ખાંડ

ખાંડ : ડાયસેકેરાઇડ શર્કરા સુક્રોઝ માટે સામાન્ય ભાષામાં વપરાતો શબ્દ. ‘શર્કરા’ શબ્દનો ઉલ્લેખ મનુસ્મૃતિમાં છે. ખાંડ માટે સંસ્કૃત શબ્દ ‘શર્કરા’ છે જે આરબો દ્વારા ‘શક્કર’ બન્યો. તેમાંથી જૂના લૅટિનમાં ‘સુકારમ’ અને અંગ્રેજીમાં ‘શુગર’ બન્યો. શેરડી તેનું મુખ્ય પ્રાપ્તિસ્થાન છે. શેરડીનું વાવેતર ભારતમાંથી ઈ. પૂ. 1800-1700 દરમિયાન ચીનમાં પ્રસર્યું. વહાણખેડુઓ દ્વારા આ છોડ ચીનમાંથી ફિલિપાઇન્સ, જાવા અને છેક હવાઈ ટાપુઓ સુધી વિસ્તર્યો. સેંકડો વર્ષો પછી જ્યારે સ્પૅનિશ ખારવાઓ પૅસિફિક ટાપુઓમાં આવ્યા ત્યારે તો આ ટાપુઓમાં શેરડી વિપુલ પ્રમાણમાં ઊગતી. કૅરિબિયન ટાપુઓમાં તો આ વાવેતર એટલું વિકસેલું કે લોકો તેમને ખાંડના ટાપુઓ (Sugar Islands) કહેતા. શેરડીનો પ્રથમ ઉલ્લેખ સિકંદરની ભારત પરની ચડાઈ દરમિયાન થયો છે, જેમાં ઈ. પૂ. 327માં સિકંદરના એક અધિકારીએ કરેલો શેરડીના છોડનો ઉલ્લેખ નોંધાયો છે. સદીઓ પૂર્વે એશિયા અને યુરોપ વચ્ચે ખાંડનો વ્યાપારી વિનિમય થતો હતો. ઈ. સ. 700માં યુફ્રેટિસ પ્રદેશોમાં વસતા નિસ્ટોરિયન સાધુઓ ખાંડને રંગવિહીન તથા શુદ્ધ કરતા થયા હતા. પંદરમી સદીમાં પોર્ટુગીઝ તથા સ્પૅનિશ વહાણખેડુઓએ શેરડીના વાવેતરનું આટલાંટિકમાંના ટાપુઓમાં પ્રસારણ કર્યું. ઉત્તર અમેરિકામાં વેસ્ટઇન્ડિઝથી શેરડી લાવીને સૌપ્રથમ 1689માં ખાંડ મેળવાઈ તથા અમેરિકન ભૂમિ ઉપર શેરડીનું વાવેતર 1751માં લુઇઝિયાના પ્રાંતમાં શરૂ થયું.

આ ડાયસૅકેરાઇડ શર્કરા સુક્રોઝ જળવિભાજન દ્વારા ગ્લુકોઝ તથા ફ્રૂક્ટોઝ નામના બે મૉનોસૅકેરાઇડમાં વિચ્છેદ (વિઘટન) પામે છે.

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ +           C₆H₁₂O₆

ખાંડ (સુક્રોઝ)           ગ્લુકોઝ (ડેક્ષ્સ્ટ્રોઝ)      ફ્રૂક્ટોઝ(લેવ્યુલોઝ)

[α]_D, + 66.6°          [α]_D, + 52.8°            [α]_D, – 92.8°

સુક્રોઝ પ્રકાશક્રિયાશીલ છે તથા ધ્રુવીભૂત પ્રકાશના તળનું ઘૂર્ણન (ગ્લુકોઝની માફક) જમણી બાજુએ કરે છે(દક્ષિણભ્રમણીય). પરંતુ તેના વિચ્છેદથી મળતા ઘટકોમાંનો ફ્રૂક્ટોઝ એટલો પ્રબળ વામભ્રમણીય છે કે તે ગ્લુકોઝ ઘૂર્ણન(દક્ષિણભ્રમણીય)ની અસરને પોતાનામાં સમાવી લે છે. આથી ગ્લુકોઝ તથા ફ્રૂક્ટોઝનું સમપ્રમાણ મિશ્રણ [α]D – 40° વામભ્રમણીય હોય છે (+ 52.8° – 92.8°).

આ જળવિભાજનપ્રક્રિયાને શર્કરાનું પ્રતિલોમન અથવા વ્યુત્ક્રમણ (inversion) કહે છે તથા આ રીતે મળતી મિશ્ર નીપજને વ્યુત્ક્રમિત અથવા વિપર્યસ્થ (invert) શર્કરા કહે છે.

કુદરતમાં સુક્રોઝ વ્યાપક રીતે મળી આવે છે તથા બધા લીલા છોડમાં તે હોય છે. વ્યાપારી ધોરણે ખાંડ માત્ર બે જ છોડમાંથી મેળવવામાં આવે છે, જેમાં શેરડીમાંથી વિશ્વના કુલ ઉત્પાદનના 56 % તથા બીટમાંથી 44 % મેળવાય છે. આમ ખાંડ એ સૌથી વધુ પ્રમાણમાં મેળવાતો લગભગ 100 % શુદ્ધિવાળો કાર્બનિક પદાર્થ છે.

શેરડીનો છોડ (saccharum officinarum) લગભગ 1.3થી 8 સેમી. જાડાઈ તથા 6થી 7.3 મી. ઊંચાઈ ધરાવે છે. તે વિભાગવાર તબક્કાઓ(segments)થી જોડાયેલો હોય તેવો તેનો આકાર હોય છે. અને આ વિભાગોને જોડતી ગાંઠ (bud) અથવા આંખ(eye)ને વાવવાથી તે ફરીથી ઊગી શકે છે. વિષુવવૃત્તીય તથા અર્ધ-વિષુવવૃત્તીય પ્રદેશોમાં શેરડી ઊગે છે. શેરડીના પાકનો સમય અર્ધવિષુવવૃત્તીય પ્રદેશોમાં 7 માસ તથા વિષુવવૃત્તીય પ્રદેશોમાં તે 12થી 15 માસ જેટલો હોઈ શકે. શેરડીના સાંઠાને વધતો જાય તેમ નીચે થોડો ભાગ ગાંઠ સાથે રહી જાય તે રીતે શેરડી વાઢી લેવામાં આવે છે. નીચે રહી જતી ગાંઠમાંથી ફરી શેરડી ફૂટે છે અને આ રીતે ક્યૂબામાં એક પછી એક એમ 7 પાક લે છે જે માટે 12થી 15 માસનો સમયગાળો હોય છે.

ગુજરાતમાં, ગોહિલવાડ, રાજકોટ, જૂનાગઢ, જામનગર અને અમરેલી જિલ્લામાં શેરડી થાય છે.

શેરડીનું એકરદીઠ ઉત્પાદન સારું હોય તો જ ખાંડ બનાવવાનું પોસાય. મહારાષ્ટ્રમાં પણ એકરદીઠ ઉત્પાદન ગુજરાત જેટલું જ આવે છે. તેના પ્રમાણમાં ઉત્તરપ્રદેશ અને બિહારમાં શેરડીનું ઉત્પાદન ઓછું આવે છે. નહેરયોજના વિસ્તરતાં શેરડીનું વાવેતર વધવાનો સંભવ છે.

ભૂતકાળમાં ગુજરાતમાં ગણદેવી અને ધોળામાં ખાંડનાં કારખાનાં હતાં પણ પછી બંધ થયેલાં. હાલ બારડોલી, ગણદેવી અને કોડીનારમાં સહકારી ધોરણે કારખાનાં ચાલી રહ્યાં છે. ગુજરાતમાં 1961માં ત્રણ કારખાનાંમાં 22,619 ટન ખાંડ અને ઈ. સ. 1962માં 8 માસ દરમિયાન 27,661 ટન ખાંડ પેદા થઈ હતી.

ગુજરાતની ખાંડની વાર્ષિક જરૂરિયાત 5થી 6 લાખ ટન છે. હાલમાં 9થી 10 ખાંડનાં કારખાનાં સહકારી ધોરણે ચાલે છે. ગુજરાતમાં એકર દીઠ 4 ટન ખાંડ મળી રહે છે, જ્યારે ભારતભરનું સરાસરી ઉત્પાદન એકરદીઠ 2 ટન છે.

ગુજરાતમાં ખાંડનું ઉત્પાદન 1970માં 98,898 ટન; 1975માં 1,59,766 ટન; 1977માં 2,29,000 ટન; 1978માં, 3,01,000 ટન થયું હતું.

શેરડીમાંથી ખાંડનું ઉત્પાદન : આ બે તબક્કાની પ્રવિધિ છે : (અ) પ્રથમ તબક્કામાં 98 % શુદ્ધતાવાળી પ્રાકૃત ખાંડ શેરડીના ખેતરની નજીકમાં જ બનાવાય છે તથા (આ) બીજા તબક્કામાં આ પ્રાકૃત ખાંડ રિફાઇનરીમાં લઈ જઈ તેને 100 % શુદ્ધ બનાવવામાં આવે છે.

(અ) પ્રાકૃત (raw) (શેરડીની) ખાંડ : શેરડીના સાંઠાને હાથથી અથવા યંત્રોથી કાપી, એકઠા કરીને ગાડા, ટ્રક અથવા રેલવે મારફતે શેરડીના કારખાનામાં પહોંચાડવામાં આવે છે. કારખાનામાં તેને ધોઈ, પાણીના છંટકાવ સાથે લોખંડના દાંતાવાળા રોલરોમાં પીલવામાં આવતાં શેરડીનો રસ મળે છે. આ રસમાં 95 % કે તેથી વધુ ખાંડ હોય છે. શેરડીના કૂચા(bagasse)માં 1 %થી 4 % ખાંડ રહી ગઈ હોય છે. સામાન્ય રીતે અગાઉ તે બૉઇલરમાં બાળવા માટે વપરાતા (70 % બળતણ તરીકે તથા 30 % પેપરઉદ્યોગમાં); પરંતુ હવેથી તે મુખ્યત્વે કાગળ ઉદ્યોગમાં કાગળ બનાવવા, ઇન્સ્યુલેટિંગ (રોધક) બોર્ડ તથા હાર્ડબોર્ડ બનાવવા તેમજ ફુરફુરાલ નામનું રસાયણ બનાવવામાં વપરાય છે. શેરડીમાંથી જેટલી ખાંડ બને છે, લગભગ તેટલા જ વજન-પ્રમાણમાં કૂચા પણ મળે છે.

શેરડીનો રસ : શેરડીના રસમાંથી અશુદ્ધિઓ ગાળી લીધા બાદ તેમાં ચૂનો ઉમેરીને તેનો pH 8.2 લાવવાથી તેમાંનાં કલિલીય દ્રવ્યો દાણાદાર બને છે, તથા કેટલીક અશુદ્ધિઓ અવક્ષેપ પામે છે, જે ગાળી લેવામાં આવે છે. આ પ્રકારની રસશુદ્ધિ ઝડપી બનાવવા કોઈ વાર તેમાં ફૉસ્ફોરિક ઍસિડ પણ ઉમેરવો પડે છે. જો આ ઍસિડ વાપર્યો હોય તો રસનો pH 8.2 બનાવવા ચૂનો વધુ વાપરવો પડે છે. રસનો pH 8.2 લાવતાં તેમાં વ્યુત્ક્રમી પ્રતિક્રિયા (inversion reaction) થાય છે. આ રસને ગરમ કરતાં અવક્ષેપ પામતી અશુદ્ધિઓમાં કાર્બનિક ઍસિડના તથા ફૉસ્ફેટનાં કૅલ્શિયમ લવણો બને છે. તેમને ગાળીને અલગ પાડવામાં આવે છે. ગાળણ માટે સતત ફરતા ડ્રમ(rotary-drum)વાળાં ઓછા દબાણવાળાં ફિલ્ટર વાપરવામાં આવે છે. શુદ્ધ થયેલા રસને ત્રણ સ્ટેજવાળા વૅક્યૂમ-પૅનમાં ઓછા દબાણે બાષ્પીભવન (evaporation) દ્વારા સંકેન્દ્રિત કરવામાં આવે છે તથા તેને અતિસંતૃપ્ત (supersaturated) માત્રાએ લાવવામાં આવે છે. આ આછા પીળા રંગના ઘટ્ટ દ્રાવણને ઉકાળીને તેમાં ખાંડ(સુક્રોઝ)ના થોડા સ્ફટિકો ઉમેરી એક સોપાનવાળા ઓછા દબાણવાળા પાત્રમાં રાખી (મર્યાદિત બાષ્પીભવન બાદ) તેને ઠારવાથી તેમાંની ખાંડ સ્ફટિક રૂપે અલગ પડતી જાય છે, જે એક પછી એક એમ ત્રણ ઘાણ(crop)માં મેળવી લઈને એકત્ર કરવામાં આવે છે. હવે તેને સેન્ટ્રિફ્યૂજ કરતાં સૂકી સ્ફટિકમય ખાંડ મળે છે. આ સ્ફટિકો મેળવી લીધા બાદ વધેલું માતૃદ્રવ (mother liquor) વધુ સ્ફટિક આપી શકતું નથી. તેને રસી અથવા (કાકવી) મોલાસીસ (molasses, black-strap molasses) કહે છે. મુખ્યત્વે તે ઢોરોના ખાણ માટે વપરાય છે. થોડા પ્રમાણમાં તેમાંથી આથવણ દ્વારા ઔદ્યોગિક આલ્કોહૉલ, સાઇટ્રિક ઍસિડ તથા રમ મેળવવામાં આવે છે. આ રીતે મળતી આછા બદામી રંગની પ્રાકૃત ખાંડમાં 97.8 % સુક્રોઝ હોય છે.

આ ખાંડને વધુ શુદ્ધિ માટે જથ્થાબંધ માત્રામાં રિફાઇનરીઓમાં મોકલવામાં આવે છે.

(આ) પ્રાકૃત ખાંડનું શુદ્ધીકરણ : શુદ્ધીકરણના પ્રથમ તબક્કામાં તેના ઉપરના મોલાસીસનું સૂક્ષ્મ આવરણ રહ્યું હોય છે તે દૂર કરાય છે. આ વિધિને એફિનેશન કહે છે. વિધિને અંતે ખાંડની શુદ્ધિ 98 %થી 99 % થાય છે. આ માટે પ્રાકૃત સ્ફટિકમય ખાંડને તેનાથી અડધા વજન જેટલા ગરમ પાણીમાં ઓગાળી દ્રાવણને પ્રાણિજ-કોલસા(bone-char)ની રાખના સ્તંભ(column)માંથી પસાર કરતાં અધિશોષણક્રિયા દ્વારા તેમાં રહેલો રંગ કોલસો ખેંચી લે છે. સ્તંભ નીચેથી નીકળતું દ્રાવણ તદ્દન રંગવિહીન હોય છે. કોઈ એક વિધિમાં આ દ્રાવણને સ્તંભમાંથી પસાર કરવાને બદલે તેમાં SO₂ વાયુ પસાર કરવાથી (sulphitation) તેમાંથી રંગ દૂર થાય છે.

હવે સુક્રોઝના આ દ્રાવણને ઓછા દબાણે સંયમિત બાષ્પીભવન દ્વારા સંકેન્દ્રિત કરી, તેમાં શુદ્ધ સુક્રોઝના થોડા સ્ફટિકો ઉમેરી સ્ફટિકીકરણ કરવામાં આવે છે. આ રીતે મળતા સ્ફટિકોને સેન્ટ્રિફ્યૂજ કરી ગરમ હવા દ્વારા સૂકવવામાં આવે છે. હાલમાં આ હાડકાની ભસ્મ(bone-char)વાળી રીત સતત પ્રતિ-પ્રવાહ વિધિ(counter- current)થી કરવામાં આવે છે. વપરાશ બાદ બોન-ચારને ધોઈ, સૂકવી તેમાંની અશુદ્ધિ દૂર કરવા, બાળવામાં આવે છે. આ રીતે શુદ્ધ થયેલ બોન-ચાર ફરીથી ઉપર દર્શાવ્યા મુજબ શુદ્ધીકરણ માટે વાપરવામાં આવે છે. છેવટે તે જ્યારે સંપૂર્ણ રીતે નિષ્ક્રિય બની જાય (અધિશોષણ કરી શકે નહિ) ત્યારે તે તેમાં રહેલા ઊંચા કૅલ્શિયમ ફૉસ્ફેટના પ્રમાણને લીધે ફાઇન્સ નામે ખાતર તરીકે વપરાય છે.

કેટલીક રિફાઇનરીઓમાં બોન-ચારને બદલે કોલસા કે લાકડાના કચરા(waste)માંથી મેળવેલ કાર્બન વપરાય છે (wood-charcoal). તે પણ ઉપર વર્ણવેલ સ્તંભમાં વપરાય છે તથા બોન-ચારની રીત મુજબ તેની પુન:પ્રાપ્તિ પણ અમુક હદ સુધી કરી શકાય છે.

પ્રાકૃત ખાંડનાં દ્રાવણોમાં રહેલી રાખ (ash) દૂર કરવા માટે આયન વિનિમય રેઝિન્સ વપરાય છે. જ્યારે ખાંડના દ્રાવણને સ્ફટિકીકરણ કર્યા વિના જ શુદ્ધ પ્રવાહી ખાંડમાં ફેરવવું હોય ત્યારે આ રીતે વધુ ઉપયોગી છે.

સામાન્ય રીતે 100 કિગ્રા.(શુદ્ધ) રિફાઇન્ડ ખાંડ મેળવવા માટે 106 કિગ્રા. પ્રાકૃત ખાંડ, 0.05 કિગ્રા. હાઇડ્રેટેડ ચૂનો અને 105થી 250 કિગ્રા. બોન-ચાર જરૂરી બને છે.

ખાંડના ઉત્પાદનમાંથી 35 % ઘરગથ્થુ વપરાશ માટે, 12 % સંસ્થાઓને તથા 53 % ખાદ્યપ્રવર્ધક(food processor)ને અપાય છે. આ 53 %માંથી 27 % પીણાં, 23 % બેકરી તથા 18 % મીઠાઈ બનાવનાર વાપરે છે.

માનવી તેના ખોરાકમાં ગળપણ ઇચ્છે છે અને કુદરત તે અનેક સ્રોત મારફત પૂરું પાડે છે. દુનિયામાં પ્રત્યેક માનવીદીઠ સરાસરી ખાંડની વપરાશ 10 કિગ્રા. પ્રતિ વર્ષ છે તથા તે જીવન માટે આવશ્યક ઊર્જાના 13 % જેટલી ઊર્જા પૂરી પાડે છે. એકલા અમેરિકામાં વર્ષે 5 કરોડ ટન ખાંડ વપરાય છે.

ખાંડની કક્ષાઓ (grades) : સ્ફટિકમય ખાંડનું તેના સ્ફટિકના કદ (size) ઉપરથી વર્ગીકરણ થાય છે. સામાન્ય સ્ફટિકમય ખાંડને ‘fine’ તથા ‘extra fine’ લેબલ લગાડાય છે. સુપરફાઇન એટલે ઝડપથી ઓગળી જાય તેવી ખાંડ, જે બેકરી તથા પીણાં ઉદ્યોગમાં વપરાય છે. મીઠાઈવાળા માટેની અથવા ખાંડ-પાઉડર (બૂરું) 10x, 6x કે 4x કક્ષા(grade)માં મળે છે. જેમ આ આંક ઊંચો તેમ વધુ સૂક્ષ્મ કણોવાળી ખાંડ.

ખાંડની વપરાશ : અત્યારે ભારતમાં સહકારી ક્ષેત્રમાં ખાંડનાં લગભગ 125 કારખાનાં છે. ભારતમાં ખાંડસરીનું ઉત્પાદન દસ લાખ ટન જેટલું છે. 1980-81માં ભારતમાં 5.590 કરોડ રૂપિયાની ખાંડ વપરાઈ તથા 1990-91માં ઉપરના ભાવ ગણીએ તો 9,208 કરોડ રૂપિયા ખાંડમાં ખરચાયા. ખાંડના વર્તમાન ભાવ ગણીએ તો 1990-91માં 13,605 કરોડ રૂપિયાની ખાંડ વપરાઈ છે.

ભારતમાં ખાંડનું ઉત્પાદન (લાખ ટનમાં)

1990-91 1995-96 1996-97 1997-98 1998-99 1999-2000 2001થી 2005 દર વર્ષે

120 165 153 132 155 142 126

ભારતમાંથી ખાંડની નિકાસ (લાખ ટનમાં)

વર્ષ	ઉત્પાદન	નિકાસ
1990-91 1995-96 1996-97 1997-98 1998-99 2000થી 2005 સરેરાશ	120 165 153 132 155 142 126	1.91 7.34 1.71 2.49 3.90 N.A. N.A.

આજે ભારતમાં ખાંડનું ઉત્પાદન 2731.6 લાખ ટન છે એટલે કે ઉત્પાદનમાં ભારત પ્રથમ ક્રમે આવે છે.

બીટ શર્કરા : તે શેરડીની ખાંડ જેવી જ હોય છે પરંતુ શેરડીમાંથી મળતા મોલાસીસ કરતાં બીટ મોલાસીસમાં વ્યુત્ક્રમ પામેલ ખાંડનું પ્રમાણ ઓછું હોય છે. તે આલ્કલી સાથેની પ્રક્રિયામાં વધુ સ્થાયી હોઈ ચૂના સાથેની પ્રક્રિયાથી કૅલ્શિયમ સુક્રેટ મેળવવામાં આવે છે. તેમાં SO₂ વાયુ પસાર કરી વધારાનો સુક્રોઝ તથા અદ્રાવ્ય કૅલ્શિયમ કાર્બોનેટ છૂટો પડે છે.

કેટલાક પોષણવિદ(nutritionist)ના મત અનુસાર ખાંડ માત્ર રિક્ત (empty) કૅલરી જ આપે છે; તદુપરાંત તે ડાયાબિટીસ (મધુપ્રમેહ), હૃદયરોગ, દાંતમાંના પોલાણ, સ્થૂળતા (obesity) વગેરે માટે કારણભૂત મનાય છે.

ખાંડના અન્ય સ્રોતો : હવાઈ ટાપુઓમાં અનનાસ(pineapple)નો ઉદ્યોગ ખૂબ વિકસ્યો છે. તેના રસમાંથી સુક્રોઝ તથા સાઇટ્રિક ઍસિડ મેળવાય છે તથા તેનાં છોડાં જાનવરો માટે ખાણ તરીકે વપરાય છે.

લૅક્ટોઝ અથવા દૂધ-શર્કરા : ગાયના દૂધમાં 38 % જેટલો લૅક્ટોઝ હોય છે. તે ડાયસૅકેરાઇડ છે.

સ્ટાર્ચ ઉપર ઉત્સેચક એમાઇલોઝ દ્વારા પ્રક્રિયા કરી મેળવાતા સિરપમાં માલ્ટોઝ (disaccharide) ઊંચી માત્રામાં હોય છે.

મેપલ શર્કરા (મેપલ કુટ્ટિમદારૂ) : મેપલના રસમાં 95 %થી 98 % સુક્રોઝ હોય છે.

મધ (honey) : આ વ્યુત્ક્રમી તથા સ્વાદિષ્ટ શર્કરા છે. જૂના ગ્રીસમાં શક્તિ માટે રમતવીરો મધ ખાતા. ઊર્જાપ્રાપ્તિની ર્દષ્ટિએ મધ કરતાં પણ ઝડપથી સુક્રોઝ શક્તિ આપે છે.

ખાંડની સરખામણીએ ગળપણ માટે અનેક સંશ્લેષિત રસાયણો (સૅકેરીન, ડલસીન સાઇક્લામેટ, આસ્પારટેન, ઝાઇલીટોલ) શોધાયાં છે.

જ. પો. ત્રિવેદી