Шеќерот е една од најшироко консумираните прехранбени производи во светот, главно добиена од шеќерна трска и шеќерна репка. Производството на висококвалитетен шеќер е сложен процес кој вклучува повеќе фази: екстракција, бистрење, испарување, кристализација и рафинирање. Во секоја фаза од преработката на шеќер, квалитетот и чистотата на шеќерниот сок треба прецизно да се контролираат. Природните нечистотии, како што се колоидните честички, протеините, пигментите и микроорганизмите, можат сериозно да влијаат на ефикасноста на бистрењето, филтрацијата и кристализацијата.
Хемикалиите играат клучна улога во современите процеси на производство на шеќер. Без соодветна хемиска контрола, овие нечистотии можат да предизвикаат бигор, проблеми со бојата и губење на производството. Хемикалиите за производство на шеќер не само што ја зголемуваат ефикасноста и производството, туку и го подобруваат квалитетот на производот, ја намалуваат потрошувачката на енергија и им помагаат на фабриките да ги исполнат стандардите за заштита на животната средина. Овие хемикалии можат:
- Подобрете ја ефикасноста на бистрење и ефектот на одвојување на цврсто-течно.
- Спречете го растот на микроорганизми во овошен сок и сируп.
- Засилете го ефектот на деколоризација на белиот гранулиран шеќер со висока чистота.
- Контролирајте го формирањето на пена и бигор во испарувачот и вакуумскиот испарувач.
Оваа статија ја зема шеќерната трска како пример за сеопфатно сумирање на процесот на производство на шеќер. Исто така, објаснува како различни хемикалии - флокуланти, средства за дезинфекција, средства за обезбојување и средства за депенација - се применуваат во секоја фаза за да се обезбеди непречено работење и висококвалитетно производство на шеќер.
Процес на производство на шеќер и примена на хемикалии
Подготовка на суровини
Производството на шеќер започнува со берба и подготовка на суровините. Шеќерната трска се мие и се сечка за да се отстрани почвата, семките и лисјата. Во оваа фаза, ако сокот се остави да отстои долго време, ќе почне да размножува микроорганизми. За да се намали микробното оптоварување на површината на суровините, да се спречи контаминација или расипување на шеќерниот сок за време на процесот на сахарификација, понекогаш се нанесуваат средства за дезинфекција на површината на шеќерната трска, водата за складирање или опремата за чистење.
| Тип на дезинфекциско средство | Препорачана концентрација | Метод на примена | Главни функции | Мерки на претпазливост | Предности |
| Натриум хипохлорит (NaClO) | 50–200 ppm слободен хлор | Прскање или натопување на површината од шеќерна трска 5-10 минути | Стерилизацијата со широк спектар го намалува микробното оптоварување | Контролирајте ја концентрацијата (генерално 50–200 ppm слободен хлор). Избегнувајте прекумерен остаток на хлор во сокот за да спречите проблеми со бојата или кристализацијата. Исплакнете или исцедете по употреба доколку е потребно. | Стерилизација со широк спектар; ниска цена. |
| Натриум дихлороизоцијанурат (SDIC) | 50–150 ppm слободен хлор | Прскање или натопување на површината од шеќерна трска 5-10 минути | Висока стабилност, силна ефикасност на стерилизација | Контролирајте го слободниот хлор за да избегнете влијание врз кристализацијата и бојата на сокот. | Постабилен од натриум хипохлорит; висока ефикасност; контролиран остаток на хлор; широко користен во средини за преработка на храна. |
| Водород пероксид (H₂O₂) | 0,1%–0,5% | Додадено во вода за чистење или прскање на површини | Стерилизација, без остатоци, еколошки | Контролна концентрација; генерално 0,1–0,5% за површинска обработка. Ракувајте внимателно за време на работата. | Се распаѓа без остатоци; безбеден и еколошки. |
| Топла вода / Пареа | Топла вода на 80–90°C или пареа на 100°C | Исплакнување со топла вода или третман со пареа во тек на 2-5 минути | Стерилизација без додавање хемикалии | Висока потрошувачка на енергија; потребна е соодветна опрема; почитувајте ги безбедносните мерки на претпазливост. | Без хемиски адитиви; ги намалува хемиските остатоци. |
| Дезинфекција на вода за чистење на растенија/објекти | SDIC, 50–100 ppm | Чистење на опрема, транспортни возила | Спречува секундарна контаминација | Редовно заменувајте го и следете ја концентрацијата на слободен хлор. | — |
Препорачана практика
Кога шеќерната трска влегува во фабриката, таа првично се мие со чиста вода за да се отстранат нечистотиите и прашината.
Потоа, површинската дезинфекција се врши со прскање на SDIC со ниска концентрација или натриум хипохлорит во зависност од условите.
Изворите на вода и опремата за чистење на фабриката за шеќер треба редовно да се дезинфицираат за да се обезбеди целокупна хигиенска средина.
Екстракција на сок
По првиот чекор на чистење и дезинфекција. Следниот чекор е екстракција на сок од шеќерна трска. Сокот обично се екстрахира со механичко пресување или дифузиски системи. Овој чекор вклучува кршење на тврдата структура на шеќерната трска и екстракција на сокот од неа.
Во повеќето случаи, соковникот за шеќерна трска се состои од три валчести мелници во комбинација со сечкалка или ротирачки сечила. Откако шеќерната трска ќе се обработи на една транспортна лента, таа ќе се пренесе на друга транспортна лента за да се извлече повеќе сок. Сепак, пред транспортот, прво ќе се попрска вода за дополнително извлекување на сокот. Остатокот што останува по цедењето се нарекува шеќерна трска.
Сокот содржи растворливи и суспендирани нечистотии, вклучувајќи растителни влакна, протеини, па дури и честички од почва кои се целосно измиени. Овие нечистотии мора да се третираат за да се зголеми ефикасноста на последователното бистрење и кристализација.
Прочистување на сок од шеќерна трска
Бистрењето на сокот е најважниот чекор во раната фаза од процесот на производство на шеќер. Целта е да се отстранат нечистотиите (како што се почва, протеини, колоид, органска киселина итн.) од сокот од шеќерна трска и да се подобри неговата чистота. Општо земено, се користи процесот на вар, во комбинација со методот на флотација со фосфор или методот на карбонизација.
Употреба на хемикалии
Лимета (CaO)/лимето млеко (Ca(OH))2) : Ги неутрализира киселите супстанции и ги таложи нечистотиите.
Јаглерод диоксид (CO2) (се користи во методот на карбонизација): Реагира со вар и формира талог од калциум карбонат, кој ги адсорбира нечистотиите.
Флокулант/коагулантно средство: Помага суспендираните цврсти материи брзо да се таложат.
Најчесто се користи: полиалуминиум хлорид (PAC), полиакриламид (PAM), итн.
Сулфур (SO2) или натриум сулфит: Игра улога во белењето, деколоризацијата и стерилизацијата при флотација на фосфор.
Филтрација и претходно загревање
По бистрењето, сокот треба да се филтрира за да се отстрани талогот. Претходното загревање на сокот пред испарување е од клучно значење, бидејќи помага во намалувањето на вискозноста на сокот и го спречува растот на микробите.
Испарување и концентрација
Потоа, овошниот сок се концентрира во сируп со помош на повеќекратен испарувач, со што содржината на влага се намалува од приближно 85% на 30-40%. Вакуумското испарување помага во одржувањето на квалитетот на шеќерот, но исто така претставува и некои оперативни предизвици:
- Растворените протеини и сурфактанти предизвикуваат формирање на пена.
- Наталожување на бигор на површината на испарувачот.
Хемиски апликации:
Средства за отстранување на пена: Средства за отстранување на пена на база на силикон за сузбивање на пена на висока температура. Средства за отстранување на пена на база на полиетер и масен алкохол погодни за системи за производство на овошни сокови со средна пена.
Инхибитори/дисперсанти на бигор: Спречете формирање на бигор од калциум карбонат или сулфат во испарувачот.
Влијание: Ефикасната контрола на пената и спречувањето на бигор обезбедуваат непречено испарување, поголема ефикасност на пренос на топлина и пократко време на застој.
Кристализација
Процесот на кристализација во производството на шеќер (честопати нарекуван во индустријата вриење) е клучен чекор во претворањето на концентриран шеќерен сируп во цврсти кристали на сахароза. Концентрираниот сируп се вари во вакуумски котел за да се започне кристализација на шеќер. Соодветната кристализација е од суштинско значење за приносот на шеќер, големината и бојата на кристалите. Ова е сложен физичкохемиски процес дизајниран да ја контролира големината и униформноста на таложените кристали на сахароза.
Во овој процес често се користат средства за отстранување на пена. Средствата за отстранување на пена го контролираат формирањето на пена за време на вриењето, спречувајќи прелевање на сирупот.
Стабилната кристализација го зголемува приносот на шеќер и ги намалува загубите за време на центрифугирањето.
Центрифугирање и сепарација
По формирањето на кристалите, кристалите се одделуваат од меласата со помош на центрифуга, а потоа се сушат низ топли цевки. Меласата може понатаму да се преработува за производство на етанол, храна за животни или други намени.
Деколоризација и рафинирање
Деколоризацијата и рафинирањето се последната фаза во процесот на производство на шеќер, која првенствено се користи во производството на бел рафиниран шеќер со висока чистота (како што е гранулиран шеќер или камен шеќер). Оваа фаза бара употреба на големи количини на хемикалии и адсорбенти.
Најчесто користените хемикалии вклучуваат:
Активиран јаглен (прав или гранули): адсорбира полифеноли, карамела и други пигменти.
Деколоризирачки смоли/јонски изменувачки смоли: Отстранете ги јонските и нејонските обоени соединенија.
Водород пероксид (H₂O₂): Ги оксидира преостанатите пигменти, дополнително осветлувајќи ја бојата на сирупот.
Деколоризирачки средства: Обезбедуваат ниски ICUMSA вредности и висок визуелен квалитет.
Горенаведеното ги опишува главните процеси и хемиските примени во шеќерната индустрија.
Поврзани хемикалии приказ:
Како се третира отпадната вода од шеќерната индустрија?
Фабриките за шеќер генерираат отпадни води за време на процесот на производство на шеќер. Овие отпадни води се со комплексен квалитет и имаат големо оптоварување со загадување, што бара систематски третман на водата пред испуштање.
Отпадните води главно доаѓаат од миење на суровини, чистење на опрема, отпадни води од процесот на производство на шеќер, вода за ладење/кондензат и испуштање на котел. Овие отпадни води се карактеризираат со многу висок COD и BOD (поради содржината на шеќер), висока содржина на суспендирани цврсти материи, силна биоразградливост, а понекогаш содржат масло и тиња. Затоа, за третман на овие отпадни води обично се користи комбинација од процеси - претходна обработка + коагулација и седиментација + биолошки третман + напреден третман. Вообичаените методи на третман вклучуваат физички третман (како што се седиментација и филтрација), хемиски третман (како што се коагулација и неутрализација) и биолошки третман (како што се процеси со активна тиња и изградени мочуришта).
Кои хемикалии се потребни за третман на отпадните води од шеќерната индустрија?
Специфичните чекори и хемиски апликации се како што следува:
| Фаза на третман | Намена | Препорачани хемикалии | Главни функции |
| 1. Миење на суровини и примарен претходен третман | Отстранете песок, кал, влакна, суспендирани цврсти материи | PAC (полиалуминиум хлорид) | Брза коагулација, отстранување на SS и заматеност |
| PAM (полиакриламида) – анјонски/нејонски | Формирањето на флокови, го подобрува таложењето | ||
| Одпеначувач | Ја контролира пената што се создава за време на миењето на трска и вадењето сок | ||
| 2. Израмнување и прилагодување на pH вредноста | Стабилизирајте го квалитетот на приливот, прилагодете ја pH вредноста за процесите низводно | Вар (CaO / Ca(OH)₂) | Ја зголемува pH вредноста, делумно отстранување на тврдоста |
| Натриум хидроксид (NaOH) | Прецизно прилагодување на pH вредноста | ||
| Сулфурна киселина / Хлороводородна киселина | Ја намалува pH вредноста | ||
| Одпеначувач | Ја намалува пената во изедначувачкиот сад | ||
| 3. Коагулација и флокулација (примарна седиментација) | Отстранете ги суспендираните цврсти материи, колоидите, бојата; намалете го COD | PAC / PolyDADMAC / Полиамин | Примарни коагуланти за заматеност и отстранување на боја |
| PAM (анјонски) | Ја подобрува јачината на флоковите и брзината на таложење | ||
| Коагулантни помагала (на пр., магнезиум силикат) | Ја подобрува јасноста и перформансите на слегнување | ||
| 4. Анаеробна биолошка обработка (UASB, EGSB) | Намалете го високото органско оптоварување (COD, BOD) | Хранливи адитиви (извори на азот и фосфор) | Одржување на микробна активност и здрава биомаса |
| Регулатори на pH | Одржувајте оптимална pH вредност (6,8–7,2) за анаеробни бактерии | ||
| Одпеначувач | Ја потиснува пената поврзана со биогас | ||
| 5. Аеробен третман (активирана тиња, SBR) | Понатамошно намалување на COD, BOD, амонијакот | Хранливи адитиви (N & P) | Обезбедете избалансирани хранливи материи за микроорганизмите |
| Одпеначувач | Ја контролира пената за време на аерацијата | ||
| Биоензими / Микробни култури | Ја подобрува ефикасноста на биолошката деградација | ||
| 6. Напреден третман (доколку важат строги стандарди за отпуштање) | Подобрете ја јасноста, отстранете ги остатоците од COD, SS, боја | Полиамин / ПолиДАДМАК | Силно отстранување на обезбојување и заматеност |
| ПАК | Дополнително отстранување на SS и колоидни | ||
| PAM (висока молекуларна тежина) | Конечно флокулирање и полирање | ||
| Активиран јаглен | Отстранува боја, мирис и органски остатоци | ||
| 7. Дезинфекција и повторна употреба на вода | Обезбедете микробна безбедност за испуштање или повторна употреба | Калциум хипохлорит | Моќна дезинфекција |
| Натриум хипохлорит | Вообичаено дозирање на дезинфекциско средство преку интернет | ||
| SDIC (натриум дихлороизоцијанурат) | Стабилно, долготрајно ослободување на хлор | ||
| TCCA (трихлороизоцијанурична киселина) | Висока содржина на хлор, хлорирање со бавно ослободување |
Производството на шеќер е сложен индустриски процес кој бара прецизна контрола во секоја фаза - од подготовка на суровини и сок до бистрење, испарување, кристализација, рафинирање и третман на отпадни води. Секоја фаза претставува свои предизвици, вклучувајќи суспендирани цврсти материи, боја, микробна активност, формирање на пена и натрупување на бигор. Со интегрирање на соодветни хемикалии во секоја фаза од процесот на производство на шеќер, мелниците за шеќер можат да го зголемат производството, да го подобрат квалитетот на кристалите, да ја подобрат бојата, да ги намалат загубите и да го минимизираат застојот. Истовремено, оптимизираните хемиски раствори придонесуваат за заштита на животната средина преку поефикасен третман на отпадни води и намален хемиски отпад.
Изборот на вистинскиот хемиски партнер им овозможува на шеќерните мелници да ја подобрат ефикасноста на производството, да обезбедат постојан квалитет на производот, да го продолжат животниот век на опремата и да постигнат долгорочна оперативна извонредност.