1. ŞEKER TEKNOLOJİSİ

İnsanların en çok ihtiyaç duyduğu önemli besin maddelerinden biri de

karbonhidratlardır. Monosakaritlerden glikoz, disakaritlerden sakaroz ve polisakaritlerden

nişasta en çok kullanılan karbonhidratlardandır. Beslemede nişasta başta gelen

karbonhidrattır (buğday, patates vs.). Nişastanın hazmedilmesi için ilk önce şekerleşmesi

gerekir. Ayrıca nişasta, normal olarak sert ve hazımı zor olan selüloz dokusu içerisinde

bulunur ve insan tarafından % 90 civarında hazmedilebilir. Çözünebilen karbonhidratlar

nişastadan daha kolay hazmedilir. Bu çeşit sakaritler, tatlı lezzette de olduklarından çok

benimsenirler. Bunların arasında sakaroz (yani adi şeker) geniş ölçüde gıda olarak

kullanılır.

Tatlılık bakımından sakaroz, früktoz hariç diğer şekerlerden üstündür. Tablo 1’de

çeşitli şekerlerin tatlılıkları verilmiştir.

Tablo 1. Şekerlerin tatlılıkları.

Şekerlerin tatlılıkları (Sakarozun tatlılığı=1,00)Glikoz 0.53Früktoz 1.73Maltoz 0.33Galaktoz 0.32Rafinoz 0.22Arabinoz 0.35Ksiloz 0.40

Früktoz, sakarozdan daha tatlı ise de bunun üretim ve muhafazası zordur. Früktoz

higroskopik olduğundan kolay nem alır ve kristal şeklini kaybeder.

Patates veya mısır nişastasının asidik (H2S04 veya HCl ile temin edilen) ortamda

şekerleştirme suretiyle ya tatlı ve renksiz nişasta melası veya kristal glukoz şekeri elde

edilir. Şekerleşmiş nişastanın ürünleri gıda bakımından yüksek ve lezzetlidir, fakat tatlılığı

kafi değildir.

Sakaroz ve diğer karbonhidratlardan başka, tatlı olan birçok madde vardır ki,

bunların karbonhidratlarla ilgisi olmadığı gibi hiç bir gıda değeri de yoktur. Bu şeker

taklitlerinin en tanınmışları sakkarin ve dulsit’tir.

1

Tablo 2. Bazı tatlandırıcıların tatlılık dereceleri

Bazı tatlandırıcıların tatlılık dereceleri ( Sakaroz=1)2-Merilheksalin sulfamat 15p-Metoksi fenil üre 18Kloroform 40Sodyum sikloheksil sülfamat (sucaryl) 50Sodyum di- ve trisülfo-triazin (glusin) 100p-etoksifenil karbamid (dulsit) 2506-klor sakarin 350p-metoksi nitro benzol 500o-sülfo benzo asidi imidi (sakarin) 550Sukramin 700Perillaaldehid-antioksim (perrilartine) 2000n-propoksi-2-amino-4-nitrobenzol (p 4000) 4000

Şekerlerin tatlılığı, hidroksil grupları tarafından etkilenir. Schallanberger’e göre

hidroksil çiftleri komşu karbon atomlarında tat etkisi yaratırlar. Bu meyanda hidroksil

grubu taşıyan karbon atomları bağlandıklarında serbest dönebilmeli ki, hidroksil grupları

birbirinden mümkün olduğu kadar uzaklaşabilsin. Sinir uçlarındaki azotlu maddelerin

(protein) hidroksil ve onlara benzer grupları (örneğin NH- grupları) ile şekerlerdeki

hidroksil grupları …..

Sakaroz kaynakları arasında en önemli yeri şeker kamışı (%13-17 şeker ihtiva

eder) ve şeker pancarı (%18-20’ye kadar şeker ihtiva eder) tutar. Bunların dışında sapları

% 11-12 sakaroz içeren Sorghum Saccharatum (şeker kamışı gibi hububat familyasından

bir bitki) ve usaresi % 2-3.5 şeker ihtiva eden şeker akçaağacı ikinci derecede sakaroz

kaynakları arasında sayılabilir. Kayın ağacı özsuyunda da % 1 civarın da sakaroz bulunur.

Şeker kamışında şekerin varlığı M.Ö 400 yıllarından beri bilinmekte ve bundan

istifade edilmektedir. Şeker kamışı hemen hemen kış olmayan ve yıllık ortalama sıcaklığın

+16 oC’den aşağı düşmediği tropik-subtropik iklimlerde yetişen bir bitkidir. Yurdumuzda

yetişmemektedir. Bir zamanlar Adana ve yöresinde yetiştirme çalışmaları yapılmışsa da

başarılı olunamamıştır.

Pancarda çok eski devirlerden beri bilinmekle beraber, içindeki tatlı maddenin

kamıştakinin aynısı olduğu ve bundan da kristal şeklinde şeker elde edilebileceği 1750

yıllarında ortaya konmuştur. Şeker pancarında fabrika çapında şeker üretimi 1798 yılında

Achard tarafından yapılmıştır. Bundan sonra çeşitli savaşlar sırasında kamış şekerinin

Avrupa’ya girememesi nedeniyle pancar tarımı ve pancar şekeri fabrikaları çoğalmaya

başlamıştır. Dünyada üretilen şekerin 1/3’i şeker pancarından, 2/3’si ise şeker kamışından

elde edilmektedir.

Bizi esas ilgilendiren şeker pancarı (Saccharifera) dır. İlk pancar şekeri fabrikasını

kuran Achard % 7-8 şeker ihtiva eden pancarı işlemiştir. Daha sonra şeker pancarı bitkisi

ıslah edilerek, bugün % 18-20 şeker ihtiva eden türleri yetiştirilmektedir. Kesin olmamakla

beraber, pancar bitkisinin ana yurdunun Kafkaslar ve Doğu Anadolu’nun Erzincan ve

havalisi olduğu literatürde belirtilmektedir.

Şeker pancarı iki yıllık bir bitkidir. Birinci yıl tohumdan kök ve yaprak meydana

gelir, kışı geçirdikten sonra ikinci yılda 1.5-2 m boyunda çiçek taşıyan saplar meydana

2

getirir ki bundan da tohum verir. Şeker üretimi için pancarın yalnız ilk yıllık kökünden

yararlanılır. Pancarın vejetasyon süresi soğuk olmayan 150-180 gün arasında değişir.

Değişen iklim ve değişen toprak şartlarına uygun pancar türleri üretilmiştir.

Bunlar;

Z tipi: Şeker yüzdesi yüksek, bitkisi küçük bu yüzden hektar başına verimi düşük,

fakat vejetasyon süresi kısadır.

E tipi: Mahsul bakımından yüksek verimli fakat şeker yüzdesi yüksek değildir.

N tip: Şeker miktarı ve ağırlık bakımından Z ve E tipleri arasında yer alır.

GK tipi: Zayıf ve diğer pancar türlerinin yetiştirilmediği topraklarda yetişen türdür.

P tipi: (Poly beta) Şeker, yaprak ve pancar ağırlığı bakımından en üstün türdür.

C-R tipi: Ruben tipi de denilen ve özellikle pancarlarda çok yaygın olan

Cerkospara hastalığına dayanıklı bir türdür.

1.1. Şeker Pancarının Bileşimi

Şeker pancarının ortalama % 75’i su ve % 25’i ise kuru maddeden ibarettir. % 25

oranındaki kuru maddenin büyük bir kısmını sakaroz (yaklaşık %17,5) geri kalan kısmını

da anorganik ve organik şeker dışı maddeler oluştur. Pancarı mark ve usare (özsuyu)

diye iki kısma ayırmak da mümkündür. Mark, pancarın belirli miktarda kaynar haldeki su

ile belirli zamanda ekstraksiyona tabi tutulmasından geri kalan çözünmemiş kısma denir.

Olgun bir pancarın ortalama mark içeriği % 4-5 arasında olup, bu oran çeşitli tarımsal

faktörlere bağlı olarak değişmektedir.

Normal bir pancarın içerdiği mark’ın % 25-30’u selüloz, % 5’i lignin % 30’u pektin

ve % 20-30’u ise pentasonlardan ibarettir. Aşağıdaki şekilde şeker pancarının bileşimi

şematik olarak gösterilmiştir.

Pancarın bünyesinde bulunan bazı önemli maddelerin yüzdeleri Tablo 3’de

verilmiştir. Değerler örnek bir analiz sonucudur

3

Tablo 3. Pancarın bünyesinde bulunan maddelerin % değerleri.

Maddeler MiktarKuru madde 23.6Sakaroz 16.5Mark 4.7Kül 0.75K2O 0.25Na2O 0.04CaO 0.06MgO 0.06P2O5 0.08SO3 0.03Çözünür organik şeker dışı maddeler 1.65Protein 0.625Amidler, betain vs. 0.435Toplam azot 0.170

ŞEKER PANCARI

% 75 Su % 25 Kuru madde

% 17.5 Sakaroz % 7.5 Sakaroz dışı maddeler

Organik sakaroz dışı maddeler

Anorganik sakaroz dışı maddeler

AnyonlarKatyonlar

Azot içermeyen sakaroz dışı maddeler

Azot İçeren Sakaroz dışı maddeler

1- İnvert Şeker2- Rafinoz3- Kestoz4- Stahiyoz5- Galaktinol6- Selüloz7- Lignin8- Pektik maddeler9- Araban, Galaktan10- Organik asitler11- Saponinler12- Lipitler

1- Amino asitler2- Proteinler3- Bitki esansları (Betain, Purin)4- Amidler5- Amonyum tuzları6- Koku maddeleri7- Enzimler8- Boyar maddeler

4

Pancarın bünyesinde bulunan kimyasal bileşiklerinden önemli olanlarına kısaca bir

göz atalım.

1.1.2. Şekerler

Monosakkaritler: Monosakkaritler, indirgen şekerler olup başlıca glikoz ve

früktozdur. Glikoz ve früktoz karışımı invert şeker olarak adlandırılır. Normal pancarlarda

% 0,1 oranında invert şeker bulunur. Donmuş veya uzun süre beklemiş pancarlarda invert

şeker miktarı daha yükselir. Bunun nedeni mikrobiolojik etkilerdir. Şeker fabrikasyonu

süresince sakarozun hidrolitik bölünmesi ile de invert şeker oluşabilir. İnvert şekeri

meydana getiren her iki heksozda indirgendir Glukoz polarize ışık düzlemini sağa, fruktoz

(levüloz) ise sola çevirir.

Disakkaritler: Pancar özsuyunda bulunan ve esas ilgilenilen disakkarit

sakarozdur. Glukoz ve fruktozun aksine indirgen özelliği yoktur. Çünkü fonksiyonel

grupları arasından bir molekül su ayrılmış ve grupların etkisi ortadan kalkmıştır. Sakaroz

polarize ışık düzlemini sağa çevirir ve spesifik çevirme açısı = +66,5° dir. Bu

özellikten sakarozun analitik kontrolünde faydalanılmaktadır.

5

Sakaroz çözeltisinin asitlendirilmesi ile sakaroz molekülü 1 mol su alarak glikoz ve

früktoza parçalanır. Elde edilen karışım polarize ışık düzlemini, sağa değil sola çevirir. Bu

olaya inversiyon, meydana gelen ürüne de invert şeker adı verilir. Eşit miktarda glükoz ve

fruktoz ihtiva eder.

Trisakkaritler: En önemli trisakkarit rafinozdur. Galaktoz-glikoz-früktozdan

birimlerinden meydana gelir. Söküm sırasında pancar içerisinde sakarozun % 0.3-0.5’i

kadar bulunur. Pancarın uzun süre bekletilmesi durumunda rafinoz miktarı iki katına

çıkabilir. Fabrikasyon sırasında kristallenmez ve melasta toplanır. Melas içerisindeki

değeri % 2’ye kadar yükselebilir (Rafinoz da sakaroz gibi kalevilere karşı dayanıklıdır ve

arıtma kademelerinde bozunmaya uğramaz).

Pancar bünyesinde bulunmayan, ancak invertaz enziminin bulunduğu yerlerde

meydana gelen bir diğer trisakkarit kestozdur. Kestoz 2 mol fruktoz ile 1 mol glikozdan

meydana gelir.

1.1.3. Pektin

Pektin maddeleri hücre membranlarının yapısında bulunur. Hücre cidarlarının

birbirine yapışmasını sağlayan çimento görevini görür. Pektin maddeleri makromoleküler

yapıya sahiptirler. Bu büyük molekülerindeki birimler D-Galakturoik asit birimleridir.

CHO-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-COOH

Molkülde bulunan -COOH grupları kısmen metanol ile esterleşmiş durumda olduğundan,

pektinler bir dereceye kadar suda çözünebilmektedir. Esterleşme derecesi ne kadar

yüksek ise sudaki çözünürlük de o kadar artar. Pancar bünyesinde bulunan pektin miktar

bakımından sabit değerler göstermez. % 4.8-9.7 arasındaki değerlerde bulunabilir. Ayrıca

hücre özsuyunda pektine % 0.008-0.015 oranında rastlamak mümkündür. Şeker

teknolojisi yönden pektinin önemi, çalışma şartlarında usareye girerek çözelti vizkositesini

yükseltir ve sonuçta süzme işlemi zorlaşır.

1.1.4. Selüloz

Pancar hücre kabuğunun bir kısmını selüloz oluştur. Pancardaki kuru maddenin

% 26-27’si selülozdan ibarettir. Selüloz glikoz moleküllülerinin birbirine bağlanması ile

meydana gelmiş bir polisakkarittir. Hidrolize karşı çok dayanıklıdır. Ancak kuvvetli derişik

asitlerde ve yüksek sıcaklıklarda parçalanabilir.

1.1.5. Lignin

Pancarda selüloz yanında biraz da lignin bulunur. Odunlaşmış pancarlarda lignin

oranı yüksektir. Lignin yapısı muhtelif ve karışıktır. Asit ile hidroliz olmayan aromatik

yapılı bir bileşik sınıfıdır. Ligninler konstitüsyonu birbirine yakın koniferil alkol, sinapil alkol

ve p-kumar alkollerdir. Selüloz yanında lignin bulunması pancarın sağlamlığını arttırır.

1.1.6. Organik asitler

6

Pancar bitkisinde de diğer bitkilerde olduğu gibi organik asitler mevcuttur. Bunlar

pancarın işlenmesi için gerekli pH’nın sağlanmasına katkı yaparlar. Pancar içerisinde

tespit edilebilen organik asitleri üç grup altında toplamak mümkündür.

a) Monokarboksilli asitler

Sirke asiti (Asetik asit)

Karınca asiti (Formik asit)

Butirik asit

5 karbonlu organik asitlerdir.

b) Dikarboksilli asitler

Oksalik asit : COOH-COOH

Malonik asit : COOH-CH2-COOH

Kehribar asidi : COOH-(CH2)2-COOH

Glutarik asit : COOH-(CH2)3-COOH

Adipik asiti : COOH-(CH2)4-COOH

c) Oksi asitler:

Glikolik asit : CH2-OH COOH

Süt asidi : CH3-(CHOH)-CH2.COOH

Elma asidi : COOH(CHOH)-CH2-COOH

Tartarik asiti : COOH(CHOH)2-COOH

Limon asiti :

Dikarboksilli asitler arasında miktar bakımından en fazla bulunan oksalik asittir.

Oksi asitlerden limon, elma ve süt asitleri diğerlerine nazaran daha fazladır.

Pancar içerisinde bulunan organik asitlerin şeker teknoloji açıdan önemi, çalışma

ortamının pH’sını etkilemelerinden kaynaklanmaktadır. Ayrıca yukarıda sayılan asitlerin

kalsiyum tuzlarının çözünürlükleri de önemlidir. Malonik, kehribar, glutarrik, adipik ve

limon asitlerinin kalsiyum tuzları şerbette çözünmediği için kireçleme sırasında tamamen

uzaklaşırlar. Buna karşılık süt asiti ve oksalik asit için durum farklıdır. Süt asidi Ca tuzu

suda çözünür ve çözünürlüğü 60 °C’de maksimum değere ulaşır. Sıcaklığın azalması veya

artırılması ile çözünürlük hızla azalır. Oksalik asidin Ca tuzu çözünürlük yönünden ilginç

bir özellik gösterir. Şerbet içerisindeki şeker miktarı arttıkça kalsiyum oksalatın

çözünürlüğü azalmakta, Ca+2 iyonlarının konsantrasyonu arttıkça çözünürlük artmaktadır.

1.1.7. Saponinler

Glikozit sınıfından maddeler olarak tanımlanır. Teknolojik yönden önemi köpük

oluşturma özelliklerinden ileri gelir. Köpük şeker fabrikasyonu için istenmeyen bir

özelliktir. Saponinler şerbet yüzey gerilimini azaltarak köpüklenmeye neden olur, pancarın

bilhassa kuyruk kısmında toplanır. Pancarda ortalama % 0.14 kadar saponin bulunur.

7

Bunun % 39’u diffüzyon şerbetine geçer, % 61’i küspede kalır. Saponinlerin diğer bir

mahzuru çok seyreltik çözeltilerde dahi kandaki kırmızı yuvarlarla bileşikler oluşturarak

zehir etkisi yapmalarıdır. Ayrıca solungaçlı su canlılarının solungaçlarını tıkayarak

ölmelerine neden olur. Bu sakıncalarından dolayı şeker fabrikası sularının göl ve akarsu

gibi su kaynaklarına deşarj edilmemesi gerekmektedir.

1.1.8. Boya maddeleri

Gerçekte şeker pancarı boya maddelerini eser miktarlarda ihtiva etmekle birlikte,

fabrikasyon esnasında boya maddelerini meydana getiren bazı maddeleri de bünyesinde

bulundurur (Tyrosin, Brenz catechin gibi). Bunlar fabrikasyon sırasında melanin ve

melanoidin maddelerine dönüşerek ürünleri koyulaştırırlar. Bunun dışında fabrikasyon

sırasında sakarozun parçalanmasından dolayı da bazı renkli bileşikler meydana gelir.

1.1.9. Azotlu organik bileşikler

Şeker pancarında % 0.15-0.20 kadar azot bulunur. Azotlu maddelerin pancar

içindeki dağılımı kesin değildir, azota ilişkin değerler sürekli değişiklik gösterir. İklim

şartları, toprağın cinsi, gübreleme gibi birçok tarımsal faktörlere bağlı olarak pancarın

azot içeriği değişir. Pancar yapraklarının çıktığı baş kısmı fazlaca azotlu maddeler ihtiva

eder, bu nedenle çiftçiden bu kısmın kesilmesi istenir.

Aşağıda pancarda bulunan azotlu maddelerin en önemlileri verilmiştir.

Protein ve aminoasitler: Proteinler bitki hücresi protoplazmasında bulunur ve onun

esas kısmını teşkil eder. Proteinler molekül ağırlıkları 10000 ile birkaç milyon arasında

değişebilen polimer moleküllerdir (polipeptid). Bu büyük moleküllerin yapı taşlarını

aminoasitler meydana getirir. Aminoasitler diğer bitkilerde olduğu gibi pancarda da

sadece proteinlere bağlı olarak değil serbest olarak da bulunurlar. Pancarda bulunan

aminoasitlerin başlıcaları şunlardır.

Nötr aminoasitler: Glikokol, alanin, -amino butirik asit, valin, lisin, isolisin, fenil

alanin, tirosin, serin, sistin.

Asidik amino asitler: Asparagin asit, Glutamin asit.

Bazik aminoasitler: Lisin, arginin, histidin.

Glikokol ve -amino butirik asidi dışında kalan bütün aminoasitler optikçe aktif olup

polarize ışık düzlemini etkiler. Bu etkinin derecesi ortamın pH değerine çok bağlıdır. pH

etkisi ile döndürme yönü dahi değişir. Bu durum teknolojide şekerin analitik kontrolünü

etkilediği için önemlidir.

Amino asitler melasta toplanırlar. Hatta bunlardan bazıları (isolisin) ilk defa

melastan izole edilmiştir. Melasın fermantasyonu sırasında dekarboksilasyon ve

dezaminasyonla alkollere dönüşürler. Fermantasyon boyunca meydana gelen çeşitli

alkoller rektifikasyon sırasında rafinat fazda zenginleşir ve vernik, boya, parfüm ve köpük

söndürücü endüstrisinin önemli bir ham maddesini oluşturur. Bu amino asitlerden lisin iso

amil alkole, isolisin amil alkole ve valin ise isobutil alkole dönüşür. Bu bileşenlerin

meydana getirdiği alkol karışımı füzel ayağı olarak bilinir.

8

Pancarda bulunan proteinler başlıca albuminler ve globülinlerdir. Albuminler nötr,

globülinler ise zayıf asit karakterlidir.

Proteinler polar özellikleri nedeniyle çok sayıda su molekülü ile sarılarak hidratize

hale gelirler. Bazik ortamda ısıtıldıkları zaman dehidratize olarak çökelirler. Bu nokta

teknolojik yönden bilhassa şerbet arıtımı esnasında çok önemlidir. Pancar proteinleri

kireçleme esnasında (I. kireçleme), denatüre olarak pektin ve kalsiyum kompleksleri

vererek çökerler. Bunların çökelmeleri bir izoelektronik nokta meselesi değil, bir kompleks

teşekküllü meselesidir. Bu çözelti daha sonra ikinci kireçleme sırasında uygulanan yüksek

kireç ilavesi ve ısıtma sonucunda da peptize olmaz ve hatta çökeltideki bir kısım

maddeler parçalanarak zararsız hale geçerler.

Bitki esansları: Bunlardan en önemlisi betaindir.

CH2_COO–

+N _(CH3)3

Bitki bazlarından betain proteinlerden sonra en fazla bulunan azotlu maddedir

(pancarda %0,3 oranında bulunur). Suda kolaylıkla çözünür. Kimyasal etkilere karşı son

derece dayanıklıdır. Fabrikasyonun bütün kademelerinden geçerek melasa kadar

değişmeden gelir. Bazlarla kuru kuruya ısıtıldığından trimetil amin verdiği için melas bu

yönden de değerlendirilebilir. Betainin dışındaki diğer bitki bazlarından kolin, purinler,

pirimidinler gibi maddeler pancarda çeşitli yollarla izole edilmişlerdir.

Amidler: Pancarda çok az miktarda bulunurlar. Bazik ortamda ısıtıldıkları zaman

amonyak vererek parçalanırlar. Fazla kireçleme ve şerbetin koyulaştırılması

(buharlaştırma) sırasında hissedilen amonyak kokusu amidlerin parçalanmasından

kaynaklanmaktadır.

Zararlı azot: Şeker fabrikasyonda üretimin başından itibaren sonuna kadar herhangi bir

değişmeye uğramadan melasa kadar giden azota zararlı azot adı verilir. Çünkü bunlar,

son şuruplarda, kristalizasyonu güçleştirirler. Bu tip azotu taşıyan azotlu maddeler

aminoasitler ve betaindir. Zararlı azot miktarı aynı zamanda şeker pancarının teknolojik

değerinin de bir ölçüsüdür.

9

2. ŞEKER FABRİKASYONU

Şeker pancarında bulunan sakarozun kristal halde elde edilmesi için pancara

uygulanan işlem basamakları aşağıda sıralanmıştır.

1. Pancarın sökülmesi, fabrikaya taşınması, boşaltılması, fabrika sahasında

depolanması.

2. Pancarın silolardan fabrika binasına taşınması (pancar kanalı, pancar ayar

çarkı, taş tutucular, ot tutucular).

3. Ön işlemler (Pancarın yıkanması, bunkere taşınması, tartılması, kıyılması).

4. Şerbet üretimi (Diffüzyon)

5. Şerbet arıtımı (Kireçleme, karbonatlama işlemleri, dekantasyon, süzme, sulu

şerbet elde edilmesi).

6. Şerbet koyulaştırma (Buharlaştırma, koyu şerbet).

7. Rafinasyon ve afinasyon işlemleri (Vakum buharlaştırıcılar, lapaların pişirimi,

refrijerasyon, mayşeleme, santrfüjleme).

2.1. Pancarın sökümü, taşınması ve silolanması

Pancarın söküm zamanı, fabrika laboratuvarlarında yapılan digestiyon, mark vb.

analizleri ile tespit edilir. Bu denemelerde pancarın olgunluk ve şeker içeriği tespit

edilerek söküm zamanı belirlenir. Pomeranya usulünde, pancar henüz toprakta iken

yaprakları kesilir ve sonra pancar topraktan çıkarılır. Yalnız yapraklar kesildikten sonra

pancarın toprakta bekletilmemesi gerekir, aksi halde şeker miktarında büyük azalmalar

meydana gelir.

Gelişmiş teknik imkanlarla pancarın fabrikaya nakli problem olmaktan çıkmıştır.

Yalnız, bölge şartlarına bağlı olarak tarla-fabrika mesafesinin uzun olduğu hallerde,

pancarın bazı tesellüm merkezlerinde veya çalışma şartlarına bağlı olarak fabrika

sahasında depolanması gerekebilir ki; asıl problem yaratan husus budur.

Teslimat esnasında üzerinde durulan noktalar toprak firesi ve digestiyondur.

Toprak firesi, alışkın personel tarafından göz ile tayin edilmekte ise de, zaman zaman,

mümkün olduğu kadar adilane alınmış pancar numunelerinde toprak miktarı tayin

edilmektedir. Batı ülkelerinde uygulanan ve her kamyonun firesinin müstakil tayin edildiği

sisteme yurdumuzdaki fabrikaların bir kısmında deneme mahiyetinde geçilmiştir.

Digestiyonla pancar içerisindeki şeker tayin edildiği için, üzerinde hassasiyetle durulması

gereken bir husustur. Son yıllarda, her kantarın digestiyonunun müstakil tayin edilmesi ve

şeker varlığına göre çiftçiye ödeme yapıldığından problemler büyük ölçüde giderilmiştir.

Pancarın silolanması şeker teknolojisinin önemli bir problemidir. Silolamada

aşağıdaki hususların göz önünde bulundurulması gerekmektedir.

1. Pancarın olgunluk durumu

2. Pancarın sıhhat durumu

3. Söküm usulü

4. Pancardaki zedelenme derecesi

5. Söküm ve silolama sırasındaki hava şartları

10

6. Yığınlardaki sıcaklık

Pancar tarladan söküldükten sonra da yaşamaya devam eden bir organizmadır.

Bilhassa her hangi bir hastalığı olmayan sıhhatli pancarlar hayati faaliyetleri için gerekli

gıdayı kendi bünyelerinde bulunan sakarozdan sağlayacakları için, uzun süreli silolamada

şeker kaybı kaçınılmazdır. Assimilasyonla meydana gelmiş olan sakaroz böylece dissimile

olarak parçalanır. Bu esnada dissimilasyon enerjisinin açığa çıkması söz konusu olduğu

için yığınlardaki sıcak yükselir. Pancar yığınlarındaki ideal sıcaklık, +4.5 ila -1 C dir. -1

C’den daha düşük sıcaklıklarda ise pancarın donma tehlikesi vardır. Yığınlardaki sıcaklığın

10 C artışı ile dissimilasyon iki kat artar. Aşağıdaki tabloda sıcaklıkla şeker zayiatının nasıl

arttığı görülmektedir (Tablo 4).

Tablo 4. Sıcaklıkla şeker kaybının değişimi.

t (oC) Şeker kaybı(g/ton/gün)10 8920 203

30 48640 1225

50 3049

Pancar yığınlarındaki sıcaklığın fazla yükselmesini önlemek amacıyla yığınların

hava sirkülasyonuna elverişli tarzda yapılması sağlanmalıdır. Tesellüm merkezlerinde

şeker pancarı 30 m genişlik ve 2.5 m yükseklikte ve arzu edilen uzunlukta yığınlar haline

getirilir.

Pancarın silolanması sırasında şeker kaybını azaltmak amacıyla çok eskiden beri

kullanılan usul havalandırmadır. Yumuşak iklimlerde gecenin serin havası yığınların içine

sevk edilmek suretiyle şeker kaybı, günde ton başına 683 gramdan 55 grama

düşürülebilir.

Silolama sırasında şeker kaybını parazitler de hızlandırır. Bu nedenle kireç tozu

tavsiye edilmektedir.

Beklemeden ileri gelecek şeker kayıplarını azaltmak amacıyla CO2 gazından

yararlanılmıştır. CO2 gazı kullanılmak suretiyle şeker kaybını % 50 oranında azaltmak

mümkün olmuştur.

Şeker pancarının silolarda bekletilmesi ile şeker kaybına mani olmak üzere alınan

tedbirlerden bir tanesi de sulamadır. Sulanmayan 3.5 m yüksekliğindeki yığınlarda 34

günde 188,5 g/ton/gün’lük şeker kaybına rastlanıldığı halde sulanan yığınlarda hiç bir

kayıp gözlenmemiştir. 7 m yüksekliğinde yapılmış yığınlarda 15,8 g/ton/gün kayba

karşılık, sulanmayan yığınlarda 208,8 gr/ton/gün şeker zayiatı olmaktadır. Sulama bütün

yığını ıslatacak şekilde yapılmalıdır. Sulama soğuk su ile yapıldığında da yığın sıcaklığının

kontrolü de imkan dahiline girer. Dış ortam sıcaklığı donma bölgesine geldiğinde sulama

yapılamaz.

Tarladan fabrikaya getirilen pancar, devirme, elfa tesislerinde basınçlı su ile veya

özel diğrenler kullanılmak suretiyle kanallı işleme silolarına alınır. Silolarda basınçlı su

11

tesisatı mevcuttur. Silolar 7-8 m genişlikte ve 80-100 m uzunluktadır. Siloların kapasitesi

1000-3000 ton arsında olabilir. Siloların tabanları düz olmayıp % 1-2 meyillidir. Meyil

kenarlardan siloların ortasındaki pancar sevk kanalına doğrudur. Silolar toprağa gömülü

olarak inşa edilirler ve kenarları 3-4 m yükseklikte beton duvarlarla çevrilir. Siloların

ortasında 60 cm genişlikte pancar sevk kanalı mevcuttur. Sevk kanalı yarım daire kesitte

olup % 2 meyille fabrikaya doğru gider. Bu sevk kanalı hidrolik transport olarak

adlandırılır.

Silo içerisinde depolanmış pancarı sevk kanalına boşaltmak için, mevcut basınçlı

su sisteminden faydalanılır. Pancarın yüzdürme yoluyla fabrikaya taşınması için, pancar

miktarının % 800-1000’i kadar suya ihtiyaç vardır. Su sarfiyatı fazla olmasına rağmen

pancarın yüzdürme ile fabrikaya nakli çok uygulanan bir yöntemdir. Suyun basıncı 3

atü’dür. Pancarı fabrikaya ulaştırdıktan sonra Aqua-Pura veya Bruckner havuzlarında

pancar çamuru çöktürülür ve berrak kısım tekrar pancar boşaltma veya hidrolik

transportta kullanılır.

Pancar sevk kanalları fabrika zemininin kotuna göre 3-4 m aşağıda

sonlandırılmıştır. Bu noktadan pancar; Pancar helezonu, Pacar dolabı, Pancar pompası ve

Mamut pompası adı verilen ekipmanlardan biri ile pancar yıkama teknesine taşınır.

Bunlardan Pancar helezonu pek nadiren kullanılır. Çünkü fazla arıza yapan ve sık sık

durmalara sebep olan bir sistemdir. En yaygın olarak kullanılanlar Pancar dolabı ve Pancar

pompasıdır. Pancar dolabı 8-10 m çapında dairesel harekat yapan ve kovalı bir

elevatördür. Kanalın fabrika içindeki ucundan pancarları yıkama teknesine taşır. Dönme

hızı 120-150 d/saattir. Son yıllarda kurulan fabrikalarla pancar pompası kullanılmaktadır.

Mamut pompası ise emisyon pompası olarak isimlendirilir ve esas itibariyle bir U

borusundan ibarettir. Bu da yerini pancar pompasına terk etmiştir.

Her ne kadar silolardan fabrikaya taşınma sırasında pancar üzerindeki kum ve

çamurdan kurtarılır ise de; bıçaklara verilmeden önce yıkanması gereklidir. Yıkama işlemi

8-10 m boyunda ve 2 m genişlikte yuvarlak tabanlı teknelerde yapılır. Tekneler içerisinde

pancarı hem dairesel, hem de ileri doğru harekete zorlayan, çeşitli şekillerde kolları

mevcuttur. Bu kollar bir mile bağlı olup 4-5 saniyede bir devir yapar. Teknenin içi beş

bölmeye ayrılmıştır. Bu bölmelerden bir kısmı taş ve bir kısmı da kum ve çamur tutma

işlemini yapar. Yıkma için gerekli su miktarı sisteme giren pancar ağırlığın %100-200’ü

kadardır. Tekneden yıkanmış olarak çıkan pancarlar kovalı dik elevatörlerle fabrikanın en

üst noktasındaki pancar bunkerine verilir.

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Pancarın silodan, yıkama işlemi sonuna kadar getirilmesi için harcanan su miktarı

kendi ağırlığının aşağı yukarı 10 katıdır. Bu nedenle bilhassa bol suyu olmayan tesislerde

aynı suyun tekrar tekrar kullanılması gerekir. Suyu bu şekilde kullanabilmek ise ancak

temizlemek suretiyle mümkün olabilir. Birçok şeker fabrikasında mevcut suyu tekrar

kullanma imkanı sağlayan temizleme havuzları vardır ki; bunlar Aqua-Puraja ve Bruckner

havuzlarıdır. Prensip olarak Aqua-Purajada yapılan iş, suyun dinlendirilerek beraberinde

sürüklediği çamuru sedimantasyon yolu ile ayırmaktır. Bu şekilde yıkama ve taşıma için

lüzumlu su miktarı pancar ağırlığının %100’üne kadar düşer.

Havuzlara alınan su içerisinde sadece çamur değil çeşitli organik maddeler de

bulunur. Zamanla bu organik maddelerin kimyasal bozunmaya uğraması nedeniyle kötü

kokuların ve H2S’in ortalığa yayıldığı tespit edilmiştir. Ayrıca mikroorganizmaların

üreyerek pancarla birlikte fabrikaya girmesi ve çeşitli ünitelerde şeker kayıplarına yol

açtığı müşahede edilmiştir. Bunu önlemek amacıyla pancar yıkama teknesinde son

bölmede suya klor ve kireç sütü verilir. Bu işlemlerle sözü edilen kimyasal bozunma

engellendiği gibi şeker kayıpları azaldığı için şeker verimi de düşmemektedir.

Pancar bunkerinden pancar bıçaklarına gelen şeker pancarı, burada kesilerek

kıyım haline getirilir. Pancarların belirli özellikte kıyım haline getirilmesi şeker sanayinde

önemli bir konudur. Kıyımlardan şekerin alınmasında:

a- Şerbet çekişi fazlalığı

b- İşletmenin hızı

c- Şerbet kalitesi

d- Kıyımlardaki şekerin ekstraksiyon derecesi

e- Yakıt sarfiyatı

gibi faktörlere etki eder ve bunlar çok önemlidir.

Difüzyon sistemine alınacak kıyımlar prizmalar şeklinde veya ”^“ şeklinde olurlar.

Çatı şekli de diyebileceğimiz bu şekildeki kıyımların genişliğİ 3-5 mm, kalınlığı ise 0.5-1.0

mm arasında olmalıdır. Çatı şeklindeki kıyımlar, difüzyonu hızlandırıp ve difüzyon sıvısının

sirkülasyonunu kolaylaştırdıklarından daha elverişlidirler. Ayrıca kıyımlar çok ince ve

pürüzlü, pülp miktarları çok fazla olursa hem difüzyondaki sirkülasyon zorlaşır hem de

elde edilen ham şerbetin saflığı düşük olur. Zira bu tür kıyımlardan şekerin dışındaki

maddeler de şerbete geçer. Çok kalın kıyımlarda ise şeker kolaylıkla alınmadığından ya

kayıplar fazla olur ya da difüzyon süresi gereksiz yere uzar ve işletmenin kapasitesi

düşer.

Kıyımların kalitesi Silin veya İsveç sayısı denilen ve her ikisi de kıyım uzunluğu ve

miktarı ile tayin edilen sayılarla ifade edilir.

Silin sayısı: Kırıntılardan temizlenmiş (1 cm ‘den daha kısa olan parçalara kırıntı

denir), l00 g pancar rendelerinin uç uca konmasıyla elde edilen uzunluktur. En iyi

kıyımlarda bu uzunluk 25 m’yi bulur.

16-20 m arasındaki değerler orta, 20-25 m arası ise iyi evsaflı kıyım olarak kabul

edilir.

21

İsveç sayısı: 5 cm ‘den uzun kıyım ağırlığının 1 cm ’den kısa kıyım ağırlığına

bölünmesiyle elde edilen bir sayıdır. Şayet elde edilen sayı 10’dan büyük ise kıyım iyi

evsaflıdır.

Pancarların kıyılması için özel bıçak makineleri kullanılır. Pancar bıçak makineleri

düşey tablalı ve yatay tablalı olmak üzere başlıca iki tiptir. Bugün en çok yatay tablalı

tipler kullanılır.

Elevatörden dökülen pancar bıçak makineleri üzerindeki bunkere, buradan da

bıçak makinelerinin kesici tablaları üzerine dökülür. İyi bir kıyım elde edebilmek için

kesilecek pancarın üzerinde yeteri kadar basıncın bulunması gerektir. Tabla üzerinde

devamlı olarak 1 m yükseklikten daha fazla pancar bulunmalıdır. Aksi halde pancar

zıplama yapar ve kırıntı miktarı artar.

Tabla kurs şeklinde olup, esas dilimleme fonksiyonunu yerine getiren bıçakları

taşır. Bıçaklar, tabla üzerinde direk olarak değil bıçak kasaları yardımı ile tespit edilmiştir.

Kasa büyüklüğü ve tabla üzerindeki kasa sayısı tabla çapı ile sınırlandırılmıştır. Üzerinde

kasaları taşıyan tabla, yatay durumda olup, kendi bulunduğu düzleme dikey bir mille

döndürülür. 1650-2200 mm çaplı tablaların dönme hızı 76-60 d/dk’dır.

Kesilecek pancarın cinsine ve kalitesine bağlı olarak çeşitli bıçak cinsleri

mevcuttur. Bıçak cinsi ne olursa olsun A ve B tipi bıçaklar olmak üzere iki tip bıçak

kullanılarak pancar dilimlenir. A ve B tipi bıçaklar kasalarda daima birbirlerini takip

ederler. Yani bir kasada A tipi bıçak varsa takip eden kasada daima B tipi bıçak bulunur.

Bu suretle çatı şeklinde kıyımlar elde etmek mümkün olur.

Pancar kıyımları dilimlendikten sonra kantar tertibatı bulunan banda dökülür ve

tartıldıktan sonra difüzyon işlemine verilir.

22

23

24

ŞERBET ÜRETİMİ

Pancar hücresi içerisindeki şeker, protoplazma ile sarılmış halde bulunur. Şekeri

suya geçirebilmek için her şeyden önce protoplazmanın bozulması lazımdır.

Protoplazmanın bozulması için pancar dilimlerinin 80oC’ye kadar ısıtılması gerekir. O

halde sakarozun alınabilmesi için uygulanacak difüzyon işleminde sıcaklığın 80 °C olması

gerekir. Difüzyon, çok komponentli sistemlerde dengeye ulaşmak için gazların veya

sıvıların yaptığı ani karışma hareketi olarak tarif edilebilir. Difüzyon işleminin amacı,

a- Şekeri maksimum oranda almak

b- Yüksek safiyetli ham şerbet elde etmek

c- Konsantrasyonu yüksek şeker çözeltisi elde etmek

d- Şeker dışı maddelerin çözeltiye minimum oranda geçmesini sağlamak

şeklinde sıralanabilir.

Difüzyon olayı ters akım prensibine göre yapılan ekstraksiyon işlemidir. Difüzyon

esnasında sürekliliğin sağlanabilmesi için her kademede, şekerli dilimlerle çözelti

arasında C kadar sakaroz konsantrasyonu farkı bulunmalıdır. Ancak bu şartlar altında

şekerli dilimlerden çözeltiye şeker geçer ve bu geçiş her iki fazda şeker konsantrasyonu

eşit oluncaya kadar devam eder.

Difüzyon esnasında meydana gelen olaylar matematik olarak ilk defa Fick

tarafından incelenerek aşağıdaki denklemle ifade edilmiştir.

S: Şerbetteki şeker miktarı

D: Difüzyon sabiti, difüzyona maruz bırakılan maddenin cinsine ve sıcaklığa bağlı

F: Yüzey

C2-C1: Kıyım ile şerbetin şeker konsantrasyonu farkı

X: Difüzyon yolu uzunluğu yani kıyım kalınlığı

Z: Zaman

Difüzyon sabiti sıcaklığa ve materyalin cinsine bağlı olduğuna göre:

şeklinde ifade edilir.

Ko: Madde cinsine bağlı bir sabit

T : Mutlak sıcaklık

: Çözelti vizkozitesi

formülü ile ifade edilebilir.

Difüzyon olayı için Fick tarafından kurulan matematiksel ifadeye bakarak

difüzyonu etkileyen faktörleri şu şekilde sıralayabiliriz.

25

1- Çekiş: 100 kg pancar kıyımından elde edilen şerbet miktarı olarak tarif edilir.

Genellikle 110-120 kg arasındadır. 105 kg’a kadar düşebildiği gibi 150 kg’a kadar da

çıkabilir. Çekiş hızının artması ile difüzyon şerbetindeki sakaroz konsantrasyonu (C1)

azalır. C2-C1 farkı büyür ve S’in değeri artar. Yani pancar kıyımlarından daha fazla şeker

çözeltiye geçer. Çekiş hızı üretime direkt etki eden faktörlerden birdir. Çekiş hızı

a- Ekstraksiyon suyu miktarına

b- Difüzyon süresine

c- Dolgu miktarına

bağlıdır. Batarya sisteminde bu hız 0.7-1.0 m/dk‘dır. 1.0 m/dk civarındaki yüksek hızlarda

ulaşılan sonuçlar daha tatminkâr olduğu için hem şerbetin hem de dilimlerin hareketli

olduğu sürekli sistemler tercih edilir.

Çekişin artması ile çözeltiye geçen sakaroz miktarının artması, çekişin limitsiz

olarak arttırılabileceği anlamına gelmemelidir. Bu şekilde bir yaklaşım her şeyden önce ısı

ekonomisi bakımından mahzurludur. Çünkü artan çekiş miktarı ile ortamdan

buharlaştırma yoluyla uzaklaştırılan su miktarı da artmaktadır. Ayrıca çekişin

arttırılmasıyla şeker dışı maddeler de fazla miktarda şerbete geçerek safiyetin düşmesine

neden olmaktadır.

2- Süre: Pancar dilimlerinin ekstraksiyon sıvısı içerisinde kaldığı zamandır. Z’nin

artması ile S değeri de artar. Ancak kazanılan şeker miktarı da zamanla doğru orantılı

olarak artmaz. Çünkü zamanla C konsantrasyon farkı azalarak pancar dilimlerindeki

sakaroz konsantrasyonu çözeltideki sakaroz konsantrasyonuna eşit olur. Difüzyon hızı

düşer. Bu nedenle gereğinden uzun sürelerin pratik faydası yoktur. Gereğinden uzun

süreli difüzyon işlemi ile şeker dışı maddeler daha fazla şerbete geçerek şerbet kalitesi

bozulur ve ileriki kademelerde şerbetteki safsızlıkların tasfiyesi güçleşir. Buna karşılık

difüzyon süresinin kısaltılması ile,

a- Fazla pancar işlemek

b- Şerbet hızını artırmak

c- Çalışma sıcaklığını yükseltmek

d- Şerbet kalitesini yükseltmek

gibi avantajlar sağlanabilir. Bozuk pancarların işlenmesinde buna sık başvurulur. Difüzyon

süresi 60-65 dakika arasındadır. Normal olarak bu süre 75 dakikayı aşmamalıdır.

3- Sıcaklık: Sıcaklığın artırılması ile S değeri artar. Sıcaklığın artması ile viskozite

düşeceğinden S değeri yinede artacak demektir. Teknolojide sıcaklık 70-80 °C civarında

tutulur. Sıcaklık etkisi ile hem hücre zarı denatüre olarak yarı geçirgen hale gelir hem de

ortam da yürümesi muhtemel olan bakteriyel faaliyetin durdurulması için de sıklığın

70°C’ye kadar çıkarılması şarttır. Bu faaliyetler ancak bu sıcaklıklarda durdurularak

sistemin steril kalması sağlanabilir. Difüzyon hızına da sıcaklık pozitif yönde etki eder.

Sıcaklığın 68 oC’den 73 °C’ye çıkarılması ile küspedeki zayiat % 0.5’den %0.4’e

düşer. Sıcaklığın gereğinden yüksek olduğu hallerde protopektin selülozdan ayrılarak

usareye geçer. Ayrıca dilimlerin şişmesi nedeniyle doku içerisindeki kapilerler şişerek

26

sıkışır ve şekerin çözeltiye geçmesi güçleşir. Şeker kaybı artar. Bunun dışında kıyımlar da

yumuşayacağından ekstraksiyon sıvısının hareketi güçleşir. Ayrıca difüzyon süzgeci

tıkanır.

4- Yüzey: Pancar dilimlerinin yüzeyleri, boyları nispetinde artar. Uzun dilimlerin F

değerleri kısalara nazaran daha fazladır. Ayrıca uzunluğun artması ile çevre de relatif

olarak azalacağından X değeri de düşerek S değeri artacak demektir.

Yapılan bu değerlendirmeler ile şu sonuçlara varılabilir. İyi bir difüzyon işlemi için;

sıcaklığın yüksek (70-80°C), çekişin fazla (115-120), difüzyon süresinin uzun (60 dk) ve

kıyım boylarının uzun olması lazımdır. Ancak bu faktörlerin birbirinden bağımsız oldukları

hiçbir zaman düşünülmemelidir. Pancar kalitesine göre optimum şartların tespit edilmesi

şarttır.

Bütün bu yukarıda yazılanların haricinde difüzyona etki eden diğer bir faktör de

ekstraksiyon için kullanılan sudur. Bu amaçla kullanılacak olan suyun

a- Saf olması,

b- Şerbette kalabilecek çözünmüş maddeleri ihtiva etmemesi,

c- Tuz içermemesi gerekir.

Ekstraksiyon suyunda çözünmüş olarak bulunan tuzlar, kristallemeyi büyük ölçüde

engelleyerek, melas miktarının yükselmesine sebep olur. Ayrıca tuz miktarının artışı, sulu

şerbette rengin bariz surette kararmasına sebep olur. Bu nedenlerle kullanılacak

ekstraksiyon suyunda maksimum klorür 250 mg/L olabilir. Yani tuz % 0,04 den fazla

olamaz.

Suyun pH değeri ve sertliği de difüzyon için önemlidir. pH değeri 5.5-6.0 arasında

olan hafifçe asitik sular difüzyon için en uygun sulardır. Düşük ve orta sertlik

derecelerinde suların kullanılması ile çamurlu şerbette çamur hacmi küçülür, çamurun

sedimantasyon hızı düşer, pres sularında pıhtılaşabilen kolloid miktarı azalır ve sıkılmış

küspede kuru madde miktarı artar.

pH’sı 9 civarında olan amonyaklı kondens suları kullanıldığı taktirde, çamurlu

şerbetin sedimantasyon ve filtrasyon hızı düşer, çamur hacmi artar, pres suyundaki

kolloid miktarı artar, küspe sıkılması güçleşir, şeker ekstrasyonu ağırlaşır. Çünkü kalevi

ortamda pancar dokusu tahrip olur. Kıyımların dayanıklılığı azalır. Aynen fazla haşlamada

olduğu gibi kıyımlar yumuşayarak çözeltinin hareketini güçleştirir. Çekiş ağırlaşır.

Sertliği fazla olan sular kullanıldığında koyu şerbetteki kireç oranının ve tuz

oranının yüksek olduğu tespit edilmiştir.

Teknolojide pancardan ham şerbet elde edilmesinde sürekli ve kesikli sistemler

kullanılır. Ancak günümüzde şeker ekstraksiyonunda kesikli sistemler terk edilmiştir.

Kesikli ekstraksiyon sistemine Kazan Difüzörü adı verilmektedir. Bunlar üstü ve altı

konik, dikey demir silindirik kaplardır. Hacimleri ihtiyaca göre 40-130 hL kadardır.

Bunlardan 10-16 tanesi bir batarya teşkil eder. Çift sıra halinde dizilirler. Ham şerbetin bir

difüzörden diğerine geçmesi, spesifik ağırlık farkı ile olur. Her bir kazan kesintili çalışır,

fakat bataryada sürekli olarak ham şerbet üretilir. Çalışma karşı akım ile yapılmaktadır.

27

Günümüzde sürekli sistemler kesikli sistemlerin yerini almıştır. Bu sistemler;

Silver-zincir, Silver-spiral, Oliver-Morton, RT, Olier, D.d.S. ve BMA difüzörleridir. Bunlardan

RT, Olier, D.d.S ve BMA difüzörleri yurdumuzdaki fabrikalarda kullanılmışlardır. Eski

fabrikalardaki batarya (kazan) difüzörleriyle birlikte RT ve Olier difüzörleri de kapasitesi

artırılan fabrikalarda kaldırılmıştır. Halen çalışan fabrikalarımızda sadece D.d.S ve BMA

(kule) difüzörleri kurulu bulunmaktadır.

BMA Difüzörü ( Thurm veya Kule difüzörü )

Kapasitesine göre çeşitli çap ve yükseklikte olabilen ve dik yerleştirilmiş kule

tipinde bir ekstraktördür. Taze kıyımlar haşlandıktan sonra kulenin altından gönderilerek

ekstraksiyon çözeltisine ters yönde yukarıya doğru hareket ettirilir. Kıyımları yukarıya

doğru hareket ettirmek için kule içine kanatlar monte edilmiştir. Bunlar birbirlerinden

kaymış olarak ortadaki mile bağlanmış durumdadır. Bunlardan başka dış gövde cidarına

sabit kollar, başka deyimle yön verdiren kollar bağlanmıştır. Bu tutucuların işletme

esnasında yüzeylerinin yönleri ve dolayısıyla meyilleri değiştirilerek kıyım hareketi kısmen

düzenlenebilir. Her kanat sathına bir kaç yön verici isabet eder ve bunlarda kendi

aralarında yelpaze şeklinde yayılmış durumda bulunurlar. Bir BMA difüzyon kulesindeki iç

parçalar aşağıdaki resimde görülmektedir.

Kıyımlar, % 250-300 arasındaki döner şerbetle birlikte kulenin içine ve süzgeçlerin

üstüne, ayarlı bir kıyım pompası ile basılır. Kulenin altında ve alt cidarında süzgeçler

vardır ve bu süzgeçlerden toplam olarak pancara göre % 400 şerbet süzülerek çekilir. Bu

şerbet 8-10 °C ısıtılır ve haşlama cihazına sevk edilir. Süzgecin hemen üstünde onun

sathını yalayarak dönen ve orta mile bağlı bulunan bir kıyım dağıtıcısı vardır. Bu dağıtıcı

süzgecin üstündeki kıyımları transport kanatlarının üstüne iletir.

Haşlama teknesi aynı zamanda kıyım-şerbet karışımını pompalanabilecek şeklide

hazırlama fonksiyonuna sahip olup çok basit ve küçük çapta tutulmuştur. Bu cihaz yatık,

kapalı bir silindir olup içinde dönen karıştırıcı kolları vardır. Bir süzgeç yüzeyi üzerinden,

önce teknenin önüne yerleştirilmiş bulunan seperatöre gönderilecek şerbet süzülür (Bu

28

seperatör bir ısı değiştiricidir). Kıyımlar burada ön ısıtmaya tabi tutulur. Bu arada şerbet

de yaklaşık 60°C’ ye soğur. Bazen arka arkaya iki seperatör yerleştirilmiş olup şerbetin

sıcaklığı 45°C’ ye kadar düşürülür. Kıyımların haşlamada bekleme süresi çok kısa olup

yaklaşık 3 dakika kadardır.

Şekeri alınmış kıyımlar (küspe), kulenin üst ucundaki iki helezon yardımı ile

dışarıya alınır. Küspe çıkışının 50 cm altından taze su ve onun 150 cm altından da pres

suyu (geri alma ile çalışıyorsa) yön vericilerin üst tarafından verilir.

Orta mile bağlı kulenin iç parçaları, orta milin (kulenin uzunluğuna göre) dakikada

0.3-0.4 devir yapmasıyla kıyımları yukarıya taşırlar. Mil ya kademeli veya kademesiz bir

ayar dişlisi ile tahrik edilir. Bu suretle kıyım dolgusu da ayarlanabilmektedir. Kulenin

idaresinde hareket için çekilen elektrik miktarına göre dolgu hakkında bilgi edinilir ve

dönme hızı ona göre ayarlanır. Bunun yansıra yön vericilerin kanat açıları da ayarlanmak

suretiyle de difüzyon suresini ve dolguyu ayarlamak mümkündür.

Buckau-Wolf ekstraktörü

Bu ekstraktör de kule şeklindedir. Bu tip ekstraktörlerde de haşlamış kıyımlar

kulenin dibinden pompalanmakta ve ekstraksiyon çözeltisinin tersi yönünde yukarıya

doğru hareket etmektedir. Kıyımların hareketi, kulenin dönen merkez borusu üzerine

helezon tarzında yerleştirilmiş, kesitleri uçak pervanesi şeklinde olan karıştırma kolları

marifetiyle sağlanır. Dış cidara yerleştirilen sabit yön verici saçlar ile hareket düzenlenir.

Taban süzgeci, dolaşım şerbeti de dahil tüm şerbet çekişini süzer. Orta boru marifetiyle

ile dönen bir dağıtıcı, süzgecin yüzeyini temizlendiği gibi, kıyımları da karıştırıcı kollara

dağıtır ve kıyımlar yukarıya doğru ilk hareketi almış olur.

Kıyımların yukarıya doğru hareketleri bir taraftan yeni kıyımların itmesi, öte

yandan karıştırma kolları ve yön verici saçlar tarafından sağlanır. Yön verici saçlar

devamlı şekilde kule dolgusunu gevşetirler ve meydana gelen boşluğa yeni kıyımların

girmesini sağlarlar.

Kuleden önce bulunan haşlama teknesinin son ucu bir kıyım mayşesi şeklindedir.

Tekne içindeki kıyım hareketini bir büyük helezon sağlar. Mayşe şeklindeki bölme ile

29

haşlama teknesinin sonu baraj saçları ile ayrılmış olup bunları kaba bir süzgeç görevini

görürü. Haşlama teknesinin yanında bir yan şerbet pompası vardır. Bu pompa tekneden

çektiği şerbeti bir ısıtıcıdan geçirip (ısıtıcıdan evvel ve sonraki şerbet sıcaklıkları

arasındaki fark 35°C) tekrar yandan ve hareket yönüne dikey olarak tekneye basar. Bu

dolaşım şerbeti üst tarafa yerleştirilmiş bulanan süzgeç çeperinden çekilir. Teknenin baş

tarafından kıyım giriş bacası ile işletme ham şerbetinin çekilmesine mahsus süzgeç

bulunur. Son kısımdaki mayşeden ise kıyım-şerbet karışımı pompa ile çekilerek kuleye

basılır.

Kulenin taban süzgecinden çekilen şerbet (çekiş+dolaşım şerbeti) bir ısıtıcıdan

geçirildikten sonra (ısıtma yaklaşık 2 °C) bir kısmı teknenin mayşe bölgesine (yaklaşık

2/3’ü) geri kalan kısmı da otomatik çalışan bir seviye ventili marifeti ile yan dolaşıma

gider. Haşlama teknesinde toplam olarak pancara göre % 1000 şerbet dolaşım halinde

bulunur. Haşlama teknesinin baş tarafından çekilen ham şerbet, kıyımlar tarafından 45°C’

ye soğutulup şerbet arıtımına gönderilir. Kıyımların haşlama teknesindeki bekleme süresi

yaklaşık 8-10 dakikadır. Şekeri alınmış kıyımlar (küspe), kulenin tepesindeki mazgallardan

boşaltma kolları yardımıyla helezonlara aktarılır. Buradan küspe preslerine giderek sıkılır.

Taze su, küspe çıkışının üstünden verilir. Geri döngülü çalışmalarda pres suyu, daha alt

seviyedeki karıştırma kolları içerisinden verilir.

Kuledeki iç borunun devir sayısı değiştirilebilir. 0.5-1.1 d/dk sınırları içinde ayrı ayrı

dört devir sayısında çalışılabilinir. Kıyımların geçiş süresi (Haşlama dahil) 70-85 dakika

kadardır. % 113-125 oranındaki çekişle yaklaşık pancara göre % 0.19-0.25 oranında

kayıplarla çalışabilmektedir.

30

D.d.S difüzörü

Bu difüzör tabanı silindir biçiminde bulunan meyilli uzun bir tekneden

oluşmaktadır. Taze kıyımlar kule difüzörün aksine haşlanmadan cihazın alt ucundan

girerek cihazı boydan boya geçer ve üst uçtan küspe halinde çıkar. Bu çizgisel hareketten

başka, kıyımlar, tekne içinde birbirine kısmen girmiş bulunan iki helezonun dönmesi

etkisiyle çok ağır bir rotasyon hareketi de gösterir. Helezonlar 0.3-1.3 d/dk arasında

ayarlanabilir devirle dönerler. D.d.S teknelerinin uzunluğu 22.5 m, genişliği ise kapasiteye

bağlı olarak 4-6 m arasında olabilmektedir.

Kıyımlar önce küçük bir silodan geçerek difüzöre girer. Kıyımın cihaza döküldüğü

kısmın alt tarafında bulunan süzgeçlerden şerbet çekilir. Şekeri alınmış kıyımlar cihazın

yukarı ucundan kepçeli bir dolap marifetiyle dışarıya atılır. Dolap kepçeleri delikli olup,

küspe ile birlikte gelen suların büyük bir kısmı bu deliklerden sızarak tekrar cihazın içine

akar. Kepçeli dolabın hemen altından taze su verilir. D.d.S difüzöründe kıyımların geçiş

süresi çok uzun olup 125-130 dakika arasında değişmektedir. Bu süre difüzyon süresine

eşit sayılmaz, çünkü şerbetin seviyesi kıyımlara nazaran daha aşağıdadır ve kıyımların

ısıtılması ve soğutulması işi tekne içinde cereyan etmektedir. Kalış süresi yönünden

önemli olan kıyımların sıcak su ile temas ettiği süredir. Bu da yaklaşık 115-130 dakikadır.

D.d.S difüzyon tesislerinin ekstraksiyon verimi pancara göre % 109-116’lık çekiş

düzeyindedir. Kayıplar ise verilen çekişe için pancara göre % 0.14-0.26 düzeyindedir.

31

Küspenin Sıkılması

Ekstraksiyon cihazından çıkan küspe, suyundan hayli arınmış olup, oldukça kuru

durumda bulunur. Kuru madde içeriği % 8.0-8.5 arasında olan böyle bir küspenin miktarı

p.g. % 65 oranındadır. Bu küspe % 12-25 arasında kuru madde içeriğine kadar sıkılır. Bu

şekilde elde edilen prese suyu difüzyona geri alınır. Bu suretle tesis için taze su ihtiyacı

azaltılır ayrıca küspe ile giden şeker kaybı düşer ve organik maddelerce zengin bu su

(çevre kirliliğine sebep olur) atılmamış olur. Ancak prese suyunun geri alınabilmesi için

küspenin çoğu kez % 16-17 kuru maddeye kadar sıkılması gerekir. Çünkü aşırı sıkılarak

elde edilmiş prese suyu aşırı pülp ihtiva eder ve ham şerbet saflığını düşürerek şerbet

arıtımında güçlüklere sebep olur. Eğer elde edilen küspe kurutulacak ise ikinci bir

kademede küspe yeniden sıkılır, yalnız bu ikinci prese suyu difüzyona geri alınmaz. Birçok

şeker fabrikasında küspe, bir miktar da melasla karıştırılarak besin değeri arttırılır.

Bundan sonra kurutularak peletlenir ve daha uzun süre dayanabilen hayvan yemi elde

edilir.

32

Küspe presi, 1964 Modeli (Maschinenfabrik Selwig und Loage)

Ham Şerbet

33

Ham şerbet az veya çok gri renkte, kolayca köpüren ve elde edildiği pancara göre

bileşimi çok değişken bir çözelti olarak elde edilir. Uygulanan çekişe göre % 12-17

(normal yaklaşık %15) dolayında kuru maddede içerir. İçinde çözünmüş bulunan

maddelerin % 87-90’ını sakaroz, geri kalanını şeker dışı maddeler oluşturur. Ham şerbetin

ortalama bileşimi:

Bx: 14.9 (Kuru madde % =S)

Pol: 13.5 (Şeker % =P)

Q : 90.6 (Safiyet=P/Sxl00) şeklindedir.

Renkleşme melanin teşekkülü sonucudur. Melanin, şerbet hava ile temas edince

Tiroksinaz enziminin yardımıyla oluşur. Ham şerbet hafif asidik karakterde olup pH’ı steril

çalışmalarda 6.2 dolayında, nadiren de 6.4’ ün üzenindedir. pH 6.0’ nın altına da pek

nadir hallerde düşer. Ham şerbet fazla miktarda koloidal maddeleri de ihtiva eder.

Ham şerbetten doğrudan şekeri kristal halinde elde etmek istenirse, ham şerbetin

kaynatılarak aşırı doygun hale getirilmesi gerekir. Bu durumda iki engel ile karşılaşılır.

1- Şerbet şiddetle köpürür, asit karakterli olduğu için hidrolizlenerek invertleşir ve

büyük kayıplar meydana gelir.

2- Şerbet içindeki şekerdışı maddeler şerbetin vizkositesini o derece arttır ki

kristalizasyon imkânsız hale gelir. Bu durumda ham şerbetteki şekerin

kristallendirilebilmesi için bu şeker dışı maddelerin ham şerbetten uzaklaştırılması

zorunludur.

ŞERBET ARITIMI

Şerbet arıtımı temel olarak, şerbetteki moleküler ve kolloidal halde çözünmüş

bulunan şeker dışı maddelerin en yüksek oranda uzaklaştırılmasını ve arıtılmış şerbetteki

sakarozun toplam kuru madde içindeki payının mümkün olduğu kadar yükseltilmesini

gerektirir. Şekerin kristal halde elde edilmesi bu iki unsura bağlıdır.

Şerbet arıtımı işlemi sırasında aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir.

1- Şerbet içindeki şeker, parçalanmamalı ve hidroliz olmamalıdır.

2- Kristalizasyonu zorlaştıracak, melası arttıracak cinsten yeni maddeler

oluşmamalı veya bu maddeler şerbete ilave edilmemelidir.

3- Şerbet arıtımında kullanılacak yardımcı maddeler ucuz olmalıdır.

Şerbet arıtımında yukarıda açıklanan işlemler için kullanılan en uygun ve en ucuz

maddeler kireç ile CO2 gazıdır.

Ham şerbetteki protein, pektin gibi kolloid maddelerin çöktürülebilmesi için

yapılan araştırmalarda pH yönünden iki noktanın varlığı tespit edilmiştir. Bunlardan birisi

pH=3.5 dolayındadır. Bu pH değerinde sakarozun invert şekere dönüşmesi çok hızlı

olduğundan pratikte bir önem taşımaz. Diğer çöktürme noktası pH=10.8-11.2 arasındadır.

Pratikte bu pH değerinde çalışılmaktadır.

Bu pH’ı temin etmek için kireç sütü kullanılır. Şeker fabrikalarında ihtiyaç duyulan

kireci elde etmek üzere (ki bu esnada kireçleme işlemini takip edecek olan karbonatlama

34

işleminde kullanılacak olan CO2’de elde edilir) dik Eberhardt kireç ocağı kullanılmaktadır.

Kireç ocağında kireç taşı kok ile karıştırılarak yüksek sıcaklıkta kalsine edilir. Elde edilen

yanmış kireç, tromellerde söndürülüp 20 Be’de kireç sütü elde edilir ve kireçleme

işleminde kullanılır. Kireç söndürme işleminde biraz şeker ihtiva eden absüs suyu

kullanılır. Çünkü kirecin şeker çözeltisindeki çözünürlüğü aynı sıcaklıktaki saf sudaki

çözünürlüğünden daha yüksektir. Çözeltideki şeker miktarı arttıkça kirecin çözünürlüğü

artar. Ayrıca sıcaklık arttıkça kirecin çözünürlüğü azalır. Kirecin değişik sıcaklıkta suda ve

şeker çözeltisindeki çözünürlükleri aşağıdaki verilmiştir (Tablo.5).

Tablo 5. Kirecin suda ve şeker çözeltilerindeki çözünürlüğü (gCaO/100 ml).

Sakaroz Sıcaklık ( oC )

g/100 ml 0 20 40 60 80

0.0 0.136 0.127 0.110 0.089 0.073

1.5 0.253 0.176 0.133 0.119 -

3.0 0.477 0.281 0.201 0.146 -

6.0 1.173 0.661 0.311 0.213 0.131

12.0 2.539 1.970 0.937 0.423 0.205

18.0 4.141 3.554 1.943 1.169 0.357

24.0 5.207 5.154 2.825 1.978 0.591

I. Kireçleme

Arıtım işleminin ilk kademesinde ham şerbete, Brieghel Müller cihazlarında

yaklaşık % 0.03 oranında CaO verilerek I. Kireçleme işlemi gerçekleştirilir.

I. Kireçlemede meydana gelen çökelme reaksiyonlarını bu bölümde incelemek

gerekir. Bunlar iyonik çökelti oluşması ve koagülasyondur. Ham şerbete ilave edilen

kirecin ilk iyonik reaksiyonu şerbetteki asiditenin nötralleştirilmesidir. Bundan sonra

çökelme reaksiyonları meydana gelir. Kalsiyumla çözünmeyen tuzlar veren anyonlar

aşağıdaki genel denkleme uygun olarak çökelti verir.

2K+(Na+)+An2-+Ca2++2OH- CaAn(k)+ 2K+(Na+)+2OH-

Çöken bu tuzların çözünürlüğü oldukça düşük olduğundan fazla Ca2+ iyonu

bulunması gerekmez. Ancak çökmenin tam olması ve sabit fazın tam olarak oluşması için

bazı şartlar gereklidir. Örneğin kirecin yavaş yavaş ilave edilmesiyle daha iyi sonuçlar

alınmaktadır.

Kireçlemede pratik olarak tamamen çöken asidik anyonlar okzalat, tartarat ve

fosfattır. Limon asidi elma asidi ve sülfat asidinin alkali tuzları kısmen çökerler. Klorür,

nitrat ve nitrit iyonları değişme uğramaksızın sulu şerbete kadar gider. Araştırmalar ve

pratikte edinilen bilgiler bütün kalsiyum tuzlarının çözünürlüklerinin alkali şeker

çözeltilerinde arttığını göstermiştir. Sebep olarak kompleks teşekkülü ile çözünen veya

35

kolloidal çözeltilerin oluşması gösterilmektedir. Örneğin daha önce de belirtildiği gibi

kalsiyum okzalatın çözünürlüğü ortamdaki kireç miktarı arttıkça yükselmekte, şeker

miktarı arttıkça ise düşmektedir.

Çöktürme reaksiyonlarına örnek olarak oksalik asidin potasyum tuzunun kireç

sütüyle verdiği reaksiyon gösterilebilir.

Kalsiyum oksalat çöker ve kireçlemeden sonra şerbete, çöken miktara eşdeğer potasyum

veya sodyum hidroksit geçer, bu da doğal alkalinitenin esasını teşkil oluştur.

Kireçlemede ayrıca, kireç sütünün verdiği hidroksil iyonları sonucunda, şerbette az

miktarda bulunan alüminyum, demir ve magnezyum iyonları hidroksit halinde çöker.

Bu iyonik çökme reaksiyonlarına ilaveten şerbette bulunan kolloidal maddeler

koagüle olarak çökerler. Koagüle olan maddeler proteinler, ham şerbetteki boyar

maddeler ve saponinlerdir. Kirecin şerbete göre miktarı % 0.06 g CaO’e ulaşınca

koagülasyon başlar, şerbet açık kahverengi ve berrak olmaya başlar. Bu durum pH=11’de

(%0.2-0.3 g CaO/l00ml) optimum noktasına ulaşır. Kireç miktarı arttırılırsa çökeltinin ve

şerbetin durumu bozulur, renklenme ve peptizasyon başlar.

İlave edilen kirecin proteinlerin koagülasyondaki rolünü,

Protein molekülüne yeter derecede (-) yük yüklemek,

Çözünürlükleri çok az olan kalsiyum proteinatları oluşturarak çökmeyi

sağlamak şeklinde özetlenebilir.

Pancar hücre duvarlarının büyük kısmını oluşturan ve diffüzyonda uygulanan

yönteme bağılı olarak ham şerbete geçen pektinlerin kireçlemede çöktürülmesi, alkali

ortamda metoksil gruplarının uzaklaşması ve şerbet pektininin kalsiyumla çözünmeyen

tuzlar vermesiyle gerçekleşir. Başlangıçta oluşan çubuk şeklindeki koagülantların

topaklanma şekli çökeleğin özelliklerini önemli ölçüde etkiler. Kireç çok aşırı miktarlarda

verildiğinde çabuk ayrışan bu parçacıklar gevşek yapılı, dekantörde çökmesi ve süzülmesi

zor çökeltiler oluşturur. Sıkı, kolay süzülebilir koagülantlar elde etmek için kirecin az bir

fazlasıyla çalışmak daha doğru olur.

I. Kireçlemede çözünmeyen kalsiyum tuzları oluşturan anyonların tamamının

ayrılması, pektinlerin hidrolizi ve çöktürülmesi, proteinlerin ve beraberinde melaninlerin

tamamen çöktürülmesi için yeterli bir hidroksil iyonu konsantrasyonu gereklidir. Ancak

oluşan çökeleğin yüksek alkalinitede peptizasyon ve solvatasyona uğraması nedeniyle bu

alkalinitenin üst sınırı da belirlenmelidir. Bu alt ve üst sınır optimal pH ve alkalinite olarak

belirlenir. Bu değer 20 °C’ de pH=l0.8-11.2 olarak verilebilir. Ancak değişik pancarlar için

daha düşük ve daha yüksek pH değerleri söz konusu olabilir.

Optimal kireçlenmiş bir şerbet bekletilirse, pıhtılaşan kolloidler dibe çökerler ve

üstte oldukça berrak, açık renkli bir şerbet açığa çıkar. Bu şerbetin arılığı, sulu şerbetin

arılığı derecesinde olur. Bundan çıkan anlam şudur; şerbet arıtımı hemen hemen I.

36

Kireçleme ile tamamlanmış olmaktadır. Ancak, ham şerbetteki kolloidal maddelerin pH 11

civarında bir defada ve tamamen çöktüğü anlaşılmalıdır. Çünkü ham şerbette bulunan bu

maddeler, ters akım prensibine göre uygulanan, I. Kireçlemede, ham şerbetin pH’ı olan

6.2 den itibaren çökmeye başlarlar ve bu çökme pH 11 civarında tamamlanmış

olmaktadır.

I. Kireçlemenin önemi ve bilimsel temelleri anlaşıldıktan sonra, özellikle sürekli

çalışan dekantör ve filtreler yönünden bu metodu en iyi biçimde uygulayan çok bölmeli

bir çok sistem geliştirilmiştir. Bunlardan en önemlisi ve en çok uygulanan Brieghel-Müller

cihazıdır. Bu cihazda göze çarpan üç önemli özellik vardır.

a- Cihazın bölmelerindeki yöneltme kanatlarıyla çok düzenli bir pH basamakları

serisi oluşturmak mümkündür. Bu suretle ham şerbette çeşitli pH’larda çökecek olan

kolloidler bu pH’larda yeteri kadar kalmış olur. Kireçli şerbet bir sonraki bölmeye

geçerken çok iyi bir karışma sağlanır, böylece, aşırı bir pH ortamının oluşma ihtimali

kalmaz.

b- Çökelen kolloidlerin kolayca dehidratize olarak süzülebilir koagülantlar

meydana getirebilmesi, kireçlemeye birinci karbonatlama çamurlu şerbetinin geri

çekilmesiyle mükemmel bir biçimde sağlanır.

c- Brieghel-Müller cihazı, kolloidlerin stabil bir çözeltide kararlı kaldıkları pH=7-9

ortamının sağlanması şeklinde dizyan edilmiştir.

pH’nın 9 olduğu Brieghel-Müller cihazının bölmesine, bol miktarda CaCO3 ihtiva

eden I. satürasyon çamuru almakla fazla miktardaki CaCO3 kristalleri pıhtılaşmayı teşvik

ettiği gibi, oluşan koagülantlar da CaCO3 kristalleri etrafında toplanarak kolay süzülebilen

ve çökebilen çökelekleri oluştur.

37

II. Kireçleme

I. Kireçlemenin karakteristik özellikleri kolloid kimyasına dayanırken, II.

Kireçlemede ağırlıklı olarak kimyasal olaylar meydana gelir. Aslında şerbetteki şeker dışı

maddelerin ayrılması işlemi I. Kireçleme sonunda büyük ölçüde tamamlanmıştır.

Süzülmesi biraz zor da olsa çöken koagülantları ayırıp berrak şerbet elde etme imkanı

teorik olarak vardır. Ancak bu şerbetin buharlaştırılması sırasında şerbette kalan

aminoasidler, amidler ve invert şeker reaksiyona girerek melanoidin renk maddelerini

meydana getirir ve şerbetin rengi çok koyu olur. Bu nedenle iyi bir ikinci kireçlemeye tabi

tutulmamış şerbetler “Termolabil” şerbetler olarak adlandırılır.

II. Kireçlemenin amaçları ve yararları şunlardır:

1- Yüksek sıcaklık ve alkalitede invert şeker, amidler ve bir kısım

aminoasidler parçalanarak etkisiz hale gelir.

2- Yüksek sıcaklık ve alkalinite aynı zamanda bir sterlizasyon görevi

yaparak yüksek termofil mikroorganizmaların yok edilmesini de sağlar.

3- II. Kireçlemede gerekli yüksek pH değerini (pH=12,6) sağlamak için p.g.

% 0.3-0.5 CaO yeterli iken pratikte p.g. % 1.0 CaO veya daha fazla oranda

kireç verilmektedir. Bu fazla kirecin CO2 ile oluşturacağı CaCO3 süzmede

yardımcı olur. Aslında CaCO3’ın bu etkisini küçümsememek gerekir. Kötü

süzülen şerbetler fabrikasyonu büyük ölçüde menfi etkiler.

II. Kireçlemedeki kimyasal reaksiyonlar şerbetin “Termostabil” olmasını sağlar.

Yani iyi bir ikinci kireçlemeden geçmiş şerbetlerin rengi fabrikasyonun daha ileri

kademelerinde yüksek sıcaklık etkisiyle fazla artmaz. Kireçleme reaksiyonları ancak

yüksek sıcakta tamamlandığından sıcaklığın mutlaka 80 °C’nin üzerine çıkarılması

gerekir. Genellikle 85 °C’deki çalışmalarda iyi sonuçlar elde edilir. Amid içeriği yüksek

şerbetler ise 88° C’ye kadar ısıtılmalıdır. Ancak bu yüksek sıcaklık ve alkalinitede,

38

kolloidlerin tekrar çözeltiye geçmesi ve sakarozun parçalanması söz konusu olduğundan

sıcaklık ne kadar yüksekse şerbetin II. Kireçlemede kalış süresini o kadar kısa tutmak

gerekir. Genel alarak 80-85 °C arasında kalış süresi 5-10 dakika arsında olmalıdır.

Kirecin soğukta daha iyi çözünmesi nedeniyle kirecin ikinci kireçlemeye önce

soğukta verilmesi, bunun arkasından kireçlenmiş şerbetin ısıtılması olumlu sonuçlar

vermektedir. Ancak şerbetin sıcakta kalış süresinin yeterli olması gerektir.

I. Kireçlemeden 40-50 oC’de çıkan şerbet, II. Kireçleme teknesine gitmeden önce

ısıtıcılarda 80-85 °C’ye kadar ısıtılır. II. Kireçleme, yatay veya dikey bir teknede yapılabilir.

Teknenin içinde kuvvetli bir karıştırıcı bulunur. En iyi sistem, şerbetin ayrı bir teknede

kireçlenmesinden sonra, bir ısıtıcıdan geçirip asıl kireçleme teknesinde 10-20 dakika süre

ile karıştırılmasıdır. İki kademeli kireçlemenin faydası tek ve iki kademeli kireçlemelerle

temizlenmiş olan şerbetlerin içindeki kolloidlerin sayılması ile kolayca anlaşılır. II.

Kireçlemeden çıkan kireçli ham şerbet satürasyon işleme tabi tutulur.

I.Satürasyon

Satürasyon işlemi de kireçleme işleminde olduğu gibi iki kademede yapılır. Birinci

kademe koagüle olmuş kolloidleri stabilize eder. İkinci satürasyon ise daha daha ziyade

şerbetin alkalinitesi ile ilgilidir.

Bilindiği gibi kireç üretimi sırasında, kireçleme işlemleri için gerekli kireç elde

edilirken CO2 gazı da üretilmiş olur. Bu gaz kireçlenmiş ham şerbetin satürasyonunda

(karbonatlama) kullanılır. Şerbetten CO2 gazı geçirilerek CaCO3 çöktürülür.

CO2 gazı kullanılarak çöktürülen CaCO3’ın başlıca iki görevi vardır:

1- Kendiliğinden süzülemeyen kolloidlerin süzülmesini sağlamak.

2- Satürasyon sırasında çöken ince CaCO3 çökeleği sahip olduğu geniş yüzey

dolayısıyla, şerbet içerisinde bulunan birçok şeker dışı maddeyi adsorplayarak şerbetten

uzaklaştırılmasını sağlar. Örneğin, invert şekerin bozunması sonucu meydana gelen

negatif yüklü boyar maddeler, pozitif yüklü olan CaCO3 süspansiyonu yardımıyla

adsorplanarak ortamdan uzaklaştırılır. Ayrıca yağ asidlerinin Ca+2 tuzları, aminoasidler

gibi maddeler de satürasyon sırasında meydana gelen CaCO3 tarafından ortamdan

kısmen uzaklaştırılır.

Satürasyonun esas amacı oluşan çökeltiyi süzülebilir hale getirmektir.

Satürasyonda teşekkül eden çökelek iri taneli olursa iyi süzülebilen şerbetler elde edilir.

Buna karşılık, iri taneli çamurun yüzeyi küçük olduğundan adsorpsiyon kabiliyeti

düşüktür. Oysa, çamur partiküllerinin partikül büyüklüğünün yeteri kadar büyük ve

adsorpsiyon kabiliyetinin fazla olması da arzu edilen bir durumdur. Öyle ise bunun bir

optimumunun bulunması gerekir. Yani partikül büyüklüğü, dolayısıyla süzme kabiliyeti ve

adsorbsiyon kabiliyetinin iyi ayarlanması lazımdır. Teknolojide bu uygun noktanın seçimi

büyük önem taşır.

Satürasyon süresi de neticeye etki eden faktörlerden birisidir. Teknolojide edinilen

tecrübeler, kısa satürasyon süresinin ve yüksek alkalinitede şerbet temasın kısalması,

39

satürasyondan beklenen sonuçları ideale yaklaştırmaktadır. 3 dakikalık bir süre kafi

gelmektedir.

Satürasyonda şeker konsantrasyonunun % 13.5-20.0 arasında olması

sastürasyonun etkinliğini artırmaktadır. Şeker konsantrasyonu arttıkça CaO’in şerbetteki

çözünürlüğü kolaylaşır. Ayrıca konsantrasyonun artması ile vizkozite de artacağından

konveksiyon ve difüzyonla karışma da yavaşlayacaktır.

Birinci satürasyonu etkileyen önemli faktörlerden bir de, satürasyon için kullanılan

gaz içerisindeki CO2 oranıdır. İyi bir satürasyon yapılabilmesi için satürasyon gazında %

32 oranında CO2 bulunmalıdır. Gaz karışımı içerisinde bulunabilecek diğer gazlar CO, O2,

H2S ve N2’ dur. H2S ve O2 renk açıcı etki yapar. H2S renk teşekkülüne neden olan demiri

bağlar, O2 ise boyar maddeleri yükseltger. CO gazı, Ca-formiyat teşekkülüne neden

olduğundan satürasyonu yavaşlatır ve Ca-formiyat CaCO3 tarafından adsorbe edilir.

Faydalı olsa da O2 ve H2S gazlarının satürasyon gazında fazla bulunması istenmez, çünkü

bunların fazla olması en azından CO2 yüzdesini düşüreceği için sakıncalıdır. Sıcaklığın

etkisi de unutulmamalıdır. 85-90 °C sıcaklık optimum sıcaklık olarak bulunmuştur. Kazan

içi kütle transferi bakımından düşük sıcaklık zararlıdır. Düşük sıcaklıklarda vizkozite

artacağından karışma zorlaşır. 90 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda ise satürasyonun

yavaşladığı gözlenmiştir.

40

41

Özet olarak, iyi bir satürasyon için aşağıdaki şartların sağlanması lazımdır.

1- Satürasyon gazının şerbet içerisinde ince kabarcıklar halinde

dağıtılması gerekir.

2- Gaz-şerbet karışımı, cihazın alt kısmından üst kısmına doğru

türbülansla yükselmelidir.

3- En üstteki şerbet tabakasından gaz kolaylıkla çıkabilmeli ve

ağırlaşan şerbet aşağı akmalıdır.

4- Gaz habbeciklerinde gaz basıncı yüksek olmalıdır.

5- Habbeciklerin şerbet içerisindeki yolu mümkün olduğu kadar

yüksek olmalıdır.

6- Sıcaklık 85-90 °C arasında olmalıdır.

Satürasyonda dikkat edilmesi gereken noktalardan birisi de köpük oluşumudur.

Köpüklenme aşağıda sayılan hususlardan kaynaklanmaktadır.

a- Şerbet sıcaklığının II. Kireçlemede 80-85 oC’den daha aşağıda olması. Bu

taktirde kirecin şerbetteki çözünürlüğü artar. Satürasyon kazanına alınan

şerbetin üst kısımları yeteri kader satüre olmaz. Oluşan CaCO3 jelatinimsidir ve

köpüklenmeye sebep olur.

b- Özellikle sürekli satürasyonlarda giriş ve çıkış gayet iyi ayarlanmalıdır. Ayarsız

hallerde yeteri kadar satürasyon olamayacağından, vizkoz CaCO3 çamuru

oluşarak köpüklenmeye sebep olur.

c- Kireçleme optimum şartlarda gerçekleştirilmediği taktirde, saponinler

uzaklaştırılamayacağından köpük oluşur.

Köpüklenmeyi önlemek amacıyla satürasyon kazanlarına, don yağı ilave etmek,

buhar duşu uygulamak veya köpük bölgesine ilave CO2 gazı vermek gibi tedbirlere

başvurulmaktadır.

I. Satürasyonda oluşan çökelti ve kolloidal maddeleri ihtiva eden çamurlu şerbet II.

Satürasyona verilmeden önce süzülür. Bu amaçla filtrasyon yüzeyinden istifade etmek

için şerbet önce dekantörlerde tutularak sedimantasyonla çökelebilen partiküllerin

uzaklaştırılması sağlanır.

Bu amaçla Statik ve Mekanik olmak üzere iki tip dekantör kullanılır.

42

Statik dekantörlerde tortunun uzaklaştırılması için mekanik tertibatlar kullanılmaz.

Bunların taban satıhları çok diktir (45-60° meyilli). Bu dekantörler üst üste kamaralıdır,

üst kamaralardan berrak şerbetler çekilirken alt kamaralardan yoğun çamurlu şerbetler

çekilir. Mekanik dekantörlerde tortu, hareket halindeki bir sürgü tertibatıyla atılır.

(Sürgünün dönme hızı=0.1-0.25 d/dk). Tortunun kaydığı yüzeyler yaklaşık 10 °’lik bir

eğime sahiptir. Dekantasyon işleminin etkinliği, dekantörün şekli ile şerbetin çökelme

özelliği ve bekleme süresine bağlıdır. Bekleme süresi çok uzarsa şerbetler kararır ve

kalitesi bozulur.

Dekantörlerde durulan şerbetler çeşitli tip filtrelerde süzülür ve daha sonra II.

Satürasyona verilir. En son tatbik edilen şekilde, dekantör altından çekilen yoğun çamurlu

şerbet döner filtrelerde (sürekli olarak), üst taraftan alınan berrak şerbet ise torba filtreler

veya GP filtrelerinde süzülür. Bu iki filtrat birleştirilebilerek bir defa daha süzülür ve II.

Satürasyona verilir.

II.Satürasyon

I. Satürasyonda I. Kireçleme alkalinitesine kadar satüre edilmiş şerbetin, I.

Kireçlemedeki stabilitesine kadar getirmekle kollidlerin çökmüş durumu bozulmamış olur.

I. Satürasyonda, II. Kireçlemede verilmiş olan kirecin fazla kısmı çöktürülür ve iyi

süzülebilme özelliği kazandırılarak çökmüş bulunan kolloidler süzülerek ayrılır.

Karbonatlamanın % 0.07-0.10 CaO alkalinitesi sınırlarında ikiye bölünmesinin

sebebi şudur ki; bu şartlarda çöktürülen ham şerbet pıhtılari pH’ın daha çok

düşürülmesiyle peptize olurlar. Bunun önüne geçmek için I. Karbonatlama bu noktada

kesilir ve ve şerbete süzme işlemi uygulanır. Daha sonra II. Karbonatlama uygulanır.

43

II. Karbonatlamaya gelen şerbetin hiçbir surette çamur zerrelerini içermememsi

gerekir.

I. Karbonatlamanın berrak şerbetinden yeniden CO2 geçirmekle, I. Karbonatlamada

henüz çökmemiş bulunan kalsiyum hidroksit tamamen karbonat halinde çöktürülerek

şerbetin doğal alkalinitesini meydana getiren alkali hidroksitlerin de karbonatlara

dönüştürülmesi sağlanır. Aynı şartlarda organik asitlere veya komplekslere bağlı bulunan

kalsiyum iyonları da karbonatlara dönüştürülüp çöktürülür.

44

Bundan sonra alkali karbonatlar ile şerbette kalan kalsiyum tuzları reaksiyona

girer.

Aşırı karbonatlama etkisi ile karbonatlar bikarbonatlara dönüşebilirler. Ancak bu

istenen bir durum değildir.

Görülüyor ki, II. karbonatlamada bir yandan, “doğal alkalinite” öte yandan

“optimal alkalite” çok önemli rol oynamaktadır. Doğal alkalinite “şerbet sıcakta kireçle

işlenip karbonatlandıktan sonra arta kalan alkalinite” olarak tanımlanmış olup pancarın

türüne çok bağlıdır. Şerbetlerin kireçle işlenmesinde alkalinite yapıcı olarak oksalik ve

fosforik asitlerin tuzları yer alır, çünkü bunların tuzları çökelir.

II. Karbonatlamada dikkat edilecek önemli hususlardan birisi aşırı karbonatlamadır.

Aşırı karbonatlama ile çökmüş olan kalsiyum tuzları çözünür. Bunlar daha sonra

evaporatörlerde taş oluşumuna neden olurlar.

II. Karbonatlamadan sonra, kireç miktarı veya başka bir ifade ile kalsiyum tuzları

asgariye düşürülmüş olan şerbet filtre preslerde (şlampres) süzülerek sulu şerbet elde

edilmiş olur.

Şerbet arıtım işlemlerinde uzaklaştırılan şeker dışı maddelerinin miktarı temizleme

efekti ile takip edilir. Temizleme efekti aşağıdaki formülle hesaplanır.

Q1= Temizlenecek şerbet safiyeti (ham şerbet)

Q2=Temizlenmiş şerbet safiyeti (usulu şerbet)

45

Örneğin Q1=87.5, Q2=92.0 olarak alınırsa Temizlemem efekti =39.1 olarak

hesaplanır.

ŞERBETİN KOYULAŞTIRILMASI

Arıtma işlemlerinden sonra % 12-15 oranında şeker ihtiva eden ve içerisindeki

şeker dışı maddelerin çok büyük kısmı uzaklaşmış bulunan bir şerbet elde edilir. Bu

şerbete “sulu şerbet” veya “ince şurup” adı verilir. Şerbetteki şekeri kristallendirmek

suretiyle almak mümkün olduğundan, % 85’e kadar su ihtiva eden sulu şerbetten şeker

elde etmek için şerbetin içerdiği suyun büyük kısmını uçurmak gerekir.

Sulu şerbetin suyunun uçurulması şeker fabrikalarında daima iki kademede

gerçekleştirilir. Birinci kademe, 14-15 Bx’li şerbetin 60-65 Bx’e kadar koyulaştırıldığı

buharlaştırma işlemidir. Bu Bx’e gelmiş olan şerbete “koyu şerbet” ismi verilir. Bu şerbet

rafineriye sevk edilerek vakum buharlaştırıcılarda (bunlar aynı zamanda kristalizasyonun

yapıldığı cihazlardır) ikinci koyulaştırma işlemine tabi tutulur.

Buharlaştırıcılarda şerbet 70 veya biraz daha yüksek Bx’e kadar koyulaştırılacak

olursa viskozitenin artması sonucunda filtrasyon zorlaşacağı gibi, kristal teşekkülü

başlayacağından boru ve pompaların tıkanma ihtimali artar. Bu gibi olaylara meydan

vermemek için koyu şerbet Bx’inin hiç bir zaman 70’in üzerine çıkarılmaması gerekir.

Buharlaştırma esnasında bazı kimyasal olaylar da cereyan eder. Şayet ikinci

kireçleme iyi yapılmamış ise, daha önce de temas edildiği gibi, amidler ve invert şeker

buharlaştırma istasyonuna kadar gelir. Buharlaştırma sırasında amidler asid ve amonyağa

parçalanırlar. İnvert şeker de parçalanarak asidik ürünler meydana gelir. Asidik ortamın

sonucu olarak da invertleşme daha çok artarak sakaroz kaybı yükselir. Bu olay şerbet

alkalinitesinin düşmesi şeklinde kendini gösterir. Ayrıca şerbetlerde renk değişmesi de

meydana gelir. Bunların dışında buharlaştırıcı yüzeylerinde çeşitli türden taşların oluşumu

da sayılabilir. Bu taşların bileşimleri ve özellikleri, ısı iletimi ve temizleme zorlukları

bakımından önemlidir. Bunlar;

a- Kalsiyumun bazı organik ve inorganik tuzları konsantrasyonu düşük olan şeker

çözeltilerinde az çözünürken konsantrasyonu yüksek olan şekerli çözeltilerde

çözünmezler. Sulu şerbette çözünmüş olan bu tuzlar kaynama sırasında

şerbetin koyulaşmasıyla buharlaştırıcı yüzeylerine çökerler.

b- CaSO4 ve CaCO3 gibi maddelerin şeker yüzdesi yüksek olan çözeltilerde

çözünmemesinden dolayı başlangıçta çözünmüş halde bulunan bu maddeler

buharlaştırıcılardaki koyulaşma yüzünden çökelti halinde ortamdan ayrılır.

c- Şerbette bulunan ve bazır maddelerin bozunmasıyla meydana gelen oksalik

asit, ortamda bulunan kalsiyumla çözünmeyen kalsiyum oksalat çökeltisi verir.

d- İkinci satürasyonun aşırı yapılması halinde, meydana gelen bikarbonatlar

buharlaştırıcılarda CaCO3’a dönüşerek buharlaştırıcı yüzeylerinde birikir.

Yukarıda sayılan olayların yanında buharlaştırma şartları altında sakaroz

parçalanır. Bu parçalanmanın derecesi, şerbetin buharlaştırma istasyonunda kaldığı

46

süreye ve sıcaklığa bağlıdır. Aşağıdaki tabloda bir saatte değişik sıcaklıklarda

buharlaştırma istasyonunda parçalanan sakaroz miktarları verilmiştir.

Sıc. (oC) Sakaroz parç. (%) Sıc. (oC) Sakaroz parç.

100

110

115

0,114

0,163

0,175

120

125

130

0,280

0,530

2,050

Bu tablodan da anlaşılabileceği gibi buharlaştırma istasyonunda sıcaklığın 125 oC’nin üzerine çıkarılmamasına özellikle dikkat edilmelidir.

Sulu şerbetin buharlaştırılması çok kademeli buharlaştırıcılarda gerçekleştirilir. İyi

bir buharlaştırma sağlamak için aşağıdaki şartların sağlanması gerekir.

1- Şerbetin buharlaştırıcı yüzey üzerindeki akımı hızı yüksek olmalıdır.

2- Kazan içindeki şerbet yüksekliği az olmalı. Zira, şerbet seviyesinin yüksek

olması halinde basınçtan dolayı alt kısımların kaynama noktası yükselir ve

ısıtıcı buharla, şerbetten ayrılan su buharı arasındaki sıcaklık farkı azalır. Bunun

sonucu olarak ısıtıcı buhardan şerbete geçen ısı azalır.

3- Buharın ısıtma yüzeylerindeki hızı yüksek olmalı.

4- Kondens suları sistemden hızla uzaklaştırılmalıdır.

5- Isıtma yüzeyinde yoğunlaşmayan NH3, CO2 ve hava gibi gazlar da süratle

uzaklaştırılmalıdır. Gazlar ısı iletimine engel oldukları gibi, korozyona sebep

olurlar.

6- Şerbetin viskozitesi düşük olmalı, çünkü yüksek viskozite kaynamayı geciktirir.

7- Isıtıcı buharla, şerbetin kaynama noktası arasındaki sıcaklık farkı yüksek

olmamalı.

Sulu şerbetin buharlaştırılması için, ısı ve ısıtma teknolojisinin yeteri kadar

gelişmemiş ve çok kademeli buharlaştırma tekniğinin geliştirilmediği yıllarda, yakıt

sarfiyatı çok fazla idi. 100 kg pancar için 50 kg kömür harcanarak ancak 8 kg şeker

üretilebiliyor idi. Bugünün ileri ısıtma tekniği ile aynı miktar pancar için harcanan kömür

miktarını 6.5-7.0 kg’a düşürken elde edilen şeker miktarı 14 kg’a yükseltilmiştir.

Bugün şeker teknolojisinde kullanılan buharlaştırma sisteminin esasını, bir

kazanda buharlaştırma sonucu meydana gelen buharı müteakip kazanda ısıtıcı buhar

olarak kullanmaya dayanmaktadır. İlk kazanı ısıtmakta, enerji santralinden gelen çürük

buhar (retur) kullanılır.

Çok kademeli buharlaştırma sistemlerinde çeşitli buharlaştırma kazanları kullanılır.

Bunlar arasında Robert, Kestner, BMA buharlaştırma kazanları gibi çeşitli kazan tiplerini

saymak mümkündür.

47

Yukarıdaki resimde en çok kullanılan kazan tiplerinden olan Robert buharlaştırıcısı

görülmektedir. Dikey silindirik şekilde olup kalın saçtan yapılmıştır. Silindirin içerisinde

birbirine paralel iki ayna yerleştirilmiş olup bu aynalardaki karşılıklı delikler ısıtma boruları

ile birleştirilmiştir. Bu cihaz bütün dikey buharlaştırıcılarda olduğu gibi buhar ve şerbet

kamarasından ibarettir. Isıtma kamarasının ortasındaki geniş boşluk şerbetin

buharlaştırıcıyı terk ettiği yerdir ve şerbet sirkülasyonunu sağlar.

Bu prensibe göre cihazlar cihazlar ekseri dört kademelidir. Her kademe 1, 2 veya

üç kazandan ibaret olabilir (Buharlar paralel, şerbetler seri veya paralel). Bu sistemde

çalışan kazanlardan ilk kazanın buhar kamarasının sıcaklığı 120-130 oC ve ilk kazandaki

şerbetin sıcaklığı ise 100-105°C arasındadır. Sıcaklık ikinci kademede 90-95 oC, üçüncüde

80-85 °C , dördüncü kademede ise 65 °C’ye kadar düşmektedir. Sistem ikinci aparattan

itibaren vakuma bağlı olup, dördüncü kademe ise kondansatöre bağlıdır. Tephir

aparatlarının brüde (çürük buhar) çıkışlarında şerbet kaçmasın diye Raching

halkalarından ibaret bir engel yerleştirilmiştir.

Tipik bir dört kadameli buharlaştırıcı istasyonu aşağıdaki şekilde görülmektedir.

Retur buharından itibaren bütün brüdelerin basınç ve sıcaklıkları şekilde verilmiştir.

48

Buharın cinsi Basıncı (at) Sıcaklığı (C°)Retür 2 133I Bürüde 1.44 126II Bürüde 0.84 117III Bürüde 0.23 105IV Bürüde Vakum 90

Bunların incelenmesinden de anlaşılacağı gibi birinci kazandan dördüncü kazana

doğru bir sıcaklık ve basınç düşüşü mevcut olduğu görülmektedir. İkinci kazandaki şerbet

I.brüde ile, üçüncü kazandaki şerbet II.brüde ile ve dördüncü kazandaki şerbet de

III.brüde ile kaynatılabilir. Keza brüde basıncının gittikçe düşmesi sonucu kazanlar arası

şerbet sürkülasyonunun kendi akışı ile kolayca meydana gelmesi sağlanmaktadır.

Şimdi, dört kademeli bir buharlaştırma cihazında birinci kazana verilen 1 kilo retur

buharı orada bir kilo I.brüde meydana getirecek, ikinci kazana geçip orada bir kilo II.

brüde, ikinci brüde de üçüncü kazanda bir kilo III.brüde, üçüncü brüde de dördüncü

kazanda bir kilo dördüncü brüde oluşturacak ki; toplam bir kilo retur buharı ile dörtlü

buharlaştırıcı sayesinde dört kilo suyu buharlaştırmış olsun. Halbuki tek kademeli tephir

(buharlaştırıcı) kullanılsaydı bir kilo retur buharı ancak bir kilo suyu buharlaştırabilecekti.

Şu halde dört kademeli buharlaştırıcı, tek kademeliye nazaran dört defa daha

ekonomiktir.

Buharlaştırıcılarda meydana gelen taşların temizlemesi ve taş oluşumun

önlenmesi için gerekli tedbirler aşağıda sıralamamıştır.

Şerbetlere bazı organik poli fosfatlar ilave edilerek çökmelerini önlemek.

Derişik soda veya NaOH çözeltisiyle kaynatarak taşları gevşetmek.

Klorür asidi ile temizleme.

49

Sulandırılmış melas ile temizleme.

Kazan taşları arasında en fazla dikkat edilmesi gerekeni kalsiyum oksalattır. Çünkü

bu taşın hem ısı iletim katsayısı çok düşük hem de temizlenmesi çok zordur.

Buharlaştırıcıların buhar kamarasında teşekkül eden kondensatın (sıcak suyun)

tamamen uzaklaştırılması gerekir. Kondensat uzaklaştırılmaz ise, ısıtma kamarası su sıvı

ile dolar ve ısıtma yüzeyi azalarak buharlaştırma durma noktasına gelir. Bu amaçla çeşitli

düzenekler mevcuttur. Şeker endüstrisindeki buharlaştırıcılarda Niessner cihazları

kullanılır. Bu cihaz takriben 7-8 m boyunda saçtan yapılmış bir boru olup, borunun üst

kısmı birden bire genişleyen 40-80 cm çapında bir dumdan ibarettir. Kondensatlar her

kademe buharlaştırıcınınki ayrı olmak üzere bu niznerlerle alınarak gerekli yerlerde

kullanılmak üzere pompa ile sevk edilirler.

Bu kondensatlardan returunki (I.buharlaştırıcıda yoğunlaşan) kazan besleme suyu

olarak kullanılır.

RAFİNASYON

Sulu şerbetin koyulaştırılması ile elde edilen koyu şerbetteki şeker

kristallendirilerek beyaz-kristal şeker elde edilir. Buharlaştırıcılarda 65 Bx’e kadar

koyulaştırılmış olan şerbete koyu şerbet denildiğini daha önce ifade edilmiş idi. Koyu

şerbetin içerisindeki suyu daha uzaklaştırılarak 93 Bx’teki lapa elde edilir. Koyu şerbeti

lapa kıvamına getiren cihazlara vakum aparatları adı verilir. Bunlar vakum altında çalışan

koyulaştırıcılar olup aynı zamanda bir kristalizatör görevi görürler.

Kristalizasyon yoluyla saflaştırmada yapılması gereken ilk iş aşırı doygun

çözeltilerin elde edilmesidir. Bu iki şekilde yapılıabilir.

a- Çözeltinin buharlaştırılması

b- Çözeltinin soğutulması

Şeker teknolojisinde şeker üretimi için her iki yöntemden de faydalanılır. Pratikte

ise kristalizasyon 30-90 °C arasında yürütüldüğü için, daha fazla kullanılan yol

buharlaştırmadır. 30 o’C’nin altındaki sıcaklıklarda, doygun şeker çözeltileri

kristalizasyonu yavaşlatacak kadar vizkozdur. 90 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda ise her

ne kadar vizkozite çok düşük ise de sakaroz parçalanması ihmal edilemiyecek kadar

fazladır.

Rafineride esas olarak koyu şerbetten ekonomik ve kusursuz bir şeker elde

edilmesi amaçlanır. Bu nedenle elde edilen koyu şerbetin özelliklerine ve piyasanın

istediği şeker kalitesine göre uygun bir pişirim ve rafineri şeması takip edilerek şekerin

elde edilmesi gerekir.

Pişirim cihazlarında aşağıdaki kısımlar bulunur.

1- Esas kazan: Bu kısımda ısıtma ve lapa kamaraları, şerbet ve şurup alma

tertibatları, boşaltma, gözetleme camı, yıkama ve numune alma düzenekleri

bulunur. Ayrıca kazan üzerine termometre, manometre buhar giriş ventili,

amonyak tahliye ventilinin de konulması gerekir.

50

2- Şurup tutucu

3- Kondens suyu ve hava pompası

Vakum buharlaştırıcılar kalın saçtan yapılmış kazanlar olup, 30-50 m3 hacme

sahiptir. Kapasiteleri 10-60 ton arasında olabilir.

Pişirmenin iyi takip edilmesi için, kazan üzerine monte edilmiş numune

musluğundan zaman zaman numune alınarak gerekli kontrollerin yapılması şarttır.

Pişirimin takip edilebilmesi, refraktometre ile kuru madde tayini, polarimetre ile şeker

miktarı ve safiyet ve iletkenlik tayini ile yapılır. Bunların dışında kaynama noktasının

yükselmesini de pişirim için bir gösterge olarak kullanılabilir. Isı iletkenlik katsayısının

ölçümüne dayanan ve karıştırıcılı kazanlarda, karıştırıcının zorlanmasındaki değişmeleri

ölçerek çalışan pişirim kontrol cihazları da vardır.

Vakum kazanlarındaki pişirme süresi pişirilen lapanın cinsine göre değişir. Ham

şeker lapası için 2-6, beyaz şeker lapası için 2-5, orta şeker lapası için 4-7, son şeker

lapasi 7-20, kesme (küp) şeker lapası için ise 1-3 saatlik zamana ihtiyaç vardır.

Pişirilen lapa, pişirme süresinin sonunda kazanın alt kapakları açılarak

kristalizatörlere (refrijerant) alınarak soğutulur. Lapa kazanı 80 oC’de terk eder. Şayet

kendi kendine soğumaya terk edilirse 60-70 saatlik süreye ihtiyaç vardır. Bu kadar uzun

süre beklememek üzere refrijerantlara soğutucular monte edilmiştir. Bu soğutucular aynı

zamanda karıştırma işini de görür. Karıştırması sonucunda kristal-çözelti relatif hızı da

etkilendiği için kristalizasyon da hızlanır. Karıştırma ile kristal-çözelti teması da arttırılmış

olacağından çözeltiden daha fazla şeker katı faza geçecektir.

Refrijerant içerisinde bekleme sırasında sıcaklık tedricen düşer. Buna karşılık da

çözeltinin aşırı doymuşluğu artar. Bazen hızlı soğuma ile aşırı doygunluk artarak

kristallerin büyümesi sengellenebilir, bu durum elde edilen şekerin tozlu olmasına yol

açar ve ayrıca iri kristaller santrifüj deliklerinden geçerek şuruplara karışır ve verim

düşer. Hızlı soğuma ile aşırı doygunluğu süratle artırdığı gibi vizkoziteyi de aşırı bir şekilde

arttırır bunun sonucu olarak da refrijerant kolları kırılabilir. Buna meydan vermemek için

karıştırma ve soğutma hızları iyi ayarlanmalıdır. Refrijeranttaki kristalizasyon esnasında

uygun şuruplar yeteri miktarlarda verilmek suretiyle mayşeleme işlemi yapılır. Bu şekilde

kristal taneleri yeteri kadar yıkanarak şurubundan kolay ayrılması sağlanır. Yalnız

mayşeleme de dikkatli olmak gerekir aksi halde kristallendirilmiş şeker tekrar çözünebilir.

Refrijerantta da yeteri kadar bekletilerek soğuyan lapalar tevzi teknelerine alınır

ve ardından santrifüjlere verilerek şurubundan ayrılır.

Santrifüj, hızı yavaş yavaş arttırılan bir motora bağlı mil üzerine tespit edilmiş

delikli bir sepetten ibarettir. Ayırma için etken olan kuvvet dönme hareketi ile meydana

gelen merkezkaç kuvvettir. Devir sayısı arttırıldıkça merkezkaç kuvvet de artar. Santrifüj

sepeti 120 cm çapında ve 60 cm yüksekliğinde saçtan yapılmış delikli bir kazandır. Bu

sepetin içerisine dm2’de 225 delik bulunan telden örülmüş bir süzgeç bulunur. Bu suretle

dış sepetin dayanıklılığı arttırılmış olur. Santrifüj sepetleri dik, konik ve düz tabanlı olmak

üzere çeşitli şekillerde olabilir. Yükleme motor düşük derecede döndürülürken yapılır.

51

Santrifüj sepetine bir defada 350-650 kg lapa konulur. Bu lapa düşük devir nedeniyle

sepet içine homojen olarak dağılır ve ancak ondan sonra devir sayısı yükseltilir.

Santrifüjleme ile iyi bir şurup-kristal ayırımı yapmak için,

1- Kristal taneciklerinin büyüklüğü

2- Şurup vizkozitesi

3- Santrfüjün dönme hızı

4- Lapanın karşılaştırılması sırasında meydana gelen hava-lapa emülsiyonunun

etkisinin göz önünde bulundurulması gerekir.

Santrifüjleme bir süre yapıldıktan sonra (bu ilk esnada yeşil şurup ayrılır) önce su,

daha sonra buhar püskürtme tertibatları ile yıkama yapılır (bu sırada ayrılan şuruba da

beyaz şurup adı verilir).

Bu sayılan esaslara göre bir şeker fabrikasında takip edilen pişirim şemasına göre

üç kademede pişirim yapılarak kristal şeker elde edilir.

Önce koyu şerbetle bir ham şeker pişirilir. Bunun santrifüjlenmesi ile beyaz ve

yeşil şuruplar ayrılırken kalitesiz bir şeker yapılmış olur. Bu şeker eritilerek I.klere elde

edilir. I.klere ve ham beyaz şurubu ile (safiyetinin yeterli olduğu durumlarda koyu şerbet

52

de alınabilir) beyaz şeker lapası pişirilir. Bunun santrifüjlenmesi ile yine yeşil ve beyaz

şuruplar elde edilirken şeker olarak da satılan kristal şeker elde edilmiş olur. Bunun

şuruplarından ve ham yeşil şurubu da karıştırılarak orta şeker lapası pişirilir. Bunun

santrfüjlenmesi ile orta şeker(II.şeker) elde edilirken yine orta yeşil ve beyaz şuruplar

elde edilir. Orta şekerin eritilmesi ile II.klere elde edilir. II.klere de yine beyaz şeker

pişirimine verilir. Orta yeşil ve beyaz şuruplarla ve kristal şekerin elde edilmesi sırasında

ele geçen yeşil şurupla son şeker lapası (III. şeker ) pişirilir.

III.şeker lapasının santrfüjlenmesi ile şurup olarak melas elde edilir. Şeker olarak

da son şeker veya III.şeker adı altında adi bir şeker elde edilir. Bu şeker afinasyon şurubu

ile karıştırılarak mayşelenir. Elde edilen karışıma afine lapa adı verilir. Bu lapanın

santrfüjlenmesi ile afinasyon şurubu ve rafine şeker elde edilir. Afine şekerin eritilmesiyle

III.klere yapılır. III.klere yine beyaz şeker pişiriminde kullanılır.

Amaçlanan kalitedeki ürünün elde edilmesi için bu pişirim şeması çok değişik

şekillerde uygulanabilir. Kesme (küp) şeker pişirildiğinde I. ve II. klereler kullanılarak Küp

lapa pişirilir, bunun şurupları, II. ve III. klerelerle şeker lapası pişirilir.

Elde edilen şeker, kurutma dolabı veya kurutma tromellerinde kurutulduktan

sonra ambalajlanarak piyasaya sunulur.

53

54

55

56