ر
چکیده
بلانکیت (blanket)، ماده ای پرکاربرد درانواع صنایع تولیدی است که با نامهای سدیم دیتیونیت و سدیم هیپو سولفیت نیز بیان میگردد. در صنایع تولیدی قند و شکر، نبات و آبنبات از ماده بلانکیت با هدف رنگبری و سفید کردن شربت استفاده می شود. این ماده شیمیایی با از بین بردن آنتی اکسیدانها باعث تسریع در سرطان بخشهای گوارشی ، نابودی پرزهای معده وروده ، اختلالات استنشاقی ، پوستی ، چشمی و تسریع دیابت با مسدود کردن آنزیمهای بدن به ویژه انسولین میشود . در این پژوهش به بررسی فرایند نانوفیلتراسیون به عنوان روشی دوستدار محیط زیست در میزان حذف بلانکیت به دلیل عوارض جبران ناپذیری که درسلامتی مردم بوجود می آورد و کاهش رنگ در پساب قند پرداخته شد . برای این منظور تأثیر سه پارامتر اختلاف فشار درعرض غشاء در سه سطح ( ۱۰،۱۵، ِ بار)، درجه حرارت در سه سطح ( ۲۰،۴۰،۶۰ درجه سانتی گراد) و زمان در سه سطح ( ًُ ،۲۰،۵۵ دقیقه) در طرح آماری سطح پاسخ بر صفات مذکور مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در سطوح بالای فشار و درجه حرارت، درصد حذف بلانکیت کاهش یافت اما با گذشت بیشتر زمان به دلیل افزایش لایه پلاریزاسیون غلظت حذف بلانکیت و مواد رنگی افزایش یافت.
واژههای کلیدی : بلانکیت ، پساب قند ، سدیم دیتیونیت ،سدیم هیپوسولفیت ، رنگ ، نانوفیلتراسیون
ٍ،.* پست الکترونیکی vahid_hakimzadeh@yahoo.com
مقدمه
کارخانه های تولیدقند و شکر، نبات وآبنبات عمدتا از شکر سفید یا خام که دارای ناخالصی و کیفیت بسیار پایین میباشند و مجددا تحت فرآیند تصفیه و رنگبری قرار میگیرند به منظور تولید محصولات با رنگ مناسب و سفید استفاده میکنند. روش های مرسوم مثل روش آهک زنی و یا رزین های تعویض یون علی رغم آلودگی محیط زیست و صرف انرژی بالا و هزینه زیاد در حذف ناخالصی ها به خصوص بلانکیت کارا نیستند.در بین روش های جداسازی استفاده از فرآیندهای غشایی کاربرد زیادی در صنایع غذایی از جمله صنایع قند پیدا کرده است. فرآیندهای غشایی به عنوان روشی دوستدار محیط زیست و موثر در حذف ترکیبات با وزن ملکولی کم و کوچک (البته بسته به نوع غشاء) می تواند به طور کامل جایگزین در روش های مرسوم تصفیه مورد بررسی قرار گیرد. برای بهبود عملکرد فرایندهای غشایی در حذف ترکیبات می توان از روش های دیگری به صورت ترکیب یا هیبریدی با ان استفاده کرد که در این بین می توان به ارتقاء فرآیند غشایی با کیتوزان و مواد فعال سطحی یا یکسری پلیمرها اشاره کرد.
فرایندهای غشایی به شیوههای فیزیکی برای جداسازی حلال ازنمکهای محلول در آن با استفاده ازغشاهای نیمه تراوا اطلاق میگردد که درسالهای اخیرپیشرفتهای زیادی داشته است، سابقه استفاده ازغشا به اوایل قرن بیستم برمیگردد (جود سیمون،زمستان ََ،انتشارات آوای قلم) .
غشاهای نانو فیلتراسیون از پیشرفتهای اخیر فناوری غشایی به شمار می روند.اولین کاربرد های نانوفیلتراسیون به نیمه دوم دهه هشتاد میلادی برمیگردد (اریکسون، ٌََُ؛کُنلُن، ٌَُُ).
امروزه از نانوفیلتراسیون در مراحل مختلف فرایند تصفیه آب از قبیل کاهش سختی و مقدار نمکهای آب ، رنگ زدایی و حذف آلایندههای میکروبی و شیمیایی استفاده می شود. درفرایندهای صنعتی نیز از نانوفیلتراسیون به منظور حذف مواد خاصی از قبیل مواد رنگی از آب استفاده میگردد(رشیدی،ٌََِ).
نانوفیلتر غشا نیمه تراواست که بین فرایندهای اسمزمعکوس و اولترافیلتراسیون قرار دارد و از این روش برای جداسازی ذرات آلی (با پایه کربن) شامل آلایندههای میکروبی و یونهای چند ظرفیتی استفاده می شودچُویی( و همکاران، ًًٌٍ؛ ویلبرت، ٌُُِ). در دو دهه اخیر تلاشهای قابل توجهی برای دستیابی به پیشرفتهایی درزمینه تولید غشاهایی که دارای خواص بین دو فرایند ROوUF یعنی احتباس بالا مشابه فرایند اسمز معکوس و فشارهای پایین همچون فرایند اولترافیلتراسیون باشد ، انجام شده است که نتیجه آن تولید غشاء نانو فیلتراسیون است(اکبری،تابستان ٌََّ).
ازآنجایی که بیشتر غشاهای نانو فیلتراسیون تجاری دارای بار سطحی میباشند ، در فرایندهای غشایی نانوفیلتراسیون علاوه بر مکانیسم غربالی ( وابسته به اندازه مولکولهای اجزای محلول و اندازه منافذ غشا ) ، پدیده دونان ( الکترواستاتیک ) که ناشی از بار سطحی غشا است ، در جداسازی و درصد دفع ترکیبات آلی تاثیر گذار میباشد( دارویش و همکاران ؛ ًًٍْ).
جداسازی در غشاء نانوفیلتر بر پایه مکانیسم غربالگری بوده ضمن آنکه به دلیل باردار بودن این غشاها ، واکنشهای بین غشاء و محلول نیز نقش بسزایی در این جداسازی دارند و ذرات تحت یک مکانیسم دافعه الکترواستاتیکی نیز احتباس می شوند . این واکنشها بستگی به خواص محلول مورد تصفیه و ساختار غشاء دارد. از آنجایی که غشاهای مختلف تجاری، خواص مختلفی داشته و از سویی اطلاعات دقیقی در خصوص ساختار و خواص فیزیکی – شیمیایی آنها در دسترس نیست ، لذا انجام مطالعات آزمایشگاهی هنوز مناسبترین روش به منظور شناخت نحوه عملکرد این غشاهاستچوُیی( وهمکاران ، ًًٌٍ؛ سانتافه و همکاران ،
ًًٍِ).
دریک فرآیند فیلتراسیون، دو فازی که بایکدیگر در تعادل ترمودینامیکی نیستند توسط یک غشای نیمه تراوا جدا می شوند. غشای یادشده مانند یک سد یا مانع فیزیکی عمل میکند و عبور یا عبور نکردن مواد از یک فاز به فاز دیگر را کنترل میکند. درفرایندهای فیلتراسیون غشایی میتوان از نیروهای محرکه گوناگون برای جداسازی بهره گرفت . پدیده انتقال جرم در یک غشاء توسط پدیدههای محلول ، نفوذ، جابجایی و دافعه یونی که ناشی از اختلاف درپتانسیل شیمیایی، غلظت، فشار و پتانسیل الکتریکی است ، انجام میگردد (اکبری،تابستان ٌََّ).
هیدروسولفیت سدیم (sodium hydrosulfite) با نام تجاری بلانکیت (blanket)، ماده ای پرکاربرد درانواع صنایع تولیدی با فرمول شیمیایی Na2S2O4 است که با نا مهای سدیم دیتیونیت ( (sodium dithionite وسدیم هیپو سولفیت ( (sodium
hyposulfit نیز بیان میگردد. هیدروسولفیت سدیم پودرسفید رنگ کریستالی ، حاوی بیش از % ََ دیتیونیت سدیم
میباشد(مصباحی،ٌٍََ؛ سیلین ،ٌََّ) .
دیتیونیت سدیم (بلانکیت) ۲Na+ [OO..S-S.. OO ] 2- یک ماده شیمیایی چند منظوره است که به اسب بارکش شیمیایی معروف است ودارای کاربرد متفاوتی می باشد. بلانکیت در صنایع غذایی به عنوان مثال، صنعت قند و شکر، نبات ، آبنبات جهت رنگبری و سفید کردن شربت ، کاهش ویسکوزیته پساب پخت ، صنعت نانوایی با هدف تخمیر و عمل آوری زود هنگام نان و تسریع درکوتاه کردن فرایند تولید نان، اصلاح خواص رئولوژیکی خمیر و خواص کششی خمیرجهت فرم پذیری بهترگلوتن وکاهش سیالیت وتورق بیشتر و افزایش مقاومت خمیر حاصل ازگندمها ی آلوده و پوشاندن معایب ظاهری نان متاسفانه ازبلانکیت استفاده میگردد.
از بلانکیت در صنایع شیمیایی بعنوان مثال؛ صنعت رنگرزی جهت تولید رنگ ، کاغذ سازی به عنوان سفید کننده ، صنعت
چرمسازی جهت آهک زدایی پوست وسفید کننده ، صنعت نساجی بعنوان سفید کننده وتمیزکننده پشم وپنبه ودیگرالیاف
طبیعی، صنعت عکاسی درمحلول ظهورجهت اسیدی کردن محلول ثبوت ، باعث ثبات پلیمرپلی آکریل آمید دربرابر تخریب
رادیکال درحضورآهن به عنوان حذف کننده کلربعدازسفیدگری نایلون ، جهت خالص سازی وجداسازی آلدئیدها وکتونها درتهیه صابون وتولید سولفوکسیناتها به عنوان ایجاد ماده پایه شامپوبچه ، درآزمایشات شیمی خاک برای تعیین مقدارآهن ، درتهیه خشت
(کائولن خاک رس) ،درتصفیه آب جهت کلرزدایی آب قبل ازورود آن به سیستم اسمزمعکوس ، تصفیه گازو… استفاده
می شود(مصباحی،ٌٍََ؛ سیلین ،ٌََّ) .
بلانکیت با از بین بردن آنتی اکسیدانها باعث تسریع در سرطان بخشهای گوارشی ، ازبین رفتن پرزهای معده وروده ، اختلالات استنشاقی ، پوستی ، چشمی و تسریع دیابت با مسدود کردن آنزیمهای بدن به ویژه انسولین میشود (مصباحی ، ٌٍََ؛ حجت الاسلامی و همکاران ٌََُ).
دی اکسید گوگرد از طریق جلوگیری از ایجاد واکنشهای میلارد مانع تشکیل ترکیبات رنگی در شربت می شود. سولفیتاسیون واضافه کردن ترکیب گوگردی به صورت بلانکیت در اغلب کارخانهها قبل از اواپراتور (به شربت رقیق) ، قبل از کریستالیزاسیون (به شربت غلیظ یا لیکور استاندارد ) ، شربت صاف شده بعد از کربناتاسیون ویا پسابهای بعد از طباخی انجام می شود . این ماده اثررنگبری خوبی درپخت قند دارد و با توجه به اینکه اکثر افراد قند ها وآبنبات هایی که دارای رنگ ظاهری سفید می باشند را تهیه می کنند لذا برخی کارخانجات مقدار بیشتر از حد مجاز بلانکیت مصرف می کنند و به دلیل عوارض جبران ناپذیری که این ماده درسلامتی مردم بوجود می آورد اندازه گیری مقدار باقیمانده بلانکیت یکی ازمهمترین فاکتورهای کنترل کیفیت درمحصول قند و شکرمیباشد.(مصباحی ،ٌٍََ؛ سیلین ،ٌََّ، حجت الاسلامی و همکاران ٌََُ).
این ترکیب هنگامی که خشک است پایداراست اما به تدریج دردمای بالاترازًُ درجه سانتیگراد درحضوراکسیژن به سولفات سدیم ودی اکسید گوگرد تجزیه میشود که مقدار زیاد مصرف آن سرطانزا است و به همین دلیل یکی از مهمترین فاکتورهای کنترل کیفیت قند و شکر اندازهگیری انیدرید سولفور یا باقیمانده بلانکیت در قند اس ت که مطابق با استانداردملی ایران به شماره ( ُّ وًََّ ) میزان باقیمانده آن به صورت انیدرید سولفورو (SO2) به عنوان نقص بحرانی باید کمتراز ppm ًٌ درقند و شکرو نبات وآبنبات باشد .
غلامرضا مصباحی دراصول صنایع تولیدشکربه کاربرداثررنگبری بلانکیت درپخت قند اشاره میکند ونتیجه آن رنگبری خوب درمقدار PPM ًٌ بلانکیت میباشد وعلاوه برآن مصرف بلانکیت باعث کاهش ویسکوزیته پساب ماسکویت قند شده ومراحل کریستالیزاسیون،رشدکریستالهاوسانتریفوژکردن ماسکویت نیزباسهولت بیشتری انجام میگردد.
