Қант - әлемдегі ең көп тұтынылатын тағамдардың бірі, негізінен қант қамысы мен қант қызылшасынан алынады. Жоғары сапалы қант өндіру - бірнеше кезеңдерді қамтитын күрделі процесс: экстракция, тазарту, булану, кристалдану және тазарту. Қантты өңдеудің әрбір кезеңінде қант шырынының сапасы мен тазалығын дәл бақылау қажет. Коллоидты бөлшектер, ақуыздар, пигменттер және микроорганизмдер сияқты табиғи қоспалар тазарту, сүзу және кристалдану тиімділігіне айтарлықтай әсер етуі мүмкін.
Химиялық заттар қазіргі заманғы қант өндіру процестерінде маңызды рөл атқарады. Тиісті химиялық бақылау болмаса, бұл қоспалар қабыршақтануға, түс проблемаларына және өнімнің жоғалуына әкелуі мүмкін. Қант өндіруге арналған химиялық заттар тиімділік пен өнімділікті арттырып қана қоймай, сонымен қатар өнім сапасын жақсартады, энергия тұтынуды азайтады және зауыттардың қоршаған ортаны қорғау стандарттарына сәйкес келуіне көмектеседі. Бұл химиялық заттар:
- Тазарту тиімділігін және қатты сұйықтықты бөлу әсерін жақсартыңыз.
- Жеміс шырыны мен сироптағы микроорганизмдердің өсуін болдырмаңыз.
- Жоғары тазалықтағы ақ түйіршіктелген қанттың түссіздендіру әсерін күшейтіңіз.
- Буландырғышта және вакуумды буландырғышта көбіктің пайда болуын және қабыршақтануын бақылау.
Бұл мақалада қант жасау процесін жан-жақты қорытындылау үшін қант қамысы мысал ретінде келтірілген. Сондай-ақ, үздіксіз жұмыс істеуді және жоғары сапалы қант өндірісін қамтамасыз ету үшін әр кезеңде әртүрлі химиялық заттардың - флокулянттардың, дезинфекциялық заттардың, түссіздендіргіштердің және көбікті кетіргіштердің қалай қолданылатыны түсіндірілген.
Қант өндіру процесі және химиялық заттарды қолдану
Шикізатты дайындау
Қант өндірісі шикізатты жинау және дайындаудан басталады. Қант қамысы топырақты, тастарды және жапырақтарды кетіру үшін жуылып, туралады. Бұл кезеңде, егер шырын ұзақ уақыт тұрса, ол микроорганизмдерді көбейте бастайды. Шикізат бетіндегі микробтық жүктемені азайту, қант шырынының ластануын немесе қанттау процесі кезінде бұзылуын болдырмау үшін кейде қант қамысының бетіне, сақтау суына немесе тазалау жабдықтарына дезинфекциялық құралдар қолданылады.
| Дезинфекциялаушы зат түрі | Ұсынылатын концентрация | Қолдану әдісі | Негізгі функциялар | Сақтық шаралары | Артықшылықтары |
| Натрий гипохлориті (NaClO) | 50–200 ppm бос хлор | Қант қамысының бетіне 5-10 минут бүрку немесе сулау | Кең спектрлі стерилизация, микробтық жүктемені азайтады | Концентрацияны бақылаңыз (әдетте 50–200 ppm бос хлор). Түс немесе кристалдану мәселелерін болдырмау үшін шырындағы хлордың шамадан тыс қалдықтарынан аулақ болыңыз. Қажет болса, қолданғаннан кейін шайыңыз немесе ағызыңыз. | Кең спектрлі стерилизация; төмен баға. |
| Натрий дихлоризоцианураты (SDIC) | 50–150 ppm бос хлор | Қант қамысының бетіне 5-10 минут бүрку немесе сулау | Жоғары тұрақтылық, күшті зарарсыздандыру тиімділігі | Шырынның кристалдануы мен түсіне әсер етпеу үшін бос хлорды бақылаңыз. | Натрий гипохлоритіне қарағанда тұрақтырақ; жоғары тиімділік; бақыланатын қалдық хлор; тамақ өңдеу орталарында кеңінен қолданылады. |
| Сутегі асқын тотығы (H₂O₂) | 0,1%–0,5% | Тазартқыш суға немесе беткі шашыратуға қосылады | Стерилизация, қалдықсыз, экологиялық таза | Бақылау концентрациясы; беттік өңдеу үшін әдетте 0,1–0,5%. Жұмыс кезінде абайлап ұстаңыз. | Қалдық қалдырмай ыдырайды; қауіпсіз және экологиялық таза. |
| Ыстық су / бу | 80-90°C температурадағы ыстық су немесе 100°C температурадағы бу | Ыстық сумен немесе бумен 2-5 минут шайыңыз | Химиялық қоспаларсыз стерилизациялау | Жоғары энергия тұтыну; тиісті жабдықты қажет етеді; қауіпсіздік шараларын сақтаңыз. | Химиялық қоспалар жоқ; химиялық қалдықтарды азайтады. |
| Зауытты/нысанды тазалау Суды зарарсыздандыру | SDIC, 50–100 ppm | Жабдықтарды, көлік құралдарын тазалау | Екінші реттік ластанудың алдын алады | Бос хлор концентрациясын үнемі ауыстырып отырыңыз және бақылаңыз. | — |
Ұсынылатын тәжірибе
Қант қамысы зауытқа түскен кезде, ол топырақ пен қоспаларды кетіру үшін алдымен таза сумен жуылады.
Содан кейін, жағдайға сәйкес төмен концентрациялы SDIC немесе натрий гипохлоритін бүрку арқылы беттік дезинфекция жүргізіледі.
Қант зауытының су көздері мен тазалау жабдықтары жалпы гигиеналық ортаны қамтамасыз ету үшін үнемі зарарсыздандырылуы керек.
Шырын сығу
Тазалау және дезинфекциялаудың бірінші кезеңінен кейін. Келесі қадам - қант қамысы шырынын алу. Шырын әдетте механикалық престеу немесе диффузиялық жүйелер арқылы алынады. Бұл қадам қант қамысының қатты құрылымын бұзып, одан шырынды алуды қамтиды.
Көп жағдайда қант қамысынан жасалған шырын сыққыш үш роликті диірменнен және ұсақтағыштан немесе айналмалы жүздерден тұрады. Қант қамысы бір конвейер таспасында өңделгеннен кейін, ол көбірек шырын алу үшін басқа конвейер таспасына жіберіледі. Дегенмен, тасымалдау алдында шырынды одан әрі алу үшін алдымен су себіледі. Шырын сыққаннан кейін қалған қалдық багассе деп аталады.
Шырынның құрамында еритін және қалқымалы қоспалар, соның ішінде өсімдік талшықтары, ақуыздар және тіпті толығымен жуылып кеткен топырақ бөлшектері бар. Бұл қоспаларды кейінгі тазарту мен кристалдану тиімділігін арттыру үшін өңдеу қажет.
Қант қамысы шырынын тазарту
Шырынды тазарту қант жасау процесінің алғашқы кезеңіндегі ең маңызды қадам болып табылады. Мақсат - қант қамысы шырынынан қоспаларды (мысалы, топырақ, ақуыз, коллоид, органикалық қышқыл және т.б.) кетіру және оның тазалығын жақсарту. Әдетте, әк процесі фосфор флотациясы әдісімен немесе карбонизациялау әдісімен біріктіріліп қолданылады.
Химиялық қолдану
Әк (CaO)/әк сүті (Ca(OH)2) : Қышқыл заттарды бейтараптандырады және қоспаларды тұндырады.
Көмірқышқыл газы (CO2)2) (карбондау әдісінде қолданылады): Әкпен әрекеттесіп, қоспаларды адсорбциялайтын кальций карбонаты тұнбасын түзеді.
Флокулянт/коагулянт: қалқымалы қатты заттардың тез тұнуына көмектеседі.
Жиі қолданылатындар: полиалюминий хлориді (PAC), полиакриламид (PAM) және т.б.
Күкірт (SO)2) немесе натрий сульфиті: Ол фосфор флотациясында ағартуда, түссіздендіруде және зарарсыздандыруда рөл атқарады.
Сүзу және алдын ала қыздыру
Тазартылғаннан кейін, шырын тұнбаны кетіру үшін сүзгіден өткізу керек. Булану алдында шырынды алдын ала қыздыру өте маңызды, себебі бұл шырынның тұтқырлығын азайтуға көмектеседі және микробтардың өсуіне жол бермейді.
Булану және концентрация
Содан кейін жеміс шырыны көп әсерлі буландырғышты пайдаланып сиропқа концентрленеді, бұл ылғалдылықты шамамен 85%-дан 30-40%-ға дейін төмендетеді. Вакуумдық булану қанттың сапасын сақтауға көмектеседі, бірақ сонымен бірге кейбір пайдалану қиындықтарын тудырады:
- Еріген ақуыздар мен беттік белсенді заттар көбіктің пайда болуына әкеледі.
- Буландырғыш бетінде қақ жиналуы.
Химиялық қолданылуы:
Көбіктен тазартқыштар: Жоғары температурадағы көбікті басуға арналған силикон негізіндегі көбіктен тазартқыштар. Орташа көбікті жеміс шырындары жүйелеріне жарамды полиэфир және майлы спирт негізіндегі көбіктен тазартқыштар.
Қақ ингибиторлары/дисперганттары: Буландырғышта кальций карбонаты немесе сульфат қақтарының пайда болуына жол бермейді.
Әсері: Көбікті тиімді бақылау және қақ түзілуінің алдын алу буланудың бірқалыпты жүруін, жылу беру тиімділігінің жоғарылауын және тоқтап қалу уақытының аз болуын қамтамасыз етеді.
Кристалдану
Қант өндірісіндегі кристалдану процесі (өнеркәсіпте көбінесе қайнату деп аталады) концентрлі қант сиропын қатты сахароза кристалдарына айналдырудағы маңызды қадам болып табылады. Концентрлі сироп қант кристалдануын бастау үшін вакуумдық шәйнекте қайнатылады. Дұрыс кристалдану қанттың шығуы, кристал өлшемі және түсі үшін өте маңызды. Бұл тұнбаға түскен сахароза кристалдарының өлшемі мен біркелкілігін бақылауға арналған күрделі физика-химиялық процесс.
Бұл процесте көбіктенбейтіндер жиі қолданылады. Көбіктенбейтіндер қайнату кезінде көбіктің пайда болуын бақылайды, сироптың төгілуіне жол бермейді.
Тұрақты кристалдану қанттың шығымын арттырады және центрифугалау кезіндегі шығындарды азайтады.
Центрифугалау және бөлу
Кристалл түзілгеннен кейін, кристалдар центрифуга көмегімен сірнеден бөлінеді, содан кейін ыстық құбырлар арқылы кептіріледі. Сірне этанол, мал азығын өндіру немесе басқа мақсаттарда пайдалану үшін одан әрі өңделуі мүмкін.
Түссіздендіру және тазарту
Түссіздендіру және тазарту қант жасау процесінің соңғы кезеңі болып табылады, негізінен жоғары тазалықтағы ақ тазартылған қант (мысалы, түйіршіктелген қант немесе тас қант) өндірісінде қолданылады. Бұл кезең көп мөлшерде химиялық заттар мен адсорбенттерді пайдалануды талап етеді.
Жиі қолданылатын химиялық заттарға мыналар жатады:
Белсендірілген көмір (ұнтақ немесе түйіршіктер): полифенолдарды, карамельді және басқа пигменттерді адсорбциялайды.
Шайырларды/ион алмастырғыш шайырларды түссіздендіру: Иондық және иондық емес түсті қосылыстарды алып тастаңыз.
Сутегі асқын тотығы (H₂O₂): Қалған пигменттерді тотықтырады, сироптың түсін одан әрі ашық етеді.
Түссіздендіруші агенттер: ICUMSA мәндерінің төмендігін және жоғары визуалды сапаны қамтамасыз етіңіз.
Жоғарыда қант өнеркәсібіндегі негізгі процестер мен химиялық қолданыстар сипатталған.
Байланысты химиялық заттардың дисплейі:
Қант өнеркәсібінен шығатын ағынды сулар қалай тазартылады?
Қант зауыттары қант өндіру процесінде ағынды суларды шығарады. Бұл ағынды сулардың сапасы күрделі және ластану жүктемесі жоғары, сондықтан оларды төгу алдында суды жүйелі түрде тазарту қажет.
Ағынды сулар негізінен шикізатты жуудан, жабдықты тазалаудан, қант өндірісі процесінің ағынды суларынан, салқындатқыш судан/конденсаттан және қазандықтарды үрлеуден келеді. Бұл ағынды сулар өте жоғары COD және BOD (қант құрамына байланысты), жоғары мөлшерде қалқымалы қатты заттармен, күшті биологиялық ыдырау қабілетімен сипатталады және кейде май мен тұнбаны қамтиды. Сондықтан, бұл ағынды суларды тазарту үшін әдетте процестердің үйлесімі - алдын ала өңдеу + коагуляция және тұндыру + биологиялық тазарту + озық тазарту - қолданылады. Жалпы тазарту әдістеріне физикалық тазарту (мысалы, тұндыру және сүзу), химиялық тазарту (мысалы, коагуляция және бейтараптандыру) және биологиялық тазарту (мысалы, белсендірілген тұнба процестері және салынған батпақты жерлер) жатады.
Қант өнеркәсібінен шығатын ағынды суларды тазарту үшін қандай химиялық заттар қажет?
Химиялық қолданудың нақты қадамдары мен әдістері келесідей:
| Емдеу кезеңі | Мақсаты | Ұсынылатын химиялық заттар | Негізгі функциялар |
| 1. Шикізатты жуу және бастапқы алдын ала өңдеу | Құмды, балшықты, талшықтарды, қалқымалы қатты заттарды алып тастаңыз | PAC (полиалюминий хлориді) | Жылдам коагуляция, SS және лайлануды жою |
| PAM (полиакриламид) – анионды/ионды емес | Флок түзілуі, шөгуді күшейтеді | ||
| Көбіктен тазартқыш | Қамысты жуу және шырын сығу кезінде пайда болатын көбікті бақылайды | ||
| 2. Теңестіру және рН реттеу | Әсер ету сапасын тұрақтандырыңыз, төменгі ағыс процестері үшін рН реттеңіз | Әк (CaO / Ca(OH)₂) | рН деңгейін көтереді, қаттылықты ішінара жояды |
| Натрий гидроксиді (NaOH) | Дәл рН түзету | ||
| Күкірт қышқылы / Тұз қышқылы | рН деңгейін төмендетеді | ||
| Көбіктен тазартқыш | Теңестіру алабындағы көбікті азайтады | ||
| 3. Коагуляция және флокуляция (бастапқы шөгінді) | Қалыпты қатты заттарды, коллоидтарды, бояғыштарды алып тастаңыз; COD мөлшерін азайтыңыз | PAC / PolyDADMAC / Полиамин | Лайлылық пен түсті кетіруге арналған бастапқы коагулянттар |
| PAM (аниондық) | Флоктың беріктігін және тұну жылдамдығын жақсартады | ||
| Коагулянттар (мысалы, магний силикаты) | Анықтық пен орнату өнімділігін жақсартады | ||
| 4. Анаэробты биологиялық өңдеу (UASB, EGSB) | Жоғары органикалық жүктемені (COD, BOD) азайтыңыз | Қоректік қоспалар (N&P көздері) | Микробтық белсенділікті және сау биомассаны сақтау |
| рН реттегіштері | Анаэробты бактериялар үшін оңтайлы рН деңгейін (6,8–7,2) сақтаңыз | ||
| Көбіктен тазартқыш | Биогазға байланысты көбікті басады | ||
| 5. Аэробты өңдеу (белсендірілген тұнба, SBR) | COD, BOD, аммиакты одан әрі азайтыңыз | Қоректік қоспалар (N & P) | Микроорганизмдерді теңдестірілген қоректік заттармен қамтамасыз ету |
| Көбіктен тазартқыш | Аэрация кезінде көбікті басқарады | ||
| Биоферменттер / Микробтық дақылдар | Биологиялық ыдырау тиімділігін арттырады | ||
| 6. Жетілдірілген емдеу (егер қатаң ауруханадан шығару стандарттары қолданылса) | Ашықтықты жақсартыңыз, қалдық COD, SS, түсті кетіріңіз | Полиамин / ПолиДАДМАК | Күшті түссіздендіру және лайлылықты кетіру |
| PAC | Қосымша SS және коллоидты жою | ||
| PAM (жоғары молекулалық салмақ) | Соңғы флокуляция және жылтырату | ||
| Белсендірілген көмір | Түсті, иісті және органикалық қалдықтарды кетіреді | ||
| 7. Дезинфекция және суды қайта пайдалану | Тастап тастау немесе қайта пайдалану кезінде микробтық қауіпсіздікті қамтамасыз етіңіз | Кальций гипохлориті | Күшті дезинфекция |
| Натрий гипохлориті | Интернеттегі кең таралған мөлшерлеуші дезинфекциялық зат | ||
| SDIC (натрий дихлоризоцианураты) | Тұрақты, ұзақ уақытқа созылатын хлор бөлінуі | ||
| TCCA (трихлоризоцианур қышқылы) | Хлордың жоғары мөлшері, баяу босатылатын хлорлау |
Қант өндірісі - шикізатты дайындау мен шырын сығып алудан бастап, тазартуға, булануға, кристалдануға, тазартуға және ағынды суларды тазартуға дейінгі әрбір кезеңде дәл бақылауды қажет ететін күрделі өндірістік процесс. Әрбір кезеңнің өзіндік қиындықтары бар, соның ішінде қалқымалы қатты заттар, түс, микробтық белсенділік, көбіктің пайда болуы және қабықтың жиналуы. Қант өндірісі процесінің әрбір кезеңіне тиісті химиялық заттарды енгізу арқылы қант зауыттары өнімділікті арттыра алады, кристалл сапасын жақсарта алады, түсін жақсарта алады, шығындарды азайта алады және тоқтап қалу уақытын азайта алады. Сонымен қатар, оңтайландырылған химиялық шешімдер ағынды суларды тиімдірек тазарту және химиялық қалдықтарды азайту арқылы қоршаған ортаны қорғауға ықпал етеді.
Дұрыс химиялық серіктесті таңдау қант зауыттарына өндіріс тиімділігін арттыруға, өнім сапасының тұрақтылығын қамтамасыз етуге, жабдықтың қызмет ету мерзімін ұзартуға және ұзақ мерзімді пайдалану сапасына қол жеткізуге мүмкіндік береді.