Sukker er en av de mest konsumerte matvarene i verden, hovedsakelig utvunnet fra sukkerrør og sukkerroer. Produksjon av sukker av høy kvalitet er en kompleks prosess som involverer flere stadier: ekstraksjon, klaring, fordampning, krystallisering og raffinering. I hvert trinn av sukkerforedlingen må kvaliteten og renheten til sukkersaften kontrolleres nøyaktig. Naturlige urenheter, som kolloidale partikler, proteiner, pigmenter og mikroorganismer, kan påvirke effektiviteten av klaring, filtrering og krystallisering alvorlig.
Kjemikalier spiller en avgjørende rolle i moderne sukkerproduksjonsprosesser. Uten skikkelig kjemisk kontroll kan disse urenhetene forårsake avskalling, fargeproblemer og produksjonstap. Sukkerproduksjonskjemikalier forbedrer ikke bare effektiviteten og produksjonen, men forbedrer også produktkvaliteten, reduserer energiforbruket og hjelper fabrikker med å oppfylle miljøvernstandarder. Disse kjemikaliene kan:
- Forbedre klaringeffektiviteten og separasjonseffekten av faststoff og væske.
- Forhindre vekst av mikroorganismer i fruktjuice og sirup.
- Forbedre avfargingseffekten av hvitt granulert sukker med høy renhet.
- Kontroller dannelsen av skum og avleiringer i fordamperen og vakuumfordamperen.
Denne artikkelen bruker sukkerrør som et eksempel for å oppsummere sukkerproduksjonsprosessen på en omfattende måte. Den forklarte også hvordan ulike kjemikalier – flokkuleringsmidler, desinfeksjonsmidler, avfargingsmidler og skumdempere – ble brukt i hvert trinn for å sikre problemfri drift og sukkerproduksjon av høy kvalitet.
Sukkerproduksjonsprosess og bruk av kjemikalier
Tilberedning av råvarer
Produksjonen av sukker begynner med høsting og tilberedning av råvarer. Sukkerrøret vaskes og hakkes for å fjerne jord, steiner og blader. Hvis saften får stå lenge på dette stadiet, vil den begynne å formere mikroorganismer. For å redusere den mikrobielle belastningen på overflaten av råmaterialene, forhindre forurensning eller ødeleggelse av sukkersaften under sakkarifiseringsprosessen, påføres desinfeksjonsmidler noen ganger på overflaten av sukkerrør, lagringsvann eller rengjøringsutstyr.
| Desinfeksjonsmiddeltype | Anbefalt konsentrasjon | Påføringsmetode | Hovedfunksjoner | Forholdsregler | Fordeler |
| Natriumhypokloritt (NaClO) | 50–200 ppm fritt klor | Spraying eller bløtlegging av sukkerrøroverflaten i 5–10 minutter | Bredspektret sterilisering, reduserer mikrobiell belastning | Kontrollkonsentrasjon (vanligvis 50–200 ppm fritt klor). Unngå for mye klorrester i juicen for å forhindre problemer med farge eller krystallisering. Skyll eller sil av etter bruk om nødvendig. | Bredspektret sterilisering; lav kostnad. |
| Natriumdiklorisocyanurat (SDIC) | 50–150 ppm fritt klor | Spraying eller bløtlegging av sukkerrøroverflaten i 5–10 minutter | Høy stabilitet, sterk steriliseringseffektivitet | Kontroller fritt klor for å unngå å påvirke juicekrystallisering og farge. | Mer stabil enn natriumhypokloritt; høy effektivitet; kontrollert restklor; mye brukt i næringsmiddelforedlingsmiljøer. |
| Hydrogenperoksid (H₂O₂) | 0,1 %–0,5 % | Tilsettes i rengjøringsvann eller overflatespraying | Sterilisering, ingen rester, miljøvennlig | Kontrollkonsentrasjon; vanligvis 0,1–0,5 % for overflatebehandling. Håndteres forsiktig under bruk. | Dekomponerer uten rester; trygg og miljøvennlig. |
| Varmt vann / damp | Varmt vann på 80–90 °C eller damp på 100 °C | Skylling med varmt vann eller dampbehandling i 2–5 minutter | Sterilisering uten kjemisk tilsetning | Høyt energiforbruk; krever passende utstyr; følg sikkerhetsregler. | Ingen kjemiske tilsetningsstoffer; reduserer kjemikalierester. |
| Rengjøring av anlegg/anlegg Vanndesinfeksjon | SDIC, 50–100 ppm | Rengjøring av utstyr, transportkjøretøy | Forhindrer sekundær forurensning | Skift regelmessig ut og overvåk konsentrasjonen av fritt klor. | — |
Anbefalt praksis
Når sukkerrør kommer inn i fabrikken, gjennomgår det en første vask med rent vann for å fjerne smuss og urenheter.
Deretter utføres overflatedesinfeksjon ved å sprøyte med lavkonsentrert SDIC eller natriumhypokloritt, avhengig av forholdene.
Vannkildene og rengjøringsutstyret til sukkerfabrikken bør også desinfiseres regelmessig for å sikre det generelle hygieniske miljøet.
Juiceutvinning
Etter det første trinnet med rengjøring og desinfisering, er neste trinn å utvinne sukkerrørsaft. Saften utvinnes vanligvis ved hjelp av mekanisk pressing eller diffusjonssystemer. Dette trinnet innebærer å bryte den harde strukturen til sukkerrøret og utvinne saften fra den.
I de fleste tilfeller består en sukkerrørjuicer av tre valsemøller i kombinasjon med en hakker eller roterende kniver. Etter at sukkerrøret er bearbeidet på ett transportbånd, vil det bli transportert til et annet transportbånd for å utvinne mer juice. Før transport vil imidlertid vann først bli drysset på for å utvinne juicen ytterligere. Restene som blir igjen etter juicering kalles bagasse.
Juice inneholder løselige og suspenderte urenheter, inkludert plantefibre, proteiner og til og med jordpartikler som har blitt fullstendig vasket bort. Disse urenhetene må behandles for å forbedre effektiviteten av den påfølgende klaring og krystallisering.
Avklaring av sukkerrørsaft
Klaring av saften er det viktigste trinnet i den tidlige fasen av sukkerproduksjonsprosessen. Målet er å fjerne urenheter (som jord, protein, kolloid, organisk syre osv.) fra sukkerrørsaften og forbedre dens renhet. Vanligvis brukes kalkprosessen, kombinert med fosforflotasjonsmetoden eller karboneringsmetoden.
Kjemisk bruk
Kalk (CaO)/limemelk (Ca(OH)2) : Nøytraliserer sure stoffer og utfeller urenheter.
Karbondioksid (CO2) (brukes i karboneringsmetoden): Reagerer med kalk og danner kalsiumkarbonatbunnfall, som adsorberer urenheter.
Flokkuleringsmiddel/koaguleringsmiddel: Hjelper suspendert stoff med å legge seg raskt.
Vanlig brukt: Polyaluminiumklorid (PAC), polyakrylamid (PAM), etc.
Svovel (SO2) eller natriumsulfitt: Det spiller en rolle i bleking, avfarging og sterilisering i fosforflotasjon.
Filtrering og forvarming
Etter klaring må juicen filtreres for å fjerne sediment. Det er avgjørende å forvarme juicen før fordamping, da det bidrar til å redusere juicens viskositet og forhindrer mikrobiell vekst.
Fordampning og konsentrasjon
Fruktjuicen konsentreres deretter til en sirup ved hjelp av en multieffektfordamper, noe som reduserer fuktighetsinnholdet fra omtrent 85 % til 30–40 %. Vakuumfordampning bidrar til å opprettholde sukkerets kvalitet, men det gir også noen driftsmessige utfordringer:
- Oppløste proteiner og overflateaktive stoffer forårsaker skumdannelse.
- Kalkdannelse på fordamperoverflaten.
Kjemiske anvendelser:
Skumdempere: Silikonbaserte skumdempere for høytemperaturskumdempning. Polyeter- og fettalkoholbaserte skumdempere egnet for fruktjuicesystemer med middels skum.
Kalkhemmere/dispergeringsmidler: Forhindrer dannelse av kalsiumkarbonat eller sulfat i fordamperen.
Effekt: Effektiv skumkontroll og kalkforebygging sikrer jevn fordampning, høyere varmeoverføringseffektivitet og mindre nedetid.
Krystallisering
Krystalliseringsprosessen i sukkerproduksjon (ofte omtalt i industrien som koking) er et avgjørende trinn i å omdanne konsentrert sukkersirup til faste sukrosekrystaller. Den konsentrerte sirupen kokes i en vakuumkjele for å starte sukkerkrystallisering. Riktig krystallisering er avgjørende for sukkerutbytte, krystallstørrelse og farge. Dette er en kompleks fysisk-kjemisk prosess som er utformet for å kontrollere størrelsen og ensartetheten til de utfelte sukrosekrystallene.
Skumdempere brukes ofte i denne prosessen. De kontrollerer skumdannelsen under koking, og forhindrer overløp av sirup.
Stabil krystallisering øker sukkerutbyttet og reduserer tap under sentrifugering.
Sentrifugering og separasjon
Etter krystalldannelsen separeres krystallene fra melassen ved hjelp av en sentrifuge og tørkes deretter gjennom varme rør. Melassen kan videreforedles for produksjon av etanol, dyrefôr eller andre formål.
Avfarging og raffinering
Avfarging og raffinering er det siste trinnet i sukkerproduksjonsprosessen, og brukes primært i produksjonen av hvitt raffinert sukker med høy renhet (som granulert sukker eller råsukker). Dette trinnet krever bruk av store mengder kjemikalier og adsorbenter.
Vanlig brukte kjemikalier inkluderer:
Aktivt kull (pulver eller granulat): Adsorberer polyfenoler, karamell og andre pigmenter.
Avfarging av harpikser/ionebytterharpikser: Fjern ioniske og ikke-ioniske fargede forbindelser.
Hydrogenperoksid (H₂O₂): Oksiderer gjenværende pigmenter, og lysner sirupfargen ytterligere.
Avfargingsmidler: Sørg for lave ICUMSA-verdier og høy visuell kvalitet.
Ovennevnte skisserer de viktigste prosessene og kjemiske anvendelsene i sukkerindustrien.
Relaterte kjemikalier vises:
Hvordan behandles avløpsvann fra sukkerindustrien?
Sukkerfabrikker genererer avløpsvann under sukkerproduksjonsprosessen. Dette avløpsvannet er av kompleks kvalitet og har en høy forurensningsbelastning, noe som krever systematisk vannbehandling før utslipp.
Avløpsvannet kommer hovedsakelig fra vasking av råvarer, rengjøring av utstyr, avløpsvann fra sukkerproduksjonsprosesser, kjølevann/kondensat og kjeleavløp. Dette avløpsvannet er preget av svært høy KOD og BOD (på grunn av sukkerinnhold), høyt innhold av suspendert faststoff, sterk biologisk nedbrytbarhet og inneholder noen ganger olje og silt. Derfor brukes vanligvis en kombinasjon av prosesser – forbehandling + koagulering og sedimentering + biologisk behandling + avansert behandling – for å behandle dette avløpsvannet. Vanlige behandlingsmetoder inkluderer fysisk behandling (som sedimentering og filtrering), kjemisk behandling (som koagulering og nøytralisering) og biologisk behandling (som aktiverte slamprosesser og konstruerte våtmarker).
Hvilke kjemikalier trengs for å rense avløpsvann fra sukkerindustrien?
De spesifikke trinnene og kjemiske anvendelsene er som følger:
| Behandlingsstadium | Hensikt | Anbefalte kjemikalier | Hovedfunksjoner |
| 1. Vask av råmateriale og primær forbehandling | Fjern sand, gjørme, fibre, suspendert stoff | PAC (polyaluminiumklorid) | Rask koagulering, fjerning av SS og turbiditet |
| PAM (polyakrylamid) – anionisk/ikke-ionisk | Flokkdannelse, forbedrer sedimentering | ||
| Skumdemper | Kontrollerer skum som genereres under vasking av stokk og juiceutvinning | ||
| 2. Utjevning og pH-justering | Stabiliser innløpskvaliteten, juster pH for nedstrømsprosesser | Kalk (CaO / Ca(OH)₂) | Øker pH-verdien, fjerner delvis hardhet |
| Natriumhydroksid (NaOH) | Presis pH-justering | ||
| Svovelsyre / saltsyre | Senker pH-verdien | ||
| Skumdemper | Reduserer skum i utjevningsbeholderen | ||
| 3. Koagulering og flokkulering (primær sedimentering) | Fjern suspenderte stoffer, kolloider, farge; reduser COD | PAC / PolyDADMAC / Polyamin | Primære koagulanter for fjerning av turbiditet og farge |
| PAM (anionisk) | Forbedrer flokkstyrken og sedimenteringshastigheten | ||
| Koaguleringsmidler (f.eks. magnesiumsilikat) | Forbedrer klarhet og stabiliseringsytelse | ||
| 4. Anaerob biologisk behandling (UASB, EGSB) | Reduser høy organisk belastning (KOF, BOF) | Næringstilsetninger (N- og P-kilder) | Opprettholde mikrobiell aktivitet og sunn biomasse |
| pH-justerere | Oppretthold optimal pH (6,8–7,2) for anaerobe bakterier | ||
| Skumdemper | Undertrykker biogassrelatert skum | ||
| 5. Aerob behandling (aktivert slam, SBR) | Reduser COD, BOD og ammoniakk ytterligere | Næringstilsetninger (N og P) | Gi balanserte næringsstoffer til mikroorganismer |
| Skumdemper | Kontrollerer skum under lufting | ||
| Bioenzymer / mikrobielle kulturer | Forbedrer effektiviteten av biologisk nedbrytning | ||
| 6. Avansert behandling (hvis strenge utskrivningsstandarder gjelder) | Forbedre klarhet, fjern gjenværende COD, SS, farge | Polyamin / PolyDADMAC | Sterk fjerning av avfarging og turbiditet |
| PAC | Ytterligere fjerning av SS og kolloid | ||
| PAM (høy molekylvekt) | Endelig flokkulering og polering | ||
| Aktivert karbon | Fjerner farge, lukt og organiske rester | ||
| 7. Desinfeksjon og gjenbruk av vann | Sørg for mikrobiell sikkerhet ved utslipp eller gjenbruk | Kalsiumhypokloritt | Kraftig desinfeksjon |
| Natriumhypokloritt | Vanlig desinfeksjonsmiddel på nett | ||
| SDIC (natriumdiklorisocyanurat) | Stabil, langvarig klorfrigjøring | ||
| TCCA (triklorisocyanursyre) | Høyt klorinnhold, langsom klorering |
Sukkerproduksjon er en kompleks industriell prosess som krever presis kontroll i alle trinn – fra råvareforberedelse og juicering til klaring, fordamping, krystallisering, raffinering og avløpsrensing. Hvert trinn presenterer sine egne utfordringer, inkludert suspendert stoff, farge, mikrobiell aktivitet, skumdannelse og avleiringer. Ved å integrere passende kjemikalier i hvert trinn av sukkerproduksjonsprosessen kan sukkerfabrikker øke produksjonen, forbedre krystallkvaliteten, forsterke fargen, redusere tap og minimere nedetid. Samtidig bidrar optimaliserte kjemiske løsninger til miljøvern gjennom mer effektiv avløpsrensing og redusert kjemisk avfall.
Å velge riktig kjemisk partner lar sukkerfabrikker forbedre produksjonseffektiviteten, sikre jevn produktkvalitet, forlenge utstyrets levetid og oppnå langsiktig driftsmessig fortreffelighet.