Şəkər dünyada ən çox istehlak edilən qidalardan biridir və əsasən şəkər qamışı və şəkər çuğundurundan əldə edilir. Yüksək keyfiyyətli şəkər istehsalı bir neçə mərhələni əhatə edən mürəkkəb bir prosesdir: ekstraksiya, təmizlənmə, buxarlanma, kristallaşma və təmizlənmə. Şəkər emalının hər mərhələsində şəkər şirəsinin keyfiyyəti və təmizliyi dəqiq şəkildə nəzarət edilməlidir. Kolloid hissəciklər, zülallar, piqmentlər və mikroorqanizmlər kimi təbii çirklər təmizlənmə, filtrasiya və kristallaşmanın səmərəliliyinə ciddi təsir göstərə bilər.
Kimyəvi maddələr müasir şəkər istehsalı proseslərində mühüm rol oynayır. Düzgün kimyəvi nəzarət olmadan bu çirklər miqyaslanmaya, rəng problemlərinə və məhsul itkisinə səbəb ola bilər. Şəkər istehsalında istifadə olunan kimyəvi maddələr təkcə səmərəliliyi və məhsuldarlığı artırmaqla yanaşı, məhsulun keyfiyyətini də yaxşılaşdırır, enerji istehlakını azaldır və fabriklərin ətraf mühitin mühafizəsi standartlarına cavab verməsinə kömək edir. Bu kimyəvi maddələr:
- Aydınlaşdırma səmərəliliyini və bərk-maye ayırma effektini artırın.
- Meyvə şirəsində və şərbətdə mikroorqanizmlərin böyüməsinin qarşısını alın.
- Yüksək təmizlikli ağ dənəvər şəkərin dekolorizasiya təsirini artırın.
- Buxarlandırıcıda və vakuum buxarlandırıcıda köpük əmələ gəlməsini və qabıqlanmanı idarə edin.
Bu məqalədə şəkər hazırlama prosesini hərtərəfli şəkildə ümumiləşdirmək üçün şəkər qamışından nümunə götürülür. Həmçinin, hamar işləməni və yüksək keyfiyyətli şəkər istehsalını təmin etmək üçün hər mərhələdə müxtəlif kimyəvi maddələrin - flokulyantların, dezinfeksiyaedici maddələrin, rəngsizləşdirici maddələrin və köpüksüzləşdirici maddələrin necə tətbiq olunduğu izah edilir.
Şəkər İstehsal Prosesi və Kimyəvi Maddələrin Tətbiqi
Xammalın hazırlanması
Şəkər istehsalı xammalın yığılması və hazırlanması ilə başlayır. Şəkər qamışı torpaq, daş və yarpaqları təmizləmək üçün yuyulur və doğranır. Bu mərhələdə, şirə uzun müddət saxlanılarsa, mikroorqanizmlər çoxalmağa başlayacaq. Xammalın səthindəki mikrob yükünü azaltmaq, şəkər şirəsinin çirklənməsinin və ya şəkərləşmə prosesi zamanı xarab olmasının qarşısını almaq üçün bəzən şəkər qamışının səthinə, saxlama suyuna və ya təmizləyici avadanlıqlara dezinfeksiyaedici maddələr tətbiq olunur.
| Dezinfeksiyaedici Növü | Tövsiyə olunan Konsentrasiya | Tətbiq üsulu | Əsas funksiyalar | Ehtiyat tədbirləri | Üstünlüklər |
| Natrium Hipoxlorit (NaClO) | 50–200 ppm sərbəst xlor | Şəkər qamışının səthini 5-10 dəqiqə püskürtmək və ya islatmaq | Geniş spektrli sterilizasiya, mikrob yükünü azaldır | Konsentrasiyanı nəzarətdə saxlayın (ümumiyyətlə 50–200 ppm sərbəst xlor). Rəng və ya kristallaşma problemlərinin qarşısını almaq üçün şirədə həddindən artıq xlor qalığının qarşısını alın. Lazım gələrsə, istifadədən sonra yuyun və ya süzün. | Geniş spektrli sterilizasiya; aşağı qiymət. |
| Natrium Dixlorizosiyanurat (SDIC) | 50–150 ppm sərbəst xlor | Şəkər qamışının səthini 5-10 dəqiqə püskürtmək və ya islatmaq | Yüksək sabitlik, güclü sterilizasiya səmərəliliyi | Şirə kristallaşmasına və rənginə təsir etməmək üçün sərbəst xloru nəzarətdə saxlayın. | Natrium hipoxloritdən daha sabitdir; yüksək səmərəlilik; qalıq xlor nəzarətdədir; qida emalı mühitlərində geniş istifadə olunur. |
| Hidrogen Peroksid (H₂O₂) | 0,1%–0,5% | Təmizləyici suya və ya səthə çiləmə üsuluna əlavə olunur | Sterilizasiya, qalıq yoxdur, ətraf mühitə uyğundur | Nəzarət konsentrasiyası; səthi emal üçün ümumiyyətlə 0,1–0,5%. Əməliyyat zamanı ehtiyatla istifadə edin. | Qalıq qoymadan parçalanır; təhlükəsiz və ekoloji cəhətdən təmiz. |
| İsti Su / Buxar | 80-90°C-də isti su və ya 100°C-də buxar | 2-5 dəqiqə isti su və ya buxar müalicəsi ilə yaxalamaq | Kimyəvi əlavələr olmadan sterilizasiya | Yüksək enerji istehlakı; müvafiq avadanlıq tələb edir; təhlükəsizlik tədbirlərinə əməl edin. | Kimyəvi qatqılar yoxdur; kimyəvi qalıqları azaldır. |
| Zavod/Müəssisə Təmizləmə Su Dezinfeksiyası | SDIC, 50–100 ppm | Avadanlıqların, nəqliyyat vasitələrinin təmizlənməsi | İkinci dərəcəli çirklənmənin qarşısını alır | Sərbəst xlor konsentrasiyasını müntəzəm olaraq dəyişdirin və izləyin. | — |
Tövsiyə olunan təcrübə
Şəkər qamışı fabrikə daxil olduqda, çirkləri və çirkləri təmizləmək üçün ilkin olaraq təmiz su ilə yuyulur.
Daha sonra, şəraitə uyğun olaraq aşağı konsentrasiyalı SDIC və ya natrium hipoxlorit çiləməklə səth dezinfeksiyası aparılır.
Şəkər zavodunun su mənbələri və təmizləyici avadanlıqları da ümumi gigiyenik mühiti təmin etmək üçün müntəzəm olaraq dezinfeksiya edilməlidir.
Şirə Çıxarılması
Təmizləmə və dezinfeksiyanın ilk mərhələsindən sonra. Növbəti addım şəkər qamışı şirəsinin çıxarılmasıdır. Şirə adətən mexaniki presləmə və ya diffuziya sistemləri ilə çıxarılır. Bu mərhələ şəkər qamışının sərt strukturunun qırılmasını və ondan şirənin çıxarılmasını əhatə edir.
Əksər hallarda, şəkər qamışı şirəçəkəni doğrayıcı və ya fırlanan bıçaqlarla birlikdə üç diyircəkli dəyirmandan ibarətdir. Şəkər qamışı bir konveyer lentində emal edildikdən sonra daha çox şirə çıxarmaq üçün başqa bir konveyer lentinə ötürülür. Lakin, daşınmadan əvvəl şirəni daha da çıxarmaq üçün əvvəlcə su səpilir. Şirədən sonra qalan qalıq bagasse adlanır.
Şirədə həll olan və asılı vəziyyətdə olan çirklər, o cümlədən bitki lifləri, zülallar və hətta tamamilə yuyulmuş torpaq hissəcikləri var. Sonrakı aydınlaşdırma və kristallaşmanın səmərəliliyini artırmaq üçün bu çirklər emal edilməlidir.
Şəkər qamışı şirəsinin təmizlənməsi
Şirəni təmizləmək şəkər hazırlama prosesinin erkən mərhələsində ən vacib addımdır. Məqsəd şəkər qamışı şirəsindən çirkləri (məsələn, torpaq, zülal, kolloid, üzvi turşu və s.) təmizləmək və onun təmizliyini artırmaqdır. Ümumiyyətlə, fosfor flotasiya metodu və ya karbonasiya metodu ilə birləşdirilmiş Əhəng Prosesi tətbiq olunur.
Kimyəvi istifadə
Əhəng (CaO)/əhəng südü (Ca(OH)2) : Turşu maddələri neytrallaşdırır və çirkləri çökdürür.
Karbon qazı (CO2)2) (karbonlaşma metodunda istifadə olunur): Çirkləri adsorbsiya edən kalsium karbonat çöküntüsü əmələ gətirmək üçün əhənglə reaksiyaya girir.
Flokulyant/koaqulyant köməkçisi: Asılmış bərk maddələrin tez çökməsinə kömək edir.
Tez-tez istifadə olunur: Polialüminium xlorid (PAC), poliakrilamid (PAM) və s.
Kükürd (SO4)2) və ya natrium sulfit: Fosfor flotasiyasında ağartma, rəngsizləşdirmə və sterilizasiyada rol oynayır.
Filtrasiya və Əvvəlcədən Qızdırma
Şəffaflaşdıqdan sonra, çöküntünü təmizləmək üçün şirəni süzmək lazımdır. Buxarlanmadan əvvəl şirəni əvvəlcədən qızdırmaq vacibdir, çünki bu, şirənin özlülüyünü azaltmağa və mikrobların böyüməsinin qarşısını almağa kömək edir.
Buxarlanma və Konsentrasiya
Daha sonra meyvə şirəsi çox effektli buxarlandırıcı istifadə edərək şərbətə qatılır və nəmlik miqdarını təxminən 85%-dən 30-40%-ə endirir. Vakuum buxarlanması şəkərin keyfiyyətini qorumağa kömək edir, lakin eyni zamanda bəzi əməliyyat çətinlikləri yaradır:
- Həll olmuş zülallar və səthi aktiv maddələr köpük əmələ gəlməsinə səbəb olur.
- Buxarlandırıcı səthində ərp yığılması.
Kimyəvi Tətbiqlər:
Köpükləndiricilər: Yüksək temperaturlu köpüyü yatırmaq üçün silikon əsaslı köpükləndiricilər. Orta köpüklü meyvə şirəsi sistemləri üçün uyğun poliester və yağlı spirt əsaslı köpükləndiricilər.
Qabıq İnhibitorları/Dispersantlar: Buxarlandırıcıda kalsium karbonat və ya sulfat qabığının əmələ gəlməsinin qarşısını alır.
Təsir: Səmərəli köpük nəzarəti və miqyasın qarşısının alınması hamar buxarlanmanı, daha yüksək istilik ötürmə səmərəliliyini və daha az dayanma müddətini təmin edir.
Kristallaşma
Şəkər istehsalında kristallaşma prosesi (sənayedə tez-tez qaynatma adlanır) qatılaşdırılmış şəkər siropunun bərk saxaroza kristallarına çevrilməsində vacib bir addımdır. Qatılaşdırılmış sirop şəkər kristallaşmasını başlatmaq üçün vakuum çaydanında qaynadılır. Düzgün kristallaşma şəkərin çıxımı, kristal ölçüsü və rəngi üçün vacibdir. Bu, çökmüş saxaroza kristallarının ölçüsünü və vahidliyini idarə etmək üçün hazırlanmış mürəkkəb fiziki-kimyəvi bir prosesdir.
Bu prosesdə tez-tez köpükləndiricilərdən istifadə olunur. Köpükləndiricilər qaynama zamanı köpük əmələ gəlməsini idarə edir və şərbətin daşmasının qarşısını alır.
Sabit kristallaşma şəkərin məhsuldarlığını artırır və santrifüqləmə zamanı itkiləri azaldır.
Santrifüj və Ayrılma
Kristal əmələ gəldikdən sonra, kristallar santrifüj istifadə edərək pekmezdən ayrılır və sonra isti borular vasitəsilə qurudulur. Pekmezlər etanol, heyvan yemi və ya digər məqsədlər üçün əlavə emal edilə bilər.
Rəngsizləşdirmə və Təmizləmə
Şəkərin rəngsizləşdirilməsi və təmizlənməsi şəkər hazırlama prosesinin son mərhələsidir və əsasən yüksək təmizlikli, ağ rafinə edilmiş şəkərin (məsələn, dənəvər şəkər və ya daş şəkəri) istehsalında istifadə olunur. Bu mərhələ çoxlu miqdarda kimyəvi maddələrin və adsorbentlərin istifadəsini tələb edir.
Tez-tez istifadə olunan kimyəvi maddələrə aşağıdakılar daxildir:
Aktivləşdirilmiş karbon (toz və ya qranullar): Polifenolları, karameli və digər piqmentləri adsorbsiya edir.
Qətranların/ion mübadiləsi qətranlarının rəngsizləşdirilməsi: İon və qeyri-ion rəngli birləşmələri təmizləyin.
Hidrogen peroksid (H₂O₂): Qalan piqmentləri oksidləşdirir və şərbətin rəngini daha da açıqlaşdırır.
Rəngsizləşdirici maddələr: Aşağı ICUMSA dəyərlərini və yüksək vizual keyfiyyəti təmin edin.
Yuxarıda şəkər sənayesindəki əsas proseslər və kimyəvi tətbiqlər təsvir edilmişdir.
Əlaqəli Kimyəvi Maddələrin Göstərilməsi：
Şəkər sənayesindən çıxan çirkab suları necə təmizlənir?
Şəkər fabrikləri şəkər istehsalı prosesi zamanı çirkab suları əmələ gətirir. Bu çirkab suları keyfiyyətcə mürəkkəbdir və yüksək çirklənmə yükünə malikdir, buna görə də axıdılmazdan əvvəl suyun sistematik təmizlənməsi tələb olunur.
Çirkab suları əsasən xammalın yuyulması, avadanlıqların təmizlənməsi, şəkər istehsalı prosesinin çirkab suları, soyuducu su/kondensat və qazanların üfürülməsindən qaynaqlanır. Bu çirkab suları çox yüksək COD və BOD (şəkər tərkibinə görə), yüksək asılı bərk maddələrin tərkibi, güclü bioloji parçalanma qabiliyyəti ilə xarakterizə olunur və bəzən yağ və lil ehtiva edir. Buna görə də, bu çirkab sularını təmizləmək üçün adətən bir neçə proses - əvvəlcədən təmizləmə + laxtalanma və çöküntü + bioloji təmizləmə + qabaqcıl təmizləmə - istifadə olunur. Ümumi təmizləmə üsullarına fiziki təmizləmə (məsələn, çöküntüləmə və filtrasiya), kimyəvi təmizləmə (məsələn, laxtalanma və neytrallaşdırma) və bioloji təmizləmə (məsələn, aktivləşdirilmiş lil prosesləri və tikilmiş bataqlıqlar) daxildir.
Şəkər sənayesindən çıxan çirkab sularını təmizləmək üçün hansı kimyəvi maddələrə ehtiyac var?
Xüsusi addımlar və kimyəvi tətbiqlər aşağıdakılardır:
| Müalicə mərhələsi | Məqsəd | Tövsiyə olunan kimyəvi maddələr | Əsas funksiyalar |
| 1. Xammalın yuyulması və ilkin ilkin təmizlənməsi | Qum, palçıq, liflər, asılı bərk maddələri çıxarın | PAC (Polialüminium Xlorid) | Sürətli laxtalanma, SS və bulanıqlığın aradan qaldırılması |
| PAM (Poliakrilamid) – Anionik/Qeyriionik | Flok əmələ gəlməsi, çökməni artırır | ||
| Köpükləndirici | Qamış yuma və şirə çıxarma zamanı əmələ gələn köpüyü nəzarətdə saxlayır | ||
| 2. Bərabərləşdirmə və pH tənzimlənməsi | Təsir keyfiyyətini sabitləşdirin, aşağı axın prosesləri üçün pH-ı tənzimləyin | Əhəng (CaO / Ca(OH)₂) | pH səviyyəsini artırır, qismən sərtliyin aradan qaldırılması |
| Natrium Hidroksid (NaOH) | Dəqiq pH tənzimlənməsi | ||
| Kükürd turşusu / Xlorid turşusu | pH-ı aşağı salır | ||
| Köpükləndirici | Bərabərləşdirmə hövzəsində köpüyü azaldır | ||
| 3. Laxtalanma və Flokulyasiya (İlkin Çöküntü) | Asılmış bərk maddələri, kolloidləri, rəngi çıxarın; COD-u azaldın | PAC / PolyDADMAC / Poliamin | Bulanıqlıq və rəng aradan qaldırılması üçün ilkin koagulyantlar |
| PAM (Anionik) | Flok gücünü və çökmə sürətini artırır | ||
| Koaqulyant Köməkçiləri (məsələn, Maqnezium Silikat) | Aydınlığı və həlletmə performansını artırır | ||
| 4. Anaerob Bioloji Təmizləmə (UASB, EGSB) | Yüksək üzvi yükü (COD, BOD) azaldın | Qida əlavələri (N&P mənbələri) | Mikrob aktivliyini və sağlam biokütləni qoruyun |
| pH tənzimləyiciləri | Anaerob bakteriyalar üçün optimal pH səviyyəsini (6.8–7.2) saxlayın | ||
| Köpükləndirici | Bioqazla əlaqəli köpüyü basdırır | ||
| 5. Aerobik müalicə (Aktivləşdirilmiş çamur, SBR) | COD, BOD və ammonyakı daha da azaldın | Qida Əlavələri (N & P) | Mikroorqanizmlərə balanslı qida maddələri verin |
| Köpükləndirici | Aerasiya zamanı köpüyü idarə edir | ||
| Biofermentlər / Mikrob Kulturaları | Bioloji parçalanma səmərəliliyini artırır | ||
| 6. Qabaqcıl Müalicə (Əgər ciddi xəstəxanadan çıxma standartları tətbiq olunarsa) | Aydınlığı artırın, qalıq COD, SS, rəngi çıxarın | Poliamin / PolyDADMAC | Güclü rəngsizləşdirmə və bulanıqlığın aradan qaldırılması |
| PAC | Əlavə SS və kolloid çıxarılması | ||
| PAM (Yüksək Molekulyar Çəki) | Son flokulyasiya və cilalama | ||
| Aktivləşdirilmiş Karbon | Rəng, qoxu və üzvi qalıqları təmizləyir | ||
| 7. Dezinfeksiya və suyun təkrar istifadəsi | Boşalma və ya təkrar istifadə üçün mikrobial təhlükəsizliyi təmin edin | Kalsium hipoxlorit | Güclü dezinfeksiya |
| Natrium hipoxlorit | Onlayn dezinfeksiyaedici maddələrin dozası | ||
| SDIC (Natrium Dixlorizosiyanurat) | Sabit, uzunmüddətli xlor buraxma | ||
| TCCA (Trixlorizosiyanurik Turşusu) | Yüksək xlor tərkibi, yavaş buraxılan xlorlaşdırma |
Şəkər istehsalı, xammalın hazırlanmasından və şirəsinin çıxarılmasından tutmuş aydınlaşdırmaya, buxarlanmaya, kristallaşmaya, təmizlənməyə və çirkab sularının təmizlənməsinə qədər hər mərhələdə dəqiq nəzarət tələb edən mürəkkəb bir sənaye prosesidir. Hər mərhələ asılı bərk maddələr, rəng, mikrob aktivliyi, köpük əmələ gəlməsi və miqyas yığılması da daxil olmaqla öz çətinliklərini təqdim edir. Şəkər istehsalı prosesinin hər mərhələsinə uyğun kimyəvi maddələri daxil etməklə, şəkər fabrikləri məhsuldarlığı artıra, kristal keyfiyyətini yaxşılaşdıra, rəngini artıra, itkiləri azalda və dayanma müddətini minimuma endirə bilər. Eyni zamanda, optimallaşdırılmış kimyəvi həllər daha səmərəli çirkab sularının təmizlənməsi və kimyəvi tullantıların azaldılması yolu ilə ətraf mühitin qorunmasına töhfə verir.
Düzgün kimyəvi tərəfdaş seçmək şəkər fabriklərinə istehsal səmərəliliyini artırmağa, məhsulun keyfiyyətinin sabitliyini təmin etməyə, avadanlıqların ömrünü uzatmağa və uzunmüddətli əməliyyat mükəmməlliyinə nail olmağa imkan verir.