصد کل اکسید کلسیم لازم برای تصفیه به صورت شیر آهک وارد شربت می شود. شربت بدست آمده بین این مرحله و مرحله قبل حالت گردشی (recycling) دارد. میزان شربت بازگشت داده شده به 8 تا 10 برابر خروجی از این مرحله می رسد. آهک زدن اصلی (main liming) در این مرحله حدود 60 درصد کل اکسید کلسیم لازم برای تصفیه به صورت شیر آهک به شربت زده می شود. باقی ماندن شربت به مدت لازم در تانک آهک زدن اصلی. کربناسیون اول گرم کردن شربت و انتقال آن به دکانتور. برگردان مقداری از کل دکانتور به مرحله اول برای مخلوط شدن با شربت خام خروجی از دیفیوزر. در صورت لزوم ممکن است به شربت زلال حاصل از مرحله قبل مجدداً مقدار اندکی شیر آهک زده شود (post liming) کربناسیون دوم. صاف کردن ربت حاصل از کربناسیون دوم با صافی شمعی. تصفیه شربت خام به روش شرکت شکر جنوب آلمان (the south German Sugar CO) این روش به طور خلاصه طبق مراحل زیر انجام می شود: مخلوط کردن شربت خام با کمی از گل برگشتی از دکانتور، آهک زدن مقدماتی با استفاده از آهک زن مقدماتی از نوع بریگل مولر و کاربرد حدود 2% تا 3% وزن چغندر مصرفی اکسید کلسیم، انجام مرحله اهک زدن اصلی در حالی که شربت دمای پایین دارد در این مرحله حدود 2/1 تا 4/1 درصد اکسید کلسیم به صورت شیر آهک وارد شربت می شود. در برخی کارخانه ها در مرحله آهک زدن اصلی در شربت هوا دمیده می شود به نظر طراحان این روش تزریق هنوا موجب اکسید شدم مواد رنگی در شربت شده و روسب کردن و جداسازی آنها بهتر انجام می شود، مرحله بعد انجام کربناسیون اول همراه با سیرکولاسیون شربت ته نشین سازی گل در مرحله دکانتور و در نهایت ارسال شربت زلال از دکانتور به کربناسیون دوم و انجام همل کربناسیون بر روی شربت. تصفیه شربت خام به روش دی. دی. اس. (D.D.S Juice Purification System) این روش در دانمارک ابداع شده در آن ابتدا به شربت خام در آهک زن مقدماتی بریگل مولر شیر آهک اضافه می شود، از طرف دیگر در این مرحله حدود 10 درصد از گل ته نشین شده در دکانتور (گل برگشتی یا گل کربناسیون یک) از دکانتور برگشت داده شده و در آهک زن مقدماتی به شربت خام وارد می شود، در مرحله بعد آهک زدن اصلی توقف دارد. سپس شربت گرم شده و مرحله آهک زدن اصلی به حالت گرم را نیز به مدت حدود 10 دقیقه طی می کند. آنگاه مرحله کربناسیون اول اعمال میشود در این قسمت گذشته از زدن گاز کربنیک به شربت بر حسب وضعیت چغندر مصرفی ممکن است کمی دیگر شیر آهک اضافه شود. مرحله بعد ته نشین سازی گل در دکانتور و سپس ارسال شربت زلال بدست آمده از دکانتور به کربناسیون دوم است. تصفیه شربت خام بر اساس فرآیند کارتاشوو (Kartashov Process) این روش در رسیه مطرح شده و بخش اصلی عملیات تصفیه شربت خام در آن با اعمال آهک زنی و گاز زنی همزمان (دفکو – کربناسیون) می باشد. تصفیه شربت بر اساس فرآیند ددک – واساتکو (Dedec – Vasatko Process) در این روش پس از آهک زنی مقدمای به شربت خام، مراحل آهک زنی و گاز زنی همزمان (دفکو – کربناسیون) به صورتی انجام می شود که در تمام مدت عملیات، قلیائیت در حد مطلوب باشد و افزایش بیش از حد نداشته باشد. تصفیه شربت خام به روش ویکلوند (Wiklund Juice Purification) در سالهای اولیه ابداع این روش قسمتی از شربت گاز خورده (Overcarbonated) مربوط به کربناسیون اول به مرحله قبل از اهک زنی بازگشت داده شده و وارد شربت خام می شد. اما بعداً با تغییرات بوجود آمده در این سیستم از گل دکانتور برای این منظور استفاده شد. تصفیه شربت خام بر اساس فرآیند اری (Oreye Process) روش مذکور در بلژیک مورد استفاده قرار گرفت و در آن تنها 1/1 درصد نسبت به وزن چغندر مصرفی اهک برای تصفیه استفاه شد. تصفیه شربت خام به روش تاسکو (Tasco Process) در روش تاسکو شربت خام را به دمای 90 درجه سانتیگراد رسانده و سپس آنرا وارد آهک زن مقدماتی بریگل مولر می کنند. دراین قسمت گل برگشتی از دکانتور یا گل کربناسیون در خانه های سوم و چهارم دستگاه به شربت اضافه شده و همچنین حدود 25% درصد وزن چغندر مصرفی، آهک به صورت شیر آهک در خانه آجر دستگاه وارد شربت می شود. دریچه های دستگاه به شکلی تنظیم می شوند که شربت افازیش تدریجی و پیش رونده pH را از حدود 5/6 تا 10 با طی کردن خانه های دستگاه داشته باشد. آنگاه به شربتی که مرحله آهک زدن مقدماتی را طی کرده مواد کمک کننده به ته نشینی از نوع پلی آمید (Poly amide setting aid) اضافه شده و شربت در دکانتور (کلاریفایر) صاف شده و ذرات معلق آن ته نشین می شود. شربت صاف شده به مرحله آهک زدن اصلی رفته و در آنجا حدود 25/2 درصد نسبت به وزن چغندر مصرفی به آن آهک به صورت شیر آهک زده می شود. شربت مدتی در تانک آهک زن اصلی مانده سپس به کربناسیون اول منتقل می شود. پس از آن برای ته نشین سازی و جداسازی ذرات معلق در شربت به نوع خاصی دستگاه صافی (24 Kreb hydrocyclone) استفاده می شود. قسمتی از گل جدا شده می تواند به عنوان گل برگشتی به آهک زن مقدماتی برگشت داده شود و شربت صاف شده برای صاف شدن بهتر مجدداً از صافی دیگر از نوع صافی فشار ورقه ای یا برگی (leaf – type pressure filter) عبور داده میشود و در نهایت شربت به کربناسیون دوم کربناسیون دوم منتقل میشود. تصفیه شربت به روش نوی ساد (Novi sad) در این روش ابتدا مقداری گل کربناسیون با شربت خام از دیفیوزر مخلوط می شود. این کار ر دستگاه اهک خور مقدماتی ناوو صورت می گیرد. سپس شربت گرم شده و وارد قسمت دفکو – کربناسیون می شود که شامل دو تانک است و شربت بین دو تانک حالت گردشی دارد. درتانک اول عمل اهک زنی و درتانک دوم عمل کربناسیون انجام میشود. در شربت به تانک ته نشینی رفته و مواد قابل رسوب کردن از ان جدا شده و صاف می شود. در مرحله بعد شربت به آهک زنی اصلی رفته و حدود 10 دقیقه زمان دادن شربت تا حدود 90 الی 95 درجه سانتیگراد گرن شده به مرحله کربناسیون اول وارد می شود. انگاه مواد قابل رسوب کردن در تانک ته نشین سازی (دکانتور) دیگری از شربت جداسازی شده و شربت پس از صاف شدن به مرحله کربناسیون دوم می رود. عملیات تکمیلی تصفیه شربت پس از آنکه مراحل تصفیه شربت خام به یکی از روشهایی که بدان اشاره شد انجام گرفت در اغلب کارخانه ها بر روی شربت تصفیه شده فرآیندهای دیگر به منظور خالص سازی بیشتر شربت و تکمیل فرآیند تصفیه اعمال می کنند. سولفیتاسیون و استفاده از خاکها و مواد کمک صافی و رنگبر و کابرد روشهای یون از جمله عمیلات تکمیلی برای تصفیه شربت به حساب می ایند. سولفیتاسیون (Sulfiation) برای کاهش رنگ شربت می توان عمل زدن گاز گوگرد (Sulfur dioxide) به شربت را انجام داد. برای این منظور باید دستگاهی در اختیار باشد که در آن گوگرد سوزانده شده و تبدیل به گاز گوگرد شود. دستگاه مذکور را کوره گوگرد (Sulfur stove) می گویند. گاز بدست امده بوسیله دستگاه تزریق کننده گاز گوگرد (Sulfitator) به درون شربت تزریق می شود. (نمودار 6-20). ؟؟؟ ص 190 نمودار 6-20- کوره گوگرد (سمت راست ) و سولفیتاتور یا تزریق کننده گاز گوگرد (سمت چپ). در واقع در کوره با سوزاندن گوگرد اکسیژن با گوگرد ترکیب شده و گاز گوگرد (SO2) ایجاد می شود. این گاز پس از ورود به محیطی که محتوی آب باشد (مانند شربت) ایجاد اسید سولفورو (Sulfurous acid) و یونهایی می کنند که می توانند با مواد رنگی و ترکیبات بوجود آورنده مواد رنگی واکنش داده و یاعث از بین رفتن رنگ مواد رنگی شده و یا از پدید آمد مواد رنگی جدید جلوگیری کنند. مکانیزم یان عمل بدین صورت است که مواد رنگی یا ترکیباتی که در نهایت به مواد رنگی تبدیل می شوند اغلب دارای باند دوگانه یا غیر اشباع (Unsaturated) هستند. یونهای حاصل از گوگرد در شربت می توانند باندهای مذکور را از بین برده و در همان قسمت با ترکیبات فوق واکنش دهند. در نتیجه رنگ ترکیبات رنگی از بین می رود و ترکیبات واسطه (مثلاً فورفورال) بوجود آورنده ترکیبات رنگی و یا ترکیبات اولیه ای (مثلاً اسیدهای آمینه) که در نهایت به مواد رنگی تبدیل می شوند قادر نخواهند بود که به مواد رنگی تبدیل شوند. واکنشهای مورد اشاره را می توان به صورت زیر خلاصه کرد: ؟؟؟ ص 191 اسید سولفورو یک احیاء کننده قوی است و غیز از تاثیر بر کاهش رنگ شربت اثار دیگری نیز دارد. اگر قلیائیت شربت بیش از حد باشد موجب تعدیل ان می شود. همچنین تا حدی ویسکوزیته شربت را نیز کاهش می دهد. بهتر است که گاز گوگرد قبل از تزریق در دورن شربت خنک شود، زیرا دردمای بالا ممکن است پس از ورود به شربت حالت اسیدی شدیدتری را ایجاد کند، در این حالت امکان بروز خورندگی در دستگاه ها تجزیه قند ساکاروز و کاهش راندمان رنگبری (تا حدو 30 درصد) وجود دارد. به همین دلیل معمولاً دستگاه سولفیتاتور دارای سیستم خنک کننده گاز قبل از تزریق به درون شربت است. عمل سولفیتاسیون در اغلب کارخانه ها بر روی شربت غلیظ بعد از تلغیظ شربت و یا بر روی لیکور استاندارد انجام می گیرد، همچنین در برخی از کارخانه ها بعضی از پسابهای مرحله طباخی را به این روش رنگبری می کنند، این روش در مورد شربت صاف شده پس از کربناسیون دوم نیز قابل اجراست. معمولاً پس از زدن گاز گوگرد به شربت آنرا تا دمای حدود 85 درجه سانتیگراد گرم کرده و از صافی (مثلاً صافی مکانیک) عبور می دهند. مشکلی که در استفاده از روش سولفیتاسیون مطرح است آن است که چنانچه شربتی که وارد فرآیند سولفیتاسیون می شود PH پایین داشته باشد اعمال این روش مطلوب نخواهد بود زیرا با ورود گاز گوگرد به شربت کاهش بیشتری در PH ان پدید آمده و موجب تجزیه ساکاروز و خورندگی دستگاهها خواهد شد. به همین علت کنترل PH شربت قبل از سولفیتاسیون اهمیت زیادی دارد. در بعضی از کارخانه ها بجای زدن گاز کوکرد، ترکیبات گوگرد دار دیگری را برای رنگبری شربت استفاده می کنند، برای مثال کاربرد بی سولفیت سدیم (Sodium bisulfite. NaHSO3) به منظور مطرح می باشد. استفاده از خاکهای کمک صافی و ذغال فعال نقش اصلی خاکهای کمک صافی آن است که با قرار گرفتن در سوراخهای پارچه های صافی و ایجاد لایه ای متخلخل در پشت پارچه های صافی روزنه های عبور ذرات معلق را تنگتر کرده و اجازه عبور ذرات معلق کوچک را نمی دهند و موجب جداسازی بهتر آن ذرات از شربها می شوند. این مواد معمولاً غیر قابل حل در آب هستند. از جمله مواد کمک صافی (Filter aid) خاک فسیل یا خاک دیاتومه (Diatomite) یا کیزلگور (Kieselguhr. Kieselgur) می باشد. نوعی از ان که در صنایع تولید شکر کاربرد دارد به صورت پودر سفید رنگی می باشد که از فسیل باقی مانده از برخی از گیاهان آبزی بسیار کوچک ذره بینی بنام دیاتوم (Diatoms) بدست می آید. قسمت عمده (تا حدود 90 درصد)ساختمان آنرا سیلیس (SiO2) تشکیل می دهد. از جمله کاربردهای ان برای کاهش ذرات معلق و مواد رنگی در شربت غلیظ یا لیکور استاندارد است و معمولاً حدود 1% تا 2% درصد ماده خشک شربت غلیظ به شربت زده می شود و سپس شربت را صاف می کنند. کاربرد آن در شربت صاف شده کربناسیون دوم نیز مطرح است. ماده دیگری که در این زمینه کاربرد دارد کربن فعال یا ذغال فعال (activated carbon.activated charcol) می باشد که به منظور کاهش رنگ شربت تصفیه شده و پسابهای مرحله طباخی استفاده می شود. ذرات ذغال فعال سطح وسیعی را تشکیل می دهند که در جذب و جداسازی ناخالصیهای رنگی و عطر و طعم دار از شربت تاثیر دارد. ذغال فعال در جذب ناخالصیهای آلی موجود در شربت بخوبی عمل می کند، اما قدرت جذب ناخالصیهای معدنی یونی را ندارد. بنابراین ملکولهای الی بزرگتر در شربتها با کاربرد ذغال فعال تا حد زیادی قابل جداسازی هستند. اگر کربن فعال به مقدار مناسبی استفاده شود، نه تنها در کاهش مواد رنگی شربت به طور موثر عمل می کند، لکله در کاهش سایر ناخالصیها از جمله کلوئیدها و ترکیبات ایجاد کننده کف نیز مفید بوده و درجه خلوص شربت را افزایش می دهد. ذغال فعال مصرفی در صنعت تولید شکر غالباً به دو شکل است، یکی حالت پودری و کاملاً خرد شده(pulverized) که متوسط قطر ذرات آن حدود 40 میکرون یا کمتر است و دیگری حالت دانه ای(granular) که متوسط تقریب ذرات آن حدود یک میلی متر می باشد. روش کاربرد هر یک از این دو متفاوت است. در مورد اول، ذرات ریزپودری ذغال فعال را درون شربت وارد کرده و سپس مخلوط را صاف می کنند، اما در مورد دوم معمولاً شربت را از بستری از ذغال فعال که در پشت صاف می کنند، اما در مورد دوم معمولاً شربت را از بستری از ذغال فعال دانه ای معمولاً کمتر است، چون قسمت عمده آن قابل بازیافت و مصرف دوباره است. ذغال فعال دانه ای بیشتر برای شفاف سازی شربت غلیظ و بخصوص شربت رقیق استفاده می شود. از کاربردهای ذغال فعال پودری به صاف کردن و شفاف سازی موارد زیر می توان اشاره کرد: شربت صاف شده کربناسیون اول( قبل از کربناسیون دوم)، شربت کربناسیون دوم ( شربت خروجی از کربناسیون دوم قبل از صاف کردن)، شربت رقیق( بعد از صاف کننده شربت کربناسیون دوم و قبل از سولفیتاسیون)، شربت غلیظ ( بعد از خروج شربت از آخرین بدنه اوپراتور) و لیکور استاندارد. روشهای تبادل یون(Ion-Exchang) این روشها برای جداسازی ناخالصیها باقی مانده در شربت تصفیه شده به طور موثری عمل می کنند. سیستمهای مذکور شامل بسترهایی از رزینهای تبادل یون (ion-exchang resins) هستند که درون مخازنی تثبیت شده اند و با عبور شربت از مخازن مذکور و ضمن گذشتن از میان بستر یا بسترهای رزینی، یونها موجود در آن جداسازی می شوند. رزینهای تبادل یون شامل ذرات کروی شکل به ابعاد حدود5/1 -75/. میلیمتر بوده و در آب نامحلول می باشند. رزینهای مذکور قادرند که یونهایی را بر روی خود نگه دارند و در زمانی که محلولی از بین آنها عبور می کند، می تواند یونهای موجود در سطح خود را با یونهای موجود در شربت تعویض نمایند( جانشین کنند). اغلب رزینها از پلی استیرن ( polystyrene) همراه با مقداری دی وینیل بنزین ساخته شده اند که با اتصالات عرضی بهم وصل گردیده اند. این رزینها می توانند با قرار گرفتن در معرض اسید قوی ( مثلاً اسید سولفوریک، عمل سولفوناسیون در سطحشان کاتیون قرار گرفته و تبیدل به رزینی شوند که تبادل کننده کاتیون است و یا با قرار گرفتن در معرض بازقوی ( مثلاً کلرومتیل و امین، عمل کلرومتیلاسیون و عمل آمیناسیون در سطحشان آنتون قرار گرفته و تبدیل به رزینی شوند که تبادل کننده آنیون می باشد. ؟؟؟؟؟؟//// نمودار- چگونگی تولید رزینهای تبادل کننده کاتیون و تبادل کننده آنیون. به همین ترتیب می توان روی رزینها، یونهای مختلفی را مستقر ساخت و انواعی از رزین را تهیه کرد. مثلاً با استقرار یون H+ یا Na+ روی رزین، انواعی از رزین تبادل کنندع کاتیون بدست می آید(NaR.HR) و یا با استقرار یون H+ یا Na+ روی رزین، انواعی از رزین تبادل کننده کاتیون بدست می آید (NaRHR) و یا با استقرار یون OH- روی رزین، نوعی رزین تبادل کننده آنتون حاصل می شود (OHR). حال اگر رزینی کاتیونی (HR) برای شربتی که محتوی کاتیون Na+ است استفاده شود به صورت زیر یون Na+ را از شربت گرفته و یون H+ وارد شربت می کند. این رزین پس از مدتی کار کردن از یون Na+ اشباع شده و دیگر توان گرفتن یون مذکور از شربت را ندارد لذا باید مجدداً فعال یا اصطلاحاً احیاء (regeneration) گردد. برای این منظور با استفاده از محلول اسیدی (مثلاً محلول اسید سولفوریک) می توان رزین را احیاء کرده و آماده استفاده نمود. NaR+H-→HR+Na+ محلولی که برای احیاء رزین بکار می رود بستگی به نوع رزین دارد اما غالباً برای رزینهای نوع (HR) از محلول اسیدی (مثلاً آب نمک اشباع) و برای برخی از رزینهای نوع (OHR) از محلول قلیایی (مثلاً محلول آمونیاک یا هیدرواکسید امونیوم 2 درصد) استفاده می شود. در نمودار 6-22 دو نوع دستگاه تبادل یون و چگونگی استقرار بسترهای رزینی در مخازن مربوط نشان داده شده است. مشاهده می شود که برخی از سیستمهای تبادل یون دارای دو بستر مجزا هستند که یکی کار جداسازی آنیونها و دیگری جداسازی کاتیونها را انجام می دهد، اما اکثر دستگاههای تبادل یون شامل یک بستر رزینی می باشند.