2. Endüstri Kimyası Dersinde Şeker Endüstrisini
Anlatırken Kullandığım bir Sunumdur.
Prof.Dr. İbrahim USLU
3. Sakkaroz, Glikoz ve Fruktoz
• Bitkilerdeki tatlılık temel olarak üç şekerden kaynaklanır;
Sakkaroz, glikoz ve früktoz.
• Bu şekerler yalnız olarak veya karışım halinde bulunur.
• Bal bir glikoz, früktoz ve sakaroz çözeltisi olup % 80' i şeker
% 20' si sudur.
• Balın gerçek kompozisyonu şekerin alındığı bitkiye bağlıdır.
Prof.Dr. İbrahim USLU
4. Sakkaroz, Glikoz ve Früktoz
• Glikozun İngilizce sözcük karşılığı dekstrozdur.
• Früktoz aynı zamanda levüloz veya meyve şekeri olarak da
adlandırılır.
•
Prof.Dr. İbrahim USLU
5. Sofra Şekeri (sakkaroz) = Glikoz + Früktoz
• Genel sofra şekerinin resmi kimyasal adı sakkaroz, yada
İngiliz terimiyle sükrozdur.
Prof.Dr. İbrahim USLU
6. Früktoz ve diyet şekeri
• Yakın bir geçmişte "diyet şekeri" olarak ya da bazı diyet
ürünlerinin hazırlanmasında kullanıma girmiştir.
• Birçok meyve ve balda doğal olarak bulunan früktozun diyet
için sunduğu üstünlükler az kalorili olması, insüline bağımlı
olmaması ve diş çürümesine yol açmamasıdır.
Prof.Dr. İbrahim USLU
7. Fruktozun daha fazla tatlandırma gücü var
• Früktozun az kalorili olduğunu söylemek doğru olmasa da
dolaylı olarak tatlandırma gücünün şekerden 1,5 kat daha
fazla olması nedeniyle daha az kullanılır ve daha az kalori
alınmasını sağlar.
Prof.Dr. İbrahim USLU
8. Fruktoz Glikoza göre daha çok şişmanlatıcı
• Diyet şekerinin şişmanlatmadığı yolundaki yanlış düşünce
ile früktozla tatlandırılmış tatlı, pasta, kahvenin çok tüketildiği
durumlarda bu kalori kazancı bütünüyle önemini yitirir.
• Bu arada früktozun glikoza oranla daha çok yağ yapıcı
olduğu ve vücutta yağ birikimine ve kan trigliseritlerinde
artışa yol açtığını bir gerçektir.
Prof.Dr. İbrahim USLU
10. Şekerin Tarihçesi
• Önceleri insanlar şeker kamışını çiğneyerek kullanırken
Hintliler onu kristalize etmeyi başardılar.
• M.Ö 510. yılında Perslerin Hindistan'ı işgaliyle İmparator
Darius “arısız bal veren kamış”, yani şeker kamışını öğrendi.
• Şeker kamışının sırrı, insanoğlunun birçok keşfiyle birlikte
uzun süre son ürünün büyük bir ücretle ihracatına kadar
saklanmıştır.
Prof.Dr. İbrahim USLU
11. Arapların Şekeri Yayması
• Araplar arasında şekerin yayılması, bu sırrın açığa
kavuşturulmasına neden oldu.
• 642 yılında Araplar, Pers topraklarını işgal ettiklerinde şeker
kamışının nasıl yetiştirildiğini ve şekerin nasıl yapıldığını
öğrendiler.
• Şeker ve şeker üretimi Arapların fethettikleri Kuzey Afrika ve
İspanya'ya ve diğer bölgelerede onlarla birlikte yayıldı.
Prof.Dr. İbrahim USLU
12. Haçlı seferleriyle şekerin yayılması
• Şeker, Batı Avrupa'da haçlı seferleri sonucunda yayıldı.
Haçlılar eve döndüklerinde bu yeni baharatın ne kadar
lezzetli olduğu hakkında konuştular.
Prof.Dr. İbrahim USLU
13. Şeker fiyatı bir pound
• İlk şeker 1099 yılında İngiltere'de kaydedilmiştir. Sonraki
yüzyıllarda Batı Avrupa'nın doğuyla şeker ticaretinde büyük
bir gelişme görüldü.
• Örneğin 1309 yılında Londra'da şeker fiyatının bir Pound iki
Şilin olduğu kaydedilmiştir. Bu o zaman ki bir işçinin maaşına
eşitti, bu yüzden oldukça lüks bir üründü.
Prof.Dr. İbrahim USLU
14. Şeker ve tıp
• Şekerin bu pahalılığı tıbbi etkisinden olduğu
varsayılıyordu.13 ile 15 inci yüzyıllar arasında çıkan tıbbi
prosedürlerin çoğunda hastalara güç toplamaları için
şeker veriliyordu.
Prof.Dr. İbrahim USLU
15. Şeker ve Amerika
• Şeker 15 inci yüzyılda çoğunlukla Venedik' te rafine edildi.
• Vasco da Gama Hindistan'a gittiğinde ve şekerin ticaretini
sağladığı zaman Venedik, şeker tekelini 1498'de kaybetti.
• Ama Amerika' nın keşfedilmesiyle şekerin dünya çapında
tüketimi değişti.
Prof.Dr. İbrahim USLU
16. Kolomb ve şeker kamışı
• Kolomb ilk seyahatlerinden bir tanesinde Caribbean 'da
yetiştirmek için yanına şeker kamışı bitkisi almıştır. İklimi
şeker kamışının yetişmesi için oldukça avantajlıydı bu
yüzden endüstrisi çok çabuk gelişti.
Prof.Dr. İbrahim USLU
17. Şeker kamışı ve Adalar
• Avrupa'nın büyük şeker talebi sonucu, Caribbean adalarının
çoğu kamış tarlalarından oluşmuş orman haline geldi;
örneğin; Barbados, Antigua ve Tobago' nun yarısı. Şeker
kamışı bitkisi işçiler için istihdam sağladı.
Prof.Dr. İbrahim USLU
18. Köleler ve Şeker Üretimi
• Milyonlarca insan dünyanın dört bir tarafından; Afrika' dan,
Hindistan'dan, şeker kamışı tarlalarında çalışmak için akın
ettiler.
• Şeker üretimi bu yüzden batı köle ticaretiyle oldukça ilgiliydi.
Prof.Dr. İbrahim USLU
19. Önce Caribbean adaları daha sonra Asya
• Şeker Avrupalıların küçük
Caribbean adalarında
güçlerini sağlamasında çok
önemliydi, bu yüzden adaları
kontrol etmek için bir çok
savaşlar yapıldı.
• Sonra şeker kamışı,
dünyanın diğer alanlarında
Avrupa ve diğer yerel
marketler için büyük ekim
alanlarında yetiştirildi.
(Hindistan, Endonezya,
Filipinler ve Pasifik)
Prof.Dr. İbrahim USLU
20. Bir şeker kamışı fabrikası, 1850
• 1750'lerde Britanya'da 120 şeker rafinerisi vardı. Hepsinin
yıllık üretim toplamı sadece 30,000 tondu. Bu halde şeker
hala lükstü ve beyaz altın adı verilen şekerden oldukça kar
ediliyordu. Bu durum diğer Batı Avrupa ülkelerinde de
aynıydı
Prof.Dr. İbrahim USLU
21. Şeker Kaynakları
• Önemli şeker mahsullerinden olan şeker kamışı ve şeker
pancarındaki şeker, bitkinin kuru ağırlığının %12–%20
kadarını oluşturabilir.
• Hurma ağacı , sorghum ve şeker akçaağacı ise önemi
daha az ticari şeker ürünleri içerisindedir.
Prof.Dr. İbrahim USLU
22. Şeker kamışı
• Şeker kamışı, uzun
boylu otların tropik
bölgelerinin ılıman
ikliminde yetişen bir
cinsidir.
• Sağlam ve iri yapılı
gövdeleri, buna
eklenmiş lifli sapları
şeker bakımından
zengindirler.
Prof.Dr. İbrahim USLU
23. En önemli fotosentezci
• Şeker kamışı bitkiler
alemindeki en önemli
fotosentezcilerden birisi
olup güneş enerjisinin %2
kadarını biyokütleye
dönüştürebilme yeteneğine
sahiptir.
Prof.Dr. İbrahim USLU
25. Şeker kamışı ve yağış (Tropik iklim)
• Şeker kamışı yetiştirmek için minimum 600 mm yıllık
yağış miktarı ile sağlanan tropik bir iklim gerekir.
• Şeker kamışı el veya makine ile hasat edilir.
Prof.Dr. İbrahim USLU
27. Şeker pancarı
• Şeker pancarı, ılıman
iklimde yetişen iki yıl
ömürlü bir bitkidir.
• Şeker pancarı
sakkarozu yabani
havuç kökleri ile
büyük bir benzerlik
taşıyan soğan
köklerinde depolar.
Prof.Dr. İbrahim USLU
28. Şeker Pancarında daha az şeker var
• Olgun bir şeker pancarındaki tipik şeker miktarı ağırlıkça
%17 olup bu değer cinse göre yetiştiği yıldan yıla ve
bölgeden bölgeye farklılık gösterir.
• Şeker kamışına kıyasla şeker miktarı ağırlıkça fazla olan
şeker pancarında aksine hektar başına elde edilen ürün
kazancı düşüktür.
Prof.Dr. İbrahim USLU
29. Şeker pancarında hasat
• Hasatlama şu an tamamıyla makine ile yapılmaktadır.
Pancar hasat makinası ile hasat
Prof.Dr. İbrahim USLU
30. Hasat ve fabrikaya taşıma
• Pancarlar hasat zamanı olan sonbaharda ve kış başlarında
şeker pancarı topraktan sökülür ve kamyonlarla şeker
fabrikasına taşınır.
Prof.Dr. İbrahim USLU
31. Şeker Pancarı Şekeri üretimi
• Pancarlar genellikle büyük yük kamyonlarıyla taşınır. Çünkü
gerekli olan nakil mesafesi kamış endüstrisindeki nakil
mesafesinden fazladır.
Prof.Dr. İbrahim USLU
32. Pancarın yıkanması ve çalı çırpıtan
ayrılması
• Pancar toprakta olduğu için şeker kamışından daha kirlidir,
bundan dolayı ise şeker pancarı işlenmeden önce yıkanmalı
ve kalan pancar yaprakları, taş ve kalan çalı çırpı
ayrıştırılmalıdır.
Prof.Dr. İbrahim USLU
36. Pancarın kıyılması
• Pancarın ince dilimler
halinde kesilmesiyle işlem
başlar. Bu işlemle
pancarların yüzey alanı
artırılır buda şeker
çıkarılmasını kolaylaştırır.
• 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. Prof.Dr. İbrahim USLU
37. Difüzyon
• Bu işlemde pancar
hücrelerindeki şeker, ortamdaki
sıcak suya geçer.
• Sıcaklık yaklaşık 70 oC
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. Prof.Dr. İbrahim USLU
38. Presleme
• Difüzördeki pancar dilimleri hala ıslak ve hala içerisinde
kullanılabilir şeker bulunmaktadır.
• Bu yüzden ıslak pancarlar vidalı presler ile sıkılarak
olabildiğince şerbet çıkartılır.
• Sıkılmış pancar kurutma tesisine gönderilir, burada
küçük topaklar haline getirilir ve sonra hayvan yemi
olarak kullanılır.
Prof.Dr. İbrahim USLU
39. Ham Şerbetin Arıtılması
Arıtım işlemi şu aşamalarda gerçekleşir:
•
a) Kireçlemeler,
•
b) Karbonatlamalar ve filtrasyon,
Prof.Dr. İbrahim USLU
40. Kireçleme-Karbonatlama
• Karbonatlama kireç sütü (kalsiyum hidroksit Ca(OH2)) nün
eklenmesiyle ve karbondioksit baloncuklarının çözeltinin
içinden geçirilmesiyle yapılır.
• Gaz kireçle reaksiyona girerek kalsiyum karbonatın ince
kristaller şeklini almasını sağlar buda katı maddeleri absorbe
eder ve katı parçacıkların bir araya gelip çökmesini sağlar.
• Reaksiyon koşullarının dikkatlice kontrol edilmesi gerekir.
Şeker dışında tüm maddelerin birleşmesiyle oluşan katı
çökeltiler filtrelenerek uzaklaştırılır.
• Kireç taşı bu maddelerden bir tanesidir. Bu işlemleri
yaptıktan sonra şeker şerbeti ağartma işlemi için hazır
duruma gelir.
Prof.Dr. İbrahim USLU
41. 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).
Prof.Dr. İbrahim USLU
42. Karbonatlama ve filtreleme
• Karbonatlama karbondioksit baloncuklarının çözeltinin
içinden geçirilmesiyle yapılır.
• Gaz kireçle reaksiyona girerek kalsiyum karbonatın ince
kristaller şeklini almasını sağlar, buda katı maddeleri
absorbe eder ve katı parçacıkların bir araya gelip çökmesini
sağlar.
Prof.Dr. İbrahim USLU
43. Neden 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.
Prof.Dr. İbrahim USLU
44. Karbonatlama ve filtreleme
• Şeker dışında tüm maddelerin birleşmesiyle oluşan katı
çökeltiler filtrelenerek uzaklaştırılır.
• Kireç taşı bu maddelerden bir tanesidir.
• Filtre edilen Karbonatlama şerbeti, içindeki kalan kireci de
alabilmek için filtre serbeti ikinci karbonatlamaya tabi tutulur.
• Sulu şerbetin kuru maddesi %12-15 arasındadır. Rengi açık
sarı ve berraktır.
Prof.Dr. İbrahim USLU
46. Kaynatma (buharlaştırıcılar)
• Son işlemde şerbet büyük bir
tava içine yerleştirilir (genellikle
60 tonluk veya daha fazla
şeker şerbeti alır).
• Tavada su kaynatılarak, filtre
edilen sulu şerbet ısıtıcılardan
geçirilerek sıcaklığı 120-125
oC'ye çıkarılır.
•
Prof.Dr. İbrahim USLU
47. Buharlaştırıcılar
• Isıtılan şerbet daha sonra 2,5 atü basınçta 135 C’deki
buharda yoğunlaştırılar.
• Sulu şerbet zeytinyağ renginde iken koyu şerbet açık çay
rengindedir.
Prof.Dr. İbrahim USLU
48. Kristalleştirme
• Kristalleştirme, koyu şerbetin,
kristal beyaz şurubu kuru madde
içeriği % 92-93 oluncaya kadar
koyulaştırılması işlemidir.
• İşlem vakum kazanlarında
geçekleştirilir.
• Vakum aparatlarına alınan standart
şurup buharlaştırılarak suyu
uzaklaştırılır.
• Şeker kamışı işleminde santrifüjle
ayrılan çözelti hala kayda değer
miktarda şeker içermektedir bu
yüzden kristalleştirme işlemi bir kaç
defa gerçekleştirilir.
Prof.Dr. İbrahim USLU
49. Kristal Şeker Lapası
• Doygunluk noktasında mayalama yapılır yani ortama şeker
kristalleri verilir ve pişirim bu kristallerle devam eder.
• Pişirim bittiğinde kristal şeker lapası elde edilmiş olur.
Prof.Dr. İbrahim USLU
50. kristalleşme
• Şeker kristalleşir. Kristalleşmenin başlaması için biraz şeker
tozu çözeltiye eklenir.
• Kristal miktarının artmasıyla sonuçta oluşan kristal ve ana
şerbet santrifüjle ayrılır.
• Daha sonra sıcak hava ile kurutulan şeker kristalleri
paketlenir.
Prof.Dr. İbrahim USLU
51. Santrifüjleme ve Kurutma
• Elde edilen kristal şeker lapası kristal şeker santrifüjlerinde
şeker kristalleri ortam şurubundan ayrılarak yaş kristal şeker
elde edilir.
• Bu şeker kurutma-soğutma tesisine gönderilir.
Prof.Dr. İbrahim USLU
52. Ambalajlama ve sevkiyat
• Kurutulan ve soğutulan şeker, ambalajlanmak üzere şeker
bunkerine sevkedilir.
• Tam otomatik ve el değemeden çalışan ambalajlama
makinelerinde bu şeker polipropilen şeker torbalarına
doldurularak ağızları dikilir.
Prof.Dr. İbrahim USLU
53. Melas
• Şeker üretimi esnasında tüm şeker alınamadığı için, bir yan
ürün olan tatlı melas'da elde edilir.
• Bu ürün genellikle büyükbaş hayvanlar için yem olarak
kullanılır veya alkol üretimi amacıyla içki fabrikalarında
fermantasyonda kullanılmak için gönderilir.
Prof.Dr. İbrahim USLU
54. Kaynaklar
• Bu sunumumu hazırlama fikri Konya şeker fabrikasının hem
şehirdeki hem de Çumra’daki şeker fabrikalarını “Endüstri
Kimyası” dersini verirken ziyaretlerim sırasında oluştu. Bu
tesis yöneticilerine çok teşekkür ederim.
• Daha sonra internetten Diğer şeker fabrikalarının sitelerini,
Panko Birlik, ve özellikle Türk Şeker (Türkiye Şeker
Fabrikaları AŞ) internet sitesindeki diyagramları tek tek
inceleyerek onlardan da pek çok görsel materyal ve bilgiyi bu
sunumun hazırlanmasına kullandım.
• Gerçekten ülkemizdeki tüm şeker üreticileri halkımıza
ürettikleri bu değerli şeyi nasıl ürettikleri konusunda pek çok
fazla bilgiyi ve görsel materyalleri sitelerine koymuşlar.
• Çok teşekkürlerimi sunarım.
Prof.Dr. İbrahim USLU
