X
تبلیغات
صنایع غذایی - دیفوزیون
انجمن تحقیقاتی و علمی صنایع غذایی
 دیفوزیون

خروج قند از سلولهای خلال بر اساس تئوری انتشار یا دیفوزیون صورت می گیرد. شاید به نظر آید که
بهترین روش برای استخراج قند از چغندر آن باشد که به جای تهیه خلال چغندر را کاملا خرد کرده و
به قطعات ریزی تبدیل کنیم به طوری که دیواره سلولها پاره شوند و محتویات آنها را با فشردن خارج
نماییم. این روش دو نقص بزرگ دارد:
1- مواد غیر قندی زیادی به شربت وارد می شوند.

2- ذرات ریز چغندر به مقدار زیاد به شربت وارد می شود که جداسازی آنها آسان نیست.

پس چنین روشی مناسب نمی باشد و بهتر است که با استفاده از روش دیفوزیون و بهره گیری از اختلاف غلظت،محتویات قندی را از سلولهای خلال بیرون آوریم.
اما برای استفاده از روش دیفوزیون در استخراج قند از خلال موانعی وجود دارند که باید برطرف شوند.
اول آنکه سلولهای خلال زنده اند و غشای سلولی آنها فقط اجازه عبور آب را می دهد و از خروج مواد
محلول تا حد زیادی جلوگیری می کند . پس باید بصورتی حیات سلولهای خلال از بین برود و این کار
با استفاده از حرارت انجام می گیرد.
اگر استخراج قند از خلال را با آبی که دمای معمولی دارد انجام دهیم تنها حدود 30 تا 40 درصد قند
موجود در آن قابل استخراج است و بقیه در سلولهای خلال باقی می ماند .زیرا سلولهای زنده در برابر خروج مواد قندی مقاومت می کنند. درصورتیکه برای استخراج قند از آب گرم استفاده شود و خلالها به دمای حدود 72-75 درجه سانتیگراد برسند، عمل دیفوزیون قند بخوبی انجام می گیرید، زیرا دراثر حرارت غشای سلولها مقاومت خود را در اثر خروج مواد قندی از دست داده و بعنوان مانعی دربرابر عبور ساکارز عمل نمی کند. در اثر حرارت سلولهای چغندر می میرند و غشای آنها حالت فعال خود را از دست می دهد.
به طور کلی برای اینکه عمل دیفوزیون و استخراج قند بخوبی انجام شود سه عامل یعنی اختلاف غلظت داخل و خارج سلولهای خلال و حرارت و همزدن باید وجود داشته باشد. البته حرارت مورد
استفاده برای عمل استخراج قند از خلال نباید بیش از حد باشد چون موجب افزایش ورود ناخالصی
از خلال به شربت خام شده و از طرف دیگر تفاله خروجی از دستگاه دیفیوزر به خوبی فشرده نمیشوند .
در عمل اسمز خلال بوسیله شربت با غلظت کمتر احاطه می شود به منظور تبادل مواد بین شربت درون سلولی و شربتی که سلول را احاطه کرده است باید پرده نیمه تراوا باز گردد بدین منظور سلول بوسیله افزایش دما کشته می شود و پرده نیمه تراوا باز می گردد از عواملی که بر روی عمل اسمز موثر می باشند ،میتوان دما و تفاوت غلظت بین شربت درون سلولی و شربتی که سلول را احاطه کرده است نام برد هر چه این تفاوت و نیز هر چه دما بیشتر باشد سرعت عمل اسمز نیز بیشتر می شود باید توجه داشت که در ابتدای عمل اسمز شتاب خروج ماده قندی بیشتر از شتاب خروج مواد غیر قندی و هر چه به انتهای عمل اسمز نزدیک تر می شویم این عمل عکس می شود به طوری که در انتهای عمل اسمز شتاب خروج مواد غیر قندی بیشتر از مواد قندی است به عبارت دیگر درجه خلوص شربت در ابتدای عمل اسمز بیشتر بوده و در انتهای عمل اسمز کمتر است.

دمای دیفوزیون

دما دارای خواص زیر است:

1- سرعت عمل اسمز است

2-اثر بر روی میکرو ارگانیسم ها

3- تغییر در پوسته خارجی سلول

چنانچه دما بیش از حد نصاب باشد در این صورت پکتین وارد شربت شده و خلال یا تفاله حالت صابونی یا لزج پیدا می کند . در اثر حل شدن پکتین و به علت لزج شدن تفاله انتقال خلال در دیفوزیون به سختی انجام می گیرد و ماده خشک تفاله کاهش می یابد و مقدار مواد کلوئیدی در شربت ونیز حجم گل در دکانتور افزایش می یابد ولی مقدار گل ثابت است. چون پکتین حل شده است بنابراین ویسکوزیته شربت افزایش می یابد و با افزایش ویسکوزیته سرعت ترسیب گل در دکانتور و سرعت صاف شدن شربت در صافی ها کاهش می یابد. بهترین دما برای دیفوزیون 72 درجه سانتی گراد است.

اگر دما کمتر از 72 درجه باشد در این صورت فعالیت میکروارگانیسم ها تشدید می شود و درصد قند تفاله افزایش می یابد.

تامین حرارت مورد نیاز در دیفوزیون به دو طریق صورت می گیرد:

1- در بعضی دیفوزیون ها بدنه دیفوزیون دو جداره می باشد که درون ژاکت بیرونی بخار جریان دارد . برای نمونه می توان به دیفوزیون DDS اشاره کرد

2- در نوع دوم دیگ هایی برای گرم کردن مورد استفاده قرار می گیرند دیفوزیون های برجی BMA ، بوکاولف و RT از این گونه اند.

دیفوزیون هایی که دارای دیگ حرارتی هستند دارای مزیت بیشتری در مقایسه با نوع اول میباشند. بهترین دمای دیفوزیون برای چغندرهای تازه 72 درجه و برای چغندرهای خشک و خشبی 73 درجه و برای چغندرهای نیمه فاسد نیز بسته به میزان فساد دماهای پایین تر ( 60 درجه ) توصیه می شود. دمای داخل دیفوزیون را طوری در نظر می گیرند که دمای تمام قسمت های آن 72 درجه باشد و فقط دمای قسمتی که تفاله خارج می شود 65-68 باشد. این دمای 65-68 را بوسیله دمای آب ورودی به دیفوزیون تنظیم می گردد.

آب دیفوزیون

معمولابخش عمده ای از آب مورد نیاز دیفوزیون را آب پرس تفاله تشکیل می دهد. آب پرس تفاله ۵/۰-۵/۱قند دارد و بنابراین باید به نقطه ای از دیفوزیون که غلظت مواد جامد شربت با غلظت مواد جامد آب پرس برابر است برگشت داده شود. با این حال بهترین آب برای دیفوزیون آب کندانس است آبی که به مصرف دیفوزیون می رسد باید املاح قلیایی آن کم باشد چون پکتین در مقابل دما و قلیایی حساس است . چنانچه آب دارای سختی باشد ماده خشک افزایش می یابد ودر نتیجه در مصرف انرژی در تفاله خشک کن صرفه جویی می شود ولی اگر سختی در شربت باقی بماند موجب افزایش ملاس می شود.

بهترین PH برای دیفوزیون 8/5 – 5/5 می باشد که اگر PH پایین تر از این مقدار باشد خطر خورندگی اجزای دیفوزیون وجود دارد و در صورتیکه از این مقدار بالاتر باشد به نسبت افزایش PH پکتین بیشتری حل می شود و تفاله حالت لزج پیدا می کند در نتیجه انتقال خلال مشکل شده و ماده خشک تفاله کاهش می یابد و با افزایش پکتین ویسکوزیته افزایش می یابد که در صافی و دکانتور مشکل خواهیم داشت. بعلاوه مواد کلوئیدی شربت و نیز حجم گل افزایش می یابد . در صورتیکه آب دیفوزیون قلیایی باشد رنگ تفاله سبز مایل به زرد می شود.

مقدار آب مصرفی در دیفوزیون بستگی به کشش دارد و از فرمول زیر بدست می آید:

100 - (کشش دیفوزیون + مقدار تفاله پرس شده ) = مقدار آب مصرفی دیفوزیون

که معمولا این مقدار بین 70-100 درصد وزن خلال مصرفی می باشد.

کشش دیفوزیون

با توجه به آنچه که در دیفوزیون وارد می شود و آنچه که از آن خارج می گردد می توانیم بطور خلاصه بصورت ذیل را بنویسیم :

تفاله(مارک + آب) + شربت خام = آب + خلال(مارک + شربت)

حال درصد شربت خام را نسبت به 100 کیلوگرم خلال مصرفی، کشش دیفوزیون یا سوتیراژ و یا DRAFT می گویند. به عنوان مثال اگر بگوییم کشش دیفوزیون 110% است به معنای آن است که به ازای هر 100 کیلوگرم خلال، 110 کیلوگرم شربت خام بدست می آید. این کشش محدود است و بین 105-125 درصد قرار دارد و معمولا بهترین کشش در دیفوزیون در حدود 105% است.

مقدار تفاله معمولا یک سوم وزن چغندر مصرفی می باشد.

ضایعات تفاله یا ضایعات دیفوزیون = مقدار تفاله × قند تفاله

اگر کشش دیفوزیون بیش از حد باشد در نتیجه آب بیشتری وارد سیستم شده و بریکس شربت کاهش می یابد و با کاهش بریکس شربت به سیستم تغلیظ کننده بزرگتری نیاز داریم بنابراین سرمایه گذاری افزایش می یابد بعلاوه برای تغلیظ به انرژی بیشتری نیاز داریم بنابراین باید کوره بخار بزرگتری در نظر گرفته شود. بعلاوه درجه خلوص شربت خام کاهش می یابد و درصد قند تفاله نیز کاهش می یابد. اگر کشش دیفوزیون کمتر از حد نصاب باشد در این صورت قند تفاله، بریکس شربت و درجه خلوص افزایش می یابد.

زمان دیفوزیون

مدت زمان تماس خلال با شربت داخل دیفوزیون را زمان دیفوزیون گویند چنانچه زمان بیشتر از حد نصاب باشد درصد قند تفاله کاهش می یابد و مقدار پکتین افزایش می یابد و در نتیجه ویسکوزیته افزایش می یابد که مشکل صافی و دکانتور خواهیم داشت و انتقال خلال در داخل دیفوزیون به سختی صورت می گیرد و درجه خلوص شربت خام کاهش می یابد. اگر زمان دیفوزیون کمتر از حد نصاب باشد تمام موارد بالا عکس می شود و نیز خطر فعالیت میکرو ارگانیسم ها نیز وجود دارد.

PH دیفوزیون

PH مایع سلولی چغندرهای سالم 6/6-3/6 است. در صورت عدم وجود عفونت در دیفوزیون PH شربت دیفوزیون 1/0 واحد از PH مایع سلولی کمتر است . در 5/5 = PH ناخالصی های دیفوزیون در کمترین سطح خود قرار دارند. علاوه بر این تفاله خارج شده سفت تر بوده و بازده پرس تفاله افزایش می یابد. PH بهینه در دیفوزیون بین 8/5-2/6 می باشد. هر گاه PH کمتر از دامنه اشاره شده باشد ساکارز موجود در عصاره به قند انورت تبدیل می شود واز طرف دیگر به علت اسیدی بودن محیط احتمال خوردگی وجود خواهد داشت در صورتی که ph بالاتر از میزان فوق باشد پکتین به صورت محلول در آمده و باعث ایجاد اشکال در انتقال خلال و افزایش مواد کلوئیدی در دیفوزیون شده و ضمنا باعث کاهش ماده خشک تفاله ، اشکال در کار دکانتور و افزایش حجم گل دکانتور می شود.

درجه دیفوزیون :

درصد قندی که از کل قند موجود در خلال استخراج می شود را در درجه دیفوزیون می گویند به طور مثال اگر در 600 کیلو خلال 108 کیلو قند باشد و ما 72 کیلو از این قند را استخراج کنیم و 10 کیلو را در تفاله باقی بگذاریم درجه دیفوزیون100 *( 108/72)= 62% خواهد بود. ن کته : اگر درجه دیفوزیون خیلی بالا باشد مواد غیر قندی وارد شربت می شوند و در نتیجه درجه خلوص شربت کاهش می یابد و همچنین تفاله آبدار می شود .

اثرات پیش گرم کردن خلالها قبل از ورود به دستگاه دیفوزیون یا کاربرد دیگ حرارتی قبل از دستگاه دیفوزیون

(1) استریل کردن خلال

چون دما در دیگ حرارتی به سرعت افزایش می یابد بنابراین شوک حرارتی به میکرواگانیسم ها می شود و بدین طریق خلال استریل می شود .

(۲)انعقاد ماده پروتئینی و تثبیت آن در داخل سلول

چون دمای خلال در داخل دیگ حرارتی به سرعت افزایش می یابد بنابراین پروتئین کمتری وارد شربت می شود

(۳)سرعت عمل اسمز

چون دما به سرعت افزایش می یابد بنابراین پرده نیمه تراوا سریعتر باز شده و در نتیجه عمل اسمز سریعتر شروع می شود .

اثرات سیرکولاسیون شربت خام در دیفوزیون

1)شستشوی خلال

2)افزایش دمای شربت

3)پمت کردن راحت

راههای تشخیص عفونت میکروبی در دیفوزیون

1) کشت میکروبی

با اینکه این روش از ضریب اطمینان بالایی برخوردار است ولی مناسب کنترل کیفیت در صنعت قند نمی باشد زیرا از نظر زمانی طولانی می باشد .

2) تعیین میزان نیتریت

با توجه به اینکه در اثر فعالیتهای بعضی میکروارگانیسم ها نیترات به نیتریت تبدیل می شود می توانیم پی به فعالیت میکروارگانیسم ها ببریم اما این روش نیز مناسب نمی باشد زیرا اندازه گیری نیتریت طولانی است

3) تعیین میزان قند انورت

با توجه به اینکه در هر نوع تجزیه ساکارزی ابتدا انورت تشکیل می شود بنابراین با اندازه گیری انورت می توانیم پی به فعالیت میکروارگانیسم ها ببریم اما این روش نیز قابل قبول نمی باشد زیرا قند انورت توسط میکروارگانیسم ها بلافاصله به مواد دیگر تبدیل می شود .

4) تعیین اسید یته

با توجه به این که اکثر میکروارگانیسم ها در اثر مصرف ساکاروز تولید اسید می نمایند برخی معتقدند می توان با اندازه گیری اسیدیته پی به فعالیت میکروارگانیسم ها ببریم اسیدهای تولید شده در اثر تجزیه ساکاروز به طور عمده از طریق پکتین جذب تفاله می شوند و از جریان دیفوزیون خارج می شود .

5) تعیین ph

چون قسمت عمده میکروارگانیسم ها ساکارز را به اسید تبدیل می کنند بنابراین با تعین ph می توانیم پی به عفونت دیفوزیون ببریم البته این روش نیز به دلایل زیر غیر قابل قبول است :

1) قسمت عمده اسیدها جذب تفاله شده و از جریان دیفوزیون خرج می شوند .

2) شربت خام حالت تامپون داشته و ممکن است تعیین ph وجود نداشته باشد.

بهترین ماده ضد عفونی کننده دیفزوزیون فرمالین به میزان ۳۰-۴۰٪است و بهترین محل برای افزودن فرمالین وسط دیفوزون است ولیکن چون آب تفاله از فلورمیکروبی بالایی برخودار است لذا مصرف فرمالین در مسیر آب تفاله نیز ضروری است.

انواع دیفوزیون ها

الف) غیر مداوم

ب) مداوم

دیفوزیون غیر مداوم

battery system از سلول استوانه ای مشابه تشکیل یافته است . در این سیستم خلال ها درون سلول ها ثابت بوده و شربت به صورت سیرکولانی در حرکت می باشد . آب تازه از سلول انتهایی وارد شده و از سلول تازه پر شده خارج می گردد. ظرفیت سلول های این سیستم 3 تا 5/6 تن متغییر است .

دیفوزیون های مداوم

1) DDS , RAABE

در یک نیم استوانه که مورب قرار گرفته و یک یا چند هلیس در آن تعبیه شده است در اثر حرکت هلیس یا هلیس ها خلال در جهت مخالف شیب بالا می رود . در حالی که شربت در جهت مخالف حرکت می کند.

2) برج Olier

خلال ها در استوانه ای که در آن دیسک های مشبکی با زنجیری به هم متصل شده اند پیش روی می کنند و شربت نیز در جهت مخالف مسیر خلال حرکت می نماید .

3) دیفیوزرهای برجی ( نوع B.M.A و بوکاولف )

در یک بدنه استوانه ای قائم ، هلیس وجود دارد که خلال را از پایین رو به بالا به حرکت در می اورد . خلال تازه از پایین وارد بدنه می شود و شربت از پایین خارج می شود.

4) دیفوزیون Desmit

این دستگاه مجهز به سیرکولا سیون تحت فشار می باشد. بستر خلال را بوسیله نقاله ای به حرکت در می آورند . بالای این نقاله مجموعه ای سرشلنگ قرار گرفته است در آن قسمت که نقاله خارج می گردد آب خالص از سر شلنگ روی آن پاشیده می شود مایعی که در اثر آبپاش از نقاله خارج می شود جمع آوری و بوسیله تلمبه ای با فشار از فواره بعدی روی خلال دوم پاشیده می شود و این عمل چند بار تکرار می گردد و هر دفعه مایع جمع آوری شده ( شربت ) بوسیله تلمبه ای با فشار از فواره بعدی روی خلال قسمت ما قبل پاشیده می شود .

 5) Berge

از یک استوانه دوار با هلیسی چسبنده به سطح درونی آن تشکیل شده است.

6) RT Smet

به صورت استوانه افقی شیب داری است که مجهز به دو رشته مارپیچ است که به جدار داخلی استوانه چسبیده است . مزیت RT در آن است که اجزاء متحرک ندارد و این واقعیت در جلوگیری از فرسایش اجزاء داخلی آن بسیار موثر است . در RT حرکت آب و خلال غیر هم جهت و آب در جهت شیب و با سرعتی معادل دو برابر خلال حرکت می کند. از شربت داغ خروجی برای پیش گرم کردن خلال استفاده می شود.

نکته: تفاوت دیفیوزرهای بالا در نحوه گرم کردن تامین دمای لازم برای دیفوزیون و نیز افقی یا عمودی بودن آنها می باشد.

نکته : در دیفیوزرهای برجی ، قبل از ورود خلال به دستگاه دیفوزیون از مایشه برای پیش گرم کردن خلال ها استفاده می شود البته شربت سیرکولاسیون نیز وارد مایشه می شود و خلال ها و شربت سیرکولاسیون همراه یکدیگر وارد دیفوزیون می شوند.

کارایی دیفوزیون

برای تهیین کارایی دیفوزیون از رابطه زیر استفاده می کنیم:

100 * POL خلال/( POL خام شربت خام)=کارایی دیفوزیون

ویژگیهای شربت خروجی از دیفوزیون

به شربتی که از دیفوزیون خارج می شود شربت خام گفته می شود. رنگ شربت خام خاکستری مایل به سیاه است ( رنگ ملانین ) که این رنگ اثر منفی بر روی فرایند نمی گذارد زیرا جذب آهک می شود . PH شربت خام تقریبا 6 درجه خلوص شربت خام% 85-87 و بریکس آن باید در حدود دایژسیون و یا یک واحد کمتر از آن(۱۳-۱۶) باشد

|+| نوشته شده توسط رسول در شنبه هفدهم بهمن 1388  |
 
 
بالا