Kademesiz çapraz akımla çalışan bir difüzörde şeker pancarından şeker ekstraksiyonu

Abstract

Bir şeker fabrikasında yapılan işlem, gelişme sürecinde sakaroz depolayan bitkilerden sakarozun saf olarak elde edilmesi olup, şeker pancarının işlenmesinde, ana hedef, kusursuz kalitede beyaz şeker elde etmektir. % 10-22 arasında sakaroz içeren şeker pancarları, V kesitli kıyımlar halinde kesilerek hücreyi saran protoplâzmanın , şeker için geçirgen hâle gelmesi amacıyla, sıcak şerbetle haşlanırlar. Haşlanmış kıyımlar ters akım prensibi ile çalışan cihazlarda sıcak su kullanılarak, ekstraksiyona tâbi tutulurlar. Sakaroz, bu işlemde sulu şerbet halinde kazanılır. Burada, ekstraksiyon işlemi difüzyön kontrollü olduğundan, bu cihazlara difüzör adı verilmektedir. Bu çalışma, şeker teknolojisinde halen uygulanmakta olan ekstraksiyon yöntemlerinden farklı bir yöntem ve kullanıl makta olan ekstraktörlerden farklı bir ekstraktör kullanılarak, şeker pancarından şekerin daha iyi koşullarla elde edilmesi.amacıyla yapılmıştır. Günümüzün şeker teknolojisinde kullanılan difüzörlerin tümü, esas olarak, ters akim prensibi ile çalışmaktadırlar. Denemelerimizde kullandığımız Gülbaran Ekstrakt Ör-Difüzörü ise, çapraz akım prensibi ile çalışır. Taşıyıcı sonsuz bir bant üzerinde, belirli yükseklikte pancar kıyımları, bantla birlikte hareket halinde iken üzerine damlalar halinde su beslenerek, difüzyonun oluşması sağlanır ve difüzyon şerbeti, bantın altından alınır. Böylece, kıyım ve suyun hareket doğrultuları biri birine dik olduğundan, çapraz akım prensibi tam olarak uygulanmış olur. Pancar kıyımlarından şekerin difüzyonu prosesinde, dört bağımsız değişken vardır. Bunlar, 1- Ortalama difüzyon sıcak lığı, 2- Kıyım boyutları, : 3~ Difüzyon süresi ve 4- Şerbet çekişi'dir. Ekstrakte edilen kıyımda (küspede) kalan şeker dolayısıyla olan kaybın, dolaylı etkili ve taze kıyımların şeker içeriğinin ise, etkisiz değişkenler olduğu bilinmektedir. Kıyımların, kıyım yatağı.içinde hareketsiz oldukları bantlı ekstraktörlerde, " pancar kıyımı yatak yüksekliği" de bağımsız bir değişken olarak ortaya çıkmaktadır. Denemelerimizde, orta lama difüzyon sıcaklığı 70-73°C ve şerbet çekişi % 125 alınarak, sabit kabul edilmiştir. Böylece, diğer üç bağımsız değişkenin, difüzyonla % şeker kaybına etkisi araştırılmıştır.- IV - Denemeler, pilot-plant Gülbaran difüzörü ve kolon tipi difüzörde gerçekleştirilmiştir. Pilot tesiste yapılan I. gurup denemelerde, ön haşlamasız yöntemin Gülbaran difüzörü için uygun olmadığı bulunmuş tur. ön haşlamalı ve kesikli olarak yapılan II. gurup denemelerde, kıyım boyutları sabit, kıyım yatağı yüksekliği parametre alınarak, difüzyon süresinin difüzyonda % şeker kaybına olan etkisi araştırılmıştır. Bu gurup denemelerin sonucu olarak, en iyi difüzyon süresi 80 dakika bulunmuş, ancak yatak yüksekliğinin 15 cm' den 20 cm' ye çıkarılmasıyla^ difüzyonda % şeker kayıplarının azaldığı görülmüştür. III. gurup de-* nemeler, sürekli çapraz akım yöntemi ile yapılmıştır. Bu denemelerden elde olunan sonuçlarla, II. gurup denemelerin sonuçla rının uyum halinde olduğu, çizilen difüzyon eğrileri ile gösterilmiştir. Kolon tipi difüzördeki denemeler, üç gurupta toplanabi lir. JL. gurupta, kıyım boyutları sabit, yatak yüksekliği para metre alınarak, difüzyon süresinin difüzyonda % şeker kaybına olan etkisi araştırılmıştır. II. gurupta, yine kıyım boyutları sabit, difüzyon süresi parametre alınarak, yatak yüksekliğinin % şeker kaybına etkisi bulunmuştur. III. gurupta ise, yatak yüksekliği sabit, kıyım kalınlığı parametre alınarak, difüzyon süresinin, % şeker kaybına etkisi incelenmiştir. Denemelerin sonuçlarından, Gülbaran difüzörünün en iyi çalışma koşulları : I- Ortalama difüzyon sıcaklığı, 70-73 C 2- Şerbet çekişi % 125 , 3- Kıyım kalınlığı, 1-1,1 mm , 4- Difüzyon süresi, 65 dakika ve 5- Kıyım yatağı yüksekliği, 70 cm, olarak elde edilmiştir. Bu koşullarda, küspe ile % 5,4 şeker kaybı olduğu bulunmuştur. Yapılan denemelerin sonuçlarından yararlanılarak, sabit sıcaklık ve şerbet çekişi için, difüzyon süresi (t), yatak yüksekliği (H) ve silindir şekilli olarak kabul edildiğinde kıyımların yarıçapı (R) ile, difüzyonda % şeker kaybı (X ) arasında bir ampirik bağıntı elde edilmiştir. Xm= 1280(t~°'854)[ l-l,645xlO~2(H)+ l,152xl0~4(H2)]x [l-2,12(R)+ 1,65(R2)]V - Bu eşitlikte, t= 45-80 dakika, H= 15-85 cm ve R= 0,59-1,17 mm olarak alınmalıdır. Eşitliğin kullanılabilmesi İçin, ortalama difüzyon sıcaklığı T== 70-73 C ve şerbet çekişi D= 1,25 veya % 125 olmalıdır. Yapılan hesaplamalar sonucu, pilot difüzörün pancar iş leme kapasitesi, 20 cm yatak yüksekliği için 450 kg/gün ve 70 cm yatak yüksekliği için 1575 kg/gün olarak bulunmuştur. Ön haşlama-Difüzyon-Pres sistemi ile çalışıldığında, şekerin % 25 'inin ön haşlama işleminde alındığı ve yaş küspenin %50 oranında preslenerek, pres suyunun difüzöre geri verildiği kabul edilerek, pancardaki şekerin % 98 oranında alınabildiği hesaplanmıştır. Gülbaran difüzyon sisteminin, DeSmet difüzörü ile bir kıyaslaması yapılarak, üstünlükleri ve sakıncalı yönleri belirtilmiştir. Ayrıca, şeker sanayiinde kullanılan diğer difüzörler arasındaki yeri belirtilerek, basit yapıda olması, düşük enerji gereksinimi ve daha yüksek arılıkta şerbet elde edilebilmesi gibi üstünlükleri olduğu da bildirilmiştir.