Page 1
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
Page 2
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
Page 3
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
Page 4
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
Page 5
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
Page 6
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
Page 7
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
Page 8
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
Page 9
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
Page 10
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
Page 11
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
Page 12
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
Page 21
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
Page 22
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
Page 25
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
Page 26
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
Page 27
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
Page 28
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
Page 29
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
Page 30
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
Page 31
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
Page 32
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
Page 33
Küspe presi, 1964 Modeli (Maschinenfabrik Selwig und Loage)
Ham Şerbet
33
Page 34
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
Page 35
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
Page 36
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
Page 37
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
Page 38
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
Page 39
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
Page 40
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
Page 42
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
Page 43
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
Page 44
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
Page 45
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
Page 46
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
Page 47
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
Page 48
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
Page 49
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
Page 50
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
Page 51
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
Page 52
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
Page 53
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