Shakar dunyoda eng ko'p iste'mol qilinadigan oziq-ovqat mahsulotlaridan biri bo'lib, asosan shakarqamish va qand lavlagidan olinadi. Yuqori sifatli shakar ishlab chiqarish bir necha bosqichlarni o'z ichiga olgan murakkab jarayondir: ekstraksiya, tozalash, bug'lantirish, kristallanish va tozalash. Shakarni qayta ishlashning har bir bosqichida shakar sharbatining sifati va sofligi aniq nazorat qilinishi kerak. Kolloid zarrachalar, oqsillar, pigmentlar va mikroorganizmlar kabi tabiiy aralashmalar tozalash, filtrlash va kristallanish samaradorligiga jiddiy ta'sir ko'rsatishi mumkin.
Kimyoviy moddalar zamonaviy shakar ishlab chiqarish jarayonlarida muhim rol o'ynaydi. Tegishli kimyoviy nazoratsiz bu aralashmalar shkalaga, rang muammolariga va mahsulot yo'qotilishiga olib kelishi mumkin. Shakar ishlab chiqaruvchi kimyoviy moddalar nafaqat samaradorlik va mahsulotni oshiradi, balki mahsulot sifatini yaxshilaydi, energiya sarfini kamaytiradi va fabrikalarga atrof-muhitni muhofaza qilish standartlariga javob berishga yordam beradi. Ushbu kimyoviy moddalar:
- Tozalash samaradorligini va qattiq-suyuq ajratish effektini yaxshilang.
- Meva sharbati va siropida mikroorganizmlarning ko'payishini oldini oling.
- Yuqori tozaligidagi oq taneli shakarning rangsizlantirish ta'sirini kuchaytiring.
- Bug'latgich va vakuum bug'latgichida ko'pik hosil bo'lishini va quyqa hosil bo'lishini nazorat qiling.
Ushbu maqola shakarqamishdan shakar tayyorlash jarayonini har tomonlama umumlashtirish uchun misol sifatida foydalanadi. Shuningdek, unda har bir bosqichda turli xil kimyoviy moddalar - flokulyantlar, dezinfektsiyalovchi vositalar, rangsizlantiruvchi vositalar va ko'pikni yo'qotuvchilar - qanday qo'llanilgani, uzluksiz ishlash va yuqori sifatli shakar ishlab chiqarishni ta'minlash uchun tushuntirilgan.
Shakar ishlab chiqarish jarayoni va kimyoviy moddalarni qo'llash
Xom ashyo tayyorlash
Shakar ishlab chiqarish xom ashyoni yig'ish va tayyorlash bilan boshlanadi. Shakarqamish tuproq, toshlar va barglarni olib tashlash uchun yuviladi va maydalanadi. Bu bosqichda, agar sharbat uzoq vaqt davomida qoldirilsa, u mikroorganizmlarni ko'paytira boshlaydi. Xom ashyo yuzasidagi mikrobial yukni kamaytirish, shakar sharbatining ifloslanishi yoki shakarlanish jarayonida buzilishining oldini olish uchun ba'zan shakarqamish yuzasiga, saqlash suviga yoki tozalash uskunalariga dezinfektsiyalovchi vositalar qo'llaniladi.
| Dezinfektsiyalovchi vosita turi | Tavsiya etilgan konsentratsiya | Qo'llash usuli | Asosiy funktsiyalar | Ehtiyot choralari | Afzalliklari |
| Natriy gipoxlorit (NaClO) | 50–200 ppm erkin xlor | Shakarqamish yuzasiga 5-10 daqiqa davomida purkash yoki ho'llash | Keng spektrli sterilizatsiya, mikrobial yukni kamaytiradi | Konsentratsiyani nazorat qiling (odatda 50–200 ppm erkin xlor). Rang yoki kristallanish muammolarini oldini olish uchun sharbat tarkibida ortiqcha xlor qoldiqlaridan saqlaning. Agar kerak bo'lsa, ishlatgandan keyin yuving yoki suvini to'kib tashlang. | Keng spektrli sterilizatsiya; arzon narx. |
| Natriy Dixloroizosiyanurat (SDIC) | 50–150 ppm erkin xlor | Shakarqamish yuzasiga 5-10 daqiqa davomida purkash yoki ho'llash | Yuqori barqarorlik, kuchli sterilizatsiya samaradorligi | Sharbatning kristallanishi va rangiga ta'sir qilmaslik uchun erkin xlorni nazorat qiling. | Natriy gipoxloritga qaraganda barqarorroq; yuqori samaradorlik; nazorat ostidagi qoldiq xlor; oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlash muhitida keng qo'llaniladi. |
| Vodorod peroksid (H₂O₂) | 0,1%–0,5% | Tozalash suviga yoki sirtga purkashga qo'shiladi | Sterilizatsiya, qoldiq yo'q, ekologik toza | Nazorat konsentratsiyasi; sirtni qayta ishlash uchun odatda 0,1–0,5%. Ish paytida ehtiyotkorlik bilan ishlang. | Qoldiqsiz parchalanadi; xavfsiz va ekologik toza. |
| Issiq suv / bug' | 80-90°C haroratda issiq suv yoki 100°C haroratda bug' | 2-5 daqiqa davomida issiq suv yoki bug' bilan yuvish | Kimyoviy qo'shimchalarsiz sterilizatsiya | Yuqori energiya sarfi; tegishli uskunalar talab qilinadi; xavfsizlik choralariga rioya qiling. | Kimyoviy qo'shimchalar yo'q; kimyoviy qoldiqlarni kamaytiradi. |
| Zavod/inshootni tozalash Suvni dezinfeksiya qilish | SDIC, 50–100 ppm | Uskunalarni, transport vositalarini tozalash | Ikkilamchi ifloslanishning oldini oladi | Erkin xlor konsentratsiyasini muntazam ravishda almashtiring va kuzatib boring. | — |
Tavsiya etilgan amaliyot
Shakarqamish zavodga kirganda, u tuproq va iflosliklarni olib tashlash uchun dastlab toza suv bilan yuviladi.
Keyin, sharoitga qarab, past konsentratsiyali SDIC yoki natriy gipoxlorit purkash orqali sirt dezinfeksiyasi amalga oshiriladi.
Shakar zavodining suv manbalari va tozalash uskunalari ham umumiy gigienik muhitni ta'minlash uchun muntazam ravishda dezinfektsiya qilinishi kerak.
Sharbat chiqarish
Tozalash va dezinfeksiya qilishning birinchi bosqichidan so'ng. Keyingi bosqich shakarqamish sharbatini olishdir. Sharbat odatda mexanik presslash yoki diffuziya tizimlari orqali olinadi. Bu bosqich shakarqamishning qattiq tuzilishini buzish va undan sharbatni olishni o'z ichiga oladi.
Ko'pgina hollarda, shakarqamish sharbat chiqargich uchta rolikli tegirmondan, maydalagich yoki aylanadigan pichoqlardan iborat. Shakarqamish bitta konveyer tasmasi orqali qayta ishlangandan so'ng, u ko'proq sharbat chiqarish uchun boshqa konveyer tasmasi orqali uzatiladi. Biroq, tashishdan oldin, sharbatni yanada ko'proq chiqarish uchun avval suv sepiladi. Sharbat chiqarilgandan keyin qolgan qoldiq bagasse deb ataladi.
Sharbat tarkibida eriydigan va suspenziyalangan aralashmalar, jumladan, o'simlik tolalari, oqsillar va hatto butunlay yuvilib ketgan tuproq zarralari mavjud. Keyingi tozalash va kristallanish samaradorligini oshirish uchun bu aralashmalarni qayta ishlash kerak.
Shakarqamish sharbatini tozalash
Sharbatni tiniqlashtirish shakar tayyorlash jarayonining dastlabki bosqichidagi eng muhim bosqichdir. Maqsad shakarqamish sharbatidan iflosliklarni (masalan, tuproq, oqsil, kolloid, organik kislota va boshqalar) olib tashlash va uning tozaligini oshirishdir. Odatda, ohak jarayoni fosforli flotatsiya usuli yoki karbonatlash usuli bilan birlashtiriladi.
Kimyoviy foydalanish
Ohak (CaO)/ohak suti (Ca(OH)2) : Kislotali moddalarni neytrallashtiradi va aralashmalarni cho'ktiradi.
Karbonat angidrid (CO2)2) (karbonatlash usulida ishlatiladi): Ohak bilan reaksiyaga kirishib, kaltsiy karbonat cho'kmasini hosil qiladi, bu esa aralashmalarni adsorbsiyalaydi.
Flokulyant/koagulyant yordami: Mualliflik huquqi ...
Keng tarqalgan: Polialyuminiy xlorid (PAC), poliakrilamid (PAM) va boshqalar.
Oltingugurt (SO4)2) yoki natriy sulfit: Fosfor flotatsiyasida oqartirish, rangsizlantirish va sterilizatsiya qilishda rol o'ynaydi.
Filtrlash va oldindan qizdirish
Tozalashdan so'ng, sharbatni cho'kmani olib tashlash uchun filtrlash kerak. Bug'lanishdan oldin sharbatni oldindan qizdirish juda muhim, chunki bu sharbatning yopishqoqligini kamaytirishga yordam beradi va mikroblarning o'sishini oldini oladi.
Bug'lanish va konsentratsiya
Keyin meva sharbati ko'p effektli bug'latgich yordamida siropga aylantiriladi, bu esa namlik miqdorini taxminan 85% dan 30-40% gacha kamaytiradi. Vakuumli bug'lantirish shakar sifatini saqlashga yordam beradi, ammo u ba'zi operatsion qiyinchiliklarni ham keltirib chiqaradi:
- Erigan oqsillar va sirt faol moddalar ko'pik hosil bo'lishiga olib keladi.
- Bug'latgich yuzasida shkala hosil bo'lishi.
Kimyoviy qo'llanmalar:
Ko'pikni pasaytirgichlar: Yuqori haroratli ko'pikni bostirish uchun silikon asosidagi ko'pikni pasaytirgichlar. O'rtacha ko'pikli meva sharbati tizimlari uchun mos poliester va yog'li spirt asosidagi ko'pikni pasaytirgichlar.
Qalinlik ingibitorlari/dispersantlari: Bug'latgichda kaltsiy karbonat yoki sulfat qalinligining hosil bo'lishining oldini oladi.
Ta'siri: Samarali ko'pikni nazorat qilish va quyqa hosil bo'lishining oldini olish muammosiz bug'lanishni, yuqori issiqlik uzatish samaradorligini va kamroq ishlamay qolish vaqtini ta'minlaydi.
Kristallanish
Shakar ishlab chiqarishdagi kristallanish jarayoni (sanoatda ko'pincha qaynatish deb ataladi) konsentrlangan shakar siropini qattiq saxaroza kristallariga aylantirishda muhim bosqichdir. Konsentrlangan sirop shakar kristallanishini boshlash uchun vakuumli choynakda qaynatiladi. To'g'ri kristallanish shakar hosil bo'lishi, kristall hajmi va rangi uchun juda muhimdir. Bu cho'ktirilgan saxaroza kristallarining hajmi va bir xilligini nazorat qilish uchun mo'ljallangan murakkab fizik-kimyoviy jarayondir.
Bu jarayonda ko'pikni pasaytirgichlar ko'pincha ishlatiladi. Ko'pikni pasaytirgichlar qaynatish paytida ko'pik hosil bo'lishini nazorat qiladi va siropning toshib ketishining oldini oladi.
Barqaror kristallanish shakar hosildorligini oshiradi va santrifugalash paytida yo'qotishlarni kamaytiradi.
Santrifüjlash va ajratish
Kristall hosil bo'lgandan so'ng, kristallar santrifuga yordamida melasdan ajratiladi va keyin issiq quvurlar orqali quritiladi. Melaslar etanol, hayvon ozuqasi yoki boshqa maqsadlarda foydalanish uchun qo'shimcha qayta ishlanishi mumkin.
Rangsizlantirish va tozalash
Shakarni rangsizlantirish va tozalash shakar tayyorlash jarayonining yakuniy bosqichi bo'lib, asosan yuqori tozalikdagi oq rafinlangan shakar (masalan, granulalangan shakar yoki tosh shakar) ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Bu bosqich ko'p miqdorda kimyoviy moddalar va adsorbentlardan foydalanishni talab qiladi.
Keng tarqalgan kimyoviy moddalar quyidagilarni o'z ichiga oladi:
Faollashtirilgan uglerod (kukun yoki granulalar): Polifenollarni, karamelni va boshqa pigmentlarni adsorbsiyalaydi.
Qatronlar/ion almashinuvchi qatronlarni rangsizlantirish: Ion va ion bo'lmagan rangli birikmalarni olib tashlash.
Vodorod peroksid (H₂O₂): Qolgan pigmentlarni oksidlaydi va sirop rangini yanada och qiladi.
Rangsizlantiruvchi vositalar: ICUMSA qiymatlarining pastligi va yuqori vizual sifatni ta'minlang.
Yuqorida shakar sanoatidagi asosiy jarayonlar va kimyoviy qo'llanmalar bayon etilgan.
Tegishli kimyoviy moddalar displeyi:
Shakar sanoatidan chiqadigan oqava suvlar qanday tozalanadi?
Shakar zavodlari shakar ishlab chiqarish jarayonida oqava suvlarni hosil qiladi. Ushbu oqava suvlar sifati jihatidan murakkab va yuqori ifloslanish yukiga ega, shuning uchun suvni oqizishdan oldin tizimli tozalashni talab qiladi.
Oqova suvlar asosan xom ashyoni yuvish, uskunalarni tozalash, shakar ishlab chiqarish jarayonidagi oqava suvlar, sovutish suvi/kondensat va qozonlarni puflashdan kelib chiqadi. Bu oqava suvlar juda yuqori COD va BOD (shakar miqdori tufayli), yuqori darajada osilib turgan qattiq moddalar miqdori, kuchli biologik parchalanish qobiliyati bilan ajralib turadi va ba'zan yog' va loyni o'z ichiga oladi. Shuning uchun, odatda, bu oqava suvlarni tozalash uchun bir qator jarayonlar - oldindan tozalash + koagulyatsiya va cho'ktirish + biologik tozalash + ilg'or tozalash - qo'llaniladi. Umumiy tozalash usullariga fizik tozalash (masalan, cho'ktirish va filtrlash), kimyoviy tozalash (masalan, koagulyatsiya va neytrallash) va biologik tozalash (masalan, faollashtirilgan loy jarayonlari va qurilgan botqoqliklar) kiradi.
Shakar sanoatidan chiqadigan oqava suvlarni tozalash uchun qanday kimyoviy moddalar kerak?
Kimyoviy qo'llanilishning aniq bosqichlari va usullari quyidagilar:
| Davolash bosqichi | Maqsad | Tavsiya etilgan kimyoviy moddalar | Asosiy funktsiyalar |
| 1. Xom ashyoni yuvish va dastlabki ishlov berish | Qum, loy, tolalar, osilgan qattiq moddalarni olib tashlang | PAC (polialuminum xlorid) | Tez koagulyatsiya, SS va loyqalikni olib tashlash |
| PAM (Poliakrilamid) – Anionik/Noionik | Flok hosil bo'lishi, cho'kishni kuchaytiradi | ||
| Ko'pikni yo'qotuvchi | Qamish yuvish va sharbat chiqarish paytida hosil bo'ladigan ko'pikni nazorat qiladi | ||
| 2. Tenglashtirish va pH ni sozlash | Ta'sir sifatini barqarorlashtiring, quyi oqim jarayonlari uchun pH ni sozlang | Ohak (CaO / Ca(OH)₂) | pH ni oshiradi, qisman qattiqlikni yo'qotadi |
| Natriy gidroksid (NaOH) | Aniq pH sozlamalari | ||
| Sulfat kislotasi / Xlorid kislotasi | pH ni pasaytiradi | ||
| Ko'pikni yo'qotuvchi | Tenglashtirish havzasida ko'pikni kamaytiradi | ||
| 3. Koagulyatsiya va flokulyatsiya (Birlamchi cho'kma) | Mualliflik huquqini himoya qilish uchun suspenziyalangan qattiq moddalarni, kolloidlarni, rangni olib tashlang; CODni kamaytiring | PAC / PolyDADMAC / Poliamin | Xiralashish va rangni yo'qotish uchun birlamchi koagulantlar |
| PAM (Anionik) | Flok kuchini va cho'kish tezligini yaxshilaydi | ||
| Koagulyant yordamchilari (masalan, magniy silikati) | Aniqlik va joylashish samaradorligini oshiradi | ||
| 4. Anaerob biologik tozalash (UASB, EGSB) | Yuqori organik yukni (COD, BOD) kamaytiring | Oziq moddalar qo'shimchalari (N&P manbalari) | Mikrobial faollikni va sog'lom biomassani saqlang |
| pH sozlagichlari | Anaerob bakteriyalar uchun optimal pH qiymatini (6.8–7.2) saqlang | ||
| Ko'pikni yo'qotuvchi | Biogaz bilan bog'liq ko'pikni bostiradi | ||
| 5. Aerobik ishlov berish (faollashtirilgan loy, SBR) | COD, BOD, ammiakni yanada kamaytiring | Oziq moddalar qo'shimchalari (N & P) | Mikroorganizmlarni muvozanatli ozuqa moddalari bilan ta'minlang |
| Ko'pikni yo'qotuvchi | Shamollatish paytida ko'pikni boshqaradi | ||
| Biofermentlar / Mikrobial madaniyatlar | Biologik parchalanish samaradorligini oshiradi | ||
| 6. Murakkab davolash (agar qat'iy chiqarish standartlari qo'llanilsa) | Aniqlikni yaxshilang, qoldiq COD, SS, rangni olib tashlang | Poliamin / PolyDADMAC | Kuchli rangsizlantirish va xiralikni yo'qotish |
| PAC | Qo'shimcha SS va kolloidlarni olib tashlash | ||
| PAM (Yuqori molekulyar og'irlik) | Yakuniy flokulyatsiya va jilolash | ||
| Faollashtirilgan uglerod | Rang, hid va organik qoldiqlarni yo'q qiladi | ||
| 7. Dezinfeksiya va suvdan qayta foydalanish | Chiqarish yoki qayta ishlatish uchun mikrobial xavfsizlikni ta'minlang | Kaltsiy gipoxlorit | Kuchli dezinfeksiya |
| Natriy gipoxlorit | Keng tarqalgan onlayn dozalash dezinfektsiyalovchi vositasi | ||
| SDIC (Natriy Dixloroizosiyanurat) | Barqaror, uzoq muddatli xlor ajralib chiqishi | ||
| TCCA (Trixloroizosiyanurik kislota) | Yuqori xlor miqdori, sekin ajralib chiqadigan xlorlash |
Shakar ishlab chiqarish murakkab sanoat jarayoni bo'lib, xom ashyoni tayyorlash va sharbat chiqarishdan tortib, tozalash, bug'lantirish, kristallashtirish, tozalash va oqava suvlarni tozalashgacha bo'lgan har bir bosqichda aniq nazoratni talab qiladi. Har bir bosqich o'ziga xos qiyinchiliklarni, jumladan, to'xtatilgan qattiq moddalar, rang berish, mikrobial faollik, ko'pik hosil bo'lishi va shkala hosil bo'lishini o'z ichiga oladi. Shakar ishlab chiqarish jarayonining har bir bosqichiga tegishli kimyoviy moddalarni kiritish orqali shakar zavodlari ishlab chiqarishni ko'paytirishi, kristall sifatini yaxshilashi, rangini yaxshilashi, yo'qotishlarni kamaytirishi va ishlamay qolish vaqtini minimallashtirishi mumkin. Shu bilan birga, optimallashtirilgan kimyoviy yechimlar oqava suvlarni samaraliroq tozalash va kimyoviy chiqindilarni kamaytirish orqali atrof-muhitni muhofaza qilishga hissa qo'shadi.
To'g'ri kimyoviy sherikni tanlash shakar zavodlariga ishlab chiqarish samaradorligini oshirish, mahsulot sifatining barqarorligini ta'minlash, uskunalarning ishlash muddatini uzaytirish va uzoq muddatli operatsion mukammallikka erishish imkonini beradi.