ŞEKERİN HAMMADDESİ : Şeker (sakaroz) çoğu bitkinin bünyesinde bulunur. Fakat bünyesinde ekonomik olarak şeker elde edilebilecek kadar şeker bulunduran iki bitki vardır: Şeker kamışı ve şeker pancarı.Ana vatanı Hindistan ve Arap ülkeleri olan şeker kamışı, dünyada tropikal ve yarı tropikal bölgelerde yetiştirilmektedir. Ülkemizde şeker kamışı tarımı yapılmamaktadır.Şeker kamışının bünyesinde yaklaşık olarak % 12 – 16 şeker bulunur ve dünyada üretilen şekerin dörtte üçü şeker kamışından elde edilmektedir.
Şeker pancarı ise dünyada, ülkemizi de kaplayan ılıman iklime sahip kuşakta yetiştirilmektedir. Şeker pancarının yapısında % 4 – 5 hücre dokusu, % 4 – 5 kimyasal bağlı su ve % 90 – 95 öz suyu vardır. Pancar öz suyunun bileşimi şu şekildedir: % 15 – 18 şeker (sakaroz), % 1,0 – 1,5 diğer şeker dışı organik maddeler, % 0,8 anorganik tuzlar.
ŞEKER ÜRETİM SÜRECİ : Şeker pancarından şeker üretim süreci başlıca üç bölümden oluşmaktadır:
a) Meydan işleri ve pancarın işletmeye hazırlanması, b) Ham fabrika işlemleri c) Rafineri ünitesi
Meydan işleri ve pancarın işletmeye hazırlanması : Şeker pancarı ekimi yapıldıktan sonra yılın belli aylarında sökülür. Söküm genellikle Eylül-Kasım ayları arasında yapılır ve sökümü yapılan pancarlar işlenmek üzere fabrikaya taşınır. Fabrikaya ulaşan pancarlar direk işletmeye veya daha sonra işlenmek üzere bir süre stoklanacağı yer silolarına alınır.
Günlük işletmeye yönlendirilen pancarlar, önce fabrika sahasındaki beton silolara alınarak, su yardımıyla yıkama tesisine sevk edilir. Bu tesiste pancarlar, suyla beraber kanallardan hareket ederken, taş tutucular ağırlık farkından dolayı pancarla beraber gelen taşı ve kumu, ot tutucular da otu tutarak pancarı bu yabancı maddelerden temizlerler. Pancar daha sonra yıkama kısmına gelir ve burada suyla yıkanarak toprağından arındırılır. Nihai olarak bir durulama tesisinden geçen pancarlar bantlarla taşınarak günlük bunkere alınırlar.
HAM FABRİKA ÜNİTESİ : Ham fabrika işlemleri:
Ham fabrika kısmında süreç şu bölümlerden oluşur:
a) Pancarın kıyılması, b) Difüzyon işlemi, c) Şerbetin arıtılması, d) Filtrasyon, e) Berrak şerbetin koyulaştırılması (Tephirler)
Pancarın kıyılması : Pancar bıçakları, etrafındaki kasalara rende şeklinde özel yapıya sahip bıçaklar yerleştirilmiş döner tambur şeklindedir. Dönüş hareketi, tamburun iç bölümünden beslenen pancarı prizma şeklinde kıyım haline getirir. Bir bant kantarında ağırlık tartımının ardından bu kıyımlar difüzyon işlemi öncesi haşlama teknesine gönderilir.
Difüzyon işlemi : Pancardaki şekerin kıyım içerisinden şerbete alındığı cihaza Difüzör adı verilir. Bıçaklarda kıyılan pancar, önce bir haşlama teknesine ve buradan da difüzöre gelir. Bu sistemde pancar hücrelerindeki şeker, ortamdaki sıcak suya geçer. Sıcaklık yaklaşık 70 C civarındadır. Buradaki olay demliğe konulan kuru çayın üzerine sıcak su koymaya benzer. Bilindiği gibi kısa süre içerisinde su çay rengini alacaktır, yani çayın özü suya geçecektir. Benzer şekilde pancardaki şekerin de tamamına yakını difüzörün içerisinde suya geçmektedir. Bu işlem, ters akım prensibine göre gerçekleşir. Yani difüzöre alttan kıyım girerken tam tersi yönden, üstten de sıcak su verilmektedir. Buradan ayrılan küspe, sistemden uzaklaşmadan önce preselerde sıkılarak, suyu mümkün olduğunca geri alınır. Böylece küspe içerisinde giden su ve şeker kaybı azaltılmış olur. Kazanılan prese suyu tekrar sisteme döndürülür. Bu uygulama, enerji kazanımı açısından da gereklidir. Difüzörden alınan şerbet, içerisindeki şeker dışı organik ve anorganik maddelerden arındırılmak üzere arıtım istasyonuna gönderilir.
Sıkılmış pancar küspesi hayvan yemi olarak açık dökme şeklinde satıldığı gibi, 1000 kg. lık ambalajlanmış şekilde veya sucuk tabir edilen tonlarca küspenin tek kapalı ambalaj şeklinde tüketim noktasında imali de mümkündür.
Ham Şerbetin Arıtılması : Arıtım işlemi şu aşamalarda gerçekleşir:
a) Kireçlemeler, b) Karbonatlamalar ve filtrasyon,
Kireçlemeler : Elde edilen ham şerbetin içeride pancardan gelen şeker dışı maddeler kireç sütü ile parçalanarak çöktürülür (Kireç sütü: sönmemiş kirecin şekerli suyla veya suyla söndürülmesi ile elde edilen sulu sönmüş kireç). Arıtım maddesi olarak kirecin tercih edilmesinin nedeni, ucuz bir ham madde olması, her yerde kolayca bulunabilmesi, ekipmana zarar vermemesi, kullanımının kolay olması, süzme ile şerbetten ayrılabilmesi, çevreye zararsız bir madde olması … vs. dir.
Kireçleme dört kademede uygulanır. Bu kademelerden üçü kireç sütü ilavesiyle yapılır.
İlk üç kireçleme 1.karbonatlamadan önce, son kireçleme de 2. karbonatlamadan öncedir.
1. Kireçleme işlemi kademeli olarak uygulanır. Her kademede pH biraz daha yüksektir. Sıcaklık 50 – 55 C ‘dir.
Soğuk ana kireçleme 1. kireçleme ile aynı sıcaklık aralığında fakat daha yüksek alkalitede yapılır.
Sıcak ana kireçleme soğuk ana kireçleme ile aynı alkalitede yapılır. Şerbet sıcaklığı yaklaşık 85 C ‘ye yükseltilmiştir.
Karbonatlamalar ve filtrasyon :
Kireçleme işlemi tamamlanmış şerbet 1. karbonatlamaya gelir. Ortama verilen CO2 ‘in etkisiyle kalsiyum hidroksit yani Ca(OH)2 çökerek CaCO3 şeklinde katı faza geçer. Bu esnada ortamdaki diğer askıdaki maddeler de oluşan tortuya dahil olurlar.
Karbonatlamadan sonra şerbet, filtre istasyonuna gönderilerek önce yoğunlaştırma filtrelerinden süzülür. Ortaya çıkan yoğun çamurlu şerbet tekrar pres filtrelerden süzülerek tüm şerbet geri alınır.
Süzülen şerbet tekrar arıtım istasyonuna döndürülerek son kireçlemeye tabi tutulur. Son kireçlemenin ardından 2. karbonatlama işlemi uygulanır ve son kireçlemede verilen ve daha önce ortamda kalmış olan kireç tamamen CaCO3 şeklinde katı hale geçmiş olur.
İkinci defa filtre dairesine gönderilen şerbet süzülerek berrak bir sulu şerbet elde edilmiş olur.
Tephir İstasyonu : Filtre edilen sulu şerbet ısıtıcılardan geçirilerek, sıcaklığı 120-125 oC’ye çıkarılır. Ve kademeli tephir istasyonuna gönderilir.
Tephir istasyonu fabrikaların kapasitesine göre 4 veya 5 kademeli, her kademede 2 yada üçüncü kademelerde buhar ihtiyacına göre bazen 3 tephir cihazından oluşmaktadır. Tephir cihazları silindirik, altı ve üstü bombeli, alt bölüme yakın yerde içerisinde dikey borular bulunan ısıtma kamaralı cihazlardır. Şerbetin ısıtılması için buhar kullanılır. Buhar ve şerbet birbirine karışmaz.
İşlem sırası şu şekildedir : Isıtılan şerbet I. Kademe tephire gönderilir. Buhar kazanından gelen 2,5 atü basınçta 135 C’deki buhar, bu tephirin buhar kamarasını beslemektedir. Şerbet burada bir miktar yoğunlaşarak kendi akışıyla daha düşük basınçtaki bir sonraki kademeye geçer. Bu kademeye ısıtma buharı olarak birinci kademenin şerbet buharı beslenmektedir. İşlem bu şekilde devam ederek son kademede şerbet yoğunluğu % 65-70 KM (kuru madde)’ye ulaşır. Sıcaklığı ise 90-95 oC civarındadır. Böylece tephirlerde buharlaştırma işlemi gerçekleştirilmiş olur.
Tephirlerin çalışma prensibi süreklidir ve şerbet bu cihazlarda sürekli akış halindedir. Tephirlerde şerbet yoğunlaşırken rengi de bir miktar koyulaşabilir. Sulu şerbet zeytinyağ renginde iken koyu şerbet açık çay rengindedir.
RAFİNERİ ÜNİTESİ Koyu şerbet kristalizasyon kademeleri için rafineri ünitesine gönderilir. Kristalizasyon kademeleri (pişirimler) üç aşamada gerçekleştirilir: – Kristal şeker pişirimi – Orta şeker pişirimi – Son şeker pişirimi
Şeker fabrikalarında işlem kademeleri birbirlerinden detayda farklılıkları gösterebilir. Konya ve Çumra Şeker Fabrikalarımızda kristal şekerde kesikli pişirim, orta ve son şeker kısmında ise sürekli pişirim sistemi uygulanmaktadır.
Kristal Şeker Pişirimi : Rafineri ünitesinde kristal şeker pişirim işlemi koyu şerbetin, kristal beyaz şurubu, orta şeker ve afine şekerle karıştırılmasını takiben hazırlanan standart şurubun kuru madde içeriği % 92-93 oluncaya kadar koyulaştırılması işlemidir. Bu işlem sırasında şurubun içerisindeki şeker kristallenir.
Pişirim vakum kazanlarında geçekleştirilir. Kesikli yapılan kristal şeker pişirimlerinde her vakum aparatı ayrı ayrı çalışır. Önce maya vakumu olarak ayrılan bir aparatta maya lapası pişirilir. Bu maya lapa diğer vakum aparatlarının mayalanmasında kullanılır.
Vakum aparatlarına alınan standart şurup buharlaştırılarak suyu uzaklaştırılır. Doygunluk noktasında mayalama yapılır yani ortama şeker kristalleri verilir ve pişirim bu kristallerle devam eder. Pişirim bittiğinde, kristal şeker lapası elde edilmiş olur. Vakum aparatında pişirim işlemleri eksi basınç altında yani vakum altında gerçekleştirilir.
Elde edilen kristal şeker lapası kesikli çalışan kristal şeker santrifüjlerinde işlenerek, bir başka deyişle şeker kristalleri ortam şurubundan ayrılarak yaş kristal şeker elde edilir. Bu şeker kurutma-soğutma tesisine gönderilir.
Kurutulan ve soğutulan şeker, ambalajlanmak üzere şeker bunkerine sevkedilir. Tam otomatik ve el değmeden çalışan ambalajlama makinelerinde bu şeker polipropilen şeker torbalarına doldurularak ağızları dikilir ve satış şekeri olarak şeker ambarına sevkedilir. Böylece beyaz kristal şeker elde edilmiş olur.
Üretilen bu şeker 25 kg. PP (polipropilen), 50 kg. PP, 1000 kg büyük çuval (Big Bag) veya kapalı tankere dökme şeker şeklinde de piyasaya sunulmaktadır. Ayrıca Çumra Şeker Fabrikamızda sıvı şeker, küp şeker, bonbon şeker, kandis şeker çeşitleri de şeker olaraK üretmiş olduğumuz ürünlerdir.
Orta Şeker Pişirimi : Kristal şeker santrifüjlerinde ayrılan şurup, orta şeker ünitesinde tekrar pişirim işlemine alınır. Orta şeker pişirimi sürekli pişirim prensibine göre yapılır. Sürekli pişirimde vakum aparatları ya üst üste yerleştirilmiş katlı vakumlar (VKT) şeklinde, yada yan yana seri olarak çalışan ayrı ayrı vakumlar (Kaskat) şeklinde tasarlanmıştır. Her ikisinde de çalışma prensibi aynıdır ve seri sürekli şekildedir.
Sürekli pişirimde ilk vakum aparatına sürekli maya beslenirken, son vakum aparatından sürekli lapa alımı yapılmaktadır. Sistem otomasyonda çalıştığından her vakuma gerektiği kadar şurup beslemesi yapılır.
Sürekli pişirim kesikli pişirimle kıyaslandığında bir takım üstünlüklere sahiptir. Bu nedenle gelişen şeker teknolojisinde bu sistem tercih edilmektedir. Konya Şeker Fabrikası’nda daha önce kesikli çalışan orta şeker pişirimleri, 2006 yılındaki revizyonda sürekli pişirim sistemine döndürülmüştür. Sistem efektif bir şekilde çalışmaktadır.
Orta şeker son vakumundan alınan orta lapa, işlenmek üzere orta şeker sürekli santrifüjlerine gönderilir. Burada yine şeker kristalleri ve ortam şurubu birebirlerinden ayrılır. Orta şeker kristal şeker standart şurubunun karışımına girerek sisteme geri döner. Orta şurup ise tekrar pişirim için son şeker ünitesine gönderilir.
Son Şeker Pişirimi : Orta şeker santrifüjlerinde çıkan orta şurup, son şeker pişirimine alınır.
Son şeker pişirim vakumları da prensip olarak orta şeker pişirim sistemi ile tamamen aynı şekilde çalışır. Yani, seri ve sürekli sisteme göre çalışır. 1 adet orta şeker vakumu maya pişirimi için ayrılmıştır.
Son şeker pişiriminden elde edilen lapa, kristalizatörlere gönderilerek nihai kristallenme sağlanır. Kristalizatörlerden alınan lapa, son şeker sürekli santrifüjlerinde işlenir. Santrifüjlerde son şeker ve şurup ayrılır. Bu şurup melastır ve yan ürün olarak melas tanklarına gönderilir. Son şeker ise afine işlemine tabi tutularak yani bir miktar şurupla karıştırılarak lapa hazırlanır ve afine şeker sürekli santrifüjlerinde işlenir.
Afine şeker santrifüjlerinden ayrılan şeker, orta şekerde olduğu gibi kristal şekerin standart şurubunun hazırlanmasında kullanılarak sisteme geri dönmüş olur. Afine şurup ise son şeker pişirim şurubu olarak kullanılır.
Fabrikamızda afine şekerin bir kısmı orta şeker mayası olarak kullanılmaktadır.
Melas :
Yukarıda anlatıldığı şekilde şeker üretim işlemlerinde son şeker santrifüjlerinden çıkan nihai şurup melastır. Melasın kuru maddesi (Bx) 80-85 arasıdır ve yaklaşık olarak % 45-50 civarında şeker içerir. Ayrıca organik ve inorganik maddeler açısından zengin bir karışımdır. Bileşiminde çeşitli miktarlarda değişik vitaminler de ihtiva etmektedir. Bu özellikleri nedeniyle bazı sanayi kollarının ana ham maddesi durumundadır.
Melas ülkemizde başlıca maya üretimi, yem sanayi, alkol üretimi, vs. gibi alanlarda kullanılmaktadır.
Enerji Üniteleri : Şeker fabrikaları diğer sanayi kollarından bazı açılardan farklıdır. Bu farklılıklardan biri de enerji kullanımıdır. Şeker üretim kademelerinin ısıtma, buharlaştırma gibi işlemleri buharla yapılmaktadır. Bu buhar, buhar kazanlarında üretilir. Basınçlı buhar, işletmeye gönderilmeden önce türbinlerden geçirilerek enerjisinin bir bölümü elektrik enerjisine dönüştürülür, bir başka deyişle elektrik üretimi gerçekleştirilir. Üretilen bu elektik enerjisi tüm fabrikanın ihtiyacına yetecek miktardadır. Kampanyada fabrika normal kapasitede çalıştığı zamanlarda dışarıdan elektrik enerjisi satın alınmaz.
