Šećer je jedna od najčešće konzumiranih namirnica na svijetu, uglavnom dobijena od šećerne trske i šećerne repe. Proizvodnja visokokvalitetnog šećera je složen proces koji uključuje više faza: ekstrakciju, bistrenje, isparavanje, kristalizaciju i rafiniranje. U svakoj fazi prerade šećera, kvalitet i čistoća šećernog soka moraju se precizno kontrolisati. Prirodne nečistoće, poput koloidnih čestica, proteina, pigmenata i mikroorganizama, mogu ozbiljno uticati na efikasnost bistrenja, filtracije i kristalizacije.
Hemikalije igraju ključnu ulogu u modernim procesima proizvodnje šećera. Bez odgovarajuće hemijske kontrole, ove nečistoće mogu uzrokovati stvaranje kamenca, probleme s bojom i gubitak proizvodnje. Hemikalije za proizvodnju šećera ne samo da povećavaju efikasnost i proizvodnju, već i poboljšavaju kvalitet proizvoda, smanjuju potrošnju energije i pomažu fabrikama da ispune standarde zaštite okoliša. Ove hemikalije mogu:
- Poboljšajte efikasnost bistrenja i efekat odvajanja čvrstih i tečnih materija.
- Sprečava rast mikroorganizama u voćnom soku i sirupu.
- Poboljšajte efekat obezbojenja bijelog granuliranog šećera visoke čistoće.
- Kontrolirajte stvaranje pjene i kamenca u isparivaču i vakuumskom isparivaču.
Ovaj članak uzima šećernu trsku kao primjer kako bi sveobuhvatno sažeo proces proizvodnje šećera. Također je objašnjeno kako su se različite hemikalije - flokulanti, dezinficijensi, sredstva za izbjeljivanje i sredstva protiv pjenjenja - primjenjivale u svakoj fazi kako bi se osigurao nesmetan rad i visokokvalitetna proizvodnja šećera.
Proces proizvodnje šećera i primjena hemikalija
Priprema sirovina
Proizvodnja šećera počinje žetvom i pripremom sirovina. Šećerna trska se pere i sjecka kako bi se uklonila zemlja, kamenje i lišće. U ovoj fazi, ako sok stoji duže vrijeme, u njemu će se početi razmnožavati mikroorganizmi. Kako bi se smanjilo mikrobiološko opterećenje na površini sirovina, spriječila kontaminacija šećernog soka ili kvarenje tokom procesa saharifikacije, dezinfekcijska sredstva se ponekad nanose na površinu šećerne trske, vodu za skladištenje ili opremu za čišćenje.
| Vrsta dezinfekcijskog sredstva | Preporučena koncentracija | Metoda primjene | Glavne funkcije | Mjere predostrožnosti | Prednosti |
| Natrijum hipohlorit (NaClO) | 50–200 ppm slobodnog hlora | Prskanje ili namakanje površine šećerne trske u trajanju od 5-10 minuta | Sterilizacija širokog spektra smanjuje mikrobiološko opterećenje | Kontrolirajte koncentraciju (obično 50–200 ppm slobodnog hlora). Izbjegavajte prekomjerne zaostale hlora u soku kako biste spriječili probleme s bojom ili kristalizacijom. Po potrebi isperite ili ocijedite nakon upotrebe. | Sterilizacija širokog spektra; niska cijena. |
| Natrijum dikloroizocijanurat (SDIC) | 50–150 ppm slobodnog hlora | Prskanje ili namakanje površine šećerne trske u trajanju od 5-10 minuta | Visoka stabilnost, jaka efikasnost sterilizacije | Kontrolirajte slobodni hlor kako biste izbjegli utjecaj na kristalizaciju i boju soka. | Stabilniji od natrijum hipohlorita; visoka efikasnost; kontrolisani rezidualni hlor; široko se koristi u okruženjima za preradu hrane. |
| Vodikov peroksid (H₂O₂) | 0,1%–0,5% | Dodaje se u vodu za čišćenje ili površinsko prskanje | Sterilizacija, bez ostataka, ekološki prihvatljivo | Kontrolna koncentracija; uglavnom 0,1–0,5% za površinsku obradu. Pažljivo rukujte tokom rada. | Razgrađuje se bez ostataka; sigurno i ekološki prihvatljivo. |
| Vruća voda / Para | Vruća voda na 80–90°C ili para na 100°C | Ispiranje vrućom vodom ili tretmanom parom u trajanju od 2-5 minuta | Sterilizacija bez dodavanja hemikalija | Visoka potrošnja energije; zahtijeva odgovarajuću opremu; pridržavajte se sigurnosnih mjera. | Bez hemijskih dodataka; smanjuje hemijske ostatke. |
| Dezinfekcija vode za čišćenje postrojenja/objekata | SDIC, 50–100 ppm | Čišćenje opreme, transportnih vozila | Sprečava sekundarnu kontaminaciju | Redovno mijenjajte i pratite koncentraciju slobodnog hlora. | — |
Preporučena praksa
Kada šećerna trska uđe u fabriku, ona se početno ispire čistom vodom kako bi se uklonili zemlja i nečistoće.
Zatim se vrši dezinfekcija površina prskanjem SDIC-a niske koncentracije ili natrijum hipohlorita, ovisno o uslovima.
Izvori vode i oprema za čišćenje u šećerani također trebaju biti redovno dezinficirani kako bi se osigurala cjelokupna higijenska okolina.
Ekstrakcija soka
Nakon prvog koraka čišćenja i dezinfekcije, sljedeći korak je ekstrakcija soka šećerne trske. Sok se obično ekstrahira mehaničkim presovanjem ili difuzijskim sistemima. Ovaj korak uključuje razbijanje tvrde strukture šećerne trske i ekstrakciju soka iz nje.
U većini slučajeva, sokovnik za šećernu trsku sastoji se od tri valjkasta mlina u kombinaciji sa sjeckalicom ili rotirajućim noževima. Nakon što se šećerna trska preradi na jednoj transportnoj traci, ona se transportuje na drugu transportnu traku radi ekstrakcije soka. Međutim, prije transporta, prvo se posipa vodom kako bi se dodatno ekstrahovao sok. Ostatak koji ostane nakon cijeđenja naziva se bagasse.
Sok sadrži rastvorljive i suspendovane nečistoće, uključujući biljna vlakna, proteine, pa čak i čestice tla koje su potpuno isprane. Ove nečistoće moraju se tretirati kako bi se poboljšala efikasnost naknadnog bistrenja i kristalizacije.
Bistrenje soka od šećerne trske
Bistrenje soka je najvažniji korak u ranoj fazi procesa proizvodnje šećera. Cilj je ukloniti nečistoće (kao što su zemlja, proteini, koloidi, organske kiseline itd.) iz soka šećerne trske i poboljšati njegovu čistoću. Općenito se primjenjuje proces s vapnom, u kombinaciji s metodom flotacije fosforom ili metodom karbonizacije.
Upotreba hemikalija
Kreč (CaO)/krečno mlijeko (Ca(OH)2): Neutralizira kisele tvari i taloži nečistoće.
Ugljikov dioksid (CO2) (koristi se u metodi karbonizacije): Reagira s krečom i formira talog kalcijum karbonata, koji adsorbira nečistoće.
Pomoćno sredstvo za flokulaciju/koagulaciju: Pomaže brzom taloženju suspendovanih čvrstih materija.
Često korišteni: polialuminijum hlorid (PAC), poliakrilamid (PAM), itd.
Sumpor (SO2) ili natrijum sulfit: Igra ulogu u izbjeljivanju, obezbojenju i sterilizaciji kod flotacije fosfora.
Filtracija i predgrijavanje
Nakon bistrenja, sok je potrebno filtrirati kako bi se uklonio talog. Prethodno zagrijavanje soka prije isparavanja je ključno, jer pomaže u smanjenju viskoznosti soka i sprječava rast mikroba.
Isparavanje i koncentracija
Voćni sok se zatim koncentriše u sirup pomoću višeefektnog isparivača, smanjujući sadržaj vlage sa približno 85% na 30-40%. Vakuumsko isparavanje pomaže u održavanju kvaliteta šećera, ali također predstavlja neke operativne izazove:
- Rastvoreni proteini i surfaktanti uzrokuju stvaranje pjene.
- Nakupljanje kamenca na površini isparivača.
Hemijske primjene:
Sredstva protiv pjenjenja: Sredstva protiv pjenjenja na bazi silikona za suzbijanje pjene na visokim temperaturama. Sredstva protiv pjenjenja na bazi polietera i masnih alkohola pogodna za sisteme voćnih sokova srednje pjene.
Inhibitori/disperzanti kamenca: Sprječavaju stvaranje kalcijum karbonata ili sulfata u isparivaču.
Učinak: Efikasna kontrola pjene i sprječavanje stvaranja kamenca osiguravaju nesmetano isparavanje, veću efikasnost prijenosa topline i manje zastoja.
Kristalizacija
Proces kristalizacije u proizvodnji šećera (često u industriji nazivan kuhanjem) ključni je korak u pretvaranju koncentriranog šećernog sirupa u čvrste kristale saharoze. Koncentrirani sirup se kuha u vakuumskom kotlu kako bi se pokrenula kristalizacija šećera. Pravilna kristalizacija je ključna za prinos šećera, veličinu kristala i boju. Ovo je složen fizičko-hemijski proces osmišljen za kontrolu veličine i ujednačenosti istaloženih kristala saharoze.
U ovom procesu se često koriste sredstva protiv pjene. Sredstva protiv pjene kontroliraju stvaranje pjene tokom ključanja, sprječavajući prelijevanje sirupa.
Stabilna kristalizacija povećava prinos šećera i smanjuje gubitke tokom centrifugiranja.
Centrifugiranje i separacija
Nakon formiranja kristala, kristali se odvajaju od melase pomoću centrifuge, a zatim suše kroz vruće cijevi. Melasa se može dalje prerađivati za proizvodnju etanola, stočne hrane ili druge namjene.
Dekolorizacija i rafiniranje
Obezbojenje i rafiniranje su završna faza u procesu proizvodnje šećera, koja se prvenstveno koristi u proizvodnji visokočistog, bijelog rafiniranog šećera (kao što je granulirani šećer ili šećer u prahu). Ova faza zahtijeva upotrebu velikih količina hemikalija i adsorbenata.
Uobičajeno korištene hemikalije uključuju:
Aktivni ugalj (prah ili granule): Apsorbira polifenole, karamelu i druge pigmente.
Smole za uklanjanje boje/smole za izmjenu iona: Uklonite ionske i nejonske obojene spojeve.
Vodikov peroksid (H₂O₂): Oksidira preostale pigmente, dodatno posvjetljujući boju sirupa.
Sredstva za uklanjanje boje: Osiguravaju niske ICUMSA vrijednosti i visok vizualni kvalitet.
Gore navedeno opisuje glavne procese i hemijske primjene u industriji šećera.
Prikaz srodnih hemikalija:
Kako se tretiraju otpadne vode iz industrije šećera?
Šećerane stvaraju otpadne vode tokom procesa proizvodnje šećera. Ove otpadne vode su složenog kvaliteta i imaju visok stepen zagađenja, što zahtijeva sistematski tretman vode prije ispuštanja.
Otpadne vode uglavnom nastaju pranjem sirovina, čišćenjem opreme, otpadnim vodama iz procesa proizvodnje šećera, rashladnom vodom/kondenzatom i odzračivanjem kotlova. Ove otpadne vode karakteriziraju vrlo visoki HPK i BPK (zbog sadržaja šećera), visoki sadržaj suspendiranih tvari, jaka biorazgradivost, a ponekad sadrže i ulje i mulj. Stoga se za tretman ovih otpadnih voda obično koristi kombinacija procesa - predtretman + koagulacija i sedimentacija + biološki tretman + napredni tretman. Uobičajene metode tretmana uključuju fizički tretman (kao što su sedimentacija i filtracija), hemijski tretman (kao što su koagulacija i neutralizacija) i biološki tretman (kao što su procesi aktivnog mulja i izgrađene močvare).
Koje su hemikalije potrebne za tretman otpadnih voda iz industrije šećera?
Specifični koraci i hemijske primjene su sljedeći:
| Faza liječenja | Svrha | Preporučene hemikalije | Glavne funkcije |
| 1. Pranje sirovina i primarna predobrada | Uklonite pijesak, blato, vlakna, suspendirane čvrste tvari | PAC (Polialuminijum hlorid) | Brza koagulacija, uklanjanje nečistoća i zamućenja |
| PAM (poliakrilamid) – anionski/nejonski | Formiranje flokula, poboljšava taloženje | ||
| Sredstvo protiv pjenjenja | Kontrolira pjenu koja se stvara tokom pranja trske i ekstrakcije soka | ||
| 2. Izjednačavanje i podešavanje pH vrijednosti | Stabilizirajte kvalitetu ulazne vode, prilagodite pH za nizvodne procese | Kreč (CaO / Ca(OH)₂) | Povećava pH, djelomično uklanja tvrdoću |
| Natrijum hidroksid (NaOH) | Precizno podešavanje pH vrijednosti | ||
| Sumporna kiselina / hlorovodonična kiselina | Snižava pH | ||
| Sredstvo protiv pjenjenja | Smanjuje pjenu u egalizacijskom bazenu | ||
| 3. Koagulacija i flokulacija (primarna sedimentacija) | Uklonite suspendirane tvari, koloide, boju; smanjite HPK | PAC / PoliDADMAC / Poliamin | Primarni koagulanti za uklanjanje zamućenosti i boje |
| PAM (anionski) | Poboljšava čvrstoću flokula i brzinu taloženja | ||
| Koagulantna sredstva (npr. magnezijum silikat) | Poboljšava jasnoću i performanse smirivanja | ||
| 4. Anaerobni biološki tretman (UASB, EGSB) | Smanjite visoko organsko opterećenje (COD, BOD) | Nutritivni aditivi (izvori N i P) | Održavanje mikrobne aktivnosti i zdrave biomase |
| Sredstva za podešavanje pH vrijednosti | Održavajte optimalni pH (6,8–7,2) za anaerobne bakterije | ||
| Sredstvo protiv pjenjenja | Suzbija pjenu uzrokovanu biogasom | ||
| 5. Aerobni tretman (aktivni mulj, SBR) | Dodatno smanjenje HPK, BPK, amonijaka | Nutritivni aditivi (N i P) | Obezbjeđuje mikroorganizmima uravnotežene hranjive tvari |
| Sredstvo protiv pjenjenja | Kontrolira pjenu tokom aeracije | ||
| Bio-enzimi / Mikrobne kulture | Povećava efikasnost biološke razgradnje | ||
| 6. Napredni tretman (ako se primjenjuju strogi standardi otpusta) | Poboljšajte jasnoću, uklonite preostale COD, SS, boju | Poliamin / PoliDADMAC | Snažno uklanjanje boje i zamućenja |
| PAC | Dodatno uklanjanje nehrđajućeg čelika i koloida | ||
| PAM (visoka molekularna težina) | Završna flokulacija i poliranje | ||
| Aktivni ugalj | Uklanja boju, miris i organske ostatke | ||
| 7. Dezinfekcija i ponovna upotreba vode | Osigurati mikrobiološku sigurnost prilikom ispuštanja ili ponovne upotrebe | Kalcijum hipohlorit | Snažna dezinfekcija |
| Natrijum hipohlorit | Uobičajeno online doziranje dezinfekcijskog sredstva | ||
| SDIC (Natrijum dihloroizocijanurat) | Stabilno, dugotrajno oslobađanje hlora | ||
| TCCA (trikloroizocijanurna kiselina) | Visok sadržaj hlora, hlorisanje sa sporim oslobađanjem |
Proizvodnja šećera je složen industrijski proces koji zahtijeva preciznu kontrolu u svakoj fazi - od pripreme sirovine i cijeđenja soka do bistrenja, isparavanja, kristalizacije, rafiniranja i tretmana otpadnih voda. Svaka faza predstavlja svoje izazove, uključujući suspendovane čvrste materije, boju, mikrobnu aktivnost, stvaranje pjene i nakupljanje kamenca. Integracijom odgovarajućih hemikalija u svaku fazu procesa proizvodnje šećera, šećerane mogu povećati proizvodnju, poboljšati kvalitet kristala, pojačati boju, smanjiti gubitke i minimizirati vrijeme zastoja. Istovremeno, optimizovana hemijska rješenja doprinose zaštiti okoliša kroz efikasniji tretman otpadnih voda i smanjenje hemijskog otpada.
Odabir pravog hemijskog partnera omogućava šećeranama da poboljšaju efikasnost proizvodnje, osiguraju konzistentan kvalitet proizvoda, produže vijek trajanja opreme i postignu dugoročnu operativnu izvrsnost.