اثر باکتری لوکونوستوک بر تشکیل دکستران و روش های جلوگیری از تشکیل دکستران و حذف آن در سیستم تصفیه شربت

نیشکر از گیاهان زراعی است که ظاهراً اهلی کردن آت برای اولین بار در جزایر اقیانوس آرام (گینه نو) اتفاق افتاد و سپس از آنجا به چین و هند برده شده است. سابقه تاریخی کشت نیشکر به هزار سال قبل از میلاد می رسد نیشکر از هند به سایر نقاط دنیا راه یافت و تا اوایل قرن هجدهم تنها محصولی بود که در سطح تجارتی برای تولید شکر کشت می شد.

تولید شکر از اجزاء مهم اقتصادی کشاورزی بسیاری از کشورهاست در مقیاس جهانی عملکرد قند چغندر و قند نیشکر در واحد سطح تقریباً مساوی است.

سابقه تولید نیشکر در ایران به سال 600 میلادی می رسد در این زمان شکر تصفیه شده از نیشکر تولید می شده. ظاهراً تولید نیشکر در خوزستان اهمیت داشته است زیرا کلمه خوز به معنی نیشکر است به هر حال اولین تلاش وسیع برای تولید آزمایشی نیشکر در سال 1329 در خوزستان انجام گردید. (3)

اکنون صنعت قندسازی کاملاً استقرار یافته مهذا پژوهشگران تحقیقات زیادی درباره تحول این صنعت آن هم با توجه به تکنیک های کاملاً مدرن با توجه به شرایط سخت که به این صنعت تحمیل شده است اشتغال به کار دارند.

هدفهای کنونی این پژوهشگران و محققان را می توان به شرح زیر خلاصه کرد.

• استخراج حداکثر ممکن قند از نیشکر
• شکر با کیفیتی تولید گردد که جوابگوی خواسته های مصرف کنندگان باشد. بسیار از این مصرف کنندگان شرایط بسیار سختی را برای کیفیت شکر قائل شده اند.
• شکر را هر چقدر ممکن است با قیمت کمتری به بازار عرضه نمایند یا به عبارت دیگر استفاده از تجهیزات پیشرفته و کاهش ضایعات در کلیه مراحل تولید شکر. (10)

همچنین توجه به مسائلی مانند کاهش مصرف انرژی و حداقل آلودگی محیط زیست. (8)

از جمله مسائلی که کارخانجات نیشکری با آن دست به گریبان هستند ضایعات ناشی از فعالیت میکروارگانیزم ها می باشد. میکروارگانیزم ها قادرند تحت شرایط مناسب و در مراحل مختلف مانند آتش زدن. حمل نی . آسیاب و سایر مراحل تولید شکر در کارخانه به روش های گوناگون همانند تجزیه ساکاروز، تولید قند معکوس، تولید اسید، تولید مواد صمغی مثل دکستران لوان ضایعات جبران ناپذیری وارد کند. (10)

دکستران از جمله موادی است که توسط باکتری به نام لوکونوستوک مزنتروییدس تولید می شود که در صورت توقف نی در مرحله برداشت. حمل و یا توقف شربتها و آلودگی آسیاب ها این باکتری وارد عمل شده و منجر به تولید دکستران و اسید می گردد که از جمله خسارات وارده را می توان 1- افزایش ضایعات نامعلوم در شربت ناشی از تشکیل دکستران که بر طبق نظر کلارک میزان ضایعات را می توان در جدول زیر نمایش داد. (24)

• مقدمه و هدف

1-  کلیات

• 1-1-  تولید شکر و نیشکر در جهان ………………………………………………………9
• 1-2- تولید شکر و نیشکر در ایران ……………………………………………………….10
• 1-2-1-  نیشکر کاری در ایران …………………………………………………………….10
• 1-2-2-  تولید شکر نیشکری در ایران ………………………………………………….11
• 1-3-  نیشکر کاری در خوزستان ………………………………………………………….12
• 1-4-  کشت و صنعت کارون …………………………………………………………….14

2- ترکیب شیمیایی نیشکر

• 2-1-  مواد آلی غیر از ساکاروز ………………………………………………………….19
• 2-2-  اسید های آلی ……………………………………………………………………….20
• 2-3-  ترکیبات غیر آلی ……………………………………………………………………20
• 2-4-  ترکیبات ازت دار …………………………………………………………………..20

3-  فرایند تولید شکر از نیشکر

• مقدمه
• 3-1-  برداشت نیشکر …………………………………………………………………….21
• 3-1-1-  مواد زائد همراه نی ……………………………………………………………23
• 3-2-  آماده سازی نی ………………………………………………………………….24-25
• 3-2-1-  شستشوی نی …………………………………………………………………..25
• 3-2-2-  خرد کردن نی ………………………………………………………………….25
• 3-3-  عصاره گیری ……………………………………………………………………….26
• 3-4- زلال کردن……………………………………………………………………………….26
• 3-5- صافی های خلاء……………………………………………………………………….27
• 3-6- تبخیر کننده ها………………………………………………………………………….27
• 3-7- تبلور …………………………………………………………………………………….27
• 3-8- سانتریفوژ ……………………………………………………………………………….27
• 4- ترکیبات شربت نیشکر …………………………………………………………………..28
• 4-1- پلی ساکاریدها …………………………………………………………………………28
• 4-1-1- لوان ……………………………………………………………………………………29
• 4-1-2- پکتین …………………………………………………………………………………29
• 4-1-3- سلولزان ………………………………………………………………………………29
• 4-1-4 نشاسته …………………………………………………………………………………29
• 4-1-5- دکستران …………………………………………………………………………….31
• 4-1-5-1- مشخصات فیزیکی شیمیایی دکستران…………………………………….31
• 4-1-5-2- تولید دکستران……………………………………………………………………33
• 5 مشخصات جنس لوکونوستوک …………………………………………………………..34
• 6 میکربهای موجود در کارخانه قند ……………………………………………………….35
• 6-1- میکروارگانیسم های نیشکر ………………………………………………………….35
• 6-2- سالم سازی آسیاب ها ………………………………………………………………..37
• 7- روش های سریع اندازه گیری دکستران………………………………………………38
• 8-  پلی ساکاریدهای نیشکر………………………………………………………………..39
• 8-1- صمغ درنی ترش……………………………………………………………………….41
• 8-2- پلی ساکاریدهای بخش تصفیه …………………………………………………….44
• 9- ضایعات ناشی از دکستران ………………………………………………………………45
• 9-1- ضایعات نامعلوم ……………………………………………………………………….45
• 9-2- تداخل در اندازه گیری درصد قند …………………………………………………46
• 9-3- مشکلات ناشی از دکستران در تصفیه و تولید شکر خام ………………….46
• 9-3-1 اثر بر شربت زلال کنندها …………………………………………………………46
• 9-3-2- اثر دکستران بر صاف شدن …………………………………………………….47
• 9-3-3- اثر دکستران بر ناروانی ………………………………………………………….47
• 9-4- اثر بر بلورهای ساکاروز…………………………………………………………….49
• 9-4-1- اثر بر سرعت رشد بلورها ……………………………………………………..49
• 9-4-2 اثر بر شکل بلورها ………………………………………………………………..49
• 9-5- اثر بر ظرفیت کارخانه ……………………………………………………………..53
• 9-6- اثر بر خلوص ملاس نهایی ………………………………………………………54

مواد و روشها

• 2-1- اثر روش های برداشت بر روی سرعت تشکیل دکستران …………………54
• 2-1-1- نمونه برداری …………………………………………………………………….55
• 2-1-2- آزمایشهای مربوط به نی ………………………………………………………55
• 2-1-2-1- تعیین ماده خشک …………………………………………………………..56
• 2-1-2-2- تعیین درصد قند (پلاریمتری)…………………………………………….56
• 2-1-2-3- درجه خلوص ……………………………………………………………….57
• 2-1-2-4- تعیین قند معکوس ………………………………………………………….57
• 2-1-2-5- اندازه گیری دکستران ………………………………………………………58
• 2-2- آزمایشهای مربوط به شربت ……………………………………………………..64
• 2-3- اثر دکستران بر انحراف پلاریزاسیون …………………………………………..65
• 2-4- اثر استات سرب بر حذف دکستران ………………………………………………65
• 2-5- اثر فرمالین …………………………………………………………………………….66
• 2-6- روش های آماری ……………………………………………………………………66
• 2-6-1- روش های تجزیه واریانس …………………………………………………….66
• 2-6-2- رگرسیون ………………………………………………………………………….66

نتایج و بحث

• 3-1- آزمایشهای نیشکر …………………………………………………………………..67
• 3-1-1- آزمایش قند ……………………………………………………………………….67
• 3-1-2- آزمایش درجه خلوص ………………………………………………………….67
• 3-1-3- آزمایش PH ……………………………………………………………………..68
• 3-1-4- آزمایش نسبت کیفیت راندمان تولید و شکرخام …………………………69
• 3-1-5- آزمایش دکستران ……………………………………………………………….69
• 3-1-6- آزمایش قند معکوس ………………………………………………………….69
• 3-2- آزمایشهای شربت …………………………………………………………………74
• 3-2-1- آزمایشهای قند معکوس……………………………………………………….74
• 3-2-1- آزمایش دکستران ………………………………………………………………74
• 3-3- آزمایش اثر دکستران بر انحراف پلایمتری …………………………………..80
• 3-4- آزمایش اثر فرمالین ………………………………………………………………82
• 3-5- آزمایش اثر استات سرب بر حذف دکستران ……………………………….83
• 4-  ضمیمه …………………………………………………………………………………84
• 5-  منابع مورد استفاده …………………………………………………………………..92

فهرست جداول

• ضایعات قندی بر اساس دکستران موجود در شکر خام ………………..8
• تولید قند و شکر از چغندر و نیشکر در جهان ……………………………9
• صورت عملکردبهره برداری کارخانه های نیشکری………………………13
• واریته های تجاری نیشکر کارون ……………………………………………14
• ترکیبات شیمیایی نیشکر ………………………………………………………19
• مقادیر ترکیبات مختلف در نی های سالم ، ترشیده ، خشک، برگ سبز سرنی و برگهای خشک……………………………………………………….23
• مواد تشکیل دهنده شربت ……………………………………………………28
• پلی ساکاریدهای موجود در نیشکر ………………………………………..30
• گروه های مختلف دکستران بر اساس پیوندهای موجود ………………32
• تجزیه پلی ساکاریدهای جدا شده از ملاس و شربت مخلوط………40
• مقایسه ترکیبات صمغ جدا شده از نی تازه و کهنه ……………………41
• اثر زمان نگهداری نی سبز و سوخته بر میزان صمغ ………………….42
• میزان صمغ در نی های خرد شده و خرد نشده در اثر نگهداری …..43
• درصد افزایش صمغ شربت در خلال نگهداری نیشکر ……………….43
• میزان دکستران و ضایعات قندی در شکر خام …………………………45
• منحنی استاندارد دکستران …………………………………………………..64
• جداول تجزیه واریانس صفات مختلف نی …………………………….76
• جداول تجزیه واریانس صفات مختلف در شربت ……………………79
• جداول تجزیه واریانس مربوط به اثر غلظت های مختلف فرمالین…82

فهرست شکلها

• اثر دکستران و نشاسته بر ناروانی 48
• اثر دکستران بر افزایش ناروانی 48
• بلور طبیعی ساکاروز و محورهای کریستالوگرافی 52
• مقایسه اثر رافینوز و دکستران بر بلور ساکاروز 52
• اثر غلظت های متفاوت دکستران بر بلور ساکاروز 53
• تغییرات درصد قند در نی های سبز، سوخته و برداشت ماشینی ……….72
• تغییرات درجه خلوص در نی های سبز، سوخته و برداشت ماشینی…. 72
• تغییرات PH در نی های سبز ، سوخته و برداشت ماشینی ……………..74
• تغییرات نسبت کیفیت خام در نی های سبز ، سوخته و برداشت ماشینی 64
• تغییرات شکر خام در نی های سبز، سوخته و برداشت ماشینی……… 65
• تغییرات بازه تولید در نی های سبز ، سوخته و برداشت ماشینی ……..65
• تغییرات دکستران در نی های سبز، سوخته و برداشت ماشینی ………..73
• تغییرات قند معکوس در نی های سبز ،سوخته و برداشت ماشینی …..73
• تغییرات قند معکوس در شربت با PH های مختلف در دمای C50ْ..77
• تغییرات قند معکوس در شربت با PH های مختلف در دمای C60ْ..77
• تغییرات قند معکوس در شربت با PH های مختلف در دمای C70ْ..78
• تغییرات دکستران شربت با PH های مختلف در دمای C 50ْ ………78
• تغییرات دکستران شربت با PH های مختلف در دمای C 60ْ ………79
• تغییرات دکستران شربت با PH های مختلف در دمای C 70ْ ………79
• رگرسیون بین دکستران و درصد قند 81
• رگرسیون بین دکستران و انحراف پلاریمتری 81