Sukker er en af de mest forbrugte fødevarer i verden, hovedsageligt udvundet af sukkerrør og sukkerroer. Produktion af sukker af høj kvalitet er en kompleks proces, der involverer flere faser: ekstraktion, klaring, fordampning, krystallisation og raffinering. I hvert trin af sukkerforarbejdningen skal sukkersaftens kvalitet og renhed kontrolleres præcist. Naturlige urenheder, såsom kolloidale partikler, proteiner, pigmenter og mikroorganismer, kan alvorligt påvirke effektiviteten af klaring, filtrering og krystallisation.
Kemikalier spiller en afgørende rolle i moderne sukkerfremstillingsprocesser. Uden ordentlig kemisk kontrol kan disse urenheder forårsage afskalning, farveproblemer og produktionstab. Sukkerfremstillingskemikalier forbedrer ikke kun effektiviteten og outputtet, men forbedrer også produktkvaliteten, reducerer energiforbruget og hjælper fabrikker med at opfylde miljøbeskyttelsesstandarder. Disse kemikalier kan:
- Forbedre klaringeffektiviteten og separationseffekten af fast-væske-materiale.
- Forhindre vækst af mikroorganismer i frugtsaft og sirup.
- Forstærk affarvningseffekten af hvidt granuleret sukker med høj renhed.
- Kontroller dannelsen af skum og aflejringer i fordamperen og vakuumfordamperen.
Denne artikel bruger sukkerrør som et eksempel for at opsummere sukkerfremstillingsprocessen omfattende. Den forklarer også, hvordan forskellige kemikalier - flokkuleringsmidler, desinfektionsmidler, affarvningsmidler og skumdæmpende midler - blev anvendt i hvert trin for at sikre problemfri drift og sukkerproduktion af høj kvalitet.
Sukkerproduktionsproces og anvendelse af kemikalier
Forberedelse af råmaterialer
Sukkerproduktionen begynder med høst og tilberedning af råvarer. Sukkerrøret vaskes og hakkes for at fjerne jord, sten og blade. Hvis saften på dette tidspunkt står i lang tid, vil den begynde at formere mikroorganismer. For at reducere den mikrobielle belastning på overfladen af råvarer, forhindre kontaminering eller fordærv af sukkersaft under sakkarificeringsprocessen, påføres desinfektionsmidler undertiden på overfladen af sukkerrør, opbevaringsvand eller rengøringsudstyr.
| Desinfektionsmiddeltype | Anbefalet koncentration | Anvendelsesmetode | Hovedfunktioner | Forholdsregler | Fordele |
| Natriumhypochlorit (NaClO) | 50–200 ppm frit klor | Sprøjtning eller iblødsætning af sukkerrørets overflade i 5-10 minutter | Bredspektret sterilisering, reducerer mikrobiel belastning | Kontrolkoncentration (generelt 50-200 ppm frit klor). Undgå for meget klorrester i juicen for at forhindre farve- eller krystallisationsproblemer. Skyl eller afdryp efter brug om nødvendigt. | Bredspektret sterilisering; lave omkostninger. |
| Natriumdichloroisocyanurat (SDIC) | 50–150 ppm frit klor | Sprøjtning eller iblødsætning af sukkerrørets overflade i 5-10 minutter | Høj stabilitet, stærk steriliseringseffektivitet | Kontroller mængden af frit klor for at undgå at påvirke juicens krystallisering og farve. | Mere stabil end natriumhypochlorit; høj effektivitet; kontrolleret restklor; udbredt i fødevareforarbejdningsmiljøer. |
| Hydrogenperoxid (H₂O₂) | 0,1%–0,5% | Tilsættes rengøringsvand eller overfladesprøjtning | Sterilisering, ingen rester, miljøvenlig | Kontrolkoncentration; generelt 0,1–0,5 % til overfladebehandling. Håndteres forsigtigt under brug. | Nedbrydes uden rester; sikker og miljøvenlig. |
| Varmt vand / damp | Varmt vand ved 80-90 °C eller damp ved 100 °C | Skylning med varmt vand eller dampbehandling i 2-5 minutter | Sterilisering uden kemisk tilsætning | Højt energiforbrug; kræver passende udstyr; overhold sikkerhedsforanstaltninger. | Ingen kemiske tilsætningsstoffer; reducerer kemiske rester. |
| Rengøring af anlæg/faciliteter Vanddesinfektion | SDIC, 50–100 ppm | Rengøring af udstyr, transportkøretøjer | Forhindrer sekundær kontaminering | Udskift regelmæssigt og overvåg koncentrationen af frit klor. | — |
Anbefalet praksis
Når sukkerrøret kommer ind på fabrikken, gennemgår det en første vask med rent vand for at fjerne snavs og urenheder.
Derefter udføres overfladedesinfektion ved at sprøjte med lavkoncentreret SDIC eller natriumhypochlorit afhængigt af forholdene.
Vandkilderne og rengøringsudstyret på sukkerfabrikken bør også desinficeres regelmæssigt for at sikre det overordnede hygiejniske miljø.
Juiceekstraktion
Efter det første trin med rengøring og desinfektion er det næste trin at udvinde sukkerrørsaft. Saften udvindes normalt ved mekanisk presning eller diffusionssystemer. Dette trin involverer at bryde sukkerrørets hårde struktur og udvinde saften fra den.
I de fleste tilfælde består en sukkerrørsjuicer af tre valsemøller i kombination med en hakker eller roterende knive. Efter sukkerrøret er blevet forarbejdet på et transportbånd, transporteres det til et andet transportbånd for at udvinde mere saft. Før transport drysses der dog først vand over for at udvinde saften yderligere. Resten, der er tilbage efter juicen, kaldes bagasse.
Juice indeholder opløselige og suspenderede urenheder, herunder plantefibre, proteiner og endda jordpartikler, der er blevet fuldstændigt skyllet væk. Disse urenheder skal behandles for at forbedre effektiviteten af den efterfølgende klaring og krystallisation.
Afklaring af sukkerrørsaft
Klarning af saften er det vigtigste trin i den tidlige fase af sukkerfremstillingsprocessen. Målet er at fjerne urenheder (såsom jord, protein, kolloid, organisk syre osv.) fra sukkerrørsaften og forbedre dens renhed. Generelt anvendes kalkprocessen kombineret med fosforflotationsmetoden eller karboneringsmetoden.
Kemisk brug
Kalk (CaO)/kalkemælk (Ca(OH)2) : Neutraliserer sure stoffer og udfælder urenheder.
Kuldioxid (CO2) (bruges i karboneringsmetoden): Reagerer med kalk og danner calciumcarbonatbundfald, som adsorberer urenheder.
Flokkuleringsmiddel/koaguleringsmiddel: Hjælper suspenderet stof med at bundfælde sig hurtigt.
Almindeligt anvendt: Polyaluminiumchlorid (PAC), polyacrylamid (PAM) osv.
Svovl (SO2) eller natriumsulfit: Det spiller en rolle i blegning, affarvning og sterilisering i fosforflotation.
Filtrering og forvarmning
Efter klaring skal saften filtreres for at fjerne bundfald. Det er afgørende at forvarme saften før fordampning, da det hjælper med at reducere saftens viskositet og forhindrer mikrobiel vækst.
Fordampning og koncentration
Frugtsaften koncentreres derefter til en sirup ved hjælp af en multieffektfordamper, hvilket reducerer fugtighedsindholdet fra cirka 85 % til 30-40 %. Vakuumfordampning hjælper med at bevare sukkerets kvalitet, men det giver også nogle driftsmæssige udfordringer:
- Opløste proteiner og overfladeaktive stoffer forårsager skumdannelse.
- Kalkaflejringer på fordamperens overflade.
Kemiske anvendelser:
Skumdæmpere: Silikonebaserede skumdæmpere til skumdæmpning ved høje temperaturer. Skumdæmpere baseret på polyether og fedtalkohol er egnede til frugtjuicesystemer med medium skum.
Kalkhæmmere/dispergeringsmidler: Forhindrer dannelsen af calciumcarbonat eller sulfat i fordamperen.
Effekt: Effektiv skumkontrol og forebyggelse af kalkaflejringer sikrer jævn fordampning, højere varmeoverførselseffektivitet og mindre nedetid.
Krystallisering
Krystallisationsprocessen i sukkerproduktion (ofte omtalt i industrien som kogning) er et afgørende trin i omdannelsen af koncentreret sukkersirup til faste sukrosekrystaller. Den koncentrerede sirup koges i en vakuumkedel for at starte sukkerkrystallisationen. Korrekt krystallisation er afgørende for sukkerudbytte, krystalstørrelse og farve. Dette er en kompleks fysisk-kemisk proces designet til at kontrollere størrelsen og ensartetheden af de udfældede sukrosekrystaller.
Skumdæmpende midler bruges ofte i denne proces. De kontrollerer skumdannelsen under kogning og forhindrer dermed sirupoverløb.
Stabil krystallisation øger sukkerudbyttet og reducerer tab under centrifugering.
Centrifugering og separation
Efter krystaldannelsen separeres krystallerne fra melassen ved hjælp af en centrifuge og tørres derefter gennem varme rør. Melassen kan forarbejdes yderligere til produktion af ethanol, dyrefoder eller andre anvendelser.
Affarvning og raffinering
Affarvning og raffinering er det sidste trin i sukkerfremstillingsprocessen og bruges primært til produktion af hvidt raffineret sukker med høj renhed (såsom granuleret sukker eller råsukker). Dette trin kræver brug af store mængder kemikalier og adsorbenter.
Almindeligt anvendte kemikalier omfatter:
Aktivt kul (pulver eller granulat): Adsorberer polyfenoler, karamel og andre pigmenter.
Affarvning af harpikser/ionbytterharpikser: Fjern ioniske og ikke-ioniske farvede forbindelser.
Hydrogenperoxid (H₂O₂): Oxiderer resterende pigmenter og lysner sirupens farve yderligere.
Affarvningsmidler: Sørg for lave ICUMSA-værdier og høj visuel kvalitet.
Ovenstående skitserer de vigtigste processer og kemiske anvendelser i sukkerindustrien.
Relaterede kemikalier Display:
Hvordan behandles spildevand fra sukkerindustrien?
Sukkerfabrikker genererer spildevand under sukkerproduktionsprocessen. Dette spildevand er af kompleks kvalitet og har en høj forureningsbelastning, hvilket kræver systematisk vandbehandling før udledning.
Spildevandet kommer hovedsageligt fra vask af råmaterialer, rengøring af udstyr, spildevand fra sukkerproduktionsprocesser, kølevand/kondensat og kedeludblæsning. Dette spildevand er karakteriseret ved meget høj COD og BOD (på grund af sukkerindhold), højt indhold af suspenderet stof, stærk bionedbrydelighed og indeholder undertiden olie og silt. Derfor anvendes typisk en kombination af processer - forbehandling + koagulering og sedimentation + biologisk behandling + avanceret behandling - til at behandle dette spildevand. Almindelige behandlingsmetoder omfatter fysisk behandling (såsom sedimentation og filtrering), kemisk behandling (såsom koagulering og neutralisering) og biologisk behandling (såsom aktivslamprocesser og konstruerede vådområder).
Hvilke kemikalier er nødvendige for at behandle spildevand fra sukkerindustrien?
De specifikke trin og kemiske anvendelser er som følger:
| Behandlingsstadium | Formål | Anbefalede kemikalier | Hovedfunktioner |
| 1. Vask af råmaterialer og primær forbehandling | Fjern sand, mudder, fibre, suspenderede stoffer | PAC (polyaluminiumchlorid) | Hurtig koagulation, fjernelse af SS og turbiditet |
| PAM (Polyacrylamid) – Anionisk/Nonionisk | Flokdannelse, forbedrer bundfældning | ||
| Skumdæmper | Kontrollerer skumdannelse under vask af sukkerrør og saftudvinding | ||
| 2. Udligning og pH-justering | Stabiliser indløbskvaliteten, juster pH for downstream-processer | Kalk (CaO / Ca(OH)₂) | Hæver pH-værdien, fjerner delvis hårdhed |
| Natriumhydroxid (NaOH) | Præcis pH-justering | ||
| Svovlsyre / saltsyre | Sænker pH-værdien | ||
| Skumdæmper | Reducerer skum i udligningsbassinet | ||
| 3. Koagulation og flokkulering (primær sedimentation) | Fjern suspenderede stoffer, kolloider, farve; reducer COD | PAC / PolyDADMAC / Polyamin | Primære koagulanter til fjernelse af turbiditet og farve |
| PAM (anionisk) | Forbedrer flokkuleringsstyrken og bundfældningshastigheden | ||
| Koaguleringsmidler (f.eks. magnesiumsilikat) | Forbedrer klarhed og stabiliseringsevne | ||
| 4. Anaerob biologisk behandling (UASB, EGSB) | Reducer høj organisk belastning (COD, BOD) | Næringsstoftilsætningsstoffer (N & P-kilder) | Oprethold mikrobiel aktivitet og sund biomasse |
| pH-justerere | Oprethold optimal pH (6,8-7,2) for anaerobe bakterier | ||
| Skumdæmper | Undertrykker biogasrelateret skum | ||
| 5. Aerob behandling (aktiveret slam, SBR) | Reducer yderligere COD, BOD og ammoniak | Næringsstoftilsætningsstoffer (N & P) | Giv mikroorganismer afbalancerede næringsstoffer |
| Skumdæmper | Kontrollerer skum under luftning | ||
| Bioenzymer / Mikrobielle kulturer | Forbedrer effektiviteten af biologisk nedbrydning | ||
| 6. Avanceret behandling (hvis strenge udskrivningsstandarder gælder) | Forbedrer klarheden, fjerner resterende COD, SS og farve | Polyamin / PolyDADMAC | Stærk fjernelse af affarvning og turbiditet |
| PAC | Yderligere fjernelse af SS og kolloid | ||
| PAM (Højmolekylvægt) | Endelig flokkulering og polering | ||
| Aktivt kul | Fjerner farve, lugt og organiske rester | ||
| 7. Desinfektion og genbrug af vand | Sørg for mikrobiel sikkerhed ved udledning eller genbrug | Calciumhypochlorit | Kraftig desinfektion |
| Natriumhypochlorit | Almindeligt online doseringsdesinfektionsmiddel | ||
| SDIC (natriumdichloroisocyanurat) | Stabil, langvarig klorfrigivelse | ||
| TCCA (trichloroisocyanursyre) | Højt klorindhold, langsomt frigivende klorering |
Sukkerproduktion er en kompleks industriel proces, der kræver præcis kontrol i alle faser – fra råvareforberedelse og saftpresning til klaring, fordampning, krystallisering, raffinering og spildevandsrensning. Hvert trin præsenterer sine egne udfordringer, herunder suspenderet stof, farve, mikrobiel aktivitet, skumdannelse og opbygning af kalk. Ved at integrere passende kemikalier i hvert trin af sukkerproduktionsprocessen kan sukkermøller øge produktionen, forbedre krystalkvaliteten, fremhæve farven, reducere tab og minimere nedetid. Samtidig bidrager optimerede kemiske løsninger til miljøbeskyttelse gennem mere effektiv spildevandsrensning og reduceret kemisk affald.
Ved at vælge den rigtige kemiske partner kan sukkermøller forbedre produktionseffektiviteten, sikre ensartet produktkvalitet, forlænge udstyrets levetid og opnå langsigtet driftsmæssig ekspertise.