فصل اول

مقدمه

گلوکز ماده ای شبیه عسل می باشد و یک ماده ی میانی برای محصولات دیگر کارخانجات مختلف محسوب می شود که شرکت آرین گلوکز، این ماده میانی یعنی گلوکز خود را به شرکت حلوا شکری عقاب پخش مواد غذایی بیژن (اروم آدا)، کارخانجات شکلات مه لقا، مینو و ... می فروشد که این گلوکز در این کارخانه ها با دیگر مواد ترکیب می شود و محصول نهایی کارخانه های دیگر می شود.

تاریخچه

تولید شربت گلوکز از نشاسته به روش هیدرولیز اسیدی، بیش از نیم قرن است که در مقیاس صنعتی در دنیا رواج دارد. در کشور ما نیز تولید صنعتی این ماده غذایی حدوداً از سال 1345 آغاز گردیده است. در طی این مدت به یاری تحقیقات وسیع کاربردی در این زمینه و تجربیات حاصل از تولید، روش تولید تکمیل تر و کیفیت محصول بهبود قابل ملاحظه ای یافته است، به طوریکه می توان گفت در روش هیدرولیز اسیدی نشاسته زوایای تاریکی وجود ندارد و آنچه تا به حال مانع از طراحی و ساخت کارخانه در ایران گردیده مسائل عدم شناخت فرایند و به اصطلاح دانش فنی تولید نبوده، بلکه مسئله اصلی طراحی ماشین و ماشین سازی بوده است. خوشبختانه سازمان منابع ملی ایران با درک صحیح مسئله و با توجه به قابلیتها و استعدادهای موجود کشور در این زمینه قدم اول را برداشته و تدوین دانش فنی و طراحی یک واحد تولید شربت گلوکز از نشانه را به مهندسین مشاور داخلی واگذار نموده است.

این قدم هرچه به دنبال بیاورد با ارزش و قابل ستایش خواهد بود. گزارش حاضر مروری است بر شناخت دانش نظری و روند تکمیل هیدرولیز اسیدی نشاسته که به عنوان مدل مطالعات مهندسی طرح ارائه می گردد در خاتمه جا دارد از مسئولین محترم کارخانجات نشاسته گلوکز ایران و کارخانجات گلوکزان به جهت همکاری ذیقیمت ایشان در این راستا تشکر نمود%

مهندسین مشاور صنایع تبدیلی

در ایران

کتاب مدیریت کارخانه

محصول چیست ؟

معمولاً نیازهای بشر، اولین انگیزه هایی هستند که ارائه یا ساخت محصولی را میسر می سازد. این انگیزه ها گای باعث می شوند که سازمانهای مختلف برای سودآوری، بقا و رقابت، وادار به انجام دادن فعالیتهایی شوند که در آخر تولید محصول منتهی می شود.

آنچه که از یک رشته فعالیتهای مداوم یک سیستم تولیدی حاصل می شود، محصول می نامیم که سازمانها یا واکنشی تولیدی به سبب آنها به وجود آمده است.

محصول می تواند یا به صورت یک جسم فیزیکی قابل لمس به نام قطعه، ماشین یا غیره باشد، یا به صورت خدماتی به استفاده کنندگان عرضه شود.

«کوستاس ان در ویتیوتیس » تفاوت بین ارائه خدمت و محصول را براساس چندین نکته بیان کرده است. از جمله اینکه، ارائه خدمات می تواند برای برآورد نیازهای بشر و به منظور دستیابی به مقاصد بخصوصی مثل بهداشت، محافظت و غیره صورت گیرد.

درباره تفاوتهای خدمات و محصولات می توان به نکات زیر هم اشاره کرد :

1 ) خدمات معمولاً باید در ارتباط با مردم و استفاده کنندگان آنها باشد. این خدمات به طور کلی در هنگام ارائه مورد استفاده قرار می گیرند؛ مانند حمل و نقل، بهداشت، بیمارستانها و ...

2 ) نحوه توزیع و ارائه خدمات، دارای مشکلات و مسائل خاصی است از جمله اینکه قابل ذخیره نیستند و اگر در هنگام ارائه، استفاده نشوند از بین می روند، مانند تختهای خالی بیمارستانها، صندلی های خالی قطارها و ...

3 ) خدمات هم مانند محصولات، با تغییر در مقدار تقاضا تغییر می کند. این تغییرات می تواند فصلی، ماهانه و یا حتی بخشی باشد.

تجزیه و تحلیل محصول

محصولی که در فرایند تولید به وجود می آید باید دارای خصوصیاتی باشد که برای آن تعریف شده است. به عبارت دیگر خصوصیات آن براساس اهدافی باشد که براساس آن تولید شده است. در تجزیه و تحلیل محصول مراحل زیر را باید کاملاً درنظر گرفت :

1 ) محصول عمل می کند، یعنی مکانیسمی که برای آن طراحی شده بود به طور صحیح کار می کند.

2 ) کیفیت آن مناسب باشد، یعنی مطابق با استاندارد تعیین شده باشد در اینجا حذف بعضی از خطاهای اضافی، احتمالی بدون دلیل یا ملحقاتی که ارتباطی با خاصیت عملکردی محصول ندارد الزامی است. باید توجه داشت که هرگونه ملحقات یا خطاهای مجاز اضافیف مستلزم افزایش قیمت تمام شده محصول است.

3 ) محصول از نظر شکل ظاهری برای خریدار یا استفاده کننده، قابل قبول باشد.

4 ) تولیدشدنی باشد و این عمل با هزینه ای قابل مقایسه و رقابت با محصولات همنوع خود باشد. در این مرحله از کار، جمع آوری تمام نقشه های فنی، فهرست قطعات، صورتحساب مواد و سایر اطلاعات راجع به مراحل ساخت و غیر می تواند به نحو احسن در تجزیه و تحلیل محصول، مورد استفاده و قضاوت قرار گیرد.

مدیر آشنا به تجزیه و تحلیل محصول

بنا به دلایل مهمی باید روی خصوصیات طراحی مخصوص محصول، کار کند. این دلایل در زیر خلاصه شده اند :

1 ) حذف جزئیات یا خصوصیاتی که براساس آنها محصول تعریف شده است.

2 ) بررسی ابعاد بسیار کوچک یا بسیار بزرگ و خطاهای مجاز نامناسب و خطا در طراحی قطعه

3 ) ارزیابی خصوصیات مخصوص محصول و بررسی ابعاد نامشخص و نامعلوم

4 ) ظرفیت و قابلیت تولید محصول

5 ) مشکلات و هزینه های اضافی برای خصوصیات مخصوص محصول

هدف از تجزیه و تحلیل عبارت است پیدا کردن راه ارزانتری برای تولید محصولی که دارای خصوصیاتی حداقل مساوی یا بهتر از آن چیزی که محصول برای آن تعریف شده است باشد.

روش عملی برای تجزیه و تحلیل ارزش به طور مسلم دقت بیشتر در جزئیات اجزا محصول برای پیدا کردن راه آسانتر ارزانتر و بهتر برای عملکرد محصول است.

روش علمی فوق به دو صورت زیر خلاصه شده است :

الف ) روش شناسائی ارزش تجزیه و تحلیل شامل :

1 ) انتخاب موضوع یا محصول؛

2 ) تعیین حوزه عملکردی محصول؛

3 ) گسترش آلترنایتوها؛

4 ) آزمایش و ارزیابی؛

5 ) پیشنهاد و تعدیل؛

6 ) اجرا و راه اندازی و پیگیری.

ب ) فرایند ارزش و تجزیه و تحلیل شامل :

1 ) تعریف هر عملکرد؛

2 ) ارزیابی هر عملکرد؛

3 ) تفکر روی خلاقیت و نوآوری ها؛

4 ) غلبه بر مشکلات؛

5 ) مطالعه ایده و تصفیه کردن و به شکل قابل قبول درآوردن آن؛

6 ) کار روی خصوصیات مخصوص محصول و ارزیابی توسط مقایسه؛

7 ) درنظر گرفتن استاندارد و ارزیابی اقتصادی.

به واسطه اهمیت بسیار زیادی که ارزش تجزیه تحلیل دارد. بعضی از کمپانی های خارجی، بخشهای مخصوصی را به این مهم اختصاص داده اند.

دوره عمر محصول :

دوره عمر محصول نکته ای است که همیشه در نوشته های مدیریت بازاریابی، مورد بحث قرار می گیرد، طبق این نظریه، محصولات به مدت محدودی در بازار می مانند و در طول این دوره، از مراحل معرفی، رشد، بلوغ، اشباع و در نهایت نزول می گذرند.

نظرات چند تن از صاحبنظران از جمله «یوز»، «آلن» و «هامیلتون» در مورد فروش و سود حاصل از محصولات، توسط نویسندگان بسیاری مورد استفاده قرار گرفته است.

اگر نظریات صحیح باشد، منحنی عمر محصول باید در فرایند طراحی محصول توسط مدیران مورد توجه قرار گیرد. اگر این حقیقت که هر بازاری، عمر محدود دارد درست باشد، مدیر مطلع می شود که وضعیت هر محصول در بازار وحدت دوام آن چگونه است. اگر نظریه دوره عمر محصول معتبر باشد، مسلماً مورد استفاده مدیر برنامه ریزی محصول قرار خواهد گرفت و شرکت آرین گلوکز هم که تولید کننده ی گلوکز می باشد مانند هر شرکت دیگری مشکلاتی را در ارتباط با عمر محصول و طی دوره ی عمر سپری کرده است در که در مواردی که اشاره می شود. این شربت تجارت خوبی در این زمینه داشته است.

الف ) مرحله معرفی

در این مرحله سطح فروش در سطح پایین است زیرا تبلیغات و فعالیتهای فروش به زمان نیاز دارد.

مصرف کنندگان صنعتی ابتدا رغبت زیادی به مصرف کالاهای ناشناخته نشان نمی دهند، بنابراین به دلایل متعدد به سود در سطح پایین می ماند. به دلیل بالا بودن هزینه ها، زیان در این مرحله زیاد است.

ب ) مرحله رشد

اگر محصول، مرحله اول را با موفقیت پشت سر بگذارد در این مرحله، فروش بیشتر می شود.

مصرف کنندگان و خریداران صنعتی، محصول را مورد آزمایش قرار می دهد.

اگر از کالا رضایت داشته باشند. خریدهای خود را افزایش خواهند داد به عقیده فردی به نام پاتن بسیاری از محصولات در این مرحله از بین می روند. زیرا گروه مهندسی و تحقیق آن قدر طراحی را طول داده اند که رقبا وارد بازار شده و آن را به دست گرفته اند.

ج ) مرحله بلوغ

در این مرحله رقابت به خوبی محسوس است. وقتی یک محصول، شرایط فروش خوبی پیدا می کند رقبا نیز کالای خود را به بازار عرضه می کنند. در این مرحله، نرخ رشد کلی بازار رو به کاهش می نهد. زیرا از جذابیت محصول در بازار کاسته می شود. بازار جاذبه خود را از دست می دهد و نرخ سود به تدریج کاهش می یابد و مشخصات محصول شامل : ازدیاد تولید در بعضی از شرکتها، تمرکز بر تولید، پایین آمدن قیمتها و ...

د ) مرحله اشباع

تقاضا برای محصول به بالاترین حد خود می رسد. برای مدتی بازار از این محصول استفاده می کند ولی طبق نظر «راندل» به دلیل افزایش تولید توسط رقبا، عرضه نسبت به تقاضا فزونی می یابد به همین منظور فروش شرکا اصلی کم می شود. رقابت در قیمت، کیفیت محصول و بازاریابی را افزایش می دهد.

هـ ) مرحله نزول

در این مرحله، فروش با سرعت بیشتری کاهش می یابد. ممکن است که کالاهای جدید نیازهای مشتری را برآورده سازد. چون این مرحله حساس است صلاح نیست که تغییرات با هزینه زیاد در محصول به وجود آورد به این ترتیب دوره عمر محصول کامل می شود.

خواص فیزیولوژیکی غذایی ترکیبات شربت گلوکز – رفتار بیوشیمیایی

شربت گلوکز یک غذای با ارزش است. این شربت دارای راندمان فیزیولوژیکی، نظیر دیگر کربوهیدراتهای موجود در مواد غذایی مانند قند (ساکاروز) قند شیر (لاکتوز) می باشد.

ارزش غذایی ماده خشک این شربت برابر با 1/4 کیلو کالری بر گرم است.

دی گلوکز جز اصلی شربت گلکوکز می باشد که بشتر از هر کربوهیدرات دیگر دارای خاصیت جذب بدون نیاز به هیچگونه آنزیم ها ضم است.

از این رو این ماده دارای سرعت جذب بالا و آزاد سازی سریع انرژی در بدن می باشد که این موضوع یکی از مهم ترین خواص شربت گلوکز می باشد.

مالتوز، مالتوز گلیکوساکاریدها و محصولات با وزن مولکولی بالا به کمک آنزیم تجزیه می گردند همینطور ساکاروز (قند چغندر و نیشکر) نظیر مالتوز در شربت گلوکز باید توسط آنزیم به دی گلوکز و دی فروکتوز شکسته شود در حالیکه دی گلوکز به محض تولید آماده جذب و تولید انرژی می باشد و دی فروکتوز باید در جریان دفرآیند متابولیک خاص در کبد قرار گرفته و سپس آماده برای مصرف شود به طوری که بدون وجود ماده هگزوکیناز سیستم ماهیچه ای قادر به جذب فروکتوز نیست در مجموع باید گفت که از نقطه نظر فیزیولوژیکی – تغذیه گلوکز دارای ارزش مساوی با ساکاروز است.

پس از تعریف محصول و عمر محصول نوبت به محصول شربت آرین گلوکز که همان گلوکز می باشد می رسد. که شربت های گلوکز، محلول های مایع تغلیظ شده با شیرینی نسبتاً کم هستند که از مخلوط قندهای سهل الهضم (کربوهیدراتها) تشکیل یافته اند. برای تولید صنعتی گلوکز، معمولاً نشاسته تحت شرایط هیدرولیز قرار می گیرد.

واکنش هیدرولیز به توسط کاتالیزور (به طور مثال اسیدهای رقیق معدنی) و یا با کاربرد مشترک اسید و آنزیم و یا تنها به وسیله آنزیم ها انجام می گیرد.

در هنگام هیدرولیز مولکول های بزرگ نشاسته به مخلوطی از ذرات کوچک و قابل حل در آب تجزیه می گردد.

این نوع واکنش شبیه به هضم نشاسته در سیستم گوارشی می باشد.

در هیدرولیزهای مستقیم اسیدی نشاسته به صورت مواد معلق در مایع توسط مقدار کمی اسید رقیق مناسب در درجات حرارت و فشار بالا در یک فرآیند پیوسته و یا ناپیوسته تبدیل می گردد. محلول حاصل سپس توسط محلول سودا (کربنات سدیم) خنثی می گردد. در جریان فرایند مقادیر کمی رنگ تشکیل می شود. که توسط کربن فعال و یا تعویض کننده های یونی رنگ و نمک های معدنی قابل حل حذف می گردد و سپس مایع غلیظ شفاف و خالص تا درجه موردنظر در تحت خلاء تغلیظ می شود.

هیدرولیز اسیدی به صورت مستقیم نمی تواند شربت های با DE بیشتر از 60 – 55 را تولید کند. زیرا چنانچه هیدرولیز ادامه یابد، نسبت دی گلوکز زیاد شده و از حد 38 درصد گذشته و باعث کریستالیزه شدن شربت می گردد.

به منظور تولید شربت گلوکز با DE بالا استفاده از روش اسید آنزیم و یا آنزیمی ضروری می باشد. در تبدیل اسید – آنزیم محلول نشاسته که هیدرولیز شده است به توسط آنزیم هایی که در درجات حرارت پایین فعال هستند با مقادیر PH نسبتاً بالا هیدرولیز می گردد.

هیدرولیز نشاسته توسط آنزیم اخیراً از اهمیت خاصی برخوردار گردیده است.

تخمیر

قابلیت تخمیر شربت لوکز بستگی به مقداری گلوکز و مالتوز موجود در آن دارد. دی گلوکز مستقیماً قابل تخمیر است ولی مالتوز باید در ابتدا به دو مولکول دی گلوکز تجزیه گردد. آنزیم مربوط به این تجزیه مالتاز نام دارد که در مخمر آنزیم مربوطه (اینورتاز) تجزیه می گردد.

محصولات نشاسته با وزن مولکولی بالا قابل تخمیر نیستند مگر اینکه از آنزیم به خصوصی جهت آنها استفاده گردد. از این رو شربتهای گلوکز تبدیل بالا با سهولت بیشتر تخمیر می گردند که در این رابطه شربت هایی از این نوع مناسب جهت استفاده در ماء الشعیر (به جای مالت) و برای پخت شیرینی و نان به جای خمیرمایه می باشد.

گراندوی

گراندوی شربت گلوکز تابعی از مقدار مواد جامد یا آب موجود در آن است. این خاصیت همچنین به درجه حرارت و درجه DE شربت نیز بستگی دارد. مقدار ماده جامد و در نتیجه گراندوی یک شربت به DE معین با افزایش درجه بومه افزایش می یابد.

(انواع شربت های تجاری دارای درجه بومه از 43 تا 45 می باشد)

در عمل مقدار مواد جامد در شربت را غالباً با عبارت درجه بریکس BREX مشخص می کنند. شربت گلوکز با درجه بومه 43 دارای بریکس حدود 80 و همچنین شربت گلوکز با درجه بریکس حدود 85 است. شربت گلوکز درجه بومه 43 در درجه حرارت معمولی دارای گراندوری بالا بوده به سختی قابل پمپ کردن است. با افزایش درجه حرارت شربت روانتر شده و می تواند در درجات حرارت 40 – 35 درجه سانتیگراد پمپ گردد. شربت گلوکز با درجه بومه 45 دارای گراندوی بسیار بالاتری از شربت با درجه بومه 43 می باشد.

معمولاً این نوع شربت ها زمانی که محصول تولیدی نیاز به پخت نداشته باشد مورد مصرف قرار می گیرد. گرانروی شربتها نه تنها بستگی به درصد مواد جاند در ان، بلکه بستگی بع ترکیب مواد خشک محتوی شربت نیز دارد.

عامل دوم بستگی به شرایط و درجه تبدیل گلوکز دارد. هر اندازه درجه تبدیل بالا رود، مقدار گراندوی کاهش یافته و نتیجتاً بخش ترکیبات با وزن مولکولی بالا کاهش می یابد.

شربت گلوکزی که با تبدیل معمولی تولید می گردد دارای مقادیر گلوکز و مالتوز بالاتری نسبت به تبدیل کم در نشاسته هیدرولیز شده می باشد.

از این رو شربت های گلوکز تولید شده با تبدیل معمولی دارای گراندوی کمتر از شربتهای تبدیل شده با درجه کم می باشند.

شیرینی

درجه شیرین کنندگی شربت گلوکز خواست اولیه قنادیها می باشد. قدرت شیرین کنندگی یک شربت بستگی زیاد به غلظت آن دارد بهر مقدار غلظت افزایش یابد، به همان نسبت به شیرینی آن اضافه می گردد.

شیرینی شربت گلوکز بستگی به حالت و درجه تبدیل نیز دارد. چنانچه DE افزایش یابد شیرینی نیز افزایش می باید. شربت گلوکز تولید شده توسط تبدیل اسید با 38 = DE که شامل حدود 15% درصد دی گلوکز و 12% مالتوز در ماده خشک می باشد به صورت مقایسه ای شیرین است.

خواص کاربردی شربت گلوکز

شربت گلوکز به علت قدرت شیرین کنندگی و ارزش غذایی و همچنین به علت خواص ویژه در بسیاری از غذاها مورد استفاده قرار می گیرد.

خاصیت جذب و نرم کنندگی

برای تعداد زیادی از محصولات غذایی نرمی و تازگی امری ضروری است. از بین رفتن این خواص در زمان نگهداری باعث تنزل کیفیت محصول غذایی می گردد. ضمن آنکه اثرات در طعم ومزه محصول نیز ممکن است مشاهده گردد. به منظور تازه نگهداشتن محصولات غذایی در حد مطلوب بایستی له آن مرطوب کننده اضافه نمود، اضافه نمودن این ماده به محصول غذایی از خشک شدن آب آن در طول نگهداری جلوگیری نموده و تمایل به تغییر مقدار آب در اثر تغییرات درجه حرارت نسبی کاهش می یابد. همچنین این ماده باعث می گردد که مقدار آب محتوی ماده غذایی کم و بیش ثابت باقی بماند. چنانچه تعادل رطوبتی در محصول پایین باشد رطوبت را جذب نموده و چسبنده می شود و در بعضی حالات مستعد برای فاسدشدن میکروبیولوژیکی می گردد. از طرف دیگر در صورتیکه تعادل رطوبتی محصول بالا باشد محصول تمایل به از دست دادن رطوبت و خشک شدن دارد. تعادل رطوبتی در یک درجه ثابت تابعی از غلظت مواد جامد در فاز مایع می باشد چنانچه مولکول های بیشتری در فاز مایع حل شود تعادل رطوبتی کاهش می یابد. شربت های گلوکز با ترکیبات کربوهیدرات متغیر می توانند برای کنترل تعادل رطوبتی یک محصول با مقدار مواد جامد ثابت انتخاب شوند.

شربت های گلوکز با وزن مولکولی پایین (معمولاً با مقادیر DE بالا) به طور آشکار مقدار تعادل رطوبتی یک محصول را کاهش داده و تمایل به کاهش رطوبت و خشک شدن را کاهش می دهد و برعکس در شربتهای گلوکز با DE پایین (با وزن مولکولی متوسط و بالا) تمایل به سمت افزایش رطوبت نسبی تعادل می باشد و از این رو تمایل به جذب رطوبت اطراف کاهش می یابد. تحقیقات نشان می دهد که عامل تعیین کننده برای خواص یک مرطوب کننده ترکیب نوع کربوهیدرات می باشد.

همچنین شربتهای با DE پایین تر کمتر قابلیت جذب رطوبت را دارند علاوه بر اینها عوامل زیاد دیگر نظیر ناخالصیهای غیر ارگانیک و حالت فیزیکی قند در جذب رطوبت مؤثر است.

تطابق عسل با گلوکز و تقلبات عسل و شکرک زدن عسل

گاهی عسل با گلوکز اشتباه گرفته می شود تا حدی که آنرا (گلوکز) به جای عسل استفاده می کنند و می فروشند چون شباهت زیادی با هم دارند ولی در رنگ و خواص با هم متفاوت اند و کسی که کارشناس باشد یا حتی یک فرد عادی با یک نگاه دقیق می تواند پس از تفاوت این دو ماده پی ببرد.

گاهی اوقات اجباراً یا عمداً عسل را از تغذیه مصنوعی زنبورها با محلول آب و شکر و یا شیره انگوز توت تولید می کنند و آن را به جای عسل طبیعی می فروشند این عسل داریپای هیچ عطر و طعم مطبوعی نبوده ومسلماً خواص عسل گل های مختلف را ندارد. همچنین در بعضی از کشورها گاهی عسل را به روشهای مختلف با شکر و یا گلوکز مایع مخلوط می کنند که این نوع تقلب در استحصال عسل مطلوب می شود.

عسل طبیعی و خالص باید شکرک بزند. آنزیم دیاستاز و همچنین قند (گلوکز بالای موجود در عسل از عوامل مهم در عمل شکرک زدن است). اجسام خارجی از قبیل ذرات موم، گرده های گل و یا حتی گرد و غبار می تواند به عنوان هسته تبلور باشند، دیاستاز از این ذرات به خود جذب کرده و ته نشین و کدر می شود، هرچه مقدار گلوکز عسل بیشتر باشد، عمل شکرک زدن زودتر اتفاق می افتد. پس نتیجه می گیریم اگر عسل پس از مدتی شکرک بزند پس حتماً طبیعی است.