طرح توجیهی تولید نشاسته از سیب زمینی

مقدمه

نشاسته ذخيره غذايي اصلي گياهان است و در صورت لزوم، گياه آن را مصرف مي كند . بررسي ميكروسكوپي نشان داده است كه نشاسته منابع گياهي مختلف، از دانه هاي ريزي تشكيل يافته است كه شكل و اندازه آن ها مختص گياهي است كه از آن به دست مي آيد.

اندازه دانه هاي نشاسته – كه در طول بلندترين محور آن اندازه گيري شده اند، بين 0/0002 تا 0/015 سانتي متر متغير است. ذراتي با اين اندازه را نمي توان با چشم غير مسلح ديد؛ اما در بررسي ميكروسكوپي به وضوح قابل رويت مي باشد. اندازه دانه هاي نشاسته ممكن است روي خواص نشاسته اثر بگذارد. به عنوان مثال، دانه هاي بزرگ تر راحت تر از دانه هاي كوچك، ژلاتيني مي شوند.

نشاسته در آب سرد حل نمي شود. اگر نشاسته در آب حرارت داده شود؛ آب از ديواره دانه ها عبور مي كند و موجب متورم شدن دانه ها مي گردد. اين عمل در 60 درجه سانتي گراد حرارت، آغاز و تا 85 درجه سانتي گراد ادامه مي يابد؛ به صورتي كه حجم دانه ها تا حدود 5 برابر افزايش مي يابد. اين فرآيند به ژلاتينه شدن موسوم است. چنين سلولي – در صورتي كه به اندازه كافي غليظ باشد – در اثر سرد كردن به صورت ژل در مي آيد.

گلوكز تنها منو ساكاريدي است كه در اثر آبكافت نشاسته بدست مي آيد. نشاسته مخلوطي از دو جسم به نام آميلوز و آميلوپكتين مي باشد. هر دوي اين تركيبات پلي ساكاريد هستند و معمولاً مقدار آميلوپكتين در حدود 4 برابر آميلوز است. مهمترين منابع استخراج نشاسته شامل دانه غلات نظير گندم، برنج، ذرت، جو، يولاف و گياهان غده اي نظير انواع سيب زميني و كساوا مي باشد.

نشاسته ممكن است در ساقه و يا غده هاي سيب زميني ذخيره شود. نكته مهم در مورد نشاسته سيب زميني آن است كه دانه هاي نشاسته سيب زميني از يزرگ ترين دانه ها به شمار مي آيند.
در طرح حاضر به بررسي توليد نشاسته از سيب زميني خواهيم پرداخت كه در چند دهه اخير در سطح دنيا مورد توجه قرار گرفته است.

موارد مصرف و كاربرد نشاسته

نشاسته مي تواند باعث افزايش ويسكوزيته، تشكيل ژل و فيلم، افزايش جذب و نگهداري آب و ايجاد بافت در مواد در آب نبات ها، آدامس ها ، قوام دهنده، ابري كننده غذايي شود.

در صنايع غذايي از نشاسته بعنوان عامل پيكر دهنده و پركننده ها استفاده مي شود. موارد كاربرد آن در صنايع نانوايي، شيريني سازي، صنايع گوشت، انواع سس ها، دسرها و سوپ ها مي باشد. نشاسته در تركيب پودرهاي نانوايي و مواد بهبود دهنده پخت جهت كاهش بياتي نان، در فرمولاسيون بيسكويت، كيك و كراكر براي بهبود بافت، تردي فرآورده و كنترل pH ،در صنايع پخت پيش از قالب گيري و براي جلوگيري از چسبيدن خمير به قالب نيز به كار مي رود.

همچنين براي ايجاد قوام و پايداري در تهيه انواع دسرها، سس ها و ماست ميوه اي از نشاسته استفاده مي شود. از نشاسته در صنايع كنسروسازي (در تهيه سوپ ها و خوراكهاي آماده)، صنايع گوشت (در فرمولاسيون سوسيس و كالباس به عنوان ماده پركننده و نگهدارنده آب)، صنايع توليد غذاهاي منجمد (مانند بستني به عنوان جايگزين چربي)، آدامس، قهوه، شير كندانسه (به عنوان ماده پركننده) نيز استفاده مي شود.

در توليد دكستروز، دكسترين، گلوكز مايع و ساير انواع شربت هاي گلوكز از نشاسته استفاده مي شود. بدين صورت كه از هيدروليز نشاسته تحت شرايط معين، دكسترين و گلوكز مايع تهيه مي گردد كه هر كدام به نوبه خود كاربردهايي دارند.

خواص كاربردي نشاسته و مشتقات آن محدود به صنايع غذايي نمي شود و در صنايع ديگر نظير صنايع شيميايي، داروسازي و توليد لوازم بهداشتي، حفاري چاه نفت، توليد پارچه، كاغذ، چسب و رنگ سازي نيز كاربردهاي ارزشمندي دارد. نشاسته طبيعي سيب زميني جسمي چسبنده و كش دار است. از نشاسته با آب گرم چسبي مي سازند كه داراي قدرت چسبندگي بالا است و در صحافي كتاب و در كاغذ ديواري، آهار زند به لباس و تكميل پارچه به كار برده مي شود. نشاسته را براي غلظت دادن مركب چاپ هم به كار مي برند. در كندن چاه هاي بسيار ژرف (عميق) براي آماده كردن آبي كه روي مته چاه كني مي ريزند؛ از نشاسته بهره گيري مي كنند.

از نشاسته سيب زميني بيشتر در صنايع كاغذ سازي ( 60%) و سپس نساجي ( 30%) استفاده مي شود و فقط 10% آن در صنايع غذايي كاربرد دارد. همچنين ضايعات مجموعه فرآيند نشاسته سيب زميني كه عمدتاً حاوي مواد فيبري و سلولزي پوست سيب زميني مي باشد؛ پس از پرس كردن و كاهش درصد رطوبت آن، براي خوراك دام مي تواند مورد استفاده قرار گيرد.

بررسي كالاهاي جايگزين نشاسته

نشاسته ذخيره غذايي اصلي گياهان است. نشاسته را مي توان از منابع مختلف از جمله ذرت، سيب زميني، برنج، گندم و … توليد كرد. بنابراين نشاسته ذرت و نشاسته گندم محتمل ترين كالاهاي جايگزين براي نشاسته سيب زميني به شمار ميروند اما بايد توجه داشت كه فرآيند استخراج نشاسته از سيب زميني در مقايسه يا توليد نشاسته از ذرت و گندم آسانتر مي باشد. كيفيت نشاسته حاصل از سيب زميني در مقايسه با نشاسته گندم و ذرت بالاتر مي باشد؛ زيرا قطر دانه هاي نشاسته سيب زميني از قطر دانه هاي نشاسته گندم و نشاسته ذرت بزرگ تر است.

علاوه بر آن براي مصارف كاغذ سازي و نساجي استفاده از نشاسته سيب زميني ترجيح داده مي شود. دليل آن نيز بزرگي قطر دانه هاي نشاسته سيب زميني نسبت به ساير نشاسته ها مي باشد. زيرا سبب بالا بودن بودن ميزان و سرعت جذب آب در نشاسته سيب زميني نسبت به ساير نشاسته ها مي شود.

بعلاوه قابليت پخش شدن يه صورت يك لوله نازك در صنعت كاغذ سازي بيشتر است و لذا توصيه مي شود در اين صنعت از نشاسته سيب زميني استفاده شود. از نشاسته سيب زميني بيشتر در صنعت كاغذ سازي ( 60%) استفاده مي گردد. 30% از نشاسته توليد شده از سيب زميني در صنعت نساجي و 10% آن براي مصارف جنبي از قبيل توليد گلوكز مايع، قوام دهنده ژله ها، ابري كننده در آدامس سازي و آب نبات سازي، پودر نانوائي، انواع سوسيس و … به كار مي رود.

ميزان نشاسته استحصالي از هر 100 گرم
سبوس، پوست گندم و گندم	23	گرم
برنج قهوه اي	80	گرم
برنج سفيد	85	گرم
سيب زميني	14/8	گرم
سيب زميني ديررس	16/6	گرم

كشورهاي عمده توليد كننده و مصرف كننده نشاسته

توليد نشاسته از فرآيندهاي عمده سيب زميني محسوب مي گردد. تقريباً 30% از كل سيب زميني توليد شده در جهان براي توليد نشاسته مورد استفاده قرار مي گيرد. بنا به گزارش سايت انستيتوي بين المللي نشاسته (International institute Starch) مناطق عمده توليد نشاسته در جهان عبارت از آمريكاي شمالي (ايالات متحده و كانادا)، چين، ژاپن و تايلند.

بررسي اجمالي تكنولوژي و روش هاي توليد نشاسته از سیب زمینی

• انبار كردن سيب زميني و تجهيزات لازم
  حمل سيب زميني از مزارع به انبار توسط كاميون صورت مي گيرد. در انبار، سيب زميني به صورت فله نگهداري مي شود. اين كار سبب مي شود ضايعات به طور چشمگيري كاهش پيدا كند. سيب زميني ها را تا ارتفاع 30 سانتي متر روي هم ريخته و بدين ترتيب خاك زيادي در ميان توده ها جمع نمي شود. وجود خاك تا حدود 15-10% در ميان فله، هم زياني به محصول نمي رساند و هم از تبخير زياد رطوبت سيب زميني جلوگيري مي كند.

  درجه حرارت هواي داخل انبار بايد حدود 15-9 درجه سانتي گراد باشد و مقدار آن، توسط مديريت انبار كنترل شود. براي ثابت نگه داشتن درجه حرارت بايد به طور مداوم هوا به داخل انبار دميده شود. مقدار هواي مورد نياز 70 متر مكعب در ساعت براي يك تن محصول فله مي باشد.

  سيستم هوادهي بصورت كانال بوده و شامل يك كانال اصلي و چندين كانال فرعي هوا مي شود.
  بادزن هاي مورد استفاده شامل:

  1. بادزن نوع سانتريفيوژي
  2. بادزن نوع اكسيال

  مي باشد. بدليل نصب و راه اندازي ساده تر، معمولاً از نوع دوم استفاده مي شود.
  روشنايي انبار نيز بايد در حدي باشد كه ضمن فراهم آوردن نور كافي براي انجام كارهاي مربوطه، منجر به خرابي محصول نشود. روشنايي زياد موجب سبز شدن رنگ و سمي شدن سيب زميني مي گردد. به همين دليل انبار بايد به گونه اي ساخته شود كه هيچ نوري از خارج به داخل آن نتابد. مقدار روشنايي براي انبار نگهداري سيب زميني 50 لوكس تعيين شده است.
  ارتباط انبار نگهداري سيب زميني با محيط خارج كاملاً بايد قطع باشد و بطور كامل با مواد مناسب ايزوله شود.

• فرآيند تكنولوژي و تجهيزات اصلي خط توليد نشاسته

  فلو شيت فرآيند نشاسته از سيب زميني (Process Flow Sheet)
  

  اگر شما از تكه هاي خشك شده سيب زميني استفاده كنيد؛ بايد مخزن خيساندن تكه هاي خشك سيب زميني، ماشين syrup-milling را اضافه كنيد و مي توانيد Transfer & Cleaning و grinder را حذف كنيد اما بقيه فرآيند اساساً مانند يكديگر است.

• ويژگي هاي فرآيند
  1. انتقال و شستشو (Transfer & Cleaning) در مواد خام: مي توانيد از transferring و cleaning دو مرحله اي براي حجم توليد كم استفاده كنيد. اما براي حجم توليد بالاتر، قسمت cleaning بايد براي از بين بردن شن، سنگ، مواد آهن دار و ساير ناپاكي ها استفاده شود. در اين فرآيند صرفه جويي در منابع انساني و منابع آبي مي تواند به دست آورده شود.
  2. له سازي (Crush) : له كردن و خرد سازي سيب زميني خام مي تواند با hammer grinder و pulverizer انجام شود. خرده ها بعد از پودرسازي مناسب هستند و كيفيت خوبي دارند. تجهيزات با استانداردهاي مختلفي مي توانند برطبق بازده هاي متفاوت انتخاب شوند. در ميان تجهيزات، hammer grinder داراي ويژگي خوب عمر خدمت طولاني و نگهداري آسان است.
  3. ماسه زدايي (Sand Removing ) : چندين كارخانه كوچك از كارگاه هاي دستي توسعه يافته اند. نشاسته توليد شده مقدار زيادي شن دارد و مزه دارد كه تاثير بسزايي در حجم فروش و قيمت نشاسته دارد و به اعتبار توليدكننده خدشه وارد مي كند. شن مي تواند از نشاسته به يكباره با استفاده از Sand Remover زدوده شود كه باعث مي شود تا كيفيت افزايش يابد. اين وسيله داراي مزيت عمليات آسان و نتيجه كامل است. بنابراين، شن هاي نشاسته مي توانند تا زير 0/3% كاهش يابند.
  4. جدا سازي شيره و تفاله (Syrup & Residue Separating ) : جدا سازي شيره و تفاله يك فرآيند مهم در توليد نشاسته است. روش استخراج نشاسته توسط فرآيند جدا سازي شيره و تفاله و فرآيند پودر سازي تعيين مي شود.

     چون كارخانه هاي كوچك از نظر فضا، شرايط مالي و اقتصادي، حجم توليد و ديگر دلايل بيروني محدوديت دارند؛ يك غربال كشيده افقي كه داراي ويژگي هاي توليد بيشتر و صرفه جويي در هزينه است را، براي جداسازي شيره و تفاله پيشنهاد مي كنيم. همچنين براي كارخانه هاي متوسط، centrifugal sieve (با سرعت چرخش r/m 2000-1800) -كه شيره و تفاله را با نيروي گريز از مركز توليد شده توسط چرخش سريع جدا مي سازد- گزينه خوبي است. براي كارخانه هاي بزرگتر، نوعي از تجهيزات پيشرفته استفاده مي شود كه مي تواند نتيجه جداسازي شيره و تفاله را، تضمين كند.

     ضمناً دستگاه افشاننده اسيد سولفوريك مي تواند براي تضمين سفيدي نشاسته و افزايش سرعت ته نشيني استفاده شود. روش سنتي اسيد و شيره و فرآيند سفيد كردن شيميايي مي تواند براي كارگاه هايي كه حجم فعاليت آنها در محدوده استانداردهاي خوراكي است؛ استفاده گردد.

  5. جداسازي پروتئين (Protein Separating ) : پروتئين بايد درحين نشاسته گيري از سيب زميني، جدا شود. اين فرآيند جداسازي، فرآيند تصفيه سازي (Purifying Process) ناميده مي شود. تجهيزات انتخاب شده، تجهيزات تصفيه سازي ناميده مي شوند كه شامل disk sparator و vortex machine مي باشد. كاركرد اين دستگاه اين است كه پروتئين را از شيره نشاسته جدا مي كنند. ماده حاصل عموماً نشاسته زرد ناميده مي شود.

     مقدار نشاسته زرد نشاسته، براي صنعت غذايي زياد سفت و محكم نيست. ولي براي نشاسته درجه صنعتي، به خصوص denatured starch ،نشاسته زرد محكم تر است. در نتيجه، تجهيزات تصفيه كننده بايد به عنوان تضمين كننده به منظور توليد نشاسته درجه بالا به كار گرفته شود.

  6. رطوبت زدايي (Dehydration) : يك ماشين تفكيك كننده 3 پايه براي رطوبت زدايي وجود دارد.
  7. خشك سازي (Drying) : سه نوع محصول خشك سازي بر اساس نيازهاي مختلف ما ساخته شده است.
     • نوع اول، خشك كن water-stove plate-type spiral flow است كه مي تواند مقدار گرما را هنگاميكه ميزان مشخصي بخار را آماده مي كند، تامين كند. بر پايه اين تجهيزات، مشتري مي تواند يك حمام كوچك بسازد يا حرارت را براي محل كار تامين كند.
     • نوع دوم، خشك كن seprate-stove plate-type spiral flow است. اين خشك كن داراي خصوصيت نصب آسان، متمركز سازي عرضه گرما و ميزان بالاي گرما است.
     • نوع سوم، heat-conducting oil drier است. اين خشك كن داراي ويژگي هايي همچون تامين حرارات ثابت و حفظ انرژي است.

ليست قيمت ماشين آلات خط توليد نشاسته از سيب زميني

شرح

Scraper Conveyor

Washer

Crusher

Centrifugal Sieve

Slurry Sieve

Sand Remover

Sand Remove Pump

Rotary Filter

Hydrocycline

Slurry Pump

High Pole Pump

Pool Mixer

Vacuum Filter

Airstream Dryer

Control Cabinet

تجزيه و تحليل و ارائه جمع بندي و پيشنهاد نهايي در مورد احداث واحد توليد نشاسته از سيب زميني

ميزان وجود نشاسته در سيب زميني حدود 18% الي 20% مي باشد. با توجه به وجود ميزان كم نشاسته در سيب زميني معمولاً واحدهاي صنعتي فعال در اين زمينه در كنار توليد نشاسته به توليد نشاسته از ساير منابع مانند گندم نيز مي پردازند.

لازم به ذكر است كه توجيه پذيري اقتصادي يك طرح تنها از جنبه مالي آن مد نظر قرار نمي گيرد. توجه به ساير ابعاد كه نمونه هاي آن در ذيل آمده است نيز، از ساير مسائلي است كه در هنگام تصميم گيري در مورد سرمايه گذاري مد نظر قرار مي گيرد.

1. توليد اين محصول اساسي دستخوش تغييرات و نوسانات شديد است و ميزان محصول سال به سال متغير است. براي اطمينان خاطر زارع از اين جهت كه محصولش از بين نرود و متضرر نشود؛ نياز به كارخانجات صنايع تبديلي سيب زميني احساس مي شود.
2. صنايع جنبي سيب زميني مي تواند تا حدودي در جذب محصول مازاد موثر باشد و ضمناً از ضايعات محصول نيز – كه رقم بالايي است – جلوگيري نمايد.
3. صنايع جنبي سيب زميني با توجه به معضل بيكاري مي تواند موقعيت هاي شغلي مناسبي را فراهم نمايد. همچنين در خصوص افزايش سطح زير كشت اين محصول و بالا بردن درآمد و رفاه كشاورزان نيز موثر مي باشد.