O azucre é un dos alimentos máis consumidos no mundo, derivado principalmente da cana de azucre e da remolacha azucreira. A produción de azucre de alta calidade é un proceso complexo que implica varias etapas: extracción, clarificación, evaporación, cristalización e refinado. En cada etapa do procesamento do azucre, a calidade e a pureza do zume de azucre deben controlarse con precisión. As impurezas naturais, como as partículas coloidais, as proteínas, os pigmentos e os microorganismos, poden afectar seriamente a eficiencia da clarificación, a filtración e a cristalización.
Os produtos químicos desempeñan un papel crucial nos procesos modernos de fabricación de azucre. Sen un control químico axeitado, estas impurezas poden causar descamación, problemas de cor e perda de produción. Os produtos químicos para a fabricación de azucre non só melloran a eficiencia e a produción, senón que tamén melloran a calidade do produto, reducen o consumo de enerxía e axudan ás fábricas a cumprir as normas de protección ambiental. Estes produtos químicos poden:
- Mellorar a eficiencia da clarificación e o efecto de separación sólido-líquido.
- Previr o crecemento de microorganismos en zumes e xaropes de froitas.
- Mellora o efecto de decoloración do azucre branco granulado de alta pureza.
- Controlar a formación de escuma e incrustacións no evaporador e no evaporador de baleiro.
Este artigo toma a cana de azucre como exemplo para resumir de xeito exhaustivo o proceso de fabricación de azucre. Tamén explica como se aplican diferentes produtos químicos (floculantes, desinfectantes, axentes decolorantes e antiespumantes) en cada etapa para garantir un funcionamento sen problemas e unha produción de azucre de alta calidade.
Proceso de produción de azucre e aplicación de produtos químicos
Preparación de materias primas
A produción de azucre comeza coa colleita e preparación das materias primas. A cana de azucre lávase e córtase para eliminar terra, pedras e follas. Nesta fase, se o zume se deixa repousar durante moito tempo, comezará a reproducirse microorganismos. Para reducir a carga microbiana na superficie das materias primas e evitar a contaminación ou deterioración do zume de azucre durante o proceso de sacarificación, ás veces aplícanse desinfectantes á superficie da cana de azucre, á auga de almacenamento ou aos equipos de limpeza.
| Tipo de desinfectante | Concentración recomendada | Método de aplicación | Funcións principais | Precaucións | Vantaxes |
| Hipoclorito de sodio (NaClO) | 50–200 ppm de cloro libre | Pulverizando ou remollando a superficie da cana de azucre durante 5–10 minutos | Esterilización de amplo espectro, reduce a carga microbiana | Controlar a concentración (xeralmente de 50 a 200 ppm de cloro libre). Evitar o exceso de cloro residual no zume para evitar problemas de cor ou cristalización. Enxaugar ou escorrer despois do uso se é necesario. | Esterilización de amplo espectro; baixo custo. |
| Dicloroisocianurato de sodio (SDIC) | 50–150 ppm de cloro libre | Pulverizando ou remollando a superficie da cana de azucre durante 5–10 minutos | Alta estabilidade, forte eficiencia de esterilización | Controlar o cloro libre para evitar afectar a cristalización e a cor do zume. | Máis estable que o hipoclorito de sodio; alta eficiencia; cloro residual controlado; amplamente utilizado en contornas de procesamento de alimentos. |
| Peróxido de hidróxeno (H₂O₂) | 0,1%–0,5% | Engadido á auga de limpeza ou á pulverización de superficies | Esterilización, sen residuos, respectuosa co medio ambiente | Concentración de control; xeralmente 0,1–0,5 % para o tratamento superficial. Manexar con coidado durante o funcionamento. | Descomponse sen deixar residuos; seguro e respectuoso co medio ambiente. |
| Auga quente / vapor | Auga quente a 80–90 °C ou vapor a 100 °C | Enxágüe con auga quente ou tratamento con vapor durante 2–5 minutos | Esterilización sen adición de produtos químicos | Alto consumo de enerxía; require equipamento axeitado; observe as precaucións de seguridade. | Sen aditivos químicos; reduce os residuos químicos. |
| Limpeza de plantas/instalacións Desinfección de auga | SDIC, 50–100 ppm | Limpeza de equipos, vehículos de transporte | Evita a contaminación secundaria | Substituír e controlar regularmente a concentración de cloro libre. | — |
Práctica recomendada
Cando a cana de azucre entra na fábrica, sofre un primeiro lavado con auga limpa para eliminar a terra e as impurezas.
A continuación, a desinfección superficial lévase a cabo pulverizando SDIC de baixa concentración ou hipoclorito de sodio segundo as condicións.
As fontes de auga e os equipos de limpeza da fábrica de azucre tamén deben desinfectarse regularmente para garantir o ambiente hixiénico xeral.
Extracción de zume
Despois do primeiro paso de limpeza e desinfección, o seguinte paso é extraer o zume da cana de azucre. O zume adoita extraerse mediante prensado mecánico ou sistemas de difusión. Este paso implica romper a estrutura dura da cana de azucre e extraer o zume dela.
Na maioría dos casos, un espremedor de cana de azucre consta de tres muíños de rolos en combinación cun picador ou láminas rotatorias. Despois de que a cana de azucre sexa procesada nunha cinta transportadora, esta será transportada a outra cinta transportadora para extraer máis zume. Non obstante, antes do transporte, primeiro bótase auga para extraer máis zume. O residuo que queda despois do espremedor chámase bagazo.
O zume contén impurezas solubles e en suspensión, como fibras vexetais, proteínas e mesmo partículas do solo que foron completamente lavadas. Estas impurezas deben tratarse para mellorar a eficiencia da posterior clarificación e cristalización.
Clarificación do zume de cana de azucre
A clarificación do zume é o paso máis crucial na fase inicial do proceso de fabricación de azucre. O obxectivo é eliminar as impurezas (como terra, proteínas, coloides, ácidos orgánicos, etc.) do zume de cana de azucre e mellorar a súa pureza. Xeralmente, adóptase o proceso da cal, combinado co método de flotación de fósforo ou o método de carbonatación.
Uso químico
Cal (CaO)/leite de cal (Ca(OH)2) : Neutraliza as substancias ácidas e precipita as impurezas.
dióxido de carbono (CO2) (empregado no método de carbonatación): Reacciona coa cal para formar un precipitado de carbonato cálcico, que adsorbe as impurezas.
Floculante/axudante coagulante: axuda a que os sólidos en suspensión se sedimenten rapidamente.
Usos habituais: cloruro de polialuminio (PAC), poliacrilamida (PAM), etc.
Xofre (SO2) ou sulfito de sodio: desempeña un papel no branqueo, a decoloración e a esterilización na flotación do fósforo.
Filtración e prequecemento
Despois da clarificación, o zume debe filtrarse para eliminar os sedimentos. É fundamental quentar previamente o zume antes da evaporación, xa que axuda a reducir a viscosidade do zume e impide o crecemento microbiano.
Evaporación e concentración
O zume de froita concéntrase entón nun xarope mediante un evaporador multiefecto, o que reduce o contido de humidade de aproximadamente o 85 % a un 30-40 %. A evaporación ao baleiro axuda a manter a calidade do azucre, pero tamén presenta algúns desafíos operativos:
- As proteínas e os surfactantes disoltos provocan a formación de escuma.
- Acumulación de incrustacións na superficie do evaporador.
Aplicacións químicas:
Antiespumantes: antiespumantes a base de silicona para a supresión da escuma a altas temperaturas. Antiespumantes a base de poliéter e alcohois graxos axeitados para sistemas de zumes de froitas con escuma media.
Inhibidores/dispersantes de incrustacións: impiden a formación de incrustacións de carbonato cálcico ou sulfato no evaporador.
Impacto: O control eficiente da escuma e a prevención da formación de incrustacións garanten unha evaporación suave, unha maior eficiencia de transferencia de calor e menos tempo de inactividade.
Cristalización
O proceso de cristalización na produción de azucre (ao que a miúdo se lle chama na industria ebulición) é un paso crucial para converter o xarope de azucre concentrado en cristais sólidos de sacarosa. O xarope concentrado férvese nunha caldeira de baleiro para iniciar a cristalización do azucre. Unha cristalización axeitada é esencial para o rendemento do azucre, o tamaño e a cor dos cristais. Trátase dun proceso fisicoquímico complexo deseñado para controlar o tamaño e a uniformidade dos cristais de sacarosa precipitados.
Neste proceso úsanse a miúdo antiespumantes. Os antiespumantes controlan a formación de escuma durante a ebulición, evitando o desbordamento do xarope.
A cristalización estable aumenta o rendemento de azucre e reduce as perdas durante a centrifugación.
Centrifugación e separación
Despois da formación dos cristais, estes sepáranse da melaza cunha centrífuga e logo sécanse a través de tubos quentes. A melaza pódese procesar posteriormente para a produción de etanol, penso para animais ou outros usos.
Decoloración e refinación
A decoloración e o refinado son a etapa final do proceso de fabricación de azucre, que se emprega principalmente na produción de azucre branco refinado de alta pureza (como o azucre granulado ou o azucre de rocha). Esta etapa require o uso de grandes cantidades de produtos químicos e adsorbentes.
Entre os produtos químicos de uso común inclúense:
Carbón activado (en po ou gránulos): adsorbe polifenois, caramelo e outros pigmentos.
Resinas decolorantes/resinas de intercambio iónico: Eliminar compostos coloreados iónicos e non iónicos.
Peróxido de hidróxeno (H₂O₂): oxida os pigmentos restantes, o que aclara aínda máis a cor do xarope.
Axentes decolorantes: Garantir valores ICUMSA baixos e alta calidade visual.
O anterior describe os principais procesos e aplicacións químicas na industria azucreira.
Exhibición de produtos químicos relacionados:
Como se tratan as augas residuais da industria azucreira?
As fábricas de azucre xeran augas residuais durante o proceso de produción de azucre. Estas augas residuais son de calidade complexa e teñen unha alta carga contaminante, o que require un tratamento sistemático da auga antes da súa vertedura.
As augas residuais proceden principalmente do lavado de materias primas, da limpeza de equipos, das augas residuais do proceso de produción de azucre, da auga de refrixeración/condensado e da purga de caldeiras. Estas augas residuais caracterízanse por ter unha COD e unha BOD moi elevadas (debido ao contido de azucre), un alto contido de sólidos en suspensión, unha forte biodegradabilidade e, ás veces, conteñen aceite e limo. Polo tanto, para tratar estas augas residuais úsase normalmente unha combinación de procesos (pretratamento + coagulación e sedimentación + tratamento biolóxico + tratamento avanzado). Os métodos de tratamento comúns inclúen o tratamento físico (como a sedimentación e a filtración), o tratamento químico (como a coagulación e a neutralización) e o tratamento biolóxico (como os procesos de lodos activados e os humidais artificiales).
Que produtos químicos se necesitan para tratar as augas residuais da industria azucreira?
Os pasos específicos e as aplicacións químicas son os seguintes:
| Fase de tratamento | Propósito | Produtos químicos recomendados | Funcións principais |
| 1. Lavado de materias primas e pretratamento primario | Eliminar area, lama, fibras e sólidos en suspensión | PAC (cloruro de polialuminio) | Coagulación rápida, eliminación de SS e turbidez |
| PAM (poliacrilamida) – aniónico/non iónico | Formación de flóculos, mellora a sedimentación | ||
| Antiespumante | Controla a escuma xerada durante o lavado da cana e a extracción do zume | ||
| 2. Ecualización e axuste do pH | Estabilizar a calidade do afluente, axustar o pH para os procesos posteriores | Cal (CaO / Ca(OH)₂) | Aumenta o pH e elimina parcialmente a dureza |
| hidróxido de sodio (NaOH) | Axuste preciso do pH | ||
| Ácido sulfúrico / Ácido clorhídrico | Reduce o pH | ||
| Antiespumante | Reduce a escuma na cunca de ecualización | ||
| 3. Coagulación e floculación (sedimentación primaria) | Eliminar sólidos en suspensión, coloides, cor; reducir a DQO | PAC / PoliDADMAC / Poliamina | Coagulantes primarios para a eliminación de turbidez e cor |
| PAM (aniónico) | Mellora a resistencia dos flóculos e a velocidade de sedimentación | ||
| Axudantes coagulantes (por exemplo, silicato de magnesio) | Mellora a claridade e o rendemento da asentamento | ||
| 4. Tratamento biolóxico anaerobio (UASB, EGSB) | Reducir a carga orgánica elevada (DQO, DBO) | Aditivos nutricionais (fontes de N e P) | Manter a actividade microbiana e unha biomasa saudable |
| Axustadores de pH | Manter un pH óptimo (6,8–7,2) para as bacterias anaerobias | ||
| Antiespumante | Suprime a escuma relacionada co biogás | ||
| 5. Tratamento aeróbico (lodos activados, SBR) | Reducir aínda máis a DQO, a DBO e o amoníaco | Aditivos nutricionais (N e P) | Proporcionar nutrientes equilibrados aos microorganismos |
| Antiespumante | Controla a escuma durante a aireación | ||
| Bioenzimas / Cultivos microbianos | Mellora a eficiencia da degradación biolóxica | ||
| 6. Tratamento avanzado (se se aplican normas estritas de alta) | Mellorar a claridade, eliminar residuos de COD, SS, cor | Poliamina / PoliDADMAC | Forte decoloración e eliminación de turbidez |
| PAC | Eliminación adicional de SS e coloides | ||
| PAM (Alto Peso Molecular) | Floculación e pulido final | ||
| Carbón activado | Elimina a cor, o cheiro e os residuos orgánicos | ||
| 7. Desinfección e reutilización da auga | Garantir a seguridade microbiana para a descarga ou a reutilización | Hipoclorito de calcio | Desinfección potente |
| Hipoclorito de sodio | Desinfectante de dosificación en liña común | ||
| SDIC (dicloroisocianurato de sodio) | Liberación de cloro estable e duradeira | ||
| TCCA (ácido tricloroisocianúrico) | Alto contido de cloro, cloración de liberación lenta |
A produción de azucre é un proceso industrial complexo que require un control preciso en cada etapa, desde a preparación da materia prima e o zume ata a clarificación, evaporación, cristalización, refinado e tratamento de augas residuais. Cada etapa presenta os seus propios desafíos, incluíndo sólidos en suspensión, cor, actividade microbiana, formación de escuma e acumulación de incrustacións. Ao integrar produtos químicos axeitados en cada etapa do proceso de produción de azucre, os muíños azucreiros poden aumentar a produción, mellorar a calidade dos cristais, realzar a cor, reducir as perdas e minimizar o tempo de inactividade. Ao mesmo tempo, as solucións químicas optimizadas contribúen á protección ambiental mediante un tratamento de augas residuais máis eficiente e unha redución dos residuos químicos.
Escoller o socio químico axeitado permite aos muíños azucreiros mellorar a eficiencia da produción, garantir unha calidade consistente do produto, prolongar a vida útil dos equipos e acadar a excelencia operativa a longo prazo.