साखर उद्योग

साखर उद्योगासाठी रासायनिक उपाय

साखर उद्योग-

साखर हे जगातील सर्वात जास्त सेवन केले जाणारे अन्न आहे, जे प्रामुख्याने ऊस आणि साखर बीटपासून मिळते. उच्च दर्जाची साखर तयार करणे ही एक जटिल प्रक्रिया आहे ज्यामध्ये अनेक टप्पे असतात: काढणे, स्पष्टीकरण, बाष्पीभवन, स्फटिकीकरण आणि शुद्धीकरण. साखर प्रक्रियेच्या प्रत्येक टप्प्यावर, साखरेच्या रसाची गुणवत्ता आणि शुद्धता अचूकपणे नियंत्रित करणे आवश्यक आहे. कोलाइडल कण, प्रथिने, रंगद्रव्ये आणि सूक्ष्मजीव यासारख्या नैसर्गिक अशुद्धता, स्पष्टीकरण, गाळण्याची प्रक्रिया आणि स्फटिकीकरणाच्या कार्यक्षमतेवर गंभीरपणे परिणाम करू शकतात.

आधुनिक साखर बनवण्याच्या प्रक्रियेत रसायने महत्त्वाची भूमिका बजावतात. योग्य रासायनिक नियंत्रणाशिवाय, या अशुद्धतेमुळे स्केलिंग, रंग समस्या आणि उत्पादन कमी होऊ शकते. साखर बनवणारी रसायने केवळ कार्यक्षमता आणि उत्पादन वाढवत नाहीत तर उत्पादनाची गुणवत्ता सुधारतात, ऊर्जेचा वापर कमी करतात आणि कारखान्यांना पर्यावरण संरक्षण मानके पूर्ण करण्यास मदत करतात. ही रसायने हे करू शकतात:

  • स्पष्टीकरण कार्यक्षमता आणि घन-द्रव पृथक्करण प्रभाव सुधारा.
  • फळांच्या रस आणि सिरपमध्ये सूक्ष्मजीवांची वाढ रोखा.
  • उच्च-शुद्धतेच्या पांढऱ्या दाणेदार साखरेचा रंग बदलण्याचा प्रभाव वाढवा.
  • बाष्पीभवन आणि व्हॅक्यूम बाष्पीभवन यंत्रात फोम निर्मिती आणि स्केलिंग नियंत्रित करा.

या लेखात साखर बनवण्याच्या प्रक्रियेचा सारांश देण्यासाठी उसाचे उदाहरण घेतले आहे. सुरळीत ऑपरेशन आणि उच्च-गुणवत्तेचे साखर उत्पादन सुनिश्चित करण्यासाठी प्रत्येक टप्प्यावर वेगवेगळी रसायने - फ्लोक्युलंट्स, जंतुनाशके, रंग बदलणारे एजंट आणि फोमर्स - कसे वापरले गेले हे देखील स्पष्ट केले आहे.

साखर उत्पादन प्रक्रिया आणि रसायनांचा वापर

甘蔗_副本

कच्चा माल तयार करणे

साखरेचे उत्पादन कच्च्या मालाची कापणी आणि तयारीपासून सुरू होते. ऊस धुऊन चिरून माती, दगड आणि पाने काढून टाकली जातात. या टप्प्यावर, जर रस बराच काळ उभा राहिला तर तो सूक्ष्मजीवांची पैदास करण्यास सुरुवात करेल. कच्च्या मालाच्या पृष्ठभागावर सूक्ष्मजीवांचा भार कमी करण्यासाठी, साखरेच्या रसाचे सॅचॅरिफिकेशन प्रक्रियेदरम्यान दूषित होणे किंवा खराब होणे टाळण्यासाठी, कधीकधी उसाच्या पृष्ठभागावर, साठवणूक पाण्यावर किंवा साफसफाईच्या उपकरणांवर जंतुनाशक लावले जातात.

जंतुनाशक प्रकार शिफारस केलेले एकाग्रता अर्ज पद्धत मुख्य कार्ये सावधगिरी फायदे
सोडियम हायपोक्लोराइट (NaClO) ५०-२०० पीपीएम मुक्त क्लोरीन उसाच्या पृष्ठभागावर ५-१० मिनिटे फवारणी करणे किंवा भिजवणे ब्रॉड-स्पेक्ट्रम निर्जंतुकीकरण, सूक्ष्मजीवांचा भार कमी करते एकाग्रता नियंत्रित करा (साधारणपणे ५०-२०० पीपीएम क्लोरीन मुक्त). रंग किंवा स्फटिकीकरण समस्या टाळण्यासाठी रसात जास्त क्लोरीन अवशेष टाळा. आवश्यक असल्यास वापरल्यानंतर स्वच्छ धुवा किंवा काढून टाका. ब्रॉड-स्पेक्ट्रम निर्जंतुकीकरण; कमी खर्च.
सोडियम डायक्लोरोइसोसायन्युरेट (SDIC) ५०-१५० पीपीएम मुक्त क्लोरीन उसाच्या पृष्ठभागावर ५-१० मिनिटे फवारणी करणे किंवा भिजवणे उच्च स्थिरता, मजबूत निर्जंतुकीकरण कार्यक्षमता रसाच्या स्फटिकीकरण आणि रंगावर परिणाम होऊ नये म्हणून मुक्त क्लोरीन नियंत्रित करा. सोडियम हायपोक्लोराइटपेक्षा अधिक स्थिर; उच्च कार्यक्षमता; नियंत्रित अवशिष्ट क्लोरीन; अन्न प्रक्रिया वातावरणात मोठ्या प्रमाणात वापरले जाते.
हायड्रोजन पेरोक्साइड (H₂O₂) ०.१%–०.५% स्वच्छतेच्या पाण्यात किंवा पृष्ठभागावरील फवारणीमध्ये जोडले जाते. निर्जंतुकीकरण, अवशेष नाही, पर्यावरणपूरक एकाग्रता नियंत्रित करा; पृष्ठभागावरील उपचारांसाठी साधारणपणे ०.१-०.५%. ऑपरेशन दरम्यान काळजीपूर्वक हाताळा. अवशेषांशिवाय विघटित होते; सुरक्षित आणि पर्यावरणास अनुकूल.
गरम पाणी / वाफ ८०-९०°C वर गरम पाणी किंवा १००°C वर वाफेवर २-५ मिनिटे गरम पाण्याने किंवा स्टीम ट्रीटमेंटने धुवा. रासायनिक व्यतिरिक्त निर्जंतुकीकरण जास्त ऊर्जेचा वापर; योग्य उपकरणे आवश्यक आहेत; सुरक्षिततेची खबरदारी घ्या. कोणतेही रासायनिक पदार्थ नाहीत; रासायनिक अवशेष कमी करते.
वनस्पती / सुविधा स्वच्छता पाणी निर्जंतुकीकरण एसडीआयसी, ५०-१०० पीपीएम उपकरणे, वाहतूक वाहनांची स्वच्छता दुय्यम दूषितता प्रतिबंधित करते नियमितपणे मुक्त क्लोरीन एकाग्रता बदला आणि त्याचे निरीक्षण करा.

शिफारस केलेला सराव

जेव्हा ऊस कारखान्यात येतो तेव्हा माती आणि अशुद्धता काढून टाकण्यासाठी त्याला स्वच्छ पाण्याने प्रथम धुतले जाते.

त्यानंतर, परिस्थितीनुसार कमी-सांद्रता असलेल्या SDIC किंवा सोडियम हायपोक्लोराइटची फवारणी करून पृष्ठभागाचे निर्जंतुकीकरण केले जाते.

साखर कारखान्यातील पाण्याचे स्रोत आणि स्वच्छता उपकरणे नियमितपणे निर्जंतुक केली पाहिजेत जेणेकरून एकूणच स्वच्छ वातावरण सुनिश्चित होईल.

ऊस धुणे
रस काढणे

रस काढणे

स्वच्छता आणि निर्जंतुकीकरणाच्या पहिल्या टप्प्यानंतर. पुढचे पाऊल म्हणजे उसाचा रस काढणे. रस सामान्यतः यांत्रिक दाब किंवा प्रसार प्रणालीद्वारे काढला जातो. या टप्प्यात उसाची कठीण रचना तोडणे आणि त्यातून रस काढणे समाविष्ट आहे.

बहुतेक प्रकरणांमध्ये, उसाच्या ज्यूसरमध्ये तीन रोलर मिल असतात ज्या चॉपर किंवा फिरत्या ब्लेडसह एकत्रित असतात. एका कन्व्हेयर बेल्टवर ऊस प्रक्रिया केल्यानंतर, अधिक रस काढण्यासाठी तो दुसऱ्या कन्व्हेयर बेल्टमध्ये नेला जातो. तथापि, वाहतुकीपूर्वी, रस काढण्यासाठी प्रथम पाणी शिंपडले जाते. रस काढल्यानंतर उरलेल्या अवशेषांना बगास म्हणतात.

रसामध्ये विरघळणारे आणि निलंबित अशुद्धता असतात, ज्यामध्ये वनस्पती तंतू, प्रथिने आणि अगदी पूर्णपणे धुऊन गेलेले मातीचे कण देखील समाविष्ट असतात. त्यानंतरच्या स्पष्टीकरण आणि स्फटिकीकरणाची कार्यक्षमता वाढविण्यासाठी या अशुद्धतेवर प्रक्रिया करणे आवश्यक आहे.

उसाचा रस काढणे--
उसाच्या रसाचे स्पष्टीकरण

उसाच्या रसाचे स्पष्टीकरण

साखर बनवण्याच्या प्रक्रियेच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात रसाचे स्पष्टीकरण हे सर्वात महत्त्वाचे पाऊल आहे. उसाच्या रसातील अशुद्धता (जसे की माती, प्रथिने, कोलाइड, सेंद्रिय आम्ल इ.) काढून टाकणे आणि त्याची शुद्धता सुधारणे हे उद्दिष्ट आहे. साधारणपणे, फॉस्फरस फ्लोटेशन पद्धत किंवा कार्बोनेशन पद्धतीसह चुना प्रक्रिया स्वीकारली जाते.

रासायनिक वापर

लिंबू (CaO)/लिंबू दूध (Ca(OH)2) : आम्लयुक्त पदार्थांना तटस्थ करते आणि अशुद्धता बाहेर टाकते.

कार्बन डायऑक्साइड (CO2) (कार्बोनेशन पद्धतीत वापरले जाते): चुन्याशी अभिक्रिया करून कॅल्शियम कार्बोनेट अवक्षेपण तयार होते, जे अशुद्धता शोषून घेते.

फ्लोक्युलंट/कोग्युलंट मदत: निलंबित घन पदार्थ जलद स्थिर होण्यास मदत करते.

सामान्यतः वापरले जाणारे: पॉलीअ‍ॅल्युमिनियम क्लोराईड (PAC), पॉलीअ‍ॅक्रिलामाइड (PAM), इ.

सल्फर (SO2) किंवा सोडियम सल्फाईट: फॉस्फरस फ्लोटेशनमध्ये ब्लीचिंग, रंग बदलणे आणि निर्जंतुकीकरण करण्यात ते भूमिका बजावते.

गाळणे आणि प्रीहीटिंग

गाळणे आणि प्रीहीटिंग

स्पष्टीकरणानंतर, रस गाळून काढण्यासाठी गाळणे आवश्यक आहे. बाष्पीभवन होण्यापूर्वी रस गरम करणे अत्यंत महत्वाचे आहे, कारण ते रसाची चिकटपणा कमी करण्यास मदत करते आणि सूक्ष्मजीवांच्या वाढीस प्रतिबंध करते.

बाष्पीभवन आणि एकाग्रता

बाष्पीभवन आणि एकाग्रता

नंतर फळांचा रस मल्टी-इफेक्ट बाष्पीभवन वापरून एका सिरपमध्ये केंद्रित केला जातो, ज्यामुळे आर्द्रतेचे प्रमाण अंदाजे 85% वरून 30-40% पर्यंत कमी होते. व्हॅक्यूम बाष्पीभवन साखरेची गुणवत्ता राखण्यास मदत करते, परंतु ते काही ऑपरेशनल आव्हाने देखील सादर करते:

  • विरघळलेले प्रथिने आणि सर्फॅक्टंट्समुळे फेस तयार होतो.
  • बाष्पीभवनाच्या पृष्ठभागावर स्केल जमा होणे.

रासायनिक अनुप्रयोग:

डीफोमर्स: उच्च-तापमानाच्या फोम दाबण्यासाठी सिलिकॉन-आधारित डीफोमर्स. मध्यम-फोम असलेल्या फळांच्या रस प्रणालींसाठी योग्य पॉलिथर आणि फॅटी अल्कोहोल-आधारित डीफोमर्स.

स्केल इनहिबिटर/डिस्पर्संट: बाष्पीभवनात कॅल्शियम कार्बोनेट किंवा सल्फेट स्केल तयार होण्यास प्रतिबंध करा.

परिणाम: कार्यक्षम फोम नियंत्रण आणि स्केल प्रतिबंध यामुळे सहज बाष्पीभवन, उच्च उष्णता हस्तांतरण कार्यक्षमता आणि कमी डाउनटाइम सुनिश्चित होतो.

स्फटिकीकरण

स्फटिकीकरण

साखर उत्पादनातील स्फटिकीकरण प्रक्रिया (ज्याला उद्योगात अनेकदा उकळणे म्हणतात) ही एकाग्र साखरेच्या पाकाचे घन सुक्रोज क्रिस्टल्समध्ये रूपांतर करण्यासाठी एक महत्त्वाची पायरी आहे. साखरेचे स्फटिकीकरण सुरू करण्यासाठी एकाग्र सिरप व्हॅक्यूम केटलमध्ये उकळले जाते. साखरेचे उत्पादन, स्फटिकाचा आकार आणि रंग यासाठी योग्य स्फटिकीकरण आवश्यक आहे. ही एक जटिल भौतिक-रासायनिक प्रक्रिया आहे जी अवक्षेपित सुक्रोज क्रिस्टल्सचा आकार आणि एकरूपता नियंत्रित करण्यासाठी डिझाइन केलेली आहे.

या प्रक्रियेत बहुतेकदा डीफोमर वापरले जातात. डीफोमर उकळत्या दरम्यान फेस निर्मिती नियंत्रित करतात, ज्यामुळे सिरप ओव्हरफ्लो होण्यापासून रोखता येते.

स्थिर स्फटिकीकरणामुळे साखरेचे उत्पादन वाढते आणि केंद्रापसारकादरम्यान होणारे नुकसान कमी होते.

केंद्रापसारक आणि पृथक्करण

केंद्रापसारक आणि पृथक्करण

क्रिस्टल तयार झाल्यानंतर, क्रिस्टल्स सेंट्रीफ्यूज वापरून मोलॅसेसपासून वेगळे केले जातात आणि नंतर गरम पाईपद्वारे वाळवले जातात. इथेनॉल, पशुखाद्य किंवा इतर वापरासाठी मोलॅसेसवर पुढील प्रक्रिया केली जाऊ शकते.

रंग काढून टाकणे आणि शुद्धीकरण करणे

रंग काढून टाकणे आणि शुद्धीकरण करणे

साखर बनवण्याच्या प्रक्रियेतील रंग बदलणे आणि शुद्धीकरण हा अंतिम टप्पा आहे, जो प्रामुख्याने उच्च-शुद्धता असलेल्या, पांढर्‍या शुद्ध साखरेच्या (जसे की दाणेदार साखर किंवा रॉक शुगर) उत्पादनात वापरला जातो. या टप्प्यासाठी मोठ्या प्रमाणात रसायने आणि शोषकांचा वापर आवश्यक असतो.

सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या रसायनांमध्ये हे समाविष्ट आहे:

सक्रिय कार्बन (पावडर किंवा ग्रॅन्युल): पॉलीफेनॉल, कारमेल आणि इतर रंगद्रव्ये शोषून घेते.

रंग बदलणारे रेझिन/आयन एक्सचेंज रेझिन: आयनिक आणि नॉन-आयनिक रंगीत संयुगे काढून टाका.

हायड्रोजन पेरोक्साइड (H₂O₂): उर्वरित रंगद्रव्यांचे ऑक्सिडायझेशन करते, ज्यामुळे सिरपचा रंग आणखी हलका होतो.

रंग बदलणारे घटक: कमी ICUMSA मूल्ये आणि उच्च दृश्यमान गुणवत्ता सुनिश्चित करा.

साखर उद्योग--

साखर उद्योगातील सांडपाण्यावर प्रक्रिया कशी केली जाते?

साखर उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान साखर कारखाने सांडपाणी निर्माण करतात. हे सांडपाणी गुणवत्तेत गुंतागुंतीचे आहे आणि त्यात प्रदूषणाचे प्रमाण जास्त आहे, त्यामुळे सोडण्यापूर्वी पद्धतशीर पाण्यावर प्रक्रिया करणे आवश्यक आहे.

सांडपाणी प्रामुख्याने कच्च्या मालाची धुलाई, उपकरणे साफ करणे, साखर उत्पादन प्रक्रियेतील सांडपाणी, थंड पाणी/कंडेन्सेट आणि बॉयलर ब्लोडाऊन यातून येते. या सांडपाण्यांमध्ये खूप जास्त COD आणि BOD (साखरेचे प्रमाण जास्त असल्याने), जास्त निलंबित घन पदार्थांचे प्रमाण, मजबूत जैवविघटनशीलता आणि कधीकधी तेल आणि गाळ असतो. म्हणून, या सांडपाण्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी सामान्यतः प्रक्रियांचे संयोजन - पूर्व-उपचार + जमावट आणि अवसादन + जैविक प्रक्रिया + प्रगत प्रक्रिया - वापरली जाते. सामान्य उपचार पद्धतींमध्ये भौतिक प्रक्रिया (जसे की अवसादन आणि गाळणी), रासायनिक प्रक्रिया (जसे की जमावट आणि तटस्थीकरण), आणि जैविक प्रक्रिया (जसे की सक्रिय गाळ प्रक्रिया आणि बांधलेल्या ओल्या जमिनी) यांचा समावेश आहे.

 

साखर उद्योगातील सांडपाणी प्रक्रिया

साखर उद्योगातील सांडपाण्यावर प्रक्रिया करण्यासाठी कोणती रसायने आवश्यक आहेत?

विशिष्ट पायऱ्या आणि रासायनिक अनुप्रयोग खालीलप्रमाणे आहेत:

उपचार टप्पा उद्देश शिफारस केलेले रसायने मुख्य कार्ये
१. कच्चा माल धुणे आणि प्राथमिक पूर्व-उपचार वाळू, चिखल, तंतू, निलंबित घन पदार्थ काढून टाका पीएसी (पॉलीअ‍ॅल्युमिनियम क्लोराईड) जलद गोठणे, एसएस आणि टर्बिडिटी काढून टाकणे
पीएएम (पॉलीअ‍ॅक्रिलामाइड) - अ‍ॅनिओनिक/नॉनिओनिक फ्लॉक निर्मिती, स्थिरीकरण वाढवते
डीफोमर ऊस धुताना आणि रस काढताना निर्माण होणाऱ्या फेसावर नियंत्रण ठेवते
२. समीकरण आणि पीएच समायोजन प्रभावशाली गुणवत्ता स्थिर करा, प्रवाहाच्या प्रक्रियेसाठी pH समायोजित करा. चुना (CaO / Ca(OH)₂) पीएच वाढवते, आंशिक कडकपणा काढून टाकते
सोडियम हायड्रॉक्साइड (NaOH) अचूक पीएच समायोजन
सल्फ्यूरिक आम्ल / हायड्रोक्लोरिक आम्ल पीएच कमी करते
डीफोमर समीकरण बेसिनमधील फोम कमी करते
३. गोठणे आणि थेंब (प्राथमिक गाळ) निलंबित घन पदार्थ, कोलॉइड, रंग काढून टाका; सीओडी कमी करा पीएसी / पॉलीडीएडीएमएसी / पॉलिमाइन गढूळपणा आणि रंग काढून टाकण्यासाठी प्राथमिक कोगुलेंट्स
पीएएम (अ‍ॅनिओनिक) फ्लॉकची ताकद आणि स्थिरीकरण वेग सुधारते.
कोगुलेंट एड्स (उदा., मॅग्नेशियम सिलिकेट) स्पष्टता आणि स्थिरीकरण कामगिरी वाढवते
४. अ‍ॅनारोबिक बायोलॉजिकल ट्रीटमेंट (UASB, EGSB) उच्च सेंद्रिय भार (सीओडी, बीओडी) कमी करा. पोषक घटक (एन आणि पी स्रोत) सूक्ष्मजीव क्रियाकलाप आणि निरोगी बायोमास राखणे
पीएच अ‍ॅडजस्टर अ‍ॅनारोबिक बॅक्टेरियासाठी इष्टतम पीएच (6.8–7.2) ठेवा.
डीफोमर बायोगॅसशी संबंधित फोम दाबतो
५. एरोबिक ट्रीटमेंट (सक्रिय गाळ, एसबीआर) सीओडी, बीओडी, अमोनिया आणखी कमी करा पोषक घटक (एन अँड पी) सूक्ष्मजीवांना संतुलित पोषक तत्वे प्रदान करा
डीफोमर वायुवीजन दरम्यान फोम नियंत्रित करते
बायो-एंझाइम्स / मायक्रोबियल कल्चर्स जैविक क्षय कार्यक्षमता वाढवते
६. प्रगत उपचार (जर कठोर डिस्चार्ज मानके लागू असतील तर) स्पष्टता सुधारा, अवशिष्ट COD, SS, रंग काढून टाका पॉलिमाइन / पॉलीडीएडीएमएसी मजबूत रंगद्रव्य काढून टाकणे आणि गढूळपणा काढून टाकणे
पीएसी अतिरिक्त एसएस आणि कोलॉइड काढून टाकणे
पीएएम (उच्च आण्विक वजन) अंतिम फ्लोक्युलेशन आणि पॉलिशिंग
सक्रिय कार्बन रंग, गंध आणि सेंद्रिय अवशेष काढून टाकते
७. निर्जंतुकीकरण आणि पाण्याचा पुनर्वापर डिस्चार्ज किंवा पुनर्वापरासाठी सूक्ष्मजीव सुरक्षितता सुनिश्चित करा. कॅल्शियम हायपोक्लोराइट शक्तिशाली निर्जंतुकीकरण
सोडियम हायपोक्लोराइट सामान्य ऑनलाइन डोसिंग जंतुनाशक
एसडीआयसी (सोडियम डायक्लोरोइसोसायन्युरेट) स्थिर, दीर्घकाळ टिकणारे क्लोरीन उत्सर्जन
टीसीसीए (ट्रायक्लोरोइसोसायन्यूरिक आम्ल) उच्च क्लोरीन सामग्री, हळूहळू सोडणारे क्लोरीनेशन

साखर उत्पादन ही एक गुंतागुंतीची औद्योगिक प्रक्रिया आहे ज्यामध्ये कच्च्या मालाची तयारी आणि रस काढण्यापासून ते स्पष्टीकरण, बाष्पीभवन, स्फटिकीकरण, शुद्धीकरण आणि सांडपाणी प्रक्रिया या प्रत्येक टप्प्यावर अचूक नियंत्रण आवश्यक असते. प्रत्येक टप्प्यात निलंबित घन पदार्थ, रंग, सूक्ष्मजीव क्रियाकलाप, फेस निर्मिती आणि स्केल जमा होणे यासारख्या आव्हाने असतात. साखर उत्पादन प्रक्रियेच्या प्रत्येक टप्प्यात योग्य रसायने एकत्रित करून, साखर कारखाने उत्पादन वाढवू शकतात, क्रिस्टलची गुणवत्ता सुधारू शकतात, रंग वाढवू शकतात, तोटा कमी करू शकतात आणि डाउनटाइम कमी करू शकतात. त्याच वेळी, अधिक कार्यक्षम सांडपाणी प्रक्रिया आणि कमी रासायनिक कचरा याद्वारे पर्यावरण संरक्षणात ऑप्टिमाइझ केलेले रासायनिक द्रावण योगदान देतात.

 

योग्य रासायनिक भागीदार निवडल्याने साखर कारखान्यांना उत्पादन कार्यक्षमता सुधारण्यास, उत्पादनाची सातत्यपूर्ण गुणवत्ता सुनिश्चित करण्यास, उपकरणांचे आयुष्य वाढवण्यास आणि दीर्घकालीन ऑपरेशनल उत्कृष्टता प्राप्त करण्यास अनुमती मिळते.