Socker är ett av de mest konsumerade livsmedlen i världen, huvudsakligen utvunnet från sockerrör och sockerbetor. Att producera högkvalitativt socker är en komplex process som involverar flera steg: extraktion, klarning, indunstning, kristallisering och raffinering. I varje steg av sockerbearbetningen måste sockersaftens kvalitet och renhet kontrolleras noggrant. Naturliga föroreningar, såsom kolloidala partiklar, proteiner, pigment och mikroorganismer, kan allvarligt påverka effektiviteten av klarning, filtrering och kristallisering.
Kemikalier spelar en avgörande roll i moderna sockertillverkningsprocesser. Utan ordentlig kemisk kontroll kan dessa föroreningar orsaka avlagringar, färgproblem och produktionsförlust. Sockertillverkningskemikalier förbättrar inte bara effektiviteten och produktionen, utan förbättrar även produktkvaliteten, minskar energiförbrukningen och hjälper fabriker att uppfylla miljöskyddsstandarder. Dessa kemikalier kan:
- Förbättra klarningseffektiviteten och separationseffekten av fast-vätskebaserade lösningar.
- Förhindra tillväxt av mikroorganismer i fruktjuice och sirap.
- Förbättra avfärgningseffekten av högrent vitt strösocker.
- Kontrollera bildandet av skum och avlagringar i förångaren och vakuumförångaren.
Den här artikeln tar sockerrör som ett exempel för att sammanfatta sockertillverkningsprocessen på ett omfattande sätt. Den förklarar också hur olika kemikalier – flockuleringsmedel, desinfektionsmedel, avfärgningsmedel och skumdämpare – appliceras i varje steg för att säkerställa en smidig drift och högkvalitativ sockerproduktion.
Sockerproduktionsprocess och tillämpning av kemikalier
Råmaterialberedning
Sockerproduktionen börjar med skörd och beredning av råvaror. Sockerröret tvättas och hackas för att ta bort jord, stenar och löv. Om sockerröret i detta skede får stå länge börjar det bildas mikroorganismer. För att minska den mikrobiella belastningen på råvarornas yta, förhindra kontaminering eller förstörelse av sockerrörsjuice under sackarifieringsprocessen appliceras ibland desinfektionsmedel på ytan av sockerrör, lagringsvatten eller rengöringsutrustning.
| Desinfektionsmedelstyp | Rekommenderad koncentration | Appliceringsmetod | Huvudfunktioner | Försiktighetsåtgärder | Fördelar |
| Natriumhypoklorit (NaClO) | 50–200 ppm fritt klor | Spraya eller blötlägg sockerrörsytan i 5–10 minuter | Bredspektrumsterilisering, minskar mikrobiell belastning | Kontrollkoncentration (vanligtvis 50–200 ppm fritt klor). Undvik för mycket klorrester i juicen för att förhindra färg- eller kristalliseringsproblem. Skölj eller häll av vattnet efter användning vid behov. | Bredspektrumsterilisering; låg kostnad. |
| Natriumdiklorisocyanurat (SDIC) | 50–150 ppm fritt klor | Spraya eller blötlägg sockerrörsytan i 5–10 minuter | Hög stabilitet, stark steriliseringseffektivitet | Kontrollera fritt klor för att undvika att påverka juicens kristallisering och färg. | Mer stabil än natriumhypoklorit; hög effektivitet; kontrollerad kvarvarande klor; används ofta i livsmedelsförädlingsmiljöer. |
| Väteperoxid (H₂O₂) | 0,1 %–0,5 % | Tillsätts i rengöringsvatten eller ytsprayning | Sterilisering, inga rester, miljövänlig | Kontrollkoncentration; generellt 0,1–0,5 % för ytbehandling. Hantera försiktigt under användning. | Sönderfaller utan rester; säker och miljövänlig. |
| Varmt vatten / ånga | Varmt vatten vid 80–90 °C eller ånga vid 100 °C | Sköljning med varmt vatten eller ångbehandling i 2–5 minuter | Sterilisering utan kemisk tillsats | Hög energiförbrukning; kräver lämplig utrustning; följ säkerhetsåtgärder. | Inga kemiska tillsatser; minskar kemikalierester. |
| Rengöring av anläggning/anläggningar Vattendesinfektion | SDIC, 50–100 ppm | Rengöring av utrustning, transportfordon | Förhindrar sekundär kontaminering | Byt regelbundet ut och övervaka halten av fritt klor. | — |
Rekommenderad praxis
När sockerröret kommer in i fabriken genomgår det en första tvättning med rent vatten för att avlägsna smuts och orenheter.
Sedan utförs ytdesinfektion genom att spraya med lågkoncentrerad SDIC eller natriumhypoklorit beroende på förhållandena.
Vattenkällorna och rengöringsutrustningen på sockerfabriken bör också desinficeras regelbundet för att säkerställa den övergripande hygieniska miljön.
Juiceutvinning
Efter det första steget med rengöring och desinfektion är nästa steg att extrahera sockerrörssaft. Juicen extraheras vanligtvis genom mekanisk pressning eller diffusionssystem. Detta steg innebär att sockerrörets hårda struktur bryts och saften extraheras från den.
I de flesta fall består en sockerrörspress av tre valskvarnar i kombination med en hackare eller roterande blad. Efter att sockerröret har bearbetats på ett transportband transporteras det till ett annat transportband för att extrahera mer juice. Innan transporten ströas dock vatten först över för att ytterligare extrahera juicen. Resten som blir kvar efter pressningen kallas bagass.
Juice innehåller lösliga och suspenderade föroreningar, inklusive växtfibrer, proteiner och till och med jordpartiklar som har sköljts bort helt. Dessa föroreningar måste behandlas för att förbättra effektiviteten i efterföljande klarning och kristallisering.
Klargöring av sockerrörsjuice
Klargöring av sockerrörsjuice är det viktigaste steget i det tidiga skedet av sockertillverkningsprocessen. Målet är att avlägsna föroreningar (såsom jord, protein, kolloid, organisk syra etc.) från sockerrörsjuice och förbättra dess renhet. Generellt används kalkprocessen i kombination med fosforflotationsmetoden eller karboneringsmetoden.
Kemisk användning
Kalk (CaO)/limemjölk (Ca(OH)2) : Neutraliserar sura ämnen och fäller ut föroreningar.
Koldioxid (CO2) (används i karboneringsmetoden): Reagerar med kalk och bildar kalciumkarbonatfällning, som adsorberar föroreningar.
Flockuleringsmedel/koaguleringshjälpmedel: Hjälper suspenderade fasta ämnen att sedimentera snabbt.
Vanligt förekommande: Polyaluminiumklorid (PAC), polyakrylamid (PAM), etc.
Svavel (SO2) eller natriumsulfit: Det spelar en roll vid blekning, avfärgning och sterilisering vid fosforflotation.
Filtrering och förvärmning
Efter klarning behöver juicen filtreras för att avlägsna sediment. Det är avgörande att förvärma juicen före avdunstning, eftersom det hjälper till att minska juicens viskositet och förhindrar mikrobiell tillväxt.
Avdunstning och koncentration
Fruktjuicen koncentreras sedan till en sirap med hjälp av en multieffektindunstare, vilket minskar fukthalten från cirka 85 % till 30–40 %. Vakuumindunstning hjälper till att bibehålla sockrets kvalitet, men det medför också vissa driftsutmaningar:
- Upplösta proteiner och tensider orsakar skumbildning.
- Kalkavlagringar på förångarens yta.
Kemiska tillämpningar:
Skumdämpare: Silikonbaserade skumdämpare för högtemperaturskumdämpning. Skumdämpare baserade på polyeter och fettalkohol lämpliga för fruktjuicesystem med medelhögt skum.
Kalkskyddsmedel/dispergeringsmedel: Förhindrar bildandet av kalciumkarbonat- eller sulfatbeläggningar i förångaren.
Effekt: Effektiv skumkontroll och förebyggande av kalkavlagringar säkerställer jämn avdunstning, högre värmeöverföringseffektivitet och mindre driftstopp.
Kristallisation
Kristallisationsprocessen vid sockerproduktion (ofta kallad kokning inom industrin) är ett avgörande steg i omvandlingen av koncentrerad sockersirap till fasta sackaroskristaller. Den koncentrerade sirapen kokas i en vakuumkittel för att initiera sockerkristallisationen. Korrekt kristallisation är avgörande för sockerutbyte, kristallstorlek och färg. Detta är en komplex fysikalisk-kemisk process utformad för att kontrollera storleken och enhetligheten hos de utfällda sackaroskristallerna.
Skumdämpare används ofta i denna process. De kontrollerar skumbildning under kokning och förhindrar överflöd av sirap.
Stabil kristallisation ökar sockerutbytet och minskar förluster under centrifugering.
Centrifugering och separation
Efter kristallbildningen separeras kristallerna från melassen med hjälp av en centrifug och torkas sedan genom varma rör. Melassen kan bearbetas vidare för produktion av etanol, djurfoder eller andra användningsområden.
Avfärgning och raffinering
Avfärgning och raffinering är det sista steget i sockertillverkningsprocessen och används främst vid produktion av högrent, vitt raffinerat socker (såsom strösocker eller råsocker). Detta steg kräver användning av stora mängder kemikalier och adsorbenter.
Vanligt förekommande kemikalier inkluderar:
Aktivt kol (pulver eller granulat): Adsorberar polyfenoler, karamell och andra pigment.
Avfärgning av hartser/jonbyteshartser: Avlägsna joniska och nonjoniska färgade föreningar.
Väteperoxid (H₂O₂): Oxiderar kvarvarande pigment och gör sirapens färg ytterligare ljusare.
Avfärgningsmedel: Säkerställ låga ICUMSA-värden och hög visuell kvalitet.
Ovanstående beskriver de viktigaste processerna och kemiska tillämpningarna inom sockerindustrin.
Relaterade kemikalier Display:
Hur renas avloppsvatten från sockerindustrin?
Sockerfabriker genererar avloppsvatten under sockerproduktionsprocessen. Detta avloppsvatten är av komplex kvalitet och har en hög föroreningsbelastning, vilket kräver systematisk vattenrening före utsläpp.
Avloppsvattnet kommer huvudsakligen från tvättning av råmaterial, rengöring av utrustning, avloppsvatten från sockerproduktionsprocesser, kylvatten/kondensat och pannslamning. Dessa avloppsvatten kännetecknas av mycket hög COD och BOD (på grund av sockerhalt), hög halt suspenderade ämnen, stark biologisk nedbrytbarhet och innehåller ibland olja och slam. Därför används vanligtvis en kombination av processer – förbehandling + koagulering och sedimentering + biologisk behandling + avancerad behandling – för att behandla detta avloppsvatten. Vanliga behandlingsmetoder inkluderar fysisk behandling (såsom sedimentering och filtrering), kemisk behandling (såsom koagulering och neutralisering) och biologisk behandling (såsom aktiva slamprocesser och anlagda våtmarker).
Vilka kemikalier behövs för att rena avloppsvatten från sockerindustrin?
De specifika stegen och kemiska tillämpningarna är följande:
| Behandlingsstadium | Ändamål | Rekommenderade kemikalier | Huvudfunktioner |
| 1. Tvätt av råmaterial och primär förbehandling | Avlägsna sand, lera, fibrer, suspenderade fasta ämnen | PAC (polyaluminiumklorid) | Snabb koagulering, borttagning av SS och grumlighet |
| PAM (polyakrylamid) – anjonisk/nonjonisk | Flockbildning, förbättrar sedimentering | ||
| Skumdämpare | Kontrollerar skum som genereras vid tvättning av sockerrör och juiceutvinning | ||
| 2. Utjämning och pH-justering | Stabilisera inloppskvaliteten, justera pH för nedströmsprocesser | Kalk (CaO / Ca(OH)₂) | Höjer pH-värdet, delvis borttagning av hårdhet |
| Natriumhydroxid (NaOH) | Exakt pH-justering | ||
| Svavelsyra / saltsyra | Sänker pH-värdet | ||
| Skumdämpare | Minskar skum i utjämningsbassängen | ||
| 3. Koagulering och flockulering (primär sedimentation) | Avlägsna suspenderade ämnen, kolloider, färg; minska COD | PAC / PolyDADMAC / Polyamin | Primära koaguleringsmedel för grumlighet och färgborttagning |
| PAM (anjonisk) | Förbättrar flockstyrkan och sedimenteringshastigheten | ||
| Koaguleringshjälpmedel (t.ex. magnesiumsilikat) | Förbättrar klarhet och stabiliseringsprestanda | ||
| 4. Anaerob biologisk behandling (UASB, EGSB) | Minska hög organisk belastning (COD, BOD) | Näringstillsatser (N- och P-källor) | Bibehåll mikrobiell aktivitet och hälsosam biomassa |
| pH-justerare | Håll optimalt pH (6,8–7,2) för anaeroba bakterier | ||
| Skumdämpare | Dämpar biogasrelaterat skum | ||
| 5. Aerob behandling (aktiverat slam, SBR) | Minska ytterligare COD, BOD, ammoniak | Näringstillsatser (N & P) | Ge balanserade näringsämnen till mikroorganismer |
| Skumdämpare | Kontrollerar skum under luftning | ||
| Bioenzymer / Mikrobiella kulturer | Förbättrar den biologiska nedbrytningseffektiviteten | ||
| 6. Avancerad behandling (om strikta utskrivningsstandarder gäller) | Förbättra klarheten, ta bort kvarvarande COD, SS, färg | Polyamin / PolyDADMAC | Stark avfärgning och borttagning av grumlighet |
| PAC | Ytterligare borttagning av SS och kolloid | ||
| PAM (högmolekylär vikt) | Slutlig flockulering och polering | ||
| Aktivt kol | Tar bort färg, lukt och organiska rester | ||
| 7. Desinfektion och återanvändning av vatten | Säkerställ mikrobiell säkerhet vid utsläpp eller återanvändning | Kalciumhypoklorit | Kraftfull desinfektion |
| Natriumhypoklorit | Vanligt desinfektionsmedel online-dosering | ||
| SDIC (natriumdiklorisocyanurat) | Stabil, långvarig klorfrisättning | ||
| TCCA (Triklorisocyanursyra) | Hög klorhalt, långsamt frisättande klorering |
Sockerproduktion är en komplex industriell process som kräver exakt kontroll i varje steg – från råvaruberedning och pressning till klarning, indunstning, kristallisering, raffinering och avloppsrening. Varje steg presenterar sina egna utmaningar, inklusive suspenderade ämnen, färg, mikrobiell aktivitet, skumbildning och avlagringar. Genom att integrera lämpliga kemikalier i varje steg i sockerproduktionsprocessen kan sockerbruk öka produktionen, förbättra kristallkvaliteten, förstärka färgen, minska förluster och minimera driftstopp. Samtidigt bidrar optimerade kemiska lösningar till miljöskydd genom effektivare avloppsrening och minskat kemiskt avfall.
Att välja rätt kemisk partner gör det möjligt för sockerbruk att förbättra produktionseffektiviteten, säkerställa jämn produktkvalitet, förlänga utrustningens livslängd och uppnå långsiktig operativ excellens.