حذف خاکستر در صنعت قند و شکر و 5 مورد از معایب وجود خاکستر

صنعت تولید شکر یک قسمت اساسی از اقتصاد جهانی محسوب می‌شود و مسئولیت تولید شیرین‌کننده‌های سراسر را برعهده دارد. حذف خاکستر در صنعت قند و شکر (به انگلیسی: ash) از بزرگترین چالش های این صنعت است، چالش دیگر حذف رنگ است که به علت تأثیرات مخرب آن بر فرآیند تولید و کیفیت محصولات، برای صنعت تولید قند و شکر به یکی از موضوعات حیاتی تبدیل شده است.

یکی از مؤثرترین روش‌هایی که در صنعت شکر برای این منظور استفاده می‌شود، استفاده از رزین‌های تبادل یونی است. این رزین‌ها نقش محوری در بهبود کیفیت شکر و اطمینان از رعایت بالاترین استانداردها دارند. بیایید بررسی کنیم که چگونه رزین‌های تبادل یونی برای بهینه‌سازی حذف خاکستر در صنعت شکر استفاده می‌شوند.

خاکستر چیست؟

خاکستر (به انگلیسی : ash ) در صنعت قند و شکر، یک آلاینده غیر آلی بسیار مهم است که اساساً در آب شکر یا شکر مصنوعی یافت می‌شود. این آلاینده‌ها معمولاً شامل یون‌های فلزی نظیر کلسیم، منیزیم، آهن و سایر عناصر می‌شوند. حضور این یون‌های فلزی در مواد مختلف می‌تواند تأثیرات جدی بر کیفیت شکر و فرآیند بلور‌سازی داشته باشد.

این آلاینده‌ها به عنوان مهمترین عوامل مؤثر در کیفیت قند و شکر در نظر گرفته می‌شوند. وجود افزونه‌های غیر آلی مانند کلسیم و منیزیم در شکر می‌تواند به شدت تأثیر منفی بر رنگ، طعم و قابلیت حل شکر در مواد مایع داشته باشد.

علاوه بر این، حضور رس در مواد مختلف می‌تواند به تجهیزات مورد استفاده در فرآیند تولید شکر آسیب برساند. رس باعث ایجاد رسوبات و ترسیب در تجهیزات و لوله‌ها می‌شود که می‌تواند در نهایت به کاهش بهره‌وری و افزایش هزینه‌های تعمیر و نگهداری منجر شود.

در نتیجه، کنترل و حذف خاکستر و رس از مواد مختلف در صنعت قند و شکر از اهمیت بسیاری برخوردار است و نقش مهمی در بهبود کیفیت محصول و بهره‌وری فرآیند تولید دارد.

معایب وجود خاکستر در صنعت قند و شکر

وجود خاکستر در صنعت قند و شکر معایب زیاد و متعددی دارد. در ادامه به برخی از این معایب اشاره می‌شود:

1. کاهش کیفیت محصول: خاکستر معمولاً یون‌های فلزی نظیر کلسیم و منیزیم را در شکر مترکیب می‌کند. این افزودنی‌ها می‌توانند به کاهش کیفیت شکر منجر شده و اثرات مخربی بر رنگ، طعم، و قابلیت حل شکر در مواد مایع داشته باشند.

2. افت کارایی فرآیند بلور‌سازی: وجود خاکستر در محصول نهایی ممکن است باعث ایجاد رسوبات و ترسیب در تجهیزات و لوله‌ها در فرآیند بلور‌سازی شود. این مشکل می‌تواند به کاهش بهره‌وری و افزایش هزینه‌های تعمیر و نگهداری منجر شود.

3. مشکلات در پردازش: خاکستر ممکن است باعث مشکلات در فرآیندهای تولید شکر شود. این افزودنی‌ها می‌توانند به عنوان موانع در فرآیندهای مختلف از جمله تصفیه، تبخیر، و بلور‌سازی عمل کنند.

4. افت سلامت تجهیزات: حضور رس و خاکستر ممکن است به سرعت به کاهش عمر مفید تجهیزات و لوله‌ها منجر شود. این نیاز به تعمیر و تعویض مکرر تجهیزات را افزایش می‌دهد و هزینه‌های نگهداری را افزایش می‌دهد.

5. تأثیرات زیست محیطی: دفع خاکستر به طور نادرست می‌تواند به مشکلات زیست محیطی بسیاری منجر شود. این مواد اگر به طور نادرست دفع شوند، می‌توانند مناطق زیرزمینی و آبخیزها را آلوده کرده و به مشکلات محیط زیستی منجر شوند.

به منظور بهبود کیفیت محصول و کاهش مشکلات مرتبط با وجود خاکستر، کنترل دقیق این آلاینده‌ها و استفاده از تکنولوژی‌های مناسب در صنعت قند و شکر به شدت حیاتی است.

نقش رزین‌های تبادل یونی

رزین‌های تبادل یونی مواد بسیار تخصصی هستند که توانایی چشمگیری در جذب انتخابی یون‌ها از یک محلول دارند. در صنعت شکر، این رزین‌ها عمدتاً برای دو هدف کلیدی استفاده می‌شوند:

رنگ‌زدایی: رزین‌های تبادل یونی در حذف رنگدانه‌ها و رنگ‌آمیزه‌ها از شربت شکر بسیار کارآمد هستند. این فرآیند منجر به تولید شکر سفید درخشان می‌شود که عامل مهمی در صنعت شکر است که در آن جذابیت ظاهری بسیار حائز اهمیت است.

خاکستر زدایی: شاید حتی مهم‌تر از رنگ‌زدایی، حذف خاکستر و ناخالصی‌ها است. رزین‌های تبادل یونی به‌طور مؤثری یون‌های نامطلوب مانند کلسیم، منیزیم و پتاسیم را که می‌توانند بر کیفیت شکر و کارایی فرآوری تأثیر منفی بگذارند، حذف می‌کنند. این فرآیند خاکستر زدایی اطمینان می‌دهد که شکر خالص و بدون زبری باقی می‌ماند.

فرآیند

استفاده از رزین‌های تبادل یونی در حذف خاکستر شامل چندین مرحله است:

جذب: شربت شکر از طریق یک ستون یا ظرف پر از رزین‌های تبادل یونی عبور داده می‌شود. در حالی که شربت جریان دارد، رزین‌ها به‌طور انتخابی یون‌های نامطلوب را جذب می‌کنند و آنها را به دام می‌اندازند.

احیا: با گذشت زمان، رزین‌ها با یون‌های جذب شده اشباع می‌شوند. برای اطمینان از اثربخشی مداوم، باید احیا شوند. این معمولاً با شستن رزین‌ها با یک محلول احیاکننده خاص انجام می‌شود که یون‌های به دام افتاده را آزاد کرده و ظرفیت رزین‌ها را بازمی‌گرداند.

بازیابی: یون‌های حذف شده در طی فرآیند احیا معمولاً قابل بازیابی یا استفاده در سایر فرآیندهای صنعتی هستند، که این امر به کاهش ضایعات و به حداکثر رساندن بهره‌وری منابع کمک می‌کند.

کاربرد رزین تبادل یونی در حذف خاکستر از قند

رزین های تبادل یونی در صنعت قند و شکر از اهمیت بالایی برخوردار هستند به طوری که در تمام مراحل ردپایی از آنها قابل مشاهده است. در ادامه به بررسی وجود رزین های تبادل یونی در فرانید حذف خاکستر (Remove ash in sugar industry) می پردازیم.( برای مطالعه کاربرد رزین در رنگبری قند و شکر کلیک کنید)

استفاده از ستون‌های رزین تبادل یونی در تصفیه آب میوه از نظر عملی بسیار مؤثر است. این ستون‌ها توانایی جذب یون‌های فلزی را به طور انتخابی دارند و به این ترتیب می‌توانند از ورود یون‌های مضر مانند کلسیم و منیزیم به فرآیند استخراج قند جلوگیری کنند.

در صنعت قند، رزین‌های تبادل یونی نقش حیاتی در حذف انتخابی یون‌ها ایفا می‌کنند. این رزین‌ها، به خصوص رزین‌های تبادلی مجهز به گروه‌های خاص، قادر به تشخیص و جذب یون‌های مخرب نظیر کلسیم و منیزیم هستند، که از اهمیت بسیاری برخوردارند. این عمل تصفیه‌ای انتخابی به بهبود کیفیت قند تولیدی کمک کرده و کمترین مقدار ممکن از مواد آلاینده مثل خاکستر در قند مانده را به دست می‌آورد.

استفاده از این تکنولوژی مزایای زیادی دارد. از جمله بهبود کارایی و بهره‌وری فرآیند تولید قند و شکر، کاهش مشکلات مرتبط با خاکستر در محصول نهایی، و افزایش کیفیت قند یا شکر اشاره کرد. علاوه بر این، این روش به ترشح کمترین مقدار خاکستر و نیز کاهش مصرف آب در فرآیند تولید شما کمک می‌کند.

در نهایت، رزین‌های تبادل یونی حذف خاکستر را در صنعت شکر متحول کرده‌اند. توانایی آنها در حذف انتخابی ناخالصی‌ها، بهبود کیفیت شکر و ارتقاء پایداری، آنها را به ابزاری ضروری در تولید شکر تبدیل کرده است. با افزایش تقاضای مصرف‌کنندگان برای شکر با کیفیت بالا، استفاده از رزین‌های تبادل یونی اطمینان می‌دهد که شکری که ما لذت می‌بریم نه تنها شیرین بلکه خالص و جذاب نیز هست.

توصیه تیم ایران کنفتک

ایران کنفتک برای حذف این الاینده های مضر به شما رزین های تبادلی زیر را پیشنهاد می دهد:

Name	TC001D	TA301D Free Base
Type	Strong acid cation	Weak base anion
Functional Group	Sulphonic acid	Tertiary amine (Dimethylamine)
Polymer matrix structure	Macroporous polystyrene crosslinked with divinylbenzene (DVB)	Macroporous polystyrene crosslinked with divinylbenzene (DVB)
Max operating temp	120 ℃	60 ℃

TC001D

این رزین یک رزین تبادل کاتیونی اسید قوی بسیار با کیفیت است که طی فرایندهای شیمیایی تولید می‌شود.

ساختار درشت و متخلخل ذرات این رزین تبادلی باعث می‌شود که بتواند مولکول های آلی محلول را جذب کرده و در برابر شوک اسمزی و مکانیکی و اکسیداسیون مقاومت کند. TC001D در فرم یونی سدیم می‌تواند برای گرفتن سختی آب و همچنین نرم شدن محلول قند استفاده شود.

ترکیب این محصول با رزین های تبادل آنیونی (در فرم یونی هیدروکسید)، TC001D به شکل هیدروژن برای انواع کاربردهای دمینرالیزاسیون از جمله پولیش و پرداخت استفاده می‌شود.

TA301D

این رزین یک رزین تبادل آنیون بازی ضعیف ماکرو متخلخل درجه ممتاز با ماتریس پلی استایرن و گروه تابع آمین سوم (دی متیل آمین) در توزیع اندازه استاندارد گاوسی است.

ساختار درشت متخلخل این رزین تبادلی باعث می‌شود که بتواند مولکول های آلی محلول را جذب کند و در برابر شوک اسمزی و مکانیکی و اکسیداسیون مقاومت کند. عملکرد ضعیف بازی باعث می‌شود رزین TA301D به راحتی حتی با استفاده از مواد سوزاننده باقی مانده از بازسازی رزین آنیون بازی قوی به راحتی بازسازی شود. بنابراین می‌توان از رزین TA301D برای افزایش طول عمر رزین آنیونی قوی و جلوگیری از رسوب آلی آن از مواد معدنی چند بستر استفاده کرد.

کاربردهای رزین تبادل یونی در صنعت قند و شکر

پیش‌پردازش شیره خام

پیش‌پردازش شیره خام قبل از استخراج شکر، یک روش رایج در صنعت قند است. برای این منظور، استفاده از ستون‌های رزین تبادل یونی به عنوان یک مرحله اساسی در تصفیه آب میوه بسیار موثر است. این ستون‌ها قادرند به طور انتخابی یون‌های فلزی را جذب کرده و از ورود آنها به داخل فرآیند استخراج قند جلوگیری نمایند.

خالص سازی آبمیوه

خالص سازی آبمیوه با استفاده از رزین تبادل یونی نیز می‌تواند برای کاهش مواد جامد معلق و خاکستر در آب میوه مورد استفاده قرار گیرد. این عملیات بهبود کیفیت آب میوه را پیش از انجام کریستالیزاسیون قند تسهیل می‌کند.

رنگ‌زدایی

رنگ‌زدایی با استفاده از برخی از رزین‌های تخصصی تبادل یونی به طور خاص برای اهداف رنگ‌زدایی طراحی شده است. این رزین‌ها با حذف هرگونه ناخالصی، تضمین می‌کنند که محصول نهایی قند مطابق با استانداردهای با کیفیت باشد. این کاربردها نشان می‌دهند که چگونه رزین‌های تبادل یونی به بهبود مراحل فرآیند تولید شکر کمک می‌کنند. ( برای مطالعه کاربرد رزین تبادلی در رنگبری قند و شکر به این مقاله مراجعه کنید)