||__قندها__ در اصطلاح ((شیمی)) ، طیف وسیعی از ترکیبات ((شیمی آلی|آلی)) را دربرمیگیرند که به ((کربوهیدراتها)) یا ((هیدرات کربن|هیدراتهای کربن)) معروفند و ~~green:منوساکاریدها~~ (قندهای ساده) ، ~~green:دیساکاریدها~~ ، ~~green:الیگوساکاریدها~~ و ((پلیساکاریدها)) یا مشتقات مربوط به آنها را شامل میشوند، مانند ((گلوکز)) ، ((فروکتوز)) ، ((ساکارز)) ، مالتوز ، جینتوبیوز ، ملیبیوز ، ((نشاسته)) ، ((گلیکوژن)) و ... .||
{img src=img/daneshnameh_up/6/61/n017910-n.jpg}
!اطلاعات اولیه
قند __ساکارز__ (قند معمولی) است که از نظر ساختار یک دیساکارید متشکل از ((گلوکز)) و ((فروکتوز)) است و انسان در تمام طول حیاتش از آن ، به صورت طبیعی استفاده کرده و میکند. مهمترین منبع ساکارز ، __نیشکر__ و __چغندرقند__ است.
!تاریخچه نیشکر
برخی ، محل اولیه پیدایش نیشکر را __گینه جدید__ میدانند که امروزه __ایریان__ نامیده میشود. در این جزیره ، پس از آنکه گیاه نیشکر به صورت اهلی در آمده بود، طی سه مهاجرت که از حدود 8000 سال قبل از میلاد مسیح شروع شد، توسط بومیان به __جزیره سلیمان__ ، __جزایر هیبرید__ ، __جزایر کالدونی__ و سپس به __اندونزی__ ، __فیلیپین__ و شمال __هند__ برده شد و کشت و زرع آن در شمال __خلیج بنگال__ توسعه یافت. آنگاه ، از __هندوستان__ به __ایران__ و از آنجا به سواحل __مدیترانه__ و نواحی جنوبی __فلسطین__ یعنی ناحیهای بین __بحرالمیت__ و __دریای مدیترانه__ و از آنجا به اروپا و آمریکا برده شد.
بنابر اسناد تاریخی ، کشت نیشکر در ایران از زمان حمله "__اسکندر__" به ایران رواج داشته است. در هر صورت ، ایرانیان نوآور واقعی صنعت تهیه قند و شکر تصفیه شده از نیشکرند.
!تاریخچه چغندرقند
با وجود اینکه کشت چغندرقند سابقه طولانی دارد، ولی کشت صنعتی آن به منظور تهیه __قند و شکر__ ، حدود 250 سال است که متداول شده است. پیش از آن ، عمدتا به عنوان __علوفه دام__ مورد استفاده قرار میگرفت. در سال 1575، "__الیویه دوسر__" اعلام کرد که میتوان از ریشه گیاه چغندرقند ، قند استخراج کرد و درستی این گفتار توسط "__آندره مارگراف__" ، شیمیدان آلمانی ، در سالهای 1745 تا 1747 به اثبات رسید.
بالاخره توسط "__آشار__" ، شاگرد "__مارگراف__" ، اولین کارخانه قند تاسیس شد. توسعه صنعت قندسازی از __چغندرقند__ در قرن نوزدهم شتاب ویژهای پیدا کرد که نتیجه آن تولید دهها میلیون تن قند از ریشه این گیاه در سراسر جهان شد.
!اجزای تشکیل دهنده نیشکر
مواد موجود در ((نیشکر)) و نسبت درصد آنها عبارتند از:
||
مواد خشبی (الیاف خشک سلولزی)|15ـ9 درصد
((آب))|80ـ70 درصد
ساکارز|17ـ10 درصد
قندهای انورت (شامل گلوکز و فروکتوز)|3ـ0.1 درصد
مواد آلی غیرقندی|1.2ـ0.5 درصد
مواد معدنی|0.3ـ0.1 درصد
||
اجزای تشکیل دهنده مواد خشبی عبارتند از:
||
سلولز|7.5ـ6.5 درصد
لیگنین|13.5ـ1.5 درصد
مواد پکتیکی|3.75ـ2.25 درصد
((چربی)) و ((موم))|0.5ـ9.3 درصد
آلبومین|0.3ـ0.2 درصد
مواد معدنی|0.5ـ0.3 درصد
||
ترکیبات معدنی در شیره نیشکر عبارتند از:
||
K
2O|17ـ10 درصد
Na
2O|جزئی
CaO|13ـ7 درصد
MgO|13ـ10 درصد
Al
2O
3+Fe
2O
3|جزئی
P
2O
5|15ـ5 درصد
SO
3|9ـ7 درصد
Cl|جزئی
SiO
2|50ـ35 درصد
||
!مواد تشکیل دهنده عصاره چغندرقند
مواد موجود در شیره چغندرقند و نسبت درصد تقریبی آنها عبارتند از :
||
مواد نامحلول|%6ـ4
((آب))|%78ـ74
ساکارز|%20ـ14
قند انورت|%0.1
رافینوز|%0.02
مواد غیرقندی|%3ـ2
||
مواد نامحلول در شیره چغندرقند و نسبت درصد تقریبی آنها عبارتند از :
||
سلولز|%26
مواد نیمه سلولزی|%64
مواد پکتیکی|%64
مواد نیتروژندار|%7
مواد معدنی|%3
||
مواد معدنی موجود در شیره چغندرقند و نسبت درصد تقریبی آنها عبارتند از :
||
K
2O|%47
Na
2O|%5.5
CaO|%5
MgO|%11
Al
2O
3+Fe
2O
3|%5
P
2O
5|%15
SO
3|%6
Cl|%2.5|
SiO
2|جزئی
||
{img src=img/daneshnameh_up/9/94/011685.jpg}
!مواد آلی موجود در نیشکر
مواد چربی موجود در شیره نیشکر ، بیشتر ((استر|استراسیدهای چرب)) یا مشتقات آنها مانند __اسیدهای اولئیک__ ، __پالمیتیک__ ، __استئاریک__ و مقداری __سوسیتین__ و __فیتوسترین__ و __مومها__ ، ترکیبات استری ((اسید چرب|اسیدهای چرب)) با __الکل میزیسیک__ ، میباشند.
*__~~green:قند انورت~~:__ قند ((اکسیداسیون-احیا|احیاکننده)) و معمولا شامل گلوکز و فروکتوز است.
*__~~green:اسیدهای آلی~~:__ اسیدهای موجود در نیشکر ، بیشتر شامل __اسیدهای گلیکولیک__ ، __مالیک سوکسینیک__ ، __تارتریک__ و ((اسید سیتریک|سیتریک)) میباشد. در شیره نیشکر ((تخمیر صنعتی|تخمیر شده)) ، ((اسید استیک)) نیز وجود دارد.
*__~~green:مواد رنگی~~:__ دو نوع ماده رنگی در ((نیشکر)) وجود دارد. یکی از آنها ((کلروفیل)) است که همان سبزینه گیاهی است و آن را از طریق جذب سطحی به کمک __زغال فعال__ میتوان خارج کرد. دیگری __اوتاسیانین__ است که در آب حل میشود و در محیط اسیدی ، قرمز رنگ و در محیط قلیایی ، سبز رنگ است و به روش __آهک زدن__ آن را میتوان از شیره نیشکر خارج کرد.
*__~~green:مواد نیتروژندار~~:__ مواد نیتروژندار موجود در نیشکر عبارتند از __آلبومین__ ، __اسپارازین__ ، __گلوتامین__ ، و ((اسید آمینه|اسیدهای آمینه)). در بین اسیدهای آمینه ، مقدار __تیروزین__ و __گلیکوکول__ (گلیسین) از همه بیشتر است که همراه با __ملاس__ از نیشکر خارج میشوند.
!تصفیه شیمیایی عصاره نیشکر
در شربت قند بدست آمده ، معمولا مقداری ذرات ریز معلق و محلول وجود دارد. در گذشته بدون جدا کردن آنها ، شربت را تغلیظ و به صورت بلورهای ریز قرمز رنگ که ((شکر|شکر سرخ)) نامیده میشد، در میآوردند. این روش به روش __لجستانی__ یا __سیستانی__ یا __سکزی__ معروف بود که امروزه نیز متداول است. بعدها روش تصفیه شیره نیشکر کاملترشد، زیرا با افزودن مواد دیگری ، توانستند کیفیت استخراج قند را بهبود بخشند.
اما امروزه از چهار ((مواد شیمیایی|ماده شیمیایی)) ، یعنی ((آهک)) زنده (و یا آب آهک) ، ((دیاکسید گوگرد)) ، ((اسید فسفریک)) و ((دیاکسید کربن)) برای این منظور استفاده میشود.
!روشهای تصفیه شیمیایی
!!تصفیه شیمیایی بوسیله آهک
این روش معمولا برای تهنشین کردن مواد اضافی موجود در شربت قند بکار میرود. ابتدا به مقدار لازم ، آهک به شربت اضافه میکنند و آن را تا دمای 100 الی 105 درجه سانتیگراد گرم میکنند. تحت این شرایط ، بسیاری از مواد زاید به صورت گل تهنشین شده و شربتی زلال باقی میماند که برای اجرای عملیات بعدی بکار گرفته میشود. عملیات آهکزنی ممکن است یک مرحلهای ، دو مرحلهای ، یا چند مرحلهای باشد. ((معرف PH|PH)) شربت بعد از افزایش آهک ، باید 7.2 تا 8.3 باشد.
!!تصفیه شیمیایی بوسیله SO
2
عمل تصفیه بوسیله __SO
2__ ممکن است پیش از آهک زدن و یا پس از آهک زدن صورت پذیرد. مقدار ((گوگرد)) مورد نیاز برای هر تُن نیشکر ، بین 250 الی 500 گرم است. با استفاده از این روش ، شکر سفیدتر بدست میآید. بررسی رسوبات بدست آمده از روش آهکزنی و __SO
2__ زنی نشان میدهد که این رسوبها ، __مواد خشبی__ و __سلولز__ ، __چربی__ و __موم__ ، __آلبومین__ ، __فسفات سدیم__ ، __سیلیس__ و __سولفات کلسیم__ ، __خاک و شن__ و ... را شامل میشود.
{img src=img/daneshnameh_up/b/bf/003192.jpg}
!!تصفیه شیمیایی بوسیله اسید فسفریک
در شیره نیشکر ، معمولا مقداری اسید فسفریک وجود دارد. اسید فسفریکی که به صورت محلول در شیره نیشکر وجود دارد، در ترکیب با آهک به صورت __فسفات تری کلسیم__ غیر محلول در میآید و ضمن رسوب کردن بسیاری از مواد زاید و رنگی را نیز با خود تهنشین میکند. مقدار اسید فسفریک مورد نیاز در شیره نیشکر باید تا مقدار 300 میلی گرم در لیتر برسد. از این رو ، کمبود آن را با افزایش اسید فسفریک باید جبران کرد.
!!تصفیه شیمیایی بوسیله دیاکسید کربن
این روش همراه با آهک زدن انجام میگیرد.یعنی پس از آهک زدن شیره نیشکر ، باید آن را از ((دیاکسید کربن)) ، ((محلول اشباع و فوق اشباع|اشباع)) کرد. برای این منظور و برای بالا بردن درجه اشباع شدن ، ((دما)) را باید به 50 درجه سانتیگراد رسانید. در عین حال ، باید دقت کرد که دما از 55 درجه تجاوز نکند، زیرا در دمای بالاتر ، مقداری از ساکارز ((هیدرولیز)) شده ، به قند __انورت__ یا به بیان دیگر ، به ((گلوکز)) و ((فروکتوز)) ، تبدیل میشود.
!تبخیر و متبلور کردن شیره نیشکر
پس از اینکه شربت زلال بدست آمد، آن را ((تبخیر)) و تغلیظ میکنند تا غلظت ساکارز در محلول بالا برود. سپس بر اثر سرد کردن و متبلور شدن قند ، آن را به روش سانتریفوژ کردن و غیره جدا کرده و به صورت قند یا شکر عرضه میکنند.
!مباحث مرتبط با عنوان
*((اسید آمینه))
*((اسید کربوکسیلیک))
*((اسیدهای آلی))
*((اسید چرب))
*((چغندرقند))
*((ساکارز))
*((سلولز))
*((فروکتوز))
*((کربوهیدراتها))
*((گلوکز))
*((گلیکوژن))
*((ماکرومولکولها))
*((مواد قندی طبیعی))
*((نشاسته))
*((نیشکر))