Azukrea munduan gehien kontsumitzen den elikagaietako bat da, batez ere azukre-kanaberatik eta erremolatxatik eratorria. Kalitate handiko azukrea ekoiztea hainbat etapa dituen prozesu konplexua da: erauzketa, argitzea, lurruntzea, kristalizazioa eta fintzea. Azukrearen prozesamenduaren etapa bakoitzean, azukre-zukuaren kalitatea eta purutasuna zehatz-mehatz kontrolatu behar dira. Ezpurutasun naturalek, hala nola partikula koloidalek, proteinek, pigmentuek eta mikroorganismoek, eragin handia izan dezakete argitzearen, iragaztearen eta kristalizazioaren eraginkortasunean.
Produktu kimikoek funtsezko zeregina dute azukrea ekoizteko prozesu modernoetan. Kontrol kimiko egokirik gabe, ezpurutasun hauek eskalatzea, kolore arazoak eta ekoizpen galerak sor ditzakete. Azukre ekoizteko produktu kimikoek ez dute eraginkortasuna eta ekoizpena hobetzen bakarrik, baita produktuaren kalitatea hobetzen, energia kontsumoa murrizten eta lantegiei ingurumen babeserako estandarrak betetzen laguntzen ere. Produktu kimiko hauek honako hauek egin ditzakete:
- Hobetu argitze-eraginkortasuna eta solido-likido bereizketa-efektua.
- Mikroorganismoen hazkuntza saihestu fruta-zukuetan eta almibarretan.
- Hobetu purutasun handiko azukre zuri granulatuaren deskolorazio efektua.
- Kontrolatu aparra eta eskalatzea lurrungailuan eta hutseko lurrungailuan.
Artikulu honek azukre-kanabera hartzen du adibide gisa azukrea egiteko prozesua laburbiltzeko. Azaldu du, halaber, nola aplikatu diren produktu kimiko desberdinak - flokulatzaileak, desinfektatzaileak, koloregabetzaileak eta apar-kontrako agenteak - etapa bakoitzean, funtzionamendu egokia eta azukre-ekoizpenaren kalitate handia bermatzeko.
Azukrearen ekoizpen prozesua eta produktu kimikoen aplikazioa
Lehengaien prestaketa
Azukrearen ekoizpena lehengaien bilketa eta prestaketarekin hasten da. Kanabera garbitu eta txikitu egiten da lurra, harriak eta hostoak kentzeko. Fase honetan, zukua denbora luzez geldirik uzten bada, mikroorganismoak ugaltzen hasiko da. Lehengaien gainazaleko karga mikrobianoa murrizteko, azukre-zukuaren kutsadura edo sakarifikazio-prozesuan hondatzea saihesteko, batzuetan desinfektatzaileak aplikatzen dira azukre-kanaberako gainazalean, biltegiratze-uretan edo garbiketa-ekipoetan.
| Desinfektatzaile mota | Gomendatutako kontzentrazioa | Aplikazio metodoa | Funtzio nagusiak | Neurriak | Abantailak |
| Sodio hipokloritoa (NaClO) | 50–200 ppm kloro librea | Azukre-kanaberaren gainazala 5-10 minutuz ihinztatzea edo bustitzea | Espektro zabaleko esterilizazioa, karga mikrobianoa murrizten du | Kontrolatu kontzentrazioa (orokorrean 50-200 ppm kloro askea). Saihestu zukuan kloro gehiegi egotea kolore edo kristalizazio arazoak saihesteko. Erabili ondoren, garbitu edo xukatu behar izanez gero. | Espektro zabaleko esterilizazioa; kostu baxua. |
| Sodio dikloroisozianuratoa (SDIC) | 50–150 ppm kloro librea | Azukre-kanaberaren gainazala 5-10 minutuz ihinztatzea edo bustitzea | Egonkortasun handia, esterilizazio-eraginkortasun handia | Kontrolatu kloro askea zukuaren kristalizazioan eta kolorean eragina ez izateko. | Sodio hipokloritoa baino egonkorragoa; eraginkortasun handia; hondar-kloro kontrolatua; elikagaiak prozesatzeko inguruneetan oso erabilia. |
| Hidrogeno peroxidoa (H₂O₂) | %0,1–%0,5 | Garbiketa-uretan edo gainazaleko ihinztaduran gehituta | Esterilizazioa, hondakinik gabe, ingurumena errespetatzen duena | Kontrol-kontzentrazioa; oro har, % 0,1-0,5 gainazaleko tratamendurako. Kontuz ibili erabili funtzionamenduan zehar. | Hondarrik gabe deskonposatzen da; segurua eta ingurumena errespetatzen duena. |
| Ur beroa / Lurruna | Ur beroa 80–90 °C-tan edo lurruna 100 °C-tan | Ur beroarekin edo lurrun-tratamenduarekin garbitu 2-5 minutuz | Esterilizazioa produktu kimikorik gabe | Energia-kontsumo handia; ekipamendu egokia behar du; segurtasun-neurriak bete. | Ez du gehigarri kimikorik; hondakin kimikoak murrizten ditu. |
| Landare/Instalazio Garbiketa Uraren Desinfekzioa | SDIC, 50–100 ppm | Ekipamenduen garbiketa, garraio ibilgailuak | Bigarren mailako kutsadura saihesten du | Kloro askearen kontzentrazioa aldizka ordezkatu eta kontrolatu. | — |
Gomendatutako praktika
Azukre-kanabera fabrikara sartzen denean, lehen aldiz ur garbiarekin garbitzen da lurra eta ezpurutasunak kentzeko.
Ondoren, gainazalen desinfekzioa egiten da kontzentrazio baxuko SDIC edo sodio hipokloritoa ihinztatuz, baldintzen arabera.
Azukre-fabrikaren ur-iturriak eta garbiketa-ekipoak ere aldizka desinfektatu behar dira higiene-ingurune orokorra bermatzeko.
Zuku erauzketa
Garbiketa eta desinfekzio lehen urratsaren ondoren. Hurrengo urratsa azukre-kanaberaren zukua ateratzea da. Zukua normalean prentsatze mekanikoaren edo difusio-sistemen bidez ateratzen da. Urrats honek azukre-kanabaren egitura gogorra hautsi eta zukua ateratzea dakar.
Kasu gehienetan, azukre-kanabera zukutzeko makinak hiru errota ditu, txikitzaile edo pala birakari batekin konbinatuta. Azukre-kanabera garraiatzaile-zinta batean prozesatu ondoren, beste garraiatzaile-zinta batera eramango da zuku gehiago ateratzeko. Hala ere, garraiatu aurretik, ura botako da lehenik zukua gehiago ateratzeko. Zukutu ondoren geratzen den hondakinari bagaza deitzen zaio.
Zukuak ezpurutasun disolbagarriak eta esekiduran daudenak ditu, besteak beste, landare-zuntzak, proteinak eta baita erabat garbitu diren lurzoruko partikulak ere. Ezpurutasun horiek tratatu behar dira ondorengo argitzearen eta kristalizazioaren eraginkortasuna hobetzeko.
Azukre-kanabera zukuaren argitzea
Zukuaren argitzea azukrea egiteko prozesuaren hasierako faseko urrats garrantzitsuena da. Helburua azukre-kanabera zukutik ezpurutasunak (hala nola lurra, proteinak, koloideak, azido organikoak, etab.) kentzea eta haren purutasuna hobetzea da. Oro har, kare-prozesua erabiltzen da, fosforo flotazio-metodoarekin edo karbonatazio-metodoarekin konbinatuta.
Erabilera kimikoa
Karea (CaO)/kare-esnea (Ca(OH)2) : Substantzia azidoak neutralizatzen ditu eta ezpurutasunak hauspeatzen ditu.
Karbono dioxidoa (CO2) (karbonatazio-metodoan erabiltzen da) : Karearekin erreakzionatzen du kaltzio karbonato prezipitatua sortzeko, eta honek ezpurutasunak xurgatzen ditu.
Malukulatzailea/koagulatzailearen laguntzailea: Solido esekiak azkar finkatzen laguntzen du.
Ohikoenak: polialuminio kloruroa (PAC), poliakrilamida (PAM), etab.
Sufrea (SO2) edo sodio sulfitoa: Fosforoaren flotazioan zuritzean, koloregabetzean eta esterilizatzean parte hartzen du.
Iragazketa eta aurreberotzea
Argitu ondoren, zukua iragazi egin behar da sedimentuak kentzeko. Zukua lurrundu aurretik berotzea ezinbestekoa da, zukuaren biskositatea murrizten eta mikrobioen hazkundea eragozten laguntzen baitu.
Lurrunketa eta kontzentrazioa
Fruta-zukua almibar bihurtzen da efektu anitzeko lurrungailu bat erabiliz, hezetasun-edukia % 85etik % 30-40ra murriztuz gutxi gorabehera. Hutsean lurruntzeak azukrearen kalitatea mantentzen laguntzen du, baina zenbait arazo operatibo ere baditu:
- Disolbatutako proteinek eta gainazal-aktiboek aparra eratzea eragiten dute.
- Lurrungailuaren gainazalean eskala-pilaketa.
Aplikazio kimikoak:
Apar-kontrakoak: Silikonazko apar-kontrakoak tenperatura altuko aparra kentzeko. Polieter eta alkohol gantzetan oinarritutako apar-kontrakoak, apar ertaineko fruta-zuku sistemetarako egokiak.
Eskala inhibitzaileak/dispertsatzaileak: lurrungailuan kaltzio karbonatoaren edo sulfatoaren eskala eratzea eragozten dute.
Eragina: Aparra kontrolatzeko eta eskala prebenitzeko modu eraginkorrak lurruntze leuna, bero-transferentziaren eraginkortasun handiagoa eta geldialdi gutxiago bermatzen dituzte.
Kristalizazioa
Azukrearen ekoizpenean kristalizazio prozesua (industrian askotan irakite deitzen zaio) azukre almibarretan kontzentratua sakarosa kristal solido bihurtzeko urrats erabakigarria da. Almibarretan kontzentratua hutsean dagoen lapiko batean irakiten da azukrearen kristalizazioa hasteko. Kristalizazio egokia ezinbestekoa da azukrearen etekinerako, kristalen tamainarako eta kolorerako. Hauspeatutako sakarosa kristalen tamaina eta uniformetasuna kontrolatzeko diseinatutako prozesu fisiko-kimiko konplexua da.
Apar-kontrako produktuak askotan erabiltzen dira prozesu honetan. Apar-kontrako produktuek irakitean aparra sortzea kontrolatzen dute, almibarretan gainezka egitea eragotziz.
Kristalizazio egonkorrak azukre-errendimendua handitzen du eta zentrifugazioan zehar galerak murrizten ditu.
Zentrifugazioa eta bereizketa
Kristalak eratu ondoren, kristalak melazatik bereizten dira zentrifugatzaile bat erabiliz eta ondoren hodi beroen bidez lehortzen dira. Melaza gehiago prozesatu daiteke etanola, animalien pentsua edo beste erabilera batzuk ekoizteko.
Koloregabetzea eta fintzea
Deskoloratzea eta fintzea azukrea egiteko prozesuko azken etapa da, batez ere azukre zuri findu purua (azukre pikortsua edo azukre harritsua, adibidez) ekoizteko erabiltzen dena. Etapa honek produktu kimiko eta xurgatzaile kantitate handiak erabiltzea eskatzen du.
Ohiko produktu kimikoen artean hauek daude:
Ikatz aktibatua (hautsa edo granuluak): Polifenolak, karamelua eta beste pigmentu batzuk xurgatzen ditu.
Erretxinak/ioi truke-erretxinak deskoloratzea: Konposatu koloretsu ionikoak eta ez-ionikoak kentzea.
Hidrogeno peroxidoa (H₂O₂): Gainerako pigmentuak oxidatzen ditu, almibarraren kolorea are gehiago argituz.
Koloregabetzaileak: Ziurtatu ICUMSA balio baxuak eta ikusmen-kalitate handia.
Goian azukre-industrian dauden prozesu eta aplikazio kimiko nagusiak azaltzen dira.
Lotutako produktu kimikoen erakusleihoa:
Nola tratatzen dira azukre-industriako hondakin-urak?
Azukre-fabrikek hondakin-urak sortzen dituzte azukrea ekoizteko prozesuan. Hondakin-ur hauek kalitate konplexukoak dira eta kutsadura-karga handia dute, eta, beraz, uraren tratamendu sistematikoa behar da isuri aurretik.
Hondakin-urak batez ere lehengaien garbiketatik, ekipoen garbiketatik, azukrea ekoizteko prozesuko hondakin-uretatik, hozte-uretatik/kondentsatuetatik eta galdara-hustuketetatik datoz. Hondakin-ur hauek KOK eta KOB oso altuak dituzte (azukre-edukiagatik), solido esekidura-eduki handia, biodegradagarritasun handia eta batzuetan olioa eta lohia dituzte. Beraz, prozesuen konbinazio bat erabiltzen da normalean hondakin-ur hauek tratatzeko: aurretratamendua + koagulazioa eta sedimentazioa + tratamendu biologikoa + tratamendu aurreratua. Tratamendu-metodo ohikoenen artean daude tratamendu fisikoa (sedimentazioa eta iragazketa, adibidez), tratamendu kimikoa (koagulazioa eta neutralizazioa, adibidez) eta tratamendu biologikoa (lohi aktibatuaren prozesuak eta hezegune eraikiak, adibidez).
Zer produktu kimiko behar dira azukre-industriako hondakin-urak tratatzeko?
Urrats zehatzak eta aplikazio kimikoak hauek dira:
| Tratamendu Fasea | Helburua | Gomendatutako produktu kimikoak | Funtzio nagusiak |
| 1. Lehengaien garbiketa eta aurretratamendu nagusia | Kendu harea, lokatza, zuntzak eta solido esekiak | PAC (polialuminio kloruroa) | Koagulazio azkarra, SS eta uhertasuna kentzea |
| PAM (Poliakrilamida) – Anionikoa/Ez-ionikoa | Flokuen eraketak, finkatzea hobetzen du | ||
| Apar-kontrako | Kanabera garbitzean eta zukua ateratzean sortzen den aparra kontrolatzen du | ||
| 2. Berdinketa eta pH doikuntza | Influentearen kalitatea egonkortu, pH-a egokitu ondorengo prozesuetarako | Karea (CaO / Ca(OH)₂) | pH-a igotzen du, gogortasun partziala kentzen du |
| Sodio hidroxidoa (NaOH) | pH doikuntza zehatza | ||
| Azido sulfurikoa / Azido klorhidrikoa | pH-a jaisten du | ||
| Apar-kontrako | Aparra murrizten du berdintze-ontzian | ||
| 3. Koagulazioa eta Flokulazioa (Lehen Mailako Sedimentazioa) | Kendu solido esekiak, koloideak, kolorea; murriztu KOE | PAC / PolyDADMAC / Poliamina | Uhertasuna eta kolorea kentzeko koagulatzaile primarioak |
| PAM (anionikoa) | Flokuen indarra eta finkatze-abiadura hobetzen ditu | ||
| Koagulatzaile laguntzaileak (adibidez, magnesio silikatoa) | Argitasuna eta finkatze-errendimendua hobetzen ditu | ||
| 4. Tratamendu biologiko anaerobioa (UASB, EGSB) | Karga organiko handia (COD, BOD) murriztea | Mantenugaien gehigarriak (N eta P iturriak) | Mantendu jarduera mikrobianoa eta biomasa osasuntsua |
| pH doitzaileak | Mantendu pH optimoa (6,8–7,2) bakterio anaerobioentzat | ||
| Apar-kontrako | Biogasarekin lotutako aparra kentzen du | ||
| 5. Tratamendu aerobikoa (lohi aktibatua, SBR) | KOK, BOK eta amoniako gehiago murriztu | Mantenugaien Gehigarriak (N eta P) | Mikroorganismoei mantenugai orekatuak eman |
| Apar-kontrako | Aireztapenean aparra kontrolatzen du | ||
| Bioentzimak / Kultura mikrobianoak | Degradazio biologikoaren eraginkortasuna hobetzen du | ||
| 6. Tratamendu Aurreratua (Isurketa-arau zorrotzak aplikatzen badira) | Hobetu argitasuna, kendu hondar COD, SS, kolorea | Poliamina / PoliDADMAC | Koloregabetze eta uhertasun kentze sendoa |
| PAC | SS eta koloideen kentze gehigarria | ||
| PAM (Pisu Molekular Handia) | Azken flokulazioa eta leuntzea | ||
| Karbono aktibatua | Kolorea, usaina eta hondakin organikoak kentzen ditu | ||
| 7. Desinfekzioa eta uraren berrerabilpena | Ziurtatu segurtasun mikrobianoa isurtzean edo berrerabiltzean | Kaltzio hipokloritoa | Desinfekzio indartsua |
| Sodio hipokloritoa | Lineako dosifikazio desinfektatzaile arrunta | ||
| SDIC (Sodio Dikloroisozianuratoa) | Kloro askapen egonkorra eta iraunkorra | ||
| TCCA (azido trikloroisozianurikoa) | Kloro eduki handia, klorazio askapen motela |
Azukrearen ekoizpena prozesu industrial konplexua da, eta etapa guztietan kontrol zehatza behar du: lehengaien prestaketatik eta zukua ateratzetik hasi eta argitzea, lurruntzea, kristalizazioa, fintzea eta hondakin-uren tratamendura arte. Etapa bakoitzak bere erronkak ditu, besteak beste, solido esekiak, kolorea, jarduera mikrobianoa, aparra sortzea eta eskala-pilaketa. Azukrearen ekoizpen-prozesuko etapa bakoitzean produktu kimiko egokiak integratuz, azukre-errotek ekoizpena handitu, kristalen kalitatea hobetu, kolorea hobetu, galerak murriztu eta geldialdi-denbora minimizatu dezakete. Aldi berean, irtenbide kimiko optimizatuek ingurumenaren babesa hobetzen dute hondakin-uren tratamendu eraginkorragoaren eta hondakin kimikoen murrizketaren bidez.
Bazkide kimiko egokia aukeratzeak azukre-errotei ekoizpen-eraginkortasuna hobetzen, produktuaren kalitate koherentea bermatzen, ekipamenduen bizitza luzatzen eta epe luzerako eragiketa-bikaintasuna lortzen laguntzen die.