შაქარი მსოფლიოში ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ მოხმარებადი საკვები პროდუქტია, რომელიც ძირითადად შაქრის ლერწმისა და შაქრის ჭარხლისგან მიიღება. მაღალი ხარისხის შაქრის წარმოება რთული პროცესია, რომელიც მოიცავს რამდენიმე ეტაპს: ექსტრაქცია, გასუფთავება, აორთქლება, კრისტალიზაცია და რაფინირება. შაქრის გადამუშავების თითოეულ ეტაპზე შაქრის წვენის ხარისხი და სისუფთავე ზუსტად უნდა იყოს კონტროლირებადი. ბუნებრივმა მინარევებმა, როგორიცაა კოლოიდური ნაწილაკები, ცილები, პიგმენტები და მიკროორგანიზმები, შეიძლება სერიოზულად იმოქმედოს გასუფთავების, ფილტრაციისა და კრისტალიზაციის ეფექტურობაზე.
ქიმიკატები გადამწყვეტ როლს ასრულებენ შაქრის წარმოების თანამედროვე პროცესებში. სათანადო ქიმიური კონტროლის გარეშე, ამ მინარევებს შეუძლიათ გამოიწვიონ აქერცვლა, ფერის პრობლემები და წარმოების დანაკარგები. შაქრის წარმოების ქიმიკატები არა მხოლოდ ზრდიან ეფექტურობას და წარმოებას, არამედ აუმჯობესებენ პროდუქტის ხარისხს, ამცირებენ ენერგიის მოხმარებას და ეხმარებიან ქარხნებს გარემოს დაცვის სტანდარტების დაცვაში. ამ ქიმიკატებს შეუძლიათ:
- გაწმენდის ეფექტურობის და მყარი-სითხეული გამოყოფის ეფექტის გაუმჯობესება.
- ხილის წვენსა და სიროფში მიკროორგანიზმების ზრდის პრევენცია.
- გააძლიეროს მაღალი სისუფთავის თეთრი გრანულირებული შაქრის გაუფერულების ეფექტი.
- აკონტროლეთ ქაფის და ნადების წარმოქმნა აორთქლებასა და ვაკუუმურ აორთქლებაში.
სტატიაში შაქრის ლერწამი მაგალითად არის მოყვანილი, რათა ყოვლისმომცველი შეჯამება მოხდეს შაქრის წარმოების პროცესში. ასევე ახსნილია, თუ როგორ გამოიყენებოდა სხვადასხვა ქიმიკატები - ფლოკულანტები, სადეზინფექციო საშუალებები, ფერის გამათხელებელი საშუალებები და ქაფის საწინააღმდეგო საშუალებები - თითოეულ ეტაპზე შეუფერხებელი მუშაობისა და მაღალი ხარისხის შაქრის წარმოების უზრუნველსაყოფად.
შაქრის წარმოების პროცესი და ქიმიკატების გამოყენება
ნედლეულის მომზადება
შაქრის წარმოება იწყება ნედლეულის მოკრეფითა და მომზადებით. შაქრის ლერწამს რეცხავენ და ჭრიან ნიადაგის, კურკებისა და ფოთლების მოსაშორებლად. ამ ეტაპზე, თუ წვენს დიდი ხნის განმავლობაში დატოვებთ, მასში მიკროორგანიზმების გამრავლება დაიწყება. ნედლეულის ზედაპირზე მიკრობული დატვირთვის შესამცირებლად, შაქრის წვენის დაბინძურების ან გაფუჭების თავიდან ასაცილებლად შაქარიზაციის პროცესის დროს, სადეზინფექციო საშუალებები ზოგჯერ გამოიყენება შაქრის ლერწმის, შესანახი წყლის ან საწმენდი აღჭურვილობის ზედაპირზე.
| სადეზინფექციო საშუალების ტიპი | რეკომენდებული კონცენტრაცია | გამოყენების მეთოდი | ძირითადი ფუნქციები | Სიფრთხილის ზომები | უპირატესობები |
| ნატრიუმის ჰიპოქლორიტი (NaClO) | 50–200 ppm თავისუფალი ქლორი | შაქრის ლერწმის ზედაპირის შესხურება ან დალბობა 5-10 წუთის განმავლობაში | ფართო სპექტრის სტერილიზაცია, ამცირებს მიკრობულ დატვირთვას | კონცენტრაციის კონტროლი (ძირითადად 50–200 ppm თავისუფალი ქლორი). ფერის ან კრისტალიზაციის პრობლემების თავიდან ასაცილებლად, მოერიდეთ წვენში ქლორის ჭარბი რაოდენობით დარჩენას. საჭიროების შემთხვევაში, გამოყენების შემდეგ ჩამოიბანეთ ან გადაწურეთ. | ფართო სპექტრის სტერილიზაცია; დაბალი ღირებულება. |
| ნატრიუმის დიქლოროიზოციანურატი (SDIC) | 50–150 ppm თავისუფალი ქლორი | შაქრის ლერწმის ზედაპირის შესხურება ან დალბობა 5-10 წუთის განმავლობაში | მაღალი სტაბილურობა, ძლიერი სტერილიზაციის ეფექტურობა | წვენის კრისტალიზაციისა და ფერის შეცვლის თავიდან ასაცილებლად, აკონტროლეთ თავისუფალი ქლორი. | ნატრიუმის ჰიპოქლორიტზე უფრო სტაბილური; მაღალი ეფექტურობა; კონტროლირებადი ნარჩენი ქლორი; ფართოდ გამოიყენება კვების პროდუქტების გადამუშავების გარემოში. |
| წყალბადის ზეჟანგი (H₂O₂) | 0.1%-0.5% | დაემატა გამწმენდ წყალში ან ზედაპირის შესხურებაში | სტერილიზაცია, ნარჩენების გარეშე, ეკოლოგიურად სუფთა | საკონტროლო კონცენტრაცია; ზედაპირული დამუშავებისთვის, როგორც წესი, 0.1–0.5%. ექსპლუატაციის დროს ფრთხილად მოეპყარით. | იშლება ნარჩენების გარეშე; უსაფრთხო და ეკოლოგიურად სუფთა. |
| ცხელი წყალი / ორთქლი | ცხელი წყალი 80–90°C-ზე ან ორთქლი 100°C-ზე | ჩამოიბანეთ ცხელი წყლით ან ორთქლით 2-5 წუთის განმავლობაში | სტერილიზაცია ქიმიური დანამატების გარეშე | მაღალი ენერგომოხმარება; საჭიროებს შესაბამის აღჭურვილობას; დაიცავით უსაფრთხოების ზომები. | არ შეიცავს ქიმიურ დანამატებს; ამცირებს ქიმიურ ნარჩენებს. |
| მცენარის/დაწესებულების დასუფთავება, წყლის დეზინფექცია | SDIC, 50–100 ppm | აღჭურვილობის, სატრანსპორტო საშუალებების დასუფთავება | ხელს უშლის მეორად დაბინძურებას | რეგულარულად შეცვალეთ და აკონტროლეთ თავისუფალი ქლორის კონცენტრაცია. | — |
რეკომენდებული პრაქტიკა
როდესაც შაქრის ლერწამი ქარხანაში შედის, ის თავდაპირველად სუფთა წყლით ირეცხება ჭუჭყისა და მინარევების მოსაშორებლად.
შემდეგ, პირობების მიხედვით, ზედაპირის დეზინფექცია ხორციელდება დაბალი კონცენტრაციის SDIC-ის ან ნატრიუმის ჰიპოქლორიტის შესხურებით.
შაქრის ქარხნის წყლის წყაროები და საწმენდი აღჭურვილობა ასევე რეგულარულად უნდა დეზინფექცია განხორციელდეს საერთო ჰიგიენური გარემოს უზრუნველსაყოფად.
წვენის გამოყოფა
გაწმენდისა და დეზინფექციის პირველი ეტაპის შემდეგ. შემდეგი ეტაპი შაქრის ლერწმის წვენის ამოღებაა. წვენი, როგორც წესი, მექანიკური დაწნეხვით ან დიფუზიური სისტემებით მიიღება. ეს ეტაპი გულისხმობს შაქრის ლერწმის მყარი სტრუქტურის დაშლას და მისგან წვენის ამოღებას.
უმეტეს შემთხვევაში, შაქრის ლერწმის წვენსაწური შედგება სამი ლილვაკიანი წისქვილისგან, რომლებიც გაერთიანებულია საჭრელთან ან მბრუნავ პირებთან. შაქრის ლერწმის ერთ კონვეიერულ ლენტაზე დამუშავების შემდეგ, იგი გადაიტანება მეორე კონვეიერულ ლენტაზე მეტი წვენის მისაღებად. თუმცა, ტრანსპორტირებამდე, წვენის შემდგომი ამოსაღებად, ჯერ წყალს ასხურებენ. წვენსაწურის შემდეგ დარჩენილ ნარჩენებს ბაგასი ეწოდება.
წვენი შეიცავს ხსნად და სუსპენზიურ მინარევებს, მათ შორის მცენარეულ ბოჭკოებს, ცილებს და მთლიანად ჩამორეცხილ ნიადაგის ნაწილაკებსაც კი. ეს მინარევები უნდა დამუშავდეს შემდგომი გასუფთავებისა და კრისტალიზაციის ეფექტურობის გასაზრდელად.
შაქრის ლერწმის წვენის გასუფთავება
წვენის გასუფთავება შაქრის წარმოების პროცესის ადრეულ ეტაპზე ყველაზე მნიშვნელოვანი ეტაპია. მიზანია შაქრის ლერწმის წვენიდან მინარევების (როგორიცაა ნიადაგი, ცილა, კოლოიდი, ორგანული მჟავა და ა.შ.) მოცილება და მისი სისუფთავის გაუმჯობესება. როგორც წესი, გამოიყენება კირის პროცესი ფოსფორის ფლოტაციის მეთოდთან ან კარბონიზაციის მეთოდთან ერთად.
ქიმიური ნივთიერებების გამოყენება
ლაიმი (CaO)/ლაიმის რძე (Ca(OH)2): ანეიტრალებს მჟავე ნივთიერებებს და ანაწილებს მინარევებს.
ნახშირორჟანგი (CO2) (გამოიყენება კარბონიზაციის მეთოდში): რეაგირებს კირთან კალციუმის კარბონატის ნალექის წარმოქმნით, რომელიც შთანთქავს მინარევებს.
ფლოკულანტი/კოაგულანტი დამხმარე საშუალება: ხელს უწყობს სუსპენზიური მყარი ნაწილაკების სწრაფ დალექვას.
ხშირად გამოყენებული: პოლიალუმინის ქლორიდი (PAC), პოლიაკრილამიდი (PAM) და ა.შ.
გოგირდი (SO2) ან ნატრიუმის სულფიტი: ის როლს ასრულებს ფოსფორის ფლოტაციის დროს გაუფერულებაში, გაუფერულებასა და სტერილიზაციაში.
ფილტრაცია და წინასწარი გათბობა
გასუფთავების შემდეგ, წვენი უნდა გაიფილტროს ნალექის მოსაშორებლად. აორთქლებამდე წვენის წინასწარ გაცხელება უმნიშვნელოვანესია, რადგან ეს ხელს უწყობს წვენის სიბლანტის შემცირებას და ხელს უშლის მიკრობების ზრდას.
აორთქლება და კონცენტრაცია
შემდეგ ხილის წვენი კონცენტრირდება სიროფად მრავალფუნქციური აორთქლების გამოყენებით, რაც ტენიანობის შემცველობას დაახლოებით 85%-დან 30-40%-მდე ამცირებს. ვაკუუმური აორთქლება ხელს უწყობს შაქრის ხარისხის შენარჩუნებას, მაგრამ ასევე წარმოშობს გარკვეულ ოპერაციულ სირთულეებს:
- გახსნილი ცილები და ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები ქაფის წარმოქმნას იწვევს.
- აორთქლების ზედაპირზე ქერცლის დაგროვება.
ქიმიური გამოყენება:
ქაფის საწინააღმდეგო საშუალებები: სილიკონის ბაზაზე დამზადებული ქაფის საწინააღმდეგო საშუალებები მაღალი ტემპერატურის ქაფის ჩასახშობად. პოლიეთერის და ცხიმოვანი სპირტის ბაზაზე დამზადებული ქაფის საწინააღმდეგო საშუალებები, რომლებიც შესაფერისია საშუალო ქაფის შემცველი ხილის წვენის სისტემებისთვის.
ნადების ინჰიბიტორები/დისპერსანტები: ხელს უშლიან კალციუმის კარბონატის ან სულფატის ნადების წარმოქმნას აორთქლებაში.
ზემოქმედება: ქაფის ეფექტური კონტროლი და ნადების წარმოქმნის პრევენცია უზრუნველყოფს გლუვ აორთქლებას, სითბოს გადაცემის უფრო მაღალ ეფექტურობას და შემცირებულ შეფერხების დროს.
კრისტალიზაცია
შაქრის წარმოებაში კრისტალიზაციის პროცესი (რომელსაც ინდუსტრიაში ხშირად დუღილს უწოდებენ) კონცენტრირებული შაქრის სიროფის მყარ საქაროზას კრისტალებად გარდაქმნის გადამწყვეტი ეტაპია. კონცენტრირებული სიროფი ვაკუუმურ ქვაბში დუღდება შაქრის კრისტალიზაციის დასაწყებად. სათანადო კრისტალიზაცია აუცილებელია შაქრის გამოსავლის, კრისტალის ზომისა და ფერისთვის. ეს არის რთული ფიზიკურ-ქიმიური პროცესი, რომელიც შექმნილია დალექილი საქაროზას კრისტალების ზომისა და ერთგვაროვნების გასაკონტროლებლად.
ამ პროცესში ხშირად გამოიყენება ქაფის საწინააღმდეგო საშუალებები. ქაფის საწინააღმდეგო საშუალებები აკონტროლებენ ქაფის წარმოქმნას დუღილის დროს, რაც ხელს უშლის სიროფის გადმოდინებას.
სტაბილური კრისტალიზაცია ზრდის შაქრის მოსავლიანობას და ამცირებს დანაკარგებს ცენტრიფუგირების დროს.
ცენტრიფუგირება და გამოყოფა
კრისტალების წარმოქმნის შემდეგ, კრისტალები გამოყოფილია მელასისგან ცენტრიფუგის გამოყენებით და შემდეგ აშრობენ ცხელი მილებით. მელასას შემდგომი დამუშავება შესაძლებელია ეთანოლის, ცხოველთა საკვების ან სხვა მიზნებისთვის.
გაუფერულება და რაფინირება
გაუფერულება და რაფინირება შაქრის წარმოების პროცესის ბოლო ეტაპია, რომელიც ძირითადად გამოიყენება მაღალი სისუფთავის, თეთრი რაფინირებული შაქრის (მაგალითად, გრანულირებული შაქრის ან ქვანახშირის) წარმოებაში. ეს ეტაპი მოითხოვს დიდი რაოდენობით ქიმიკატებისა და ადსორბენტების გამოყენებას.
ხშირად გამოყენებული ქიმიკატები მოიცავს:
გააქტიურებული ნახშირბადი (ფხვნილი ან გრანულები): შთანთქავს პოლიფენოლებს, კარამელს და სხვა პიგმენტებს.
გაუფერულებელი ფისები/იონგაცვლითი ფისები: იონური და არაიონური ფერადი ნაერთების მოცილება.
წყალბადის ზეჟანგი (H₂O₂): ჟანგავს დარჩენილ პიგმენტებს, რაც კიდევ უფრო აფერმკრთალებს სიროფის ფერს.
გაუფერულებელი აგენტები: უზრუნველყოფენ ICUMSA-ს დაბალ მნიშვნელობებს და მაღალ ვიზუალურ ხარისხს.
ზემოთ მოცემულია შაქრის ინდუსტრიაში ძირითადი პროცესები და ქიმიური გამოყენება.
დაკავშირებული ქიმიკატების ჩვენება:
როგორ ხდება შაქრის ინდუსტრიიდან ჩამდინარე წყლების დამუშავება?
შაქრის ქარხნები შაქრის წარმოების პროცესში წარმოქმნიან ჩამდინარე წყლებს. ეს ჩამდინარე წყლები რთული ხარისხისაა და მაღალი დაბინძურების დატვირთვა აქვს, რაც ჩაშვებამდე წყლის სისტემურ დამუშავებას მოითხოვს.
ჩამდინარე წყლები ძირითადად წარმოიქმნება ნედლეულის რეცხვის, აღჭურვილობის გაწმენდის, შაქრის წარმოების პროცესის ჩამდინარე წყლების, გაგრილების წყლის/კონდენსატის და ქვაბის აფეთქების შედეგად. ეს ჩამდინარე წყლები ხასიათდება ძალიან მაღალი COD და BOD-ით (შაქრის შემცველობის გამო), შეწონილი მყარი ნაწილაკების მაღალი შემცველობით, ძლიერი ბიოდეგრადირებადობით და ზოგჯერ შეიცავს ზეთს და ნალექს. ამიტომ, ამ ჩამდინარე წყლების გასაწმენდად, როგორც წესი, გამოიყენება პროცესების კომბინაცია - წინასწარი დამუშავება + კოაგულაცია და დალექვა + ბიოლოგიური დამუშავება + გაფართოებული დამუშავება. დამუშავების გავრცელებული მეთოდები მოიცავს ფიზიკურ დამუშავებას (როგორიცაა დალექვა და ფილტრაცია), ქიმიურ დამუშავებას (როგორიცაა კოაგულაცია და ნეიტრალიზაცია) და ბიოლოგიურ დამუშავებას (როგორიცაა გააქტიურებული ნალექის პროცესები და ხელოვნური ჭაობები).
რა ქიმიკატებია საჭირო შაქრის ინდუსტრიიდან ჩამდინარე წყლების გასაწმენდად?
კონკრეტული ნაბიჯები და ქიმიური გამოყენების ინსტრუქცია შემდეგია:
| მკურნალობის ეტაპი | მიზანი | რეკომენდებული ქიმიკატები | ძირითადი ფუნქციები |
| 1. ნედლეულის რეცხვა და პირველადი წინასწარი დამუშავება | მოაშორეთ ქვიშა, ტალახი, ბოჭკოები, შეწონილი მყარი ნაწილაკები | PAC (პოლიალუმინის ქლორიდი) | სწრაფი კოაგულაცია, SS-ის და სიმღვრივის მოცილება |
| PAM (პოლიაკრილამიდი) – ანიონური/არაიონური | ფლოკის წარმოქმნა, აძლიერებს დალექვას | ||
| ქაფის საწინააღმდეგო | აკონტროლებს ქაფს, რომელიც წარმოიქმნება ლერწმის რეცხვისა და წვენის გამოწურვის დროს | ||
| 2. გათანაბრება და pH-ის რეგულირება | შემომავალი სითხის ხარისხის სტაბილიზაცია, pH-ის კორექტირება შემდგომი პროცესებისთვის | ლაიმი (CaO / Ca(OH)₂) | ზრდის pH-ს, ნაწილობრივი სიმტკიცის მოხსნას |
| ნატრიუმის ჰიდროქსიდი (NaOH) | pH-ის ზუსტი რეგულირება | ||
| გოგირდმჟავა / მარილმჟავა | ამცირებს pH-ს | ||
| ქაფის საწინააღმდეგო | ამცირებს ქაფს გამათანაბრებელ აუზში | ||
| 3. კოაგულაცია და ფლოკულაცია (პირველადი დალექვა) | მოაშორეთ სუსპენზიური მყარი ნივთიერებები, კოლოიდები, საღებავი; შეამცირეთ COD | PAC / PolyDADMAC / პოლიამინი | პირველადი კოაგულანტები სიმღვრივისა და ფერის მოსაშორებლად |
| PAM (ანიონური) | აუმჯობესებს ფლოკის სიმტკიცეს და დალექვის სიჩქარეს | ||
| კოაგულაციური დამხმარე საშუალებები (მაგ., მაგნიუმის სილიკატი) | აუმჯობესებს სიცხადეს და დაფიქსირების ეფექტურობას | ||
| 4. ანაერობული ბიოლოგიური დამუშავება (UASB, EGSB) | მაღალი ორგანული დატვირთვის შემცირება (COD, BOD) | საკვები დანამატები (აზოტისა და ფოსფორის წყაროები) | მიკრობული აქტივობისა და ჯანსაღი ბიომასის შენარჩუნება |
| pH-ის რეგულატორები | ანაერობული ბაქტერიებისთვის ოპტიმალური pH-ის (6.8–7.2) შენარჩუნება | ||
| ქაფის საწინააღმდეგო | თრგუნავს ბიოგაზთან დაკავშირებულ ქაფს | ||
| 5. აერობული დამუშავება (აქტივირებული ნალექი, SBR) | COD-ის, BOD-ის და ამიაკის შემდგომი შემცირება | საკვები დანამატები (N & P) | მიკროორგანიზმებისთვის დაბალანსებული საკვები ნივთიერებების მიწოდება |
| ქაფის საწინააღმდეგო | აკონტროლებს ქაფს აერაციის დროს | ||
| ბიოფერმენტები / მიკრობული კულტურები | ზრდის ბიოლოგიური დაშლის ეფექტურობას | ||
| 6. გაფართოებული მკურნალობა (თუ გამოიყენება გაწერის მკაცრი სტანდარტები) | გაუმჯობესებული სიცხადე, ნარჩენი COD-ის, SS-ის და ფერის მოცილება | პოლიამინი / პოლიდადმაკი | ძლიერი გაუფერულება და სიმღვრივის მოცილება |
| PAC | დამატებითი SS და კოლოიდური მოცილება | ||
| PAM (მაღალი მოლეკულური წონა) | საბოლოო ფლოკულაცია და გაპრიალება | ||
| გააქტიურებული ნახშირბადი | აშორებს ფერს, სუნს და ორგანულ ნარჩენებს | ||
| 7. დეზინფექცია და წყლის ხელახალი გამოყენება | მიკრობული უსაფრთხოების უზრუნველყოფა განტვირთვის ან ხელახალი გამოყენებისთვის | კალციუმის ჰიპოქლორიტი | ძლიერი დეზინფექცია |
| ნატრიუმის ჰიპოქლორიტი | სადეზინფექციო საშუალებების ონლაინ დოზირების საერთო ონლაინ დოზირება | ||
| SDIC (ნატრიუმის დიქლოროიზოციანურატი) | ქლორის სტაბილური, ხანგრძლივი გამოყოფა | ||
| TCCA (ტრიქლოროიზოციანური მჟავა) | მაღალი ქლორის შემცველობა, ნელი გამოთავისუფლების ქლორირება |
შაქრის წარმოება რთული სამრეწველო პროცესია, რომელიც მოითხოვს ზუსტ კონტროლს ყველა ეტაპზე - ნედლეულის მომზადებიდან და წვენის გამოყოფიდან დაწყებული, გასუფთავებით, აორთქლებით, კრისტალიზაციით, რაფინირებითა და ჩამდინარე წყლების დამუშავებით დამთავრებული. თითოეულ ეტაპს აქვს საკუთარი გამოწვევები, მათ შორის შეწონილი მყარი ნივთიერებები, ფერი, მიკრობული აქტივობა, ქაფის წარმოქმნა და ნადების დაგროვება. შაქრის წარმოების პროცესის თითოეულ ეტაპზე შესაბამისი ქიმიკატების ინტეგრირებით, შაქრის ქარხნებს შეუძლიათ გაზარდონ წარმოება, გააუმჯობესონ კრისტალების ხარისხი, გააუმჯობესონ ფერი, შეამცირონ დანაკარგები და მინიმუმამდე დაიყვანონ შეფერხების დრო. ამავდროულად, ოპტიმიზებული ქიმიური ხსნარები ხელს უწყობს გარემოს დაცვას ჩამდინარე წყლების უფრო ეფექტური დამუშავებისა და ქიმიური ნარჩენების შემცირების გზით.
სწორი ქიმიური პარტნიორის არჩევა შაქრის ქარხნებს საშუალებას აძლევს გააუმჯობესონ წარმოების ეფექტურობა, უზრუნველყონ პროდუქტის თანმიმდევრული ხარისხი, გაახანგრძლივონ აღჭურვილობის სიცოცხლის ხანგრძლივობა და მიაღწიონ გრძელვადიან ოპერაციულ სრულყოფილებას.