Sukari ni mojawapo ya vyakula vinavyotumiwa sana duniani, hasa vinavyotokana na miwa na beets za sukari. Kuzalisha sukari ya ubora wa juu ni mchakato mgumu unaohusisha hatua nyingi: uchimbaji, uwazi, uvukizi, ufuaji na utakaso. Katika kila hatua ya usindikaji wa sukari, ubora na usafi wa juisi ya sukari unahitaji kudhibitiwa kwa usahihi. Uchafu wa asili, kama vile chembe za kolloidal, protini, rangi na vijidudu, unaweza kuathiri vibaya ufanisi wa uwazi, uchujaji na ufuaji.
Kemikali zina jukumu muhimu katika michakato ya kisasa ya kutengeneza sukari. Bila udhibiti sahihi wa kemikali, uchafu huu unaweza kusababisha unene, matatizo ya rangi na upotevu wa pato. Kemikali za kutengeneza sukari sio tu kwamba huongeza ufanisi na pato, lakini pia huboresha ubora wa bidhaa, kupunguza matumizi ya nishati, na kusaidia viwanda kufikia viwango vya ulinzi wa mazingira. Kemikali hizi zinaweza:
- Boresha ufanisi wa uwazi na athari ya utenganishaji wa kioevu-kigumu.
- Zuia ukuaji wa vijidudu katika juisi ya matunda na sharubati.
- Boresha athari ya kuondoa rangi ya sukari nyeupe iliyosafishwa sana.
- Dhibiti uundaji wa povu na magamba kwenye kivukizi na kivukizi cha utupu.
Makala haya yanachukua miwa kama mfano ili kufupisha kwa kina mchakato wa kutengeneza sukari. Pia yalielezea jinsi kemikali tofauti - dawa za kuua vijidudu, dawa za kuua vijidudu, dawa za kuondoa rangi na dawa za kuua vijidudu - zilivyotumika katika kila hatua ili kuhakikisha utendakazi mzuri na uzalishaji wa sukari wa hali ya juu.
Mchakato wa Uzalishaji wa Sukari na Matumizi ya Kemikali
Maandalizi ya Malighafi
Uzalishaji wa sukari huanza na uvunaji na utayarishaji wa malighafi. Miwa huoshwa na kukatwakatwa ili kuondoa udongo, mawe na majani. Katika hatua hii, ikiwa juisi itaachwa kwa muda mrefu, itaanza kuzaliana vijidudu. Ili kupunguza mzigo wa vijidudu kwenye uso wa malighafi, kuzuia uchafuzi au kuharibika kwa juisi ya sukari wakati wa mchakato wa kusaga, wakati mwingine dawa za kuua vijidudu hutumika kwenye uso wa miwa, maji ya kuhifadhia au vifaa vya kusafisha.
| Aina ya Kiua Vijidudu | Mkazo Unaopendekezwa | Mbinu ya Maombi | Kazi Kuu | Tahadhari | Faida |
| Hipokloriti ya Sodiamu (NaClO) | Klorini isiyo na klorini 50–200 ppm | Kunyunyizia au kuloweka uso wa miwa kwa dakika 5-10 | Utakaso wa wigo mpana, hupunguza mzigo wa vijidudu | Dhibiti kiwango cha klorini (kwa ujumla 50–200 ppm isiyo na klorini). Epuka mabaki ya klorini nyingi kwenye juisi ili kuzuia matatizo ya rangi au fuwele. Suuza au chuja baada ya matumizi ikiwa inahitajika. | Usafishaji wa wigo mpana; gharama nafuu. |
| Sodiamu Dikloroisocyanurati (SDIC) | Klorini isiyo na klorini 50–150 ppm | Kunyunyizia au kuloweka uso wa miwa kwa dakika 5-10 | Utulivu wa hali ya juu, ufanisi mkubwa wa sterilization | Dhibiti klorini isiyo na klorini ili kuepuka kuathiri ufuwele na rangi ya juisi. | Imara zaidi kuliko hipokloriti ya sodiamu; ufanisi mkubwa; klorini iliyobaki inayodhibitiwa; hutumika sana katika mazingira ya usindikaji wa chakula. |
| Peroksidi ya Hidrojeni (H₂O₂) | 0.1%–0.5% | Imeongezwa kwenye maji ya kusafisha au kunyunyizia juu ya uso | Kusafisha vijidudu, hakuna mabaki, rafiki kwa mazingira | Mkusanyiko wa udhibiti; kwa ujumla 0.1–0.5% kwa ajili ya matibabu ya uso. Hushughulikia kwa uangalifu wakati wa operesheni. | Huoza bila mabaki; salama na rafiki kwa mazingira. |
| Maji ya Moto / Mvuke | Maji ya moto kwa nyuzi joto 80–90 au mvuke kwa nyuzi joto 100 | Kusuuza kwa maji ya moto au matibabu ya mvuke kwa dakika 2-5 | Kusafisha vijidudu bila kuongezwa kemikali | Matumizi ya nishati nyingi; inahitaji vifaa vinavyofaa; zingatia tahadhari za usalama. | Hakuna viongeza vya kemikali; hupunguza mabaki ya kemikali. |
| Kusafisha Mimea/Kituo cha Maji | SDIC, 50–100 ppm | Kusafisha vifaa, magari ya usafiri | Huzuia uchafuzi wa sekondari | Badilisha na uangalie kiwango cha klorini isiyo na klorini mara kwa mara. | — |
Mazoezi Yanayopendekezwa
Miwa inapoingia kiwandani, huoshwa kwa maji safi ili kuondoa udongo na uchafu.
Kisha, kuua vijidudu kwenye uso hufanywa kwa kunyunyizia SDIC au hipokloriti ya sodiamu yenye mkusanyiko mdogo kulingana na hali.
Vyanzo vya maji na vifaa vya kusafisha vya kiwanda cha sukari pia vinapaswa kusafishwa mara kwa mara ili kuhakikisha mazingira ya usafi kwa ujumla.
Uchimbaji wa Juisi
Baada ya hatua ya kwanza ya kusafisha na kuua vijidudu. Hatua inayofuata ni kutoa juisi ya miwa. Juisi kwa kawaida hutolewa kwa kutumia mitambo ya kukandamiza au kusambaza. Hatua hii inahusisha kuvunja muundo mgumu wa miwa na kutoa juisi kutoka humo.
Mara nyingi, mashine ya kukamua sukari ya miwa ina vinu vitatu vya kuzungusha pamoja na mashine ya kukata au vile vinavyozunguka. Baada ya miwa kusindikwa kwenye mkanda mmoja wa kukamua sukari, itasafirishwa hadi kwenye mkanda mwingine wa kukamua sukari ili kutoa juisi zaidi. Hata hivyo, kabla ya kusafirishwa, maji yatanyunyiziwa kwanza ili kutoa juisi zaidi. Mabaki yaliyobaki baada ya kukamua sukari huitwa masalia.
Juisi ina uchafu unaoyeyuka na unaoning'inia, ikiwa ni pamoja na nyuzinyuzi za mimea, protini na hata chembe za udongo ambazo zimeoshwa kabisa. Uchafu huu lazima ushughulikiwe ili kuongeza ufanisi wa uwazi na ufuwele unaofuata.
Ufafanuzi wa Juisi ya Miwa
Uchambuzi wa juisi ni hatua muhimu zaidi katika hatua ya mwanzo ya mchakato wa kutengeneza sukari. Lengo ni kuondoa uchafu (kama vile udongo, protini, koloidi, asidi kikaboni, n.k.) kutoka kwa juisi ya miwa na kuboresha usafi wake. Kwa ujumla, Mchakato wa Chokaa hutumika, pamoja na mbinu ya kuelea fosforasi au mbinu ya kaboni.
Matumizi ya kemikali
Chokaa (CaO)/maziwa ya chokaa (Ca(OH)2) : Hupunguza asidi na kusababisha uchafu.
Dioksidi kaboni (CO2)2(inayotumika katika mbinu ya kaboni): Humenyuka pamoja na chokaa na kuunda mgandamizo wa kalsiamu kaboneti, ambao hufyonza uchafu.
Kisaidiaji cha Flocculant/coagulant: Husaidia vitu vikali vilivyoning'inia kutulia haraka.
Hutumika sana: Polyaluminium kloridi (PAC), polyacrylamide (PAM), n.k.
Sulfuri (SO2) au sodiamu sulfite: Ina jukumu katika kung'arisha, kuondoa rangi na kuua vijidudu katika kuelea kwa fosforasi.
Kuchuja na Kupasha Joto
Baada ya kung'arisha, juisi inahitaji kuchujwa ili kuondoa mashapo. Kupasha moto juisi kabla ya uvukizi ni muhimu, kwani husaidia kupunguza mnato wa juisi na kuzuia ukuaji wa vijidudu.
Uvukizi na Mkusanyiko
Kisha juisi ya matunda huchanganywa kwenye sharubati kwa kutumia kivukizaji chenye athari nyingi, na kupunguza kiwango cha unyevu kutoka takriban 85% hadi 30-40%. Uvukizi wa ombwe husaidia kudumisha ubora wa sukari, lakini pia hutoa changamoto kadhaa za uendeshaji:
- Protini zilizoyeyuka na viongeza joto husababisha uundaji wa povu.
- Mkusanyiko wa mizani kwenye uso wa kivukizaji.
Matumizi ya Kemikali:
Vizuia Kuvuja: Vizuia Kuvuja vyenye msingi wa silikoni kwa ajili ya kukandamiza povu kwa joto la juu. Vizuia Kuvuja vyenye msingi wa polima na mafuta vinafaa kwa mifumo ya juisi ya matunda yenye povu la wastani.
Vizuizi/Visafishaji vya Mizani: Huzuia uundaji wa mizani ya kalsiamu kaboneti au salfeti kwenye kiyeyusho.
Athari: Udhibiti mzuri wa povu na kuzuia mizani huhakikisha uvukizi laini, ufanisi mkubwa wa uhamishaji wa joto, na muda mdogo wa kutofanya kazi.
Ufuwele
Mchakato wa ufulishaji katika uzalishaji wa sukari (mara nyingi hujulikana katika tasnia kama kuchemsha) ni hatua muhimu katika kubadilisha sharubati ya sukari iliyokolea kuwa fuwele ngumu za sucrose. Sharubati iliyokolea huchemshwa kwenye birika la utupu ili kuanzisha ufulishaji wa sukari. Ufulishaji sahihi ni muhimu kwa mavuno ya sukari, ukubwa wa fuwele, na rangi. Huu ni mchakato mgumu wa kifizikia ulioundwa kudhibiti ukubwa na usawa wa fuwele za sucrose zilizojaa.
Mara nyingi vidhibiti vya kupooza hutumiwa katika mchakato huu. Vidhibiti vya kupooza hudhibiti uundaji wa povu wakati wa kuchemsha, na kuzuia kufurika kwa sharubati.
Ufuwele thabiti huongeza mavuno ya sukari na hupunguza hasara wakati wa kuzungusha.
Utenganishaji na Utenganishaji
Baada ya uundaji wa fuwele, fuwele hutenganishwa na molasi kwa kutumia mashine ya kusukuma maji na kisha kukaushwa kupitia mabomba ya moto. Molasi zinaweza kusindikwa zaidi kwa ajili ya uzalishaji wa ethanoli, chakula cha wanyama, au matumizi mengine.
Kuondoa Rangi na Kusafisha
Kuondoa rangi na kusafisha ni hatua ya mwisho katika mchakato wa kutengeneza sukari, hasa inayotumika katika uzalishaji wa sukari nyeupe iliyosafishwa yenye usafi wa hali ya juu (kama vile sukari iliyosagwa au sukari ya mwamba). Hatua hii inahitaji matumizi ya kiasi kikubwa cha kemikali na viambato.
Kemikali zinazotumika sana ni pamoja na:
Kaboni iliyoamilishwa (unga au chembechembe): Hufyonza polifenoli, karameli, na rangi nyingine.
Kuondoa rangi ya resini/resini za kubadilishana ioni: Ondoa misombo yenye rangi ya ioni na isiyo ya ioni.
Peroksidi ya hidrojeni (H₂O₂): Huoksidisha rangi zilizobaki, na kuzidisha rangi ya sharubati.
Vipodozi vya kuondoa rangi: Hakikisha thamani za chini za ICUMSA na ubora wa juu wa kuona.
Hapo juu inaelezea michakato mikuu na matumizi ya kemikali katika tasnia ya sukari.
Onyesho la Kemikali Linalohusiana:
Maji machafu kutoka sekta ya sukari hutibiwaje?
Viwanda vya sukari huzalisha maji machafu wakati wa mchakato wa uzalishaji wa sukari. Maji machafu haya ni changamano katika ubora na yana uchafuzi mwingi, yanahitaji matibabu ya maji ya kimfumo kabla ya kutolewa.
Maji machafu hutokana hasa na kuosha malighafi, kusafisha vifaa, maji machafu ya mchakato wa uzalishaji wa sukari, maji ya kupoeza/kupoeza, na kufyonzwa kwa boiler. Maji machafu haya yana sifa ya COD na BOD nyingi sana (kutokana na kiwango cha sukari), kiwango cha juu cha vitu vigumu vilivyoning'inia, uwezo mkubwa wa kuoza, na wakati mwingine huwa na mafuta na matope. Kwa hivyo, mchanganyiko wa michakato—matibabu ya awali + kuganda na kuganda + matibabu ya kibiolojia + matibabu ya hali ya juu—kwa kawaida hutumika kutibu maji machafu haya. Mbinu za kawaida za matibabu ni pamoja na matibabu ya kimwili (kama vile kuganda na kuchuja), matibabu ya kemikali (kama vile kuganda na kutuliza), na matibabu ya kibiolojia (kama vile michakato ya tope iliyoamilishwa na ardhi oevu iliyojengwa).
Ni kemikali gani zinahitajika kutibu maji machafu kutoka kwa tasnia ya sukari?
Hatua maalum na matumizi ya kemikali ni kama ifuatavyo:
| Hatua ya Matibabu | Kusudi | Kemikali Zilizopendekezwa | Kazi Kuu |
| 1. Kuosha Malighafi na Matibabu ya Awali | Ondoa mchanga, matope, nyuzinyuzi, vitu vikali vilivyoning'inia | PAC (Polyaluminum Kloridi) | Kuganda kwa haraka, kuondolewa kwa SS na mawimbi |
| PAM (Polyacrylamide) – Anionic/Nonionic | Uundaji wa Floc, huongeza kutulia | ||
| Kifuta defoamer | Hudhibiti povu linalozalishwa wakati wa kuosha miwa na uchimbaji wa juisi | ||
| 2. Usawa na Marekebisho ya pH | Thibitisha ubora wenye ushawishi, rekebisha pH kwa michakato ya chini | Chokaa (CaO / Ca(OH)₂) | Huongeza pH, kuondoa ugumu kwa sehemu |
| Sodiamu hidroksidi (NaOH) | Marekebisho sahihi ya pH | ||
| Asidi ya Sulfuriki / Asidi ya Hidrokloriki | Hupunguza pH | ||
| Kifuta defoamer | Hupunguza povu kwenye beseni la kusawazisha | ||
| 3. Kuganda na Kuchanganyika kwa Mabaki ya Mifupa (Uchafuzi wa Msingi) | Ondoa vitu vikali vilivyoning'inizwa, koloidi, rangi; punguza COD | PAC / PoliDADMAC / Poliamini | Vigandishi vya msingi vya kuondoa mawingu na rangi |
| PAM (Anioni) | Huboresha nguvu ya floc na kasi ya kutulia | ||
| Visaidia Kuganda (km, Magnesiamu Silikati) | Huongeza uwazi na utendaji wa kutuliza | ||
| 4. Matibabu ya Kibiolojia ya Anaerobic (UASB, EGSB) | Punguza mzigo mkubwa wa kikaboni (COD, BOD) | Viongezeo vya Virutubisho (Vyanzo vya N & P) | Dumisha shughuli za vijidudu na biomasi yenye afya |
| Virekebishaji vya pH | Weka pH bora (6.8–7.2) kwa bakteria wasio na hewa | ||
| Kifuta defoamer | Hukandamiza povu linalohusiana na biogesi | ||
| 5. Matibabu ya Aerobic (Tope Lililoamilishwa, SBR) | Punguza zaidi COD, BOD, amonia | Viongezeo vya Lishe (N & P) | Toa virutubisho vilivyo sawa kwa vijidudu |
| Kifuta defoamer | Hudhibiti povu wakati wa uingizaji hewa | ||
| Vimeng'enya vya kibiolojia / Utamaduni wa Vijidudu | Huongeza ufanisi wa uharibifu wa kibiolojia | ||
| 6. Matibabu ya Kina (Ikiwa viwango vikali vya kutokwa vinatumika) | Boresha uwazi, ondoa COD iliyobaki, SS, rangi | Poliamini / PoliaDADMAC | Uondoaji mkubwa wa rangi na uchafu |
| PAC | Uondoaji wa ziada wa SS na colloid | ||
| PAM (Uzito wa Masi ya Juu) | Usafishaji na ung'arishaji wa mwisho | ||
| Kaboni Iliyoamilishwa | Huondoa rangi, harufu, na mabaki ya kikaboni | ||
| 7. Kuua Vijidudu na Kutumia Maji Tena | Hakikisha usalama wa vijidudu kwa ajili ya kutoa au kutumia tena | Hipokloriti ya Kalsiamu | Usafishaji wa vijidudu wenye nguvu |
| Hipokloriti ya Sodiamu | Kiua vijidudu cha kawaida cha dozi mtandaoni | ||
| SDIC (Sodiamu Dikloroisocyanurati) | Utoaji thabiti na wa muda mrefu wa klorini | ||
| TCCA (Asidi ya Trikloroisocyanuriki) | Kiwango cha juu cha klorini, klorini inayotolewa polepole |
Uzalishaji wa sukari ni mchakato mgumu wa viwanda unaohitaji udhibiti sahihi katika kila hatua—kuanzia utayarishaji wa malighafi na ukamuaji hadi uwazi, uvukizi, ufuwele, utakaso, na matibabu ya maji machafu. Kila hatua ina changamoto zake, ikiwa ni pamoja na vitu vikali vilivyosimamishwa, rangi, shughuli za vijidudu, uundaji wa povu, na mkusanyiko wa mizani. Kwa kuunganisha kemikali zinazofaa katika kila hatua ya mchakato wa uzalishaji wa sukari, viwanda vya sukari vinaweza kuongeza uzalishaji, kuboresha ubora wa fuwele, kuongeza rangi, kupunguza hasara, na kupunguza muda wa kutofanya kazi. Wakati huo huo, suluhisho bora za kemikali huchangia ulinzi wa mazingira kupitia matibabu bora zaidi ya maji machafu na kupunguza taka za kemikali.
Kuchagua mshirika sahihi wa kemikali huruhusu viwanda vya sukari kuboresha ufanisi wa uzalishaji, kuhakikisha ubora wa bidhaa unaoendelea, kuongeza muda wa matumizi ya vifaa, na kufikia ubora wa uendeshaji wa muda mrefu.