بررسی برخی آلودگیهای زیست محیطی در تولید شکر استان خوزستان:پایان نامه ارشد صنایع غذایی
استفاده حداکثری از ظرفیت های موجود در تولیدات غذایی ،امری بسیار حیاتی و ضروری برای هر جامعه ای میباشد و این امر لزوم تربیت کارشناسان نخبه در صنایع غذایی را بیان مینماید. گرایش علوم و صنایع غذایی از مهمترین شاخه های فنی مهندسی میباشد که اتفاقا علاقه مندان بسیاری در کشورمان دارد . دیجی لود با معرفی پایان نامه های بسیار جدیدی از رشته مهندسی صنایع غذایی در مقطع کارشناسی ارشد در خدمت کاربران گرامی خود می باشد. پایان نامه حاضر با عنوان “بررسی برخی آلودگیهای زیست محیطی در تولید شکر استان خوزستان ” با فرمت WORD (قابل ویرایش) به حضور شما عزیزان معرفی میگردد.
مقدمه بررسی برخی آلودگیهای زیست محیطی در تولید شکر استان خوزستان:
با رشد روز افزون جمعيت جهان و بالا رفتن سطح زندگی و تمایل به سمت مصرف بیشتر، نیاز به مواد غذایی در حال افزایش است. نقش و اهمیت بخش کشاورزی به عنوان مهمترین بخش در تامین مواد غذایی به خوبی روشن میباشد. تامین نیاز غذایی و سایر احتیاجات این جمعیت در حال رشد سریع، فقط از طریق افزایش تولید محصولات در واحد سطح و واحد زمان امکانپذیر خواهد بود و رسیدن به این هدف نیاز به مدیریت و برنامه ریزی دقیق دارد.
امروزه بخش کشاورزی به منظور پاسخگویی به نیاز غذا برای جمعیت رو به رشد کره زمین و فراهم کردن مواد غذایی کافی و مناسب، به میزان زیادی وابسته به مصرف انرژی[1] میباشد. توجه به منابع طبیعی محدود و اثرات سوء ناشی از عدم استفاده نامناسب از منابع مختلف انرژی روی سلامتی انسان و محیط زیست، لزوم بررسی الگوهای مصرف انرژی را در بخش کشاورزی حیاتی ساخته است (هاتریلی[2] و همکاران 2005). با توجه به بحران انرژی و انتشار گازهای گلخانهای ناشی از مصرف بیرویه سوختهای فسیلی تمام تلاشها بر آن است که مصرف انرژی تا حد امکان کاهش یابد. بخش کشاورزی نیز از این موضوع مستثنی نیست. اکثر کشورهای پیشرفته و در حال توسعه، انرژی وارد شده در واحد سطح برای تولید محصولات مختلف کشاورزی را بررسی و با محاسبه شاخص کارایی انرژی سعی کردهاند سیستم کشاورزی خود را از نظر مصرف انرژی بهینه کنند (نصیری و همکاران، 1387). بخش کشاورزی هر چند در مقایسه با صنعت به لحاظ مصرف انرژی سهم کمتری در کل انرژی کشور دارد، ولی با اندکی تامل و دقت مشخص میشود که میزان انرژیهای ورودی در آن بسیار بالا و چشمگیر بوده و به دلیل فراوانی و ارزان بودن نسبی انرژی در ایران متاسفانه توجه چندانی به استفاده بهینه از آن نمیشود (محمدیانصبور، 1386؛ قاسمی کردخیلی و همکاران، 1392).
نظر به اینکه بخش کشاورزی از یک طرف با محدودیت منابع تولید روبرو بوده و از سوی دیگر تامین کننده امنیت غذایی جمعیت در حال رشد میباشد، باید تعادل و توازنی بین جریان برداشت و بهرهبرداری از منابع تولید و مقدار تولید محصولات کشاورزی ایجاد شود. در واقع روند استفاده از منابع تولید باید به گونهای باشد که علاوه بر رفع نیازهای غذایی نسل کنونی، امنیت غذایی نسل آینده نیز تهدید نشود. این مسئله مبنای آنچه را امروزه به آن کشاورزی پایدار گفته میشود، تشکیل میدهد.
افزایش انتشار گازهای گلخانهای در جهان ناشی از مصرف بیرویه انواع مختلف حاملهای انرژی است. این مسئله سبب بروز پیامدهای منفی برای محیط زیست از جمله گرمایش جهانی شده و اثرات زیست محیطی زیادی بر مناطق مختلف داشته است. آثار سوء این پدیده به ویژه در نواحی گرمسیر و نیمه گرمسیر، نظیر ایران نمود بیشتری دارد، مواردی چون گسترش نواحی بیابانی، افزایش نیاز به آب برای کشاورزی و افزونی برخی بیماریها، از جمله پیامدهای زیستمحیطی آن است (شاهحسینی، 1389). اکسیدهایگوگرد (SOx)، اکسیدهاینیتروژن (NOx)، مونواکسیدکربن (CO)، ذراتمعلق (PM)، هیدروکربنها (HC) و دیاکسیدکربن (CO2) از جمله گازهای آلاینده و گلخانهای هستند که در اثر فعالیتهای بخش انرژی بهویژه احتراق سوختهای هیدروکربنی به جو راه مییابند. گازهای گلخانهای مانند CO2 سبب بروز پدیده تغییر آب و هوا و گرمایش جهانی شده و از بعد جهانی حائز اهمیت میباشند. در صورتی که گازهای آلایندهای مانند NOx، SOx و COسبب بارش بارانهای اسیدی، بروز مخاطرات بهداشتی و سلامتی برای انسان و سایر موجودات گردیده و عمدتا از دیدگاه منطقهای و ملی مورد توجه قرار میگیرند (بینام، 1391).
کشاورزی بزرگترین و قدیمیترین صنعت جهان است. تولید، فرآوری و توزیع مواد غذایی همگی محیط زیست را تغییر میدهند. به دلیل عظمت و وسعت این صنعت اثرات آن بر محیط زیست غیر قابل اجتناب بوده و میتواند جنبههای مثبت و یا منفی داشته باشد. برای مثال علفکشها و آفتکشهای جدید در کوتاه مدت انقلابی در کشاورزی بوجود آورده اند. اما در دوره های طولانی اثرات نامطلوب بر محیط زیست ثابت شده است. کشاورزی دارای اثرات اولیه و ثانویه بر محیط زیست بوده که اثرات اولیه آن تاثیراتی است که در محل کشاورزی بهوقوع میپیوندد و اثرات ثانویه در محل صورت نگرفته بلکه توسط باد و جریانهای سطحی یا زیرزمینی آب بر محیط وارد میگردد که اثرات کشاورزی شامل سه گروه محلی، منطقهای و جهانی است. اثرات محلی در مکانهایی که کشاورزی انجام میگیرد، بوجود میآید و شامل فرسایش، از دست رفتن خاک و افزایش رسوبات در رودخانههای محلی میباشند. اثرات منطقهای از ترکیبی عملیات کشاورزی در مناطق بزرگ ناشی میشود که شامل بهوجود آمدن بیابانها، آلودگی در مقیاس زیاد، افزایش رسوبات در رودخانههای اصلی و دهانه رودخانهها و تغییرات در حاصلخیزی شیمیایی خاکها در مناطق بزرگ میباشند. اثرات جهانی آنهاییاند که باعث تغییرات اقلیمی و نیز تغییرات وسیع بالقوه در چرخههای شیمیایی میگردند. مشکلات اصلی ناشی از کشاورزی در زمینه مسائل زیستمحیطی شامل جنگلزدایی، کویرزدایی، فرسایش خاک، چرای مفرط، تخریب منابع آبی، تجمع فلزات سنگین، ترکیبات آلی سمی، آلودگی آب و رشد بیش از حد جلبکها میباشند (پاینده،1380).
اهمیت شکر
نیشکر از مهمترین گیاهان قندی جهان بوده که از پتانسیل تولید شکر بالا و به مقدار زیاد در واحد سطح زمین را داراست و با داشتن مسیر فتوسنتزی C4، سرعت رشد بیشتر از 40 گرم در مترمربع در روز را دارد (خواجه پور، 1377). نیشکر خاص مناطق گرمسیری بوده که مقدار قند نیشکر اغلب در حد 12-10 درصد و در مواردی تا 17 درصد میباشد (مصباحی، 1385).
شکر به عنوان ماده غذایی انرژیزا تنها ماده غذایی است که به طور خالص میتوان آنرا تولید کرد و با توجه به ارزانی این منبع تامین انرژی در مقایسه با سایر مواد غذایی، تقاضا برای مصرف آن در ایران و سایر کشورهای در حال توسعه روبه افزایش است و در زمره یکی از کالاهای استراتژیک همواره مورد توجه و حمایت دولتها میباشد. قیمت بسیار ارزان شکر در مقایسه با مقدار کالری که ایجاد مینماید این کالا را به منبع اساسی تأمین انرژی جامعههای فقیر مبدل ساخته است. از طرفی دیگر شکر برای بعضی از کشورهای صادر کننده مانند کشور کوبا به عنوان مهمترین منبع تامین درآمد ارزی محسوب میگردد (سیفیپور، 1390). حدود 60 درصد قند تولیدی جهان از نیشکر و مابقی از چغندرقند تامین میشود. تولید جهانی شکر در سال 1984 معادل 1320 هزار تن بوده و در سال 2000 به 6767 هزار تن افزایش یافت که از این میزان 3945 هزار تن آن مربوط به چغندر و2822 هزار تن دیگر از نیشکر استخراج شده بود و در سال 2013 تولید جهانی شکر به 181000 هزار تن شکر خام رسید (بینام، ب، 1392). نقش شکر بهعنوان یکی از عمدهترین محصولات کشاورزی در تجارت جهانی از اهمیت ویژهای برخوردار است. این محصول در 69 کشور گرم استوایی و نیمه گرم تا مدار 32 درجه زیر کشت قرار دارد (بهادری و کلاهچی، 1388).
عملیات مختلف سیستم تولید شکر در استان خوزستان
این عملیات شامل عملیات آبشویی، عملیات قبل از تسطیح، عملیات تسطیح و خاکورزی، عملیات کاشت، عملیات داشت مزارع و عملیات برداشت مزارع و انتقال به کارخانه و مراحل آسیاب و عصارهگیری و سیستم پالایش در کارخانه تولید شکر میباشد در عملیات آبشویی توسط بیل مکانیکی یا بلدوزر 6D و یا گریدر 16G اقدام به حوضچهسازی مزارع میکنند. پس از حوضچهسازی عملیات آبشویی به دو صورت پیوسته و منقطع انجام میشود. عملیات قبل از تسطیح شامل تخریب برم با بلدوزر یا گریدر، دیسکزنی اولیه با دیسک 24پره در دو نوبت و ماله اولیه 5/3 متری با تراکتور 110 اسب بخار در دو مرحله انجام میشود و زمین برای تسطیح با اسکریپر آماده میشود (راهدار، 1383). عملیات تسطیح با استفاده از اسکریپرهای لیزری ونگارد[1] با ظرفیت مزرعهای 5/0 هکتار در ساعت انجام میشود. پس از تسطیح عملیات خاک ورزی با گاوآهن برگرداندار انجام میشود. سپس عملیات شیارزنی با استفاده از بلدوزر 8 Dیا تراکتور 200 اسب بخار و زیرشکن سه شاخه انجام میگیرد.
پس از آن عملیات دیسک ثانویه در عمق 30 سانتیمتری خاک سطحی با استفاده از دیسکهای 24 یا 36 یا 44 پره 28 اینچ با تراکتور 200 اسب بخار یا بلدوزر 6 Dدر دو نوبت انجام میشود. ماله ثانویه آخرین عملیات بعد از تسطیح بوده که این عملیات در دو نوبت با ماله 5 متری و تراکتور 200 اسب بخار با ظرفیت مزرعهای 2/1 تا 5/1 هکتار در ساعت انجام میشود (زارعی شهامت، 1389). در عملیات کاشت جویچه هایی به فاصله 183 سانتیمتری از هم و عمق 10 الی 15 سانتیمتری ایجاد میگردد. در کف جویچه ها دو جویچه کوچک به فاصله 40 تا 45 سانتی متر از هم جهت قرار گرفتن قلمه ها ایجاد میشود.
این عملیات با استفاده از بلدوزر 6 Dیا تراکتورهایی با قدرت 110 اسب بخار با فاروئرهایی دو ردیفه انجام میگردد. ظرفیت مزرعه ای این عملیات بسته به نوع دستگاه از 8/0 تا 4/1 هکتار در ساعت میباشد. آخرین عملیات تهیه زمین قبل از کاشت عملیات کودپاشی است. پس از کودپاشی عملیات کشت صورت میگیرد. میزان قلمه ریزی در کشت دستی حدود 5/6 تا 7 تن در هکتار و میزان ریزش در کشت ماشینی 5/8 تا 9 تن در هکتار است (سراغی، 1385). بعد از کشت مزرعه باید روی قلمه پوشانده شود. در این مرحله 3 تا 5 سانتیمتر خاک روی قلمه ریخته میشود. پس از پوشش قلمه ها باید سمپاشی پیش رویشی صورت گیرد. سمی که در این مرحله انجام میگیرد آترازین با ماده مؤثر 80 درصد به مقدار 5 کیلوگرم در هکتار بوده که در 200 لیتر آب محلول میگردد (پورآذر و همکاران، 1385). بعد از سمپاشی پیش رویشی بلافاصله آبیاری اولیه صورت میگیرد. دومین آبیاری نیز بهدلیل ارتباط نحوه و زمان آن با سله بستن خاک از حساسیتی ویژه برخوردار است. از دیگر عملیات زمان داشت عملیات واکاری است.
روی پشته بردن مزارع یا هیلینگ آپ[2] عملیات بعدی است. پس از آن دفع علفهای هرز به صورت اعمال سم در آب آبیاری یا هربیگیشن[3] با سمپاشی در 4 تا 5 هفته پس از کشت با مخلوطی از آمیترین + توفوردی یا آترازین + توفوردی انجام میشود و بر حسب وضعیت رشد علفها از غلظت (دز)[4] 1 تا 2 درصد آن استفاده میشود. چنانچه تراکم علفهای هزر زیاد نباشد سمپاشی دستی به صورت موضعی انجام میگیرد که ظرفیت کاری یک کارگر سمپاش به طور متوسط 56/0 هکتار در روز است. یکی دیگر از عملیات داشت وجین است که مبادرت به علف کنی میکنند. معمولا هر کارگر در روز میتواند 13/0 هکتار علف هرز باریک برگ یا 18/0 هکتار علف هرز پهن برگ و به طور متوسط 16/0 هکتار علف مخلوط را وجین کند (راهدار، 1383).
گیاه نیشکر هنگامی رسیده و آماده برداشت میباشد که درصد قند آن (عیار قند) به حدود 12 درصد و درصد خلوص شربت آن به حدود 90 درصد رسیده باشد. برداشت نیشکر ممکن است به دو روش نیمه ماشینی و یا کاملا ماشینی انجام شود. در روش برداشت نیمه ماشینی ابتدا مزرعه را آتش زده تا برگها بسوزند که این امر آلودگی زیادی به همراه دارد. کارگران نیبر ساقه ها را حتیالامکان از نزدیکی سطح خاک قطع میکنند و سپس میانگره های رأسی که رشد نکرده اند (به طول حدود 25 الی 35 سانتیمتر) حذف مینمایند. ساقه های نیشکر با استفاده دستگاه گراب لودر در سبدهای حمل نی (ونگارد) بارگیری و به کارخانه حمل میگردد. در برداشت با ماشین، ممکن است ابتدا مزرعه را آتش زده و بعد ساقه ها توسط ماشین برداشت نیشکر از نزدیکی سطح خاک قطع و قطعه قطعه شده و در سبدهای حمل نی بارگیری و آنگاه به کارخانه حمل شود و یا اینکه مزرعه را آتش نزده و آنگاه اقدام به برداشت ماشینی کنند. ماشینهای جدید برداشت نیشکر ابتدا قسمت انتهایی بوته (بطور میانگین 25 تا 30 سانتیمتر) زیر مجتمع برگها را قطعه قطعه مینمایند. قطعاتی از برگ و غلاف که در اثر قطعه شدن از ساقه آزاد شدهاند، تا حدی توسط جریان شدید هوا از محصول حذف شده و در سطح مزرعه پخش میگردند. ساقه های قطعه شده جهت فرایند قندگیری توسط تریلر به کارخانه انتقال داده میشوند (احمدی، 1388).
در صنعت قند هدف از فرایند تولید، استخراج و تغلیظ کربوهیدراتهای موجود در بافت گیاه میباشد. نیشکرهای حمل شده به کارخانه جهت حذف خاکستر و باقیمانده برگها نیاز به شستوشو دارند. بطور کلی عملیات مختلفی که در کارخانه برای تولید شکر انجام میشوند شامل عصارهگیری، تصفیه شربت، فیلترهایخلاء، تبخیر، تبلور و تصفیه شکر میباشند که در مرحله عصارهگیری[5] نیشکرها پس از خرد شدن توسط یکسری چاقوهای مخصوص از بین غلتکهای آسیاب عبور داده میشود. در این مرحله 3 تا 16 آسیاب سه غلتکی وجود دارد. تفاله خروجی از آسیاب آخر باگاس[6] نامیده میشود که حدود 2 تا 3 درصد قند دارد.
شربت خروجی پس از عبور از صافیها به قسمت خام کارخانه فرستاده میشود. در مرحله تصفیه شربت[7]عصاره نیشکر تیره رنگ و اسیدی میباشد و علاوه بر آن دارای مقدار زیادی ذرات نی و ذرات ریز خاک بوده که بهترین روش صاف کردن شربت استفاده از حرارت و افزودن آهک میباشد به این طریق اسیدهای آلی موجود در شربت خنثی شده و لخته هایی به وجود میآید. این مواد معلق در کلاری فایرها رسوب میکنند. این رسوبات گل نامیده میشوند که شربت صاف شده به دستگاههای تبخیر فرستاده میشود. در فیلترهای خلاء[8] رسوبات حاصله از دستگاههای تهنشین کننده به فیلترهای خلاء فرستاده شده که در آنجا توسط نازلهای مخصوص به روی لایه گل اسپری شده و تحت تاثیر خلاء در ضمن عبور از گل ذرات قندی را با خود حمل میکند. در مرحله تبخیر[9]، شربت حاصله از ته نشین کننده ها[10]مخلوطی از ساکارز، آب، گلوکز و مواد معدنی و آلی بوده که در حین ته نشین شدن از بین نرفته اند. برای اینکه ساکارز را بتوان متبلور کرد بایستی آبهای اضافی شربت خارج میشوند و در این مرحله شربت غلیظی به نام سیروپ[11] تولید میشود.
در مرحله تبلور[12] ساکارز به وسیله روش بلورسازی در دستگاههای طبخ شکر، تبلور میشود که هدف از طبخ شربت کسب حداکثر ساکارز از سیروپ به صورت دانه های بلور با شرایط معینی میباشد. در این مرحله سه مرحله پخت انجام شده که پخت هر مرحله پس از عبور از دستگاه گریزازمرکز[13]دانه های شکر آن از ملاس جدا میشود. ملاس باقی مانده حاوی 15 الی 20 درصد قند بوده و شکر بدست آمده زرد رنگ میباشد و در آخرین مرحله یعنی تصفیه شکر جهت از بین بردن رنگ زرد شکر در این مرحله مجددا حل شده، طباخی و آهک زنی شده و سپس SO2 و کربن اکتیو اضافه شده و کریستالیزه و سانتریفیوژ میگردد (رضایی، 1387).
اهداف اصلی:
- بررسی برخی آلودگیهای زیستمحیطی درتولید شکر استان خوزستان
- شناخت چگونگی مصرف انرژی و تعیین متوسط انرژی مصرفی فرایند تولید شکر در استان خوزستان
- مقایسه واحدهای تولیدی از دیدگاه مصرف انرژی و آلایندگیهای زیست محیطی
اهداف فرعی:
- تعیین شاخصهای انرژی تولید شکر
- ارزیابی میزان برخی آلودگیهای زیستمحیطی در سیستمهای مختلف تولید شکر از مزرعه تا تولید شکر درکارخانه
نوآوري:
- ارزیابی برخی آلودگیهای زیستمحیطی در تولید شکر.
- برآورد شاخصهای انرژی در تولید شکر
- مقایسه واحدهای مختلف تولید شکر در استان خوزستان
راهنمای خرید و دانلود فایل
برای پرداخت، از کلیه کارتهای عضو شتاب میتوانید استفاده نمائید.
بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.
در صورت بروز هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.
برای دانلود فابل روی دکمه خرید و دانلود کلیک نمایید.
ديدگاه ها