ملاس در زبان لاتين به معني عسل است. از زماني كه بشر به زراعت نيشكر دست يافت، پساب قندريزي هاي خود را به نام ملاس مي شناخت. در گذشته ملاس شيرين تر از امروز بود و به مصرف تغذيه ي انساني مي رسيد. قند سفيد نيز به مصرف در مراسم رسمي و طبقات ويژه اختصاص داشت.
ملاس :
ارزش ملاس تا آن جا بود كه در سال 1812 ، بقاي كارخانه هاي قند كاملا به نرخ فروش ملاس براي تهيه الكل و فاضلاب كارخانه هاي الكل سازي براي تهيه ي كربنات پتاسيم بستگي داشت. با تاسيس اولين كارخانه ي قند ايران در سال 1274هجري شمسي در كهريزك، ملاس توليد و به بازار عرضه شد اما اين فراورده مورد توجه قرار نگرفت و به عنوان ضايعات محسوب شده و وارد فاضلاب مي شد.
ورود ملاس به مجاري فاضلاب باعث شد محيط زيست و رودخانه هاي اطراف كارخانجات قند نظير رودخانه ي برف آباد در غرب به شدت آلوده شوند. اولين واحد قندگيري از ملاس در ايران، در كارخانه ي قند شيروان و به روش استفن شروع به كار كرد. در سال 1340 دراين كارخانه از 4000 تن ملاس توليدي حدود 900 تن شكر به دست آمد. از آن زمان به بعد استفاده از اين روش براي جلوگيري از به هدررفتن قند ملاس مرسوم شد.
همچنين كارخانجات قند به سوي توليد تفاله ي خشك با ملاس به عنوان علوفه ي دامداري و استفاده از ملاس در كارخانجات تولید الکل و خمیر مایه حرکت کردند . میزان تولید ملاس در کارخانجات چغندر قند 7-4 درصد وزن چغندر مصرفی و در کارخانه های نیشکر 7/3 – 7/2 درصد وزن است.
کاربرد های ملاس:
1- استفاده ملاس در صنايع الكل، 2- استفاده از ملاس در تهيه خمير مايه، 3- استفاده از ملاس در توليد اسيد سيتريك 4- توليد اسيد لاكتيك، 5- توليد گليسيرين و 6- توليد خوراك دام اشاره كرد.
در اساس تولید الکل از ملاس تخمیر قند ملاس به وسیله مخمر در دمای 25-20 درجه و تبدیل آن به الکل و گاز کربنیک است به طور تئوری از هر 100 کیلوگرم ساکارز 58 لیتر الکل به دست می آید.
امروزه ملاس ماده خام اصلی و تقریبا تنها ماده خام تولید مخمر نانوایی به شمار می آید . در تولید اسید لاکتیک در صنایع غذایی در شیرینی سازي، كمپوت سازي، نانوايي، كيك سازي، نوشابه هاي غير الكلي و بالاخره در صنايع دارويي كاربرد دارد. اسيدلاكتيك را مي توان به سهولت از تخمير ساكارز در 50 درجه بدست آورد.
همچنين در روش معمولي توليد گليسيرين بر اساس شكستن مولکول- های چربی ها استوار است ولی فقط معتدل 15-10 درصد وزن چربی مصرف شده گلیسیرین به دست می آید ( صابونی کردن چربی ها با قلیا) گلیسیرین را می توان از ماده خام نسبتا ارزانتر ملاس به کمک تخمیر با مخمرها به دست آورد . در تخمیر قند با مخمر ها مراحل واسطه مختلفی وجود دارند که گلیسیرین جزء محصولات مراحل واسطه مذکور محسوب می شود.
شرح خط تولید الکل:
در ابتدای خط مخازن ذخیره ملاس خام می باشد که ملاس خام با اضافه کردن ترکیباتی در این مخازن ذخیره می شود . سپس مرحله محلول سازی است که ملاس با آب و سایر ترکیبات در مخازن محلول سازی ترکیب شده و وارد مرحله بعد می شود.
مرحله بعد فرآیند توسط تخمیر بسته به نوع و درصد الکل مورد نیاز تفاوت دارد. این فرآیند توسط دستگاه های فرمانتور با بیوراکتور در چند مرحله انجام می گیرد. توسط سیستم پمپاژ محلول به داخل فرمانتور منتقل می شود.
شروع تخمیر با انحلال وزن معینی از خمیر مایه خشک در یک مخزن و سپس انتقال آن به پری فرمانتور می باشد ، سپس فرمانتور اول منتقل شده و تا فرمانتور پنجم فرآیند مرحله به مرحله تخمیر انجام می شود. سپس محلول پس از طی فرآیند تخمیر وارد مخزن نگهداری و ذخیره شده تا در مرحله بعد که تقطیر می باشد به صورت پیوسته این فرآیند انجام گیرد .
اتانول طی فرآیند تخمیر غلظتش افزایش می یابد و سپس نوبت به مرحله تقطیر می رسد. فرآیند تقطیر شامل شش برج سینی دار می باشد که مراحل جداسازی و تقطیر توسط آن ها انجام میگیرد. محصول نهایی پس از طی این فرآیند الکل طبی ، الکل صنعتی و روغن الکل می باشد.
روش‌هاي توليد الكل اتيليك
اتانول به دو طريق مصنوعي (سنتزي) و تخمير توليد مي‌شود. در روش توليد سنتزي اين ماده از مواد نفتي استحصال مي‌گردد و در روش تخمير از مواد غذايي و گياهان حاوي قند استفاده مي‌شود بيشترين اتانول توليدي در جهان (حدود 93 درصد) از روش تخمير و فقط حدود 7 درصد از روش مصنوعي توليد مي‌گردد.
لازم به ذكر است كه از كل توليد الكل جهان به روش تخمير، حدود 65 درصد از طريق تخمير از محصولات جانبي صنايع شكر و 35 درصد ديگر از تخمير ساير مواد قنددار مانند ذرت، گندم، خرما و غيره حاصل مي‌گردد.
در ذيل فرايندهاي توليد اتانول بررسي شده است.
1_توليد الكل اتيليك به روش سنتزي
اتانول سنتزي از دو روش هيدراسيون مستقيم و غير مستقيم اتيلن توليد مي‌گردد. فرايند هيدراسيون غير مستقيم قديمي تر از هيدراسيون مستقيم است و بيش از يكصد سال عمر دارد. در اين روش ابتدا خوراك هيدروكربوري شامل 35 تا 95 درصد اتيلن در معرض اسيد سولفوريك 95 تا 98 درصد قرار گرفته و توليد منو و دي اتيلن سولفات مي‌كند.
اين مخلوط سپس به كمك آب هيدروليز شده و محلول 50 تا 60 درجه اسيد سولفوريك بدست مي‌دهد. سپس اتانول از اسيد سولفوريك رقيق در يك برج جداسازي جدا شده و اسيد پس از غليظ سازي به فرايند باز مي‌گردد.
فرايند هيدراسيون مستقيم در سال 1947 بطور صنعتي مورد بهره‌برداري قرار گرفت. در اين فرايند، گاز غني از اتيلن با آب مخلوط شده و پس از عبور از كاتاليست به اتانول تبديل مي‌شود. فرايندهاي متعدد ديگري نيز جهت سنتز اتانول وجود دارد كه از نظر صنعتي داراي اهميت نمي‌باشند.
2_توليد الكل اتيليك به روش تخمير يا فرمانتاسيون( Fermentation)
اتانول تخميري را مي‌توان از مواد اوليه متعددي توليد كرد. اين مواد در سه دسته قنددار، نشاسته‌دار و تركيبات سلولزي طبقه‌بندي شده است.
مواد اوليه قنددار معمولاً بطور مستقيم توسط ميكروارگانيسم ها به اتانول تبديل مي‌شوند، در حالي كه نشاسته و سلولز ابتدا بايد هيدروليز شده و به قند تبديل گردند و سپس در فرآيند تخمير تبديل به اتانول شوند.
3_توليد الكل از تركيبات قنددار
هم اكنون اين گروه مهمترين ماده اوليه توليد الكل در ايران است. از بين اين گروه ملاس (چغندر قند و نيشكر) مهمترين منبع هيدروكربني ارزان قيمت است. ملاس در كارخانجات توليد قندوشكراز چغندرقند و نيشكر بوجود مي‌آيد كه حاوي حدود 36% قند قابل تبديل به الكل است. (در مورد ملاس چغندر ميزان قند 51 درصد است) در اين فرآيند، ابتدا ملاس با آب رقيق شده و سپس بوسيله مخمر تخمير و تبديل به الكل مي‌گردد. فرايند تخمير و توليد الكل از شكر طبق رابطه زير صورت مي‌گيرد.
از نظر تئوري، طبق رابطه فوق از هركيلوگرم شكر موجود در ملاس، 511 گرم الكل قابل توليد است. ليكن راندمان فرآيند در عمل بخاطر توليد محصولات جانبي نظير ميكروارگانيسم‌ها و بعضي از محصولات شيميايي ديگر كمتر بوده و بين 400 تا 460 گرم الكل از هر كيلوگرم شكر خواهد بود.
بنابراين بطور تئوري مي‌توان گفت كه هر 15ـ14 كيلوگرم ملاس نيشكر حدود يك كيلوگرم الكل توليد مي‌نمايد. ميكروارگانيسم (مخمر) مورد استفاده در فرآيندهاي صنعتي توليد اتانول از ملاس، از گونه مخمر خمير مايه نانوايي Baker’s yeast يا Saccharomyces cerevisiae اســت.
4_ توليد الكل از تركيبات نشاسته‌دار
توليد الكل از تركيبات نشاسته‌دار نظير ذرت، سيب‌زميني و گندم معمولاً در دو مرحله (همزمان و يا متوالي) صورت مي‌گيرد. نشاسته يك پليمر از منومرهاي گلوكز است. و.اكنش مرحله اول كه شكستن اين پليمر به منومرهاي اوليه آن است، به دو روش اسيدي و آنزيمي قابل انجام است. در روش اول عموماً اسيد سولفوريك و روش دوم آنزيم آلفا ـ آميلاژ براي هيدروليز نشاسته بكار مي‌رود.
با توجه به قيمت مناسب آلفا ـ آميلاژ و راندمان بالاي روش آنزيمي، روش اسيدي تقريباً در دنيا منسوخ شده است. در مرحله دوم كه شباهت بسياري به فرآيند توليد الكل از تركيبات قندي دارد،گلوكز حاصله در مرحله اول توسط مخمرها به الكل تبديل مي‌شود.
5_توليد الكل از تركيبات سلولزي
تركيبات سلولزي نظير چوب، ضايعات جنگلي، ضايعات كشاورزي و كاغذ بازيافتي، حاوي ليگنو سلولز است. توليد الكل از تركيبات ليگنوسلولزي در دو مرحله صورت مي‌گيرد. در مرحله اول كه هيدروليز نام دارد، زنجيره پليمرهاي سلولز و همي سلولز به منومرهاي آنها شكسته شده و محلول قند حاصله در مرحله دوم تخمير مي‌گردد. هيدروليز ليگنوسلولز مي‌تواند به دو روش اسيدي و يا آنزيمي انجام گيرد.
مرحله بسته بندی و انبار کردن محصول اتانول:
الکل پس از آماده سازی در بطری بسته بندی می شود و در این انبار با شرایط مناسب محیطی نگهداری می گردد.
منبع:
گروه صنایع غذایی دانشوران تبریز