Шећер је једна од најчешће конзумираних намирница на свету, углавном добијена од шећерне трске и шећерне репе. Производња висококвалитетног шећера је сложен процес који укључује више фаза: екстракцију, бистрење, испаравање, кристализацију и рафинирање. У свакој фази прераде шећера, квалитет и чистоћа шећерног сока морају бити прецизно контролисани. Природне нечистоће, као што су колоидне честице, протеини, пигменти и микроорганизми, могу озбиљно утицати на ефикасност бистрења, филтрације и кристализације.
Хемикалије играју кључну улогу у модерним процесима производње шећера. Без одговарајуће хемијске контроле, ове нечистоће могу изазвати каменцање, проблеме са бојом и губитак производње. Хемикалије за производњу шећера не само да повећавају ефикасност и производњу, већ и побољшавају квалитет производа, смањују потрошњу енергије и помажу фабрикама да испуне стандарде заштите животне средине. Ове хемикалије могу:
- Побољшајте ефикасност бистрења и ефекат раздвајања чврстих и течних материја.
- Спречите раст микроорганизама у воћном соку и сирупу.
- Појачајте ефекат обезбојавања белог гранулираног шећера високе чистоће.
- Контролишите стварање пене и каменца у испаривачу и вакуумском испаривачу.
Овај чланак користи шећерну трску као пример како би свеобухватно резимирао процес производње шећера. Такође је објашњено како су различите хемикалије - флокуланти, дезинфекциона средства, средства за уклањање боје и средства за уклањање пене - примењене у свакој фази како би се осигурао несметан рад и производња високог квалитета шећера.
Процес производње шећера и примена хемикалија
Припрема сировина
Производња шећера почиње жетвом и припремом сировина. Шећерна трска се пере и сецка како би се уклонила земља, камење и лишће. У овој фази, ако сок дуго стоји, почеће да се размножава микроорганизам. Да би се смањило микробно оптерећење на површини сировина, спречила контаминација шећерног сока или кварење током процеса сахарификације, дезинфекциона средства се понекад наносе на површину шећерне трске, воду за складиштење или опрему за чишћење.
| Тип дезинфекционог средства | Препоручена концентрација | Метод примене | Главне функције | Превентивне мере | Предности |
| Натријум хипохлорит (NaClO) | 50–200 ppm слободног хлора | Прскање или намакање површине шећерне трске 5–10 минута | Стерилизација широког спектра, смањује микробно оптерећење | Контролишите концентрацију (генерално 50–200 ppm слободног хлора). Избегавајте прекомерни заостали хлор у соку како бисте спречили проблеме са бојом или кристализацијом. Исперите или оцедите након употребе ако је потребно. | Стерилизација широког спектра; ниска цена. |
| Натријум дихлороизоцијанурат (SDIC) | 50–150 ppm слободног хлора | Прскање или намакање површине шећерне трске 5–10 минута | Висока стабилност, јака ефикасност стерилизације | Контролишите слободни хлор како бисте избегли утицај на кристализацију и боју сока. | Стабилнији од натријум хипохлорита; висока ефикасност; контролисан резидуални хлор; широко се користи у окружењима за прераду хране. |
| Водоник-пероксид (H₂O₂) | 0,1%–0,5% | Додаје се у воду за чишћење или прскање површина | Стерилизација, без остатака, еколошки прихватљиво | Контролна концентрација; генерално 0,1–0,5% за третман површине. Пажљиво рукујте током рада. | Разлаже се без остатака; безбедно и еколошки прихватљиво. |
| Врућа вода / Пара | Врућа вода на 80–90°C или пара на 100°C | Испирање топлом водом или третманом паром у трајању од 2-5 минута | Стерилизација без додавања хемикалија | Велика потрошња енергије; захтева одговарајућу опрему; придржавајте се безбедносних мера предострожности. | Без хемијских адитива; смањује хемијске остатке. |
| Дезинфекција воде за чишћење постројења/објеката | SDIC, 50–100 ppm | Чишћење опреме, транспортних возила | Спречава секундарну контаминацију | Редовно мењајте и пратите концентрацију слободног хлора. | — |
Препоручена пракса
Када шећерна трска уђе у фабрику, она се почетно пере чистом водом како би се уклонила земља и нечистоће.
Затим се површинска дезинфекција врши прскањем SDIC-а ниске концентрације или натријум хипохлорита према условима.
Извори воде и опрема за чишћење фабрике шећера такође треба редовно дезинфиковати како би се осигурало целокупно хигијенско окружење.
Екстракција сока
Након првог корака чишћења и дезинфекције, следећи корак је екстракција сока од шећерне трске. Сок се обично екстрахује механичким пресовањем или дифузионим системима. Овај корак подразумева разбијање тврде структуре шећерне трске и екстракцију сока из ње.
У већини случајева, соковник за шећерну трску састоји се од три ваљкаста млина у комбинацији са сецкалицом или ротирајућим ножевима. Након што се шећерна трска преради на једној транспортној траци, она се транспортује на другу транспортну траку ради исцеђивања још сока. Међутим, пре транспорта, прво се посипа водом како би се додатно исцедио сок. Остатак који преостаје након цеђења назива се багаса.
Сок садржи растворљиве и суспендоване нечистоће, укључујући биљна влакна, протеине, па чак и честице земљишта које су потпуно испране. Ове нечистоће морају бити третиране како би се побољшала ефикасност накнадног бистрења и кристализације.
Бистрење сока од шећерне трске
Бистрење сока је најважнији корак у раној фази процеса производње шећера. Циљ је уклањање нечистоћа (као што су земља, протеини, колоид, органске киселине итд.) из сока шећерне трске и побољшање његове чистоће. Генерално, користи се кречни процес, у комбинацији са методом флотације фосфором или методом карбонизације.
Употреба хемикалија
Креч (CaO)/кречно млеко (Ca(OH)2): Неутралише киселе супстанце и таложи нечистоће.
Угљен-диоксид (CO2) (користи се у методи карбонације): Реагује са кречом и формира талог калцијум карбоната, који апсорбује нечистоће.
Флокулант/коагулант: Помаже брзом таложењу суспендованих чврстих материја.
Често се користе: полиалуминијум хлорид (PAC), полиакриламид (PAM), итд.
Сумпор (SO2) или натријум сулфит: Игра улогу у бељењу, обезбојавању и стерилизацији код флотације фосфора.
Филтрација и претходно загревање
Након бистрења, сок је потребно филтрирати да би се уклонио талог. Претходно загревање сока пре испаравања је кључно, јер помаже у смањењу вискозности сока и спречава раст микроба.
Испаравање и концентрација
Воћни сок се затим концентрише у сируп помоћу вишеефективног испаривача, смањујући садржај влаге са приближно 85% на 30-40%. Вакуумско испаравање помаже у одржавању квалитета шећера, али такође представља и неке оперативне изазове:
- Растворени протеини и сурфактанти изазивају стварање пене.
- Накупљање каменца на површини испаривача.
Хемијске примене:
Депениоци: Депениоци на бази силикона за сузбијање пене на високим температурама. Депениоци на бази полиетра и масних алкохола погодни за системе за производњу воћних сокова средње пене.
Инхибитори/дисперзанти каменца: Спречавају стварање калцијум карбоната или сулфата у испаривачу.
Утицај: Ефикасна контрола пене и спречавање накупљања каменца обезбеђују глатко испаравање, већу ефикасност преноса топлоте и мање застоја.
Кристализација
Процес кристализације у производњи шећера (често се у индустрији назива кључање) је кључни корак у претварању концентрованог шећерног сирупа у чврсте кристале сахарозе. Концентровани сируп се кува у вакуумском котлу да би се покренула кристализација шећера. Правилна кристализација је неопходна за принос шећера, величину кристала и боју. Ово је сложен физичко-хемијски процес осмишљен да контролише величину и уједначеност исталожених кристала сахарозе.
У овом процесу се често користе средства против пене. Средства против пене контролишу стварање пене током кључања, спречавајући преливање сирупа.
Стабилна кристализација повећава принос шећера и смањује губитке током центрифугирања.
Центрифугирање и сепарација
Након формирања кристала, кристали се одвајају од меласе помоћу центрифуге, а затим суше кроз вруће цеви. Меласа се може даље обрађивати за производњу етанола, сточне хране или друге сврхе.
Деколоризација и рафинирање
Обезбојавање и рафинирање је завршна фаза у процесу производње шећера, првенствено се користи у производњи високочистог, белог рафинисаног шећера (као што је кристални шећер или камени шећер). Ова фаза захтева употребу великих количина хемикалија и адсорбената.
Уобичајено коришћене хемикалије укључују:
Активни угаљ (прах или грануле): Адсорбује полифеноле, карамелу и друге пигменте.
Смоле за обезбојавање/јоноизмењивачке смоле: Уклоните јонска и нејонска обојена једињења.
Водоник-пероксид (H₂O₂): Оксидише преостале пигменте, додатно посветљујући боју сирупа.
Средства за уклањање боје: Обезбедите ниске ICUMSA вредности и висок визуелни квалитет.
Горе наведено описује главне процесе и хемијске примене у индустрији шећера.
Приказ повезаних хемикалија:
Како се третирају отпадне воде из индустрије шећера?
Фабрике шећера стварају отпадне воде током процеса производње шећера. Ове отпадне воде су сложеног квалитета и имају висок степен загађења, што захтева систематско пречишћавање воде пре испуштања.
Отпадне воде углавном настају прањем сировина, чишћењем опреме, отпадним водама из процеса производње шећера, расхладном водом/кондензатом и оддувавањем котлова. Ове отпадне воде карактеришу веома висок ХПК и БПК (због садржаја шећера), висок садржај суспендованих чврстих материја, јака биоразградивост, а понекад садрже и уље и муљ. Стога се за третман ових отпадних вода обично користи комбинација процеса - претходни третман + коагулација и седиментација + биолошки третман + напредни третман. Уобичајене методе третмана укључују физички третман (као што су седиментација и филтрација), хемијски третман (као што су коагулација и неутрализација) и биолошки третман (као што су процеси активног муља и изграђене мочваре).
Које су хемикалије потребне за пречишћавање отпадних вода из индустрије шећера?
Конкретни кораци и хемијске примене су следећи:
| Фаза лечења | Сврха | Препоручене хемикалије | Главне функције |
| 1. Прање сировина и примарна претходна обрада | Уклоните песак, блато, влакна, суспендоване чврсте материје | PAC (Полиалуминијум хлорид) | Брза коагулација, уклањање нечистоћа и замућења |
| ПАМ (полиакриламид) – анјонски/нејонски | Формирање флокула, побољшава таложење | ||
| Одпенивач | Контролише пену која се ствара током прања трске и екстракције сока | ||
| 2. Изједначавање и подешавање pH вредности | Стабилизујте квалитет улазне воде, подесите pH за низводне процесе | Креч (CaO / Ca(OH)₂) | Повећава pH, делимично уклања тврдоћу |
| Натријум хидроксид (NaOH) | Прецизно подешавање pH | ||
| Сумпорна киселина / хлороводонична киселина | Снижава pH | ||
| Одпенивач | Смањује пену у изједначујућем базену | ||
| 3. Коагулација и флокулација (примарна седиментација) | Уклоните суспендоване чврсте материје, колоиде, боју; смањите ХПК | ПАЦ / ПолиДАДМАЦ / Полиамин | Примарни коагуланти за уклањање замућености и боје |
| ПАМ (анјонски) | Побољшава чврстоћу флокула и брзину таложења | ||
| Коагулансна средства (нпр. магнезијум силикат) | Побољшава јасноћу и перформансе смиривања | ||
| 4. Анаеробни биолошки третман (UASB, EGSB) | Смањите високо органско оптерећење (ХПК, БПК) | Нутритивни адитиви (извори N и P) | Одржавати микробну активност и здраву биомасу |
| Средства за подешавање pH вредности | Одржавајте оптималну pH вредност (6,8–7,2) за анаеробне бактерије | ||
| Одпенивач | Сузбија пену изазвану биогасом | ||
| 5. Аеробни третман (активни муљ, SBR) | Даље смањење ХПК, БПК, амонијака | Нутритивни адитиви (N и P) | Обезбедите микроорганизмима уравнотежене хранљиве материје |
| Одпенивач | Контролише пену током аерације | ||
| Био-ензими / Микробне културе | Повећава ефикасност биолошке разградње | ||
| 6. Напредни третман (ако се примењују строги стандарди отпуста) | Побољшајте јасноћу, уклоните преостале COD, SS, боју | Полиамин / ПолиДАДМАК | Снажно уклањање боје и замућења |
| ПАЦ | Додатно уклањање нерђајућег челика и колоида | ||
| ПАМ (Висока молекулска тежина) | Завршна флокулација и полирање | ||
| Активни угаљ | Уклања боју, мирис и органске остатке | ||
| 7. Дезинфекција и поновна употреба воде | Обезбедите микробиолошку безбедност приликом испуштања или поновне употребе | Калцијум хипохлорит | Моћна дезинфекција |
| Натријум хипохлорит | Уобичајено онлајн дозирање дезинфекционог средства | ||
| СДИЦ (натријум дихлороизоцијанурат) | Стабилно, дуготрајно ослобађање хлора | ||
| TCCA (Тихлороизоцијанурна киселина) | Висок садржај хлора, хлорисање са спорим ослобађањем |
Производња шећера је сложен индустријски процес који захтева прецизну контролу у свакој фази - од припреме сировина и цеђења сока до бистрења, испаравања, кристализације, рафинирања и пречишћавања отпадних вода. Свака фаза представља своје изазове, укључујући суспендоване чврсте материје, боју, микробну активност, стварање пене и накупљање каменца. Интеграцијом одговарајућих хемикалија у сваку фазу процеса производње шећера, млини шећера могу повећати производњу, побољшати квалитет кристала, појачати боју, смањити губитке и минимизирати време застоја. Истовремено, оптимизована хемијска решења доприносе заштити животне средине кроз ефикаснији третман отпадних вода и смањење хемијског отпада.
Избор правог хемијског партнера омогућава шећеранама да побољшају ефикасност производње, обезбеде конзистентан квалитет производа, продуже век трајања опреме и постигну дугорочну оперативну изврсност.