Suiker is een van die mees verbruikte voedselsoorte ter wêreld, hoofsaaklik afkomstig van suikerriet en suikerbeet. Die produksie van hoëgehalte-suiker is 'n komplekse proses wat verskeie stadiums behels: ekstraksie, verheldering, verdamping, kristallisasie en raffinering. In elke stadium van suikerverwerking moet die kwaliteit en suiwerheid van die suikersap presies beheer word. Natuurlike onsuiwerhede, soos kolloïdale deeltjies, proteïene, pigmente en mikroörganismes, kan die doeltreffendheid van verheldering, filtrasie en kristallisasie ernstig beïnvloed.
Chemikalieë speel 'n deurslaggewende rol in moderne suikervervaardigingsprosesse. Sonder behoorlike chemiese beheer kan hierdie onsuiwerhede skaalvorming, kleurprobleme en produksieverlies veroorsaak. Suikervervaardigingschemikalieë verbeter nie net doeltreffendheid en produksie nie, maar verbeter ook produkgehalte, verminder energieverbruik en help fabrieke om aan omgewingsbeskermingsstandaarde te voldoen. Hierdie chemikalieë kan:
- Verbeter verhelderingsdoeltreffendheid en vastestof-vloeistof-skeidingseffek.
- Voorkom die groei van mikroörganismes in vrugtesap en stroop.
- Verbeter die ontkleuringseffek van hoë-suiwerheid witgranulsuiker.
- Beheer die vorming van skuim en afskaling in die verdamper en vakuumverdamper.
Hierdie artikel neem suikerriet as voorbeeld om die suikermaakproses omvattend op te som. Dit verduidelik ook hoe verskillende chemikalieë - flokkulante, ontsmettingsmiddels, ontkleuringsmiddels en skuimdempere - in elke stadium toegepas word om gladde werking en hoëgehalte-suikerproduksie te verseker.
Suikerproduksieproses en Toepassing van Chemikalieë
Voorbereiding van rou materiaal
Die produksie van suiker begin met die oes en voorbereiding van grondstowwe. Die suikerriet word gewas en gekap om grond, klippe en blare te verwyder. In hierdie stadium, as die sap vir 'n lang tyd staan, sal dit mikroörganismes begin teel. Om die mikrobiese lading op die oppervlak van grondstowwe te verminder, suikersapkontaminasie of bederf tydens die sakkarifikasieproses te voorkom, word ontsmettingsmiddels soms op die oppervlak van suikerriet, stoorwater of skoonmaaktoerusting aangewend.
| Ontsmettingsmiddel Tipe | Aanbevole konsentrasie | Toedieningsmetode | Hooffunksies | Voorsorgmaatreëls | Voordele |
| Natriumhipochloriet (NaClO) | 50–200 dpm vry chloor | Spuit of week die suikerrietoppervlak vir 5–10 minute | Breëspektrum sterilisasie, verminder mikrobiese lading | Beheerkonsentrasie (gewoonlik 50–200 dpm vry chloor). Vermy oormatige chloorresidu in sap om kleur- of kristallisasieprobleme te voorkom. Spoel of dreineer na gebruik indien nodig. | Breëspektrum sterilisasie; lae koste. |
| Natriumdichloorisosianuraat (SDIC) | 50–150 dpm vry chloor | Spuit of week die suikerrietoppervlak vir 5–10 minute | Hoë stabiliteit, sterk sterilisasie-doeltreffendheid | Beheer vry chloor om te verhoed dat die sapkristallisasie en kleur beïnvloed word. | Meer stabiel as natriumhipochloriet; hoë doeltreffendheid; beheerde residuele chloor; wyd gebruik in voedselverwerkingsomgewings. |
| Waterstofperoksied (H₂O₂) | 0.1%–0.5% | Bygevoeg in skoonmaakwater of oppervlakbespuiting | Sterilisasie, geen residu, omgewingsvriendelik | Beheerkonsentrasie; gewoonlik 0.1–0.5% vir oppervlakbehandeling. Hanteer versigtig tydens gebruik. | Ontbind sonder residu; veilig en omgewingsvriendelik. |
| Warm Water / Stoom | Warm water teen 80–90°C of stoom teen 100°C | Spoel met warm water of stoombehandeling vir 2-5 minute | Sterilisasie sonder chemiese byvoeging | Hoë energieverbruik; vereis gepaste toerusting; neem veiligheidsmaatreëls in ag. | Geen chemiese bymiddels nie; verminder chemiese residue. |
| Skoonmaak van Aanleg/Fasiliteit Waterontsmetting | SDIC, 50–100 dpm | Skoonmaak van toerusting, vervoervoertuie | Voorkom sekondêre kontaminasie | Vervang gereeld en monitor die konsentrasie van vrye chloor. | — |
Aanbevole praktyk
Wanneer suikerriet die fabriek binnekom, ondergaan dit 'n aanvanklike was met skoon water om grond en onsuiwerhede te verwyder.
Dan word oppervlakontsmetting uitgevoer deur lae-konsentrasie SDIC of natriumhipochloriet volgens die toestande te spuit.
Die waterbronne en skoonmaaktoerusting van die suikerfabriek moet ook gereeld ontsmet word om die algehele higiëniese omgewing te verseker.
Sap-ekstraksie
Na die eerste stap van skoonmaak en ontsmetting. Die volgende stap is om suikerrietsap te onttrek. Die sap word gewoonlik onttrek deur meganiese pers- of diffusiestelsels. Hierdie stap behels die breek van die harde struktuur van suikerriet en die onttrekking van die sap daaruit.
In die meeste gevalle bestaan 'n suikerriet-sapmasjien uit drie rolmeulens in kombinasie met 'n slypmasjien of roterende lemme. Nadat suikerriet op een vervoerband verwerk is, word dit na 'n ander vervoerband vervoer om meer sap te onttrek. Voor vervoer word water egter eers besprinkel om die sap verder te onttrek. Die residu wat na die sap oorbly, word bagasse genoem.
Sap bevat oplosbare en gesuspendeerde onsuiwerhede, insluitend plantvesels, proteïene en selfs gronddeeltjies wat heeltemal weggespoel is. Hierdie onsuiwerhede moet behandel word om die doeltreffendheid van daaropvolgende verheldering en kristallisasie te verbeter.
Verduideliking van Suikerrietsap
Sapverheldering is die belangrikste stap in die vroeë stadium van die suikermaakproses. Die doel is om onsuiwerhede (soos grond, proteïen, kolloïed, organiese suur, ens.) uit suikerrietsap te verwyder en die suiwerheid daarvan te verbeter. Oor die algemeen word die kalkproses toegepas, gekombineer met die fosforflotasiemetode of die karbonasiemetode.
Chemiese gebruik
Kalk (CaO)/kalkmelk (Ca(OH)2) : Neutraliseer suur stowwe en presipiteer onsuiwerhede.
Koolstofdioksied (CO2) (gebruik in die karboneringsmetode): Reageer met kalk om kalsiumkarbonaatpresipitaat te vorm, wat onsuiwerhede adsorbeer.
Flokkulant-/koagulanthulpmiddel: Help om gesuspendeerde vaste stowwe vinnig te vestig.
Algemeen gebruik: Polialuminiumchloried (PAC), poliakrielamied (PAM), ens.
Swael (SO2) of natriumsulfiet: Dit speel 'n rol in bleiking, ontkleuring en sterilisasie in fosforflottasie.
Filtrering en Voorverhitting
Na verheldering moet die sap gefiltreer word om sediment te verwyder. Dit is noodsaaklik om die sap voor verdamping voor te verhit, aangesien dit help om die sap se viskositeit te verminder en mikrobiese groei te voorkom.
Verdamping en Konsentrasie
Die vrugtesap word dan met behulp van 'n multi-effek verdamper tot 'n stroop gekonsentreer, wat die voginhoud van ongeveer 85% tot 30-40% verminder. Vakuumverdamping help om die kwaliteit van die suiker te handhaaf, maar dit bied ook 'n paar operasionele uitdagings:
- Opgeloste proteïene en oppervlakaktiewe stowwe veroorsaak skuimvorming.
- Skaalopbou op die verdamperoppervlak.
Chemiese Toepassings:
Skuimverdrywers: Silikoon-gebaseerde skuimverdrywers vir hoëtemperatuur-skuimonderdrukking. Poliëter- en vetterige alkohol-gebaseerde skuimverdrywers geskik vir medium-skuim vrugtesapstelsels.
Skaalinhibeerders/Dispergeermiddels: Voorkom die vorming van kalsiumkarbonaat- of sulfaatskaal in die verdamper.
Impak: Doeltreffende skuimbeheer en skaalvoorkoming verseker gladde verdamping, hoër hitte-oordragdoeltreffendheid en minder stilstandtyd.
Kristallisasie
Die kristallisasieproses in suikerproduksie (dikwels in die bedryf na verwys as kook) is 'n belangrike stap in die omskakeling van gekonsentreerde suikerstroop in vaste sukrosekristalle. Die gekonsentreerde stroop word in 'n vakuumketel gekook om suikerkristallisasie te begin. Behoorlike kristallisasie is noodsaaklik vir suikeropbrengs, kristalgrootte en kleur. Dit is 'n komplekse fisies-chemiese proses wat ontwerp is om die grootte en eenvormigheid van die neergeslane sukrosekristalle te beheer.
Skuimverdrywers word dikwels in hierdie proses gebruik. Skuimverdrywers beheer skuimvorming tydens kook, wat stroopoorloop voorkom.
Stabiele kristallisasie verhoog suikeropbrengs en verminder verliese tydens sentrifugering.
Sentrifugering en skeiding
Na kristalvorming word die kristalle met behulp van 'n sentrifuge van die melasse geskei en dan deur warm pype gedroog. Die melasse kan verder verwerk word vir die produksie van etanol, dierevoer of ander gebruike.
Ontkleuring en Verfyning
Ontkleuring en raffinering is die laaste stadium in die suikermaakproses, wat hoofsaaklik gebruik word in die produksie van hoë suiwerheid, wit geraffineerde suiker (soos korrelsuiker of rotssuiker). Hierdie stadium vereis die gebruik van groot hoeveelhede chemikalieë en adsorbente.
Algemeen gebruikte chemikalieë sluit in:
Geaktiveerde koolstof (poeier of korrels): Adsorbeer polifenole, karamel en ander pigmente.
Ontkleuring van harse/ioonuitruilingsharse: Verwyder ioniese en nie-ioniese gekleurde verbindings.
Waterstofperoksied (H₂O₂): Oksideer oorblywende pigmente, wat die stroopkleur verder ligter maak.
Ontkleuringsmiddels: Verseker lae ICUMSA-waardes en hoë visuele kwaliteit.
Bogenoemde beskryf die belangrikste prosesse en chemiese toepassings in die suikerbedryf.
Verwante Chemikalieë Vertoon:
Hoe word afvalwater van die suikerbedryf behandel?
Suikerfabrieke genereer afvalwater tydens die suikerproduksieproses. Hierdie afvalwater is kompleks van gehalte en het 'n hoë besoedelingslas, wat sistematiese waterbehandeling voor storting vereis.
Die afvalwater kom hoofsaaklik van die was van grondstowwe, die skoonmaak van toerusting, afvalwater van suikerproduksieprosesse, verkoelingswater/kondensaat en die afblaas van ketelwater. Hierdie afvalwater word gekenmerk deur baie hoë COD en BOD (as gevolg van die suikerinhoud), hoë inhoud van gesuspendeerde vastestowwe, sterk bioafbreekbaarheid, en bevat soms olie en slik. Daarom word 'n kombinasie van prosesse – voorbehandeling + koagulasie en sedimentasie + biologiese behandeling + gevorderde behandeling – tipies gebruik om hierdie afvalwater te behandel. Algemene behandelingsmetodes sluit in fisiese behandeling (soos sedimentasie en filtrasie), chemiese behandeling (soos koagulasie en neutralisasie), en biologiese behandeling (soos geaktiveerde slykprosesse en geboude vleilande).
Watter chemikalieë word benodig om afvalwater van die suikerbedryf te behandel?
Die spesifieke stappe en chemiese toepassings is soos volg:
| Behandelingsfase | Doel | Aanbevole Chemikalieë | Hooffunksies |
| 1. Was van grondstowwe en primêre voorbehandeling | Verwyder sand, modder, vesels, gesuspendeerde vaste stowwe | PAC (Polialuminiumchloried) | Vinnige koagulasie, verwydering van SS en troebelheid |
| PAM (Poliakrielamied) – Anionies/Nie-ionies | Vlokvorming, verbeter die afsak | ||
| Ontskuimer | Beheer skuim wat gegenereer word tydens rietwas en sap-ekstraksie | ||
| 2. Gelykmaking en pH-aanpassing | Stabiliseer die kwaliteit van die invloeistof, pas die pH aan vir stroomafprosesse | Kalk (CaO / Ca(OH)₂) | Verhoog pH, gedeeltelike hardheidsverwydering |
| Natriumhidroksied (NaOH) | Presiese pH-aanpassing | ||
| Swaelsuur / Soutsuur | Verlaag pH | ||
| Ontskuimer | Verminder skuim in die gelykmaakbak | ||
| 3. Koagulasie en Flokkulasie (Primêre Sedimentasie) | Verwyder gesuspendeerde vaste stowwe, kolloïede, kleur; verminder COD | PAC / PolyDADMAC / Poliamien | Primêre koagulante vir troebelheid en kleurverwydering |
| PAM (Anionies) | Verbeter vloksterkte en vestigingspoed | ||
| Koagulanthulpmiddels (bv. magnesiumsilikaat) | Verbeter duidelikheid en vestigingsprestasie | ||
| 4. Anaërobiese Biologiese Behandeling (UASB, EGSB) | Verminder hoë organiese lading (COD, BOD) | Voedingstofbymiddels (N & P bronne) | Handhaaf mikrobiese aktiwiteit en gesonde biomassa |
| pH-aanpassers | Handhaaf optimale pH (6.8–7.2) vir anaërobiese bakterieë | ||
| Ontskuimer | Onderdruk biogasverwante skuim | ||
| 5. Aërobiese behandeling (geaktiveerde slyk, SBR) | Verminder COD, BOD, ammoniak verder | Voedingstofbymiddels (N & P) | Verskaf gebalanseerde voedingstowwe aan mikroörganismes |
| Ontskuimer | Beheer skuim tydens belugting | ||
| Bio-ensieme / Mikrobiese Kulture | Verbeter biologiese afbraakdoeltreffendheid | ||
| 6. Gevorderde behandeling (indien streng ontslagstandaarde van toepassing is) | Verbeter helderheid, verwyder oorblywende COD, SS, kleur | Poliamien / PolyDADMAC | Sterk ontkleuring en troebelheidverwydering |
| PAC | Addisionele SS en kolloïedverwydering | ||
| PAM (Hoë Molekulêre Gewig) | Finale flokkulasie en polering | ||
| Geaktiveerde koolstof | Verwyder kleur, reuk en organiese oorskot | ||
| 7. Ontsmetting en Waterhergebruik | Verseker mikrobiese veiligheid vir storting of hergebruik | Kalsiumhipochloriet | Kragtige ontsmetting |
| Natriumhipochloriet | Algemene aanlyn doserings ontsmettingsmiddel | ||
| SDIC (Natriumdichloorisosianuraat) | Stabiele, langdurige chloorvrystelling | ||
| TCCA (Trichloroisosianuursuur) | Hoë chloorinhoud, stadige vrystelling van chlorinering |
Suikerproduksie is 'n komplekse industriële proses wat presiese beheer in elke stadium vereis—van grondstofvoorbereiding en sapmaak tot verheldering, verdamping, kristallisasie, raffinering en afvalwaterbehandeling. Elke stadium bied sy eie uitdagings, insluitend gesuspendeerde vaste stowwe, kleur, mikrobiese aktiwiteit, skuimvorming en skaalopbou. Deur toepaslike chemikalieë in elke stadium van die suikerproduksieproses te integreer, kan suikermeulens produksie verhoog, kristalkwaliteit verbeter, kleur versterk, verliese verminder en stilstandtyd verminder. Terselfdertyd dra geoptimaliseerde chemiese oplossings by tot omgewingsbeskerming deur meer doeltreffende afvalwaterbehandeling en verminderde chemiese afval.
Deur die regte chemiese vennoot te kies, kan suikermeulens produksiedoeltreffendheid verbeter, konsekwente produkgehalte verseker, toerusting se lewensduur verleng en langtermyn operasionele uitnemendheid bereik.