مقدمه

ملاس چغندرقند یکی از مهم‌ترین محصولات جانبی کارخانه‌های قند است که پس از استخراج حداکثری ساکارز از شربت قندی باقی می‌ماند. این محصول به دلیل دارا بودن مقادیر قابل توجهی از قندهای قابل تخمیر، سال‌هاست که به عنوان ماده اولیه تولید اتانول، الکل طبی، مخمر، اسید سیتریک و سایر فرآورده‌های تخمیری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ارزش واقعی ملاس برای صنعت الکل‌سازی نه بر اساس رنگ یا غلظت ظاهری، بلکه بر اساس آنالیز شیمیایی آن تعیین می‌شود. هرچه مقدار قند قابل تخمیر بیشتر و مقدار ناخالصی‌ها کمتر باشد، راندمان تولید الکل افزایش خواهد یافت.

ترکیب شیمیایی کلی از ملاس چغندرقند

ملاس چغندرقند معمولاً دارای ترکیب زیر است:

اهمیت آنالیز ملاس در الکل‌سازی

در کارخانه‌های الکل‌سازی مهم‌ترین هدف تبدیل حداکثر قند موجود به اتانول توسط مخمر است. بنابراین کیفیت ملاس مستقیماً بر موارد زیر اثر می‌گذارد:

• میزان تولید الکل

• سرعت تخمیر

• مصرف مخمر

• هزینه تولید

• کیفیت محصول نهایی

مهم‌ترین شاخص‌های تعیین‌کننده کیفیت ملاس

1- قند کل (Total Sugars)

مهم‌ترین پارامتر در خرید ملاس برای الکل‌سازی است.

قند کل نشان‌دهنده مجموع قندهای قابل تبدیل به الکل می‌باشد.در کارخانه‌های اتانول و الکل طبی مهم‌ترین پارامتر قند قابل تخمیر است.

چرا قند بیشتر دارای اهمیت است؟الکل از قند ساخته می‌شود. مخمر هیچ ماده دیگری را به مقدار قابل توجه به اتانول تبدیل نمی‌کند. هرچه قند قابل تخمیر بیشتر باشد، ماده اولیه بیشتری برای تولید الکل در اختیار داری.

واکنش اصلی تخمیر به‌صورت خلاصه:

C_6H_{12}O_6 : 2C_2H_5OH + 2CO_2

یعنی گلوکز (یا قند حاصل از تجزیه ساکارز) به اتانول و دی‌اکسید کربن تبدیل می‌شود.

یک مثال عملی

فرض کن دو ملاس داری:

در ملاس A حدود 55 تن قند وجود دارد.

در ملاس B حدود 45 تن قند وجود دارد.

یعنی ملاس A حدود 10 تن قند بیشتر دارد.

از همین 10 تن قند اضافی می‌توان چند هزار لیتر اتانول بیشتر تولید کرد. پس کارخانه با همان هزینه حمل، تخلیه، ذخیره‌سازی و فرآوری، محصول بیشتری می‌گیرد.

راندمان تقریبی الکل

هر تن ملاس با:

• قند کل 50٪ → حدود 230 تا 260 لیتر اتانول

• قند کل 55٪ → حدود 260 تا 300 لیتر اتانول

• قند کل 60٪ → حدود 300 تا 330 لیتر اتانول

چرا کارخانه الکل قند بالا را ترجیح می‌دهد؟

1. الکل بیشتر از هر تن ملاس

   • ماده اولیه یکسان

   • خروجی بیشتر

2. هزینه حمل کمتر

   • وقتی قند کم باشد، بخشی از چیزی که حمل می‌کنی آب و مواد غیرقندی است.

   • کارخانه ترجیح می‌دهد به‌جای آب و خاکستر، قند بخرد.

3. مخزن‌های تخمیر کارآمدتر

   • ظرفیت مخزن محدود است.

   • اگر خوراک قند بیشتری داشته باشد، از همان مخزن الکل بیشتری تولید می‌شود.

4. پسماند کمتر

   • مواد غیرقندی مثل خاکستر و نمک‌ها الکل تولید نمی‌کنند.

   • فقط بار اضافی روی سیستم هستند.

اما یک نکته مهم

«قند بیشتر» به‌تنهایی کافی نیست.

مثلاً:

هر دو ظاهراً قند یکسان دارند، اما ملاس X معمولاً برای الکل‌سازی ارزش بیشتری دارد، چون خاکستر پایین‌تر باعث تخمیر بهتر و مشکلات عملیاتی کمتر می‌شود.

برای کارخانه‌های اتانول صنعتی، قند کل کمتر از 50 درصد معمولاً اقتصادی محسوب نمی‌شود.

2- ساکارز (Sucrose)

ساکارز مهم‌ترین قند موجود در ملاس است.

مخمر پس از هیدرولیز ساکارز، آن را به گلوکز و فروکتوز تبدیل کرده و سپس الکل تولید می‌کند.

کیفیت ساکارز

3- بریکس (Brix)

بریکس نشان‌دهنده مقدار کل مواد جامد محلول است.

محدوده مطلوب

بریکس بالا معمولاً نشان‌دهنده غلظت بیشتر قند و کاهش هزینه حمل‌ونقل است.

4- خاکستر (Ash)

خاکستر بیانگر مقدار مواد معدنی موجود در ملاس است.

بالا بودن خاکستر باعث:

• کاهش راندمان تخمیر

• افزایش فشار اسمزی

• ایجاد مشکلات فرآیندی

می‌شود.

کیفیت خاکستر

5- pH

بهترین محدوده pH برای تخمیر:

6.5 تا 7.5

pH خارج از این محدوده می‌تواند رشد مخمر را محدود کند.

6- قندهای احیاکننده

گلوکز و فروکتوز موجود در ملاس مستقیماً توسط مخمر مصرف می‌شوند.

محدوده مطلوب:

1 تا 8 درصد

بهترین آنالیز ملاس برای الکل‌سازی

اگر یک کارخانه الکل بخواهد بهترین ملاس ممکن را خریداری کند، آنالیز ایده‌آل به صورت زیر خواهد بود:

راندمان تولید اتانول

راندمان واقعی به نوع مخمر و فناوری کارخانه بستگی دارد اما به طور متوسط:

ملاس با قند کل 45 درصد

حدود 200 تا 230 لیتر اتانول در هر تن

ملاس با قند کل 50 درصد

حدود 230 تا 260 لیتر اتانول در هر تن

ملاس با قند کل 55 درصد

حدود 260 تا 300 لیتر اتانول در هر تن

ملاس با قند کل 60 درصد

حدود 300 تا 330 لیتر اتانول در هر تن

عوامل کاهش کیفیت ملاس برای الکل‌سازی

موارد زیر باعث افت ارزش ملاس می‌شوند:

• خاکستر بالا

• رطوبت زیاد

• رقیق شدن با آب

• آلودگی میکروبی

• تخمیر ناخواسته در انبار

• وجود گل و لای و مواد معلق

• افزایش مواد غیرقندی

ارزش‌گذاری اقتصادی ملاس

در تجارت حرفه‌ای ملاس، قیمت معمولاً تابع موارد زیر است:

• قند کل

• ساکارز

• بریکس

• خاکستر

• رطوبت

ملاس با قند کل بالا و خاکستر پایین همواره قیمت بیشتری دارد زیرا راندمان تولید الکل را افزایش می‌دهد.

نتیجه‌گیری

برای صنعت الکل‌سازی، مهم‌ترین شاخص کیفیت ملاس «قند کل» است. ملاس مناسب باید حداقل 50 درصد قند کل داشته باشد و برای دستیابی به بهترین راندمان، مقدار قند کل بالاتر از 55 درصد توصیه می‌شود. همچنین خاکستر کمتر از 8 درصد، ساکارز بالاتر از 45 درصد و بریکس بالاتر از 82 درصد از ویژگی‌های یک ملاس ممتاز برای تولید اتانول و الکل صنعتی محسوب می‌شوند.

به طور کلی هرچه قند قابل تخمیر بیشتر و ناخالصی‌ها کمتر باشد، تولید الکل اقتصادی‌تر و راندمان کارخانه بالاتر خواهد بود.