صناعة الأغذية والسكر

في مصنع السكر ليس حجر الجير مصدرًا للجير فحسب، بل مصدر CO₂ أيضًا. وهذا الدور المزدوج يحكم اختيار المقاس: يعمل الفرن العمودي على نطاق ضيق مثل 40–80 mm، مع إبقاء نسبة المقاس الأعلى إلى الأدنى عند 2 أو دونها. فإذا اتسع النطاق سدّت النواعم فراغات الطبقة وتقنّى سريان الغاز وخرجت الأحجار الكبيرة غير ناضجة من قلبها. والنتيجة خروج مادة محترقة الحرق وأخرى ناقصة الحرق من الفرن نفسه في الوقت نفسه.

أما التوقع الكيميائي فهو CaCO₃ ≥ 97% وMgCO₃ ≤ 1.5%. ويتحد السيليكا والألومينا مع الكالسيوم عند حرارة التكليس مكوّنَين أطوارًا منخفضة الانصهار تظهر على شكل حلقات داخل الفرن وبقايا غير ذائبة في الجير. والمتانة الميكانيكية لا تقل أهمية عن الكيمياء: فالحجر الذي يتفتت أثناء المناولة والشحن يدخل الفرن نواعم ويخلّ بتركيب الغاز. لذلك يُطلب عند اختيار المحجر سلوك التفتت (tumbler/LA) إلى جانب شهادة التحليل.

يُطفأ الجير الخارج من الفرن في وحدة إطفاء أسطوانية دوّارة بماء حلو أو مكثفات. وتؤثر حرارة ماء الإطفاء وعسره مباشرةً في حجم البلورة: فالماء البارد يعطي Ca(OH)₂ أنعم وأكثر تفاعلية، بينما يسبب الماء العسر كربنة مبكرة على سطح الحبيبة. ووجود الكلوريد في الماء يعني تآكلًا وحملًا أنيونيًا غير مرغوب في العصير، لذا يُضبط ماء الإطفاء على حدة بوصفه مكثفات عملية أو ماءً حلوًا معالجًا. والنهج المتّبع في معالجة المياه ومياه الصرف ينطبق هنا أيضًا.

وعند مخرج وحدة الإطفاء يُغربل حليب الجير لإزالة الحبيبات الخشنة (grit) من جسيمات غير مطفأة وشظايا حجرية وخبث. وارتفاع نسبة هذه الحبيبات هو الإنذار الأبكر عن أداء الفرن: فعند بدء الحرق الزائد ترتفع أولًا، ولا يظهر انخفاض CaO الفعّال في التحليل إلا بعد أيام. وتُثبَّت كثافة حليب الجير في نطاق 15–20 °Bé مع تقليب مستمر؛ فإن انزاحت الكثافة أرسلت الفتحة نفسها كمية مختلفة من CaO وانزاح منحنى pH الجيرنة الأولية دون أن يُلاحَظ.

الغاية من الجيرنة الأولية ليست رفع pH بل رفعه على النحو الصحيح. فيُنقل العصير من pH 6.2 إلى 10.8–11.2 عبر سلسلة من الحجيرات؛ وفي كل حجيرة يتجاوز جزء من الغرويات نقطته الكهروتعادلية ويترسب على ندف موجودة سلفًا. وهذا النمو التراكمي يعطي راسبًا أكثف وأقل عكوسية بكثير مما تعطيه إضافة قلوي في خطوة واحدة. والمعتاد خمس إلى ثماني مراحل وزمن مكوث كلي 6–10 دقائق.

وتعمل التدرّجية مع إعادة التدوير: إذ يُعاد جزء من حمأة الكربنة الأولى إلى رأس الجيرنة الأولية. وهذا يوفّر القلوية على منحنى لطيف ويمنح نوى CaCO₃ التي تنمو عليها الندف الجديدة. ونسبة إعادة التدوير ليست وصفة ثابتة؛ فهي تُرفع حين تسوء جودة البنجر — بنجر متجمّد أو متعفّن أو مخزّن طويلًا. وتدهور الترشيح قرب نهاية الموسم مصدره البنجر نفسه غالبًا، والحل ليس زيادة الجير بل إعادة ضبط إعادة التدوير ومنحنى المراحل.

تُعطى في الجيرنة الرئيسية معظم جرعة الجير ويُبقى تركيز الجير الحر مرتفعًا. والمطلوب هنا ليس الترسيب بل التفكيك: تتحلمه الأميدات، ويتفكك السكر المحوَّل في الوسط القلوي بصورة محكومة، وتتصبّن البكتينات. وإتمام هذه التفاعلات يحتاج إلى الزمن أكثر من التركيز، ولهذا تُبقى المرحلة الباردة (25–35 °م) 20–30 دقيقة.

وبعد المرحلة الباردة يُسخَّن العصير إلى 82–88 °م ويُحفظ 8–12 دقيقة إضافية. وتُكمل المرحلة الساخنة التفاعل، لكنها أيضًا المكان الذي يتسارع فيه تكوّن اللون؛ فإطالتها لا تجلب زيادة في النقاوة بل لونًا ونواتج تفكك السكر المحوَّل فقط. واختصار المرحلتين في مرحلة ساخنة واحدة يبدو جذابًا من حيث الاستثمار والحرارة، لكنه ينتهي عادةً بارتفاع ملحوظ في لون العصير الرقيق، وإزالة هذا اللون لاحقًا أغلى.

يُغسَل غاز الفرن ويُبرَّد حتى محتوى CO₂ بين 32 و40% قبل دخوله وعاء الكربنة. ومع انخفاض القلوية تتكوّن بلورات CaCO₃ وتمتزّ على سطحها المواد الملوّنة والصابونينات والغرويات عالية الوزن الجزيئي. وتُحفظ الحرارة عند 80–85 °م: فدونها تصبح البلورة ناعمة ويسوء الترشيح، وفوقها تظهر مشكلة الرغوة في الوعاء. وغسل غاز الفرن ليس تفصيلًا جانبيًا — فالكبريت والغبار في الغاز ينتقلان إلى العصير ويتراكمان في الوعاء؛ ومنطق التنظيف هو نفسه المتّبع في معالجة غازات المداخن.

والقلوية المثلى هي القلوية التي يكون عندها معامل الترشيح (FK) في أفضل حالاته، وتقع عادةً بين 0.08 و0.12 g CaO/100 mL. وهي ليست ثابتة: فهي تنزاح مع تغيّر جودة البنجر ومنحنى الجيرنة الأولية ونسبة إعادة التدوير. وما ينبغي لمختبر الوردية فعله ليس تثبيت القلوية عند هدف، بل قياس FK عند عدة قيم للقلوية وتحديد قمة المنحنى. والنزول دون القيمة المثلى يعيد إذابة الكالسيوم ويرجع الغرويات المترسبة إلى العصير — ويُلاحَظ ذلك عكارةً عند مخرج المرشّح.

وبعد الكربنة يُفصل العصير في المروّق وتُنزَع مياه الحمأة على المرشّحات. وتُتابع سرعة الطفح في المروّق وكثافة الحمأة معًا: فالحمأة المخفَّفة جدًا تتجاوز طاقة المرشّحات، والكثيفة جدًا ترفع سرير الحمأة حتى ينتقل إلى الطور الرائق.

غاية الكربنة الثانية ليست التنقية بل الإنهاء: خفض الكالسيوم الذي ما زال ذائبًا في العصير إلى أدنى مستوى ممكن. وذوبانية الكالسيوم لا تتغير تغيّرًا رتيبًا مع pH؛ فهي تمرّ عند 90 °م بحد أدنى قرب pH 9.0–9.3. ودون تلك النقطة يعيد تكوّن البيكربونات إذابة الكالسيوم، وفوقها يُنقل الكالسيوم على هيئة هيدروكسيد. لذلك فإن pH الكربنة الثانية ليس هدفًا بل نقطة دنيا يُعاد التحقق منها يوميًا.

ويُبلَّغ الكالسيوم المتبقي بوصفه «أملاح جير»، ويُستهدف في العصير الرقيق أقل من 0.030 g CaO/100 mL. وتظهر أهمية هذا الرقم في التبخير: فأملاح الكالسيوم تتقشّر على أسطح التسخين وتخفض معامل انتقال الحرارة وتقصّر الفترة بين عمليات الغسل. وتضيف بعض المصانع كربونات الصوديوم (Na₂CO₃) لخفض أملاح الجير أكثر؛ وهذا يربط الكالسيوم كربوناتًا لكنه يرفع حمل الصوديوم ومن ثمّ الفقد في المولاس. والقرار يقع بين كلفة التقشّر وكلفة السكر الضائع في المولاس.

بعد الكربنة الثانية يمرّ العصير عبر مرشّحات الأمان ويذهب إلى التبخير بوصفه عصيرًا رقيقًا. وتُبلَّغ عند هذه النقطة ثلاثة أرقام معًا: النقاوة (Pol/Bx) واللون (ICUMSA IU 420) وأملاح الجير. وقراءتها منفصلة تضلّل — فزيادة جرعة الجير قد ترفع النقاوة قليلًا بينما ترفع اللون وأملاح الجير معًا، فتصبح الحصيلة الصافية سلبية.

وتُكبس حمأة الكربنة الخارجة من المرشّحات حتى 35–45% مادة جافة. وهذه الكعكة مادة جيرنة شديدة النعومة ذات قيمة تعادلية عالية ويمكن استخدامها في الترب الحمضية؛ وتُحسب الحاجة منها تمامًا كما لحجر الجير المطحون، انطلاقًا من القيمة التعادلية ونعومة الحبيبات. ولطرح الكعكة منتجًا زراعيًا يجب تسجيل المادة الجافة وpH والقيمة التعادلية وملف المعادن الثقيلة لكل دفعة — وهو السجل نفسه الذي يحوّل كلفة التخلص إلى إيراد.

الجير وحجر الجير الداخلان إلى مصنع السكر مدخلات عملية على تماس مع الغذاء. ومواصفة جير البناء EN 459-1 لا تكفي هنا وحدها: فهي تعرّف الأداء الميكانيكي والكيميائي لا حدود المعادن الثقيلة والشوائب المطلوبة للاستعمال الغذائي. والمرجع لنقاوة المضافات الغذائية هو اللائحة (EU) 231/2012 التي تحدد مواصفات هيدروكسيد الكالسيوم (E 526) وأكسيد الكالسيوم (E 529) وكربونات الكالسيوم (E 170)، إلى جانب دساتير Codex/JECFA وFood Chemicals Codex. والحدود النموذجية في حدود ≤ 2 mg/kg للرصاص و≤ 3 mg/kg للزرنيخ، مع شهادة تحليل وسلسلة تتبّع لكل دفعة.

وعلى صعيد التخزين فإن ألد أعداء الجير هما رطوبة الجو وCO₂. فالكربنة السطحية في الصوامع وأكياس البيغ باغ تخفض CaO الفعّال وتجعل الجرعة تقصّر بصمت؛ كما تُخلّ الكتل الناتجة بالسريان في براغي التغذية. والتحكم في الرطوبة موضوع قائم بذاته للمخزون الذي سيبقى طويلًا قبل الموسم، ويُعالَج بالتخزين المغلق أو تدوير الهواء الجاف أو منتجات مثل مزيل الرطوبة والغازات؛ وتُقارَن ملاءمة كل طريقة في صفحة التحكم الصناعي في الرطوبة.

وعند تخطيط الموسم ينبغي أن يُطلب من التوريد لا السعر وحده بل ثبات الدفعات: فالجير المنتَج من العرق نفسه في المحجر وبالمقاس نفسه وبنظام التكليس نفسه يقلّل عدد عمليات الضبط بوضوح. ولتخطيط نطاق المقاس وCaO الفعّال وتوثيق الدرجة الغذائية معًا لموسمكم يمكنكم الوصول إلينا عبر صفحة الاتصال.