كيمياء قصب السكر - ساينسوفيليا
المنتجات الكيميائية المختلفة لقصب السكر
بقلم/ محمد حمادة الشافعي
مراجعة علمية/ د.هبة هاشم
مراجعة علمية/ د.هبة هاشم
قصب السكر من النباتات الرائدة، التي تحتل أهمية عظيمة علي مستوى الصعيد الصناعي ؛ وترجع أهمية قصب السكر إلى أنّ كل جزء من عود القصب يتم استخدامه ، بل ويستخلص من قصب السكر حزمة من المركبات الكيميائية الرائعة ،التي لا يمكن الاستغناء عنها في حياتنا اليومية ، ناهيك عن السكر الذي هو المنتج الأكبر والأساسي من القصب ، ويوجد عندنا في مصر المحروسة اكثر من ٢٥ صناعة بتخرج من القصب غير السكر.
قصب السكر هو محل بحث بين العلماء منذ القدم ، فلم ينتهي بحثهم عبثاً دون نتائج ،بل خرجوا لنا بنتائج مبهرة ، ومركبات كيميائية غير عادية، سواء من ماء القصب أو المصاص (الجزء الباقي من العود بعد عصر الماء منه) ، أو المولاس .
وقبل الحديث عن هذه المنتجات الكيميائية و المركبات الكيميائية المهمة المستخلصة من قصب السكر ، أريدُ أن أكشفَ الغيومَ عن التشريح التركيبي أو التكويني لقصب السكر ، والتي ربما تكونُ مفتاحَ فهمٍ لِما سوف نذكرهُ بشأن المواد الكيميائية المتولدة من القصب .
قصب السكر يتكون من ثلاث أجزاء :
- الماء ، يمثل حوالي (٧٥-٨٢%) من إجمالي القصب ، وهذا الذي يجعل القصب عامل حفاز قوي في تسهيل عملية الهضم داخل المعدة.
- الألياف ، تمثل (١٠-١٦%) ، وتتكون هذه الألياف من اللجنين والسليلوز والبنتوز ، وسوف نوضح هذا العنصر لاحقا مدى أهميته في صناعة الورق من القصب .
- المواد الذائبة ، وتمثل (١٠-٢٥%) ، وتنقسم إلى قسمين : سكر ، مواد كيميائية ذائبة .
المواد الكيميائية المستخلصة من قصب السكر :-
- السكر sugars:
وهو المنتج الأكبر والأساسي لقصب السكر . ولعلّ البعض يستعجب الأن من درج السكر تحت مسمى المواد الكيميائية المستخلصة من القصب!! ، ولكن لا عجب في ذلك أبداً .
فالسكر: مواد كيميائية ،عضوية ،هيدروكربونية، أليفاتية ، تُسمى بالكربوهيدرات Carbohydrate ، تتكون من ثلاث عناصر : الكربون، الهيدروجين ، الأكسجين .
وهناك أنواع عديدة للسكر :
- السكروز ،
- المالتوز ،
- الجلوكوز،
- الفركتوز،
- اللاكتوز ، ........إلخ.
والسكر الذي يُستخلص من القصب ،وهو الذي نستخدمه في حياتنا اليومية ، و الذي يُسمى "بسكر المائدة " ، هذا السكر اسمه سكر " السكروز Sucrose " .
يتم إنتاج السكر من القصب من خلال العصر ثم وضع العصارة في مبخرات عند درجات حرارة عالية ،فيتبخر الماء، ويتبقى السكر علي شكل كريستلات(حُبيبات) ،ثم يتم معالجته بطرق كيميائية ،حتى يخرج إلينا في الشكل الذي نراه في بيوتنا .
- كحول الإيثانول Ethanol
تم الحصول على إنتاج كميات كبيره جداً من كحول الإيثانول ، وكذلك كحول البيوتانول من قصب السكر ، وقد تم ذلك من خلال طرق فيزيائية ،كيميائية، بيولوجية ، ميكانيكة ، ومعدات وآليات خاصة بعملية الإستخلاص والتحضير .
وتحضير الإيثانول من قصب السكر ، هي الطريقة السائدة عندنا في مصر ، وهي طريقة رخيصة وغير مكلفة ، "تُسمى التخمر الإنزيمي للمولاس".
والمولاس : هو المحلول السكري المتبقي من عصير القصب بعدما يُستخلص السكر منه، وهو سائل كثيف بني اللون ويُعرف في مصر (العسل الأسود) ،مع العلم بأنّ المولاس يحتوي على قدر لا بأس به من سكر السكروز .
ويتم إنتاج الإيثانول من المولاس في خطوتين :-
- حدوث عملية التحلل المائي للمولاس ،مما يؤدي إلى إنتاح سكر الجلوكوز ، والفركتوز .
- تخمر الجلوكوز بفعل "إنزيم الزيميز او إنزيم الإنفرتاز" ،يؤدي إلى إنتاج " كحول الإيثانول" بتركيز حوالي ٨٠% ووفرة من غاز ثاني أكسيد الكربون.
وكحول الإيثانول ،يُستخدم في عملية التطهير والتعقيم ؛ لأنه قاتل للبكتريا والفيروسات . كذلك من خلال الإيثانول نستطيع أن نحضر العديد من المركبات العضوية الهامة في حياتنا. كذلك يعتبر الإيثانول وقود حيوي ،لجأت بعض الدول إلى استخدامه بديلاً للبترول.
- الخل أو حمض الخليك acetic acid .
طبعاً ،الخل له طرق تحضير معملية كثيرة وكذلك صناعية ، ولكن المُراد هنا هو تحضيره من قصب السكر .
وتعتبر مصر أكبر دولة في الشرق الأوسط في إنتاج خل القصب متمثلاً في مصانع السكر ، وأبرز هذه المصانع المنتجة لخل القصب "مصنع الحوامدية بالجيزة" .
يتم تحضير أو إنتاج خل القصب من خلال معدات معينة ، وتكنولوجيا الإستخلاص المصنعي الخاصة .
وخلاصة الأمر أنّ الخل يُحضّر على خطوتين :-
- التخمر الإنزيمي للمولاس لتحضير الإيثانول ، وقد وضحنا هذا في تحضير الإيثانول.
- أكسدة الإيثانول تحت ظروف هوائية بواسطة بكتريا Acetobacter aceti لإنتاج الاسيتالدهيد ثم الأكسدة مره أخرة لإنتاج حمض الخليك ( الخل).
- الأسيتون acetone
الأسيتون يستعمل كمذيب عضوي ، ويتم تحضيره في المعمل من أكسدة الكحول الثانوي ،وطرق أخرة كثيرة ، ولكن طريقة التحضير التي نتكلم عنها هنا ، هي تحضيره من مولاس قصب السكر .
يتم إنتاج الأسيتون من المولاس عن طريق التخمر البكتيري بواسطة بكتريا كوليستريديم
"Clostridium Saccharoperbutylacetonicum"
وفي ظروف لاهوائية ،ومن خلال مراحل معينة ، تتم في مصنع السكر حتى يتم فصل الأسيتون.
- خميرة الخبز
الخميرة عبارة عن فطر يحتاج لحياته الدفء ، والنيتروجين ، والسكريات . ويعد المولاس البيئة المناسبة لنمو الخميرة .
فيتم تخفيف المولاس من الماء الذي به ،ثم تصفيته ،وتعقيمه بالحرارة قبل تغذيته بالخميرة ، ثم تبدأ عملية التخمير التي تبدأ بتحضير مزرعة نقية للسلالة المرغوبة في دورق ،ثم تنتقل من وعاء الى وعاء ومن مرحلة الى مرحلة ،وتستمر عملية التخمير عدة أيام إلى أن يتم ترشيح الخميرة ،ثم يتم إضافة كميات صغيرة من المستحلبات والزيوت التي تحسن مظهر الخميرة .
- تصنيع الورق
مصاصة القصب وهي الجزء المتبقي بعد مص الماء من عود القصب ، هذه المصاصة تتكون من اللجنين والسليلوز .ويعد اللجنين والسليلوز من أهم المواد الخام التي تدخل في عملية تصنيع الورق .
وبالفعل بعد أن يتم عصر القصب ،تُأخذ المصاصة إلى مصانع الورق ، ويتم طحنها ، ومعالجتها بعدة مراحل صناعية معينة ، ثم يضاف إليها مواد كيميائية للتبيض و التنعيم وغير ذلك إلى أن يخرج الورق في صورته المعروفة .
ويستخدم الورق المنتج من القصب في الكتابة وصحف الأخبار وغير ذلك .
- منتجات أخرى
هناك العديد من المنتجات الصناعية التي تخرج من قصب السكر ،وخاصة المولاس والمصاص ، مثل :
- تصنيع الأخشاب المضغوطة من المصاص.
- تصنيع علف الدواجن .
- تصنيع العسل الأسمر (المولاس).
الخلاصة أن كل جزء من عود القصب له استخدامات صديقة للبيئة ، من هنا كانت أهميته الدولية .
من المنتجات الكيميائية لقصب السكر : السكر ، الكحول الإيثيلي، المذيبات العضوية كالاسيتون والبيوتانول ، خميرة الخبز ، خل القصب ، علف للحيوانات ، أخشاب ، ورق .......وهذا غيض من فيض ، وما بقي أكثر مما ذكرناه ، وكل هذا إن دل على شىء ،فإنما يدل على أهمية قصب السكر ،ويجب ألاّ يقلع الناس عن زراعته .
المراجع:
التعليقات على الموضوع