Siwgr yw un o'r bwydydd a fwyteir fwyaf eang yn y byd, yn deillio'n bennaf o gansen siwgr a betys siwgr. Mae cynhyrchu siwgr o ansawdd uchel yn broses gymhleth sy'n cynnwys sawl cam: echdynnu, egluro, anweddu, crisialu a mireinio. Ym mhob cam o brosesu siwgr, mae angen rheoli ansawdd a phurdeb sudd y siwgr yn fanwl gywir. Gall amhureddau naturiol, fel gronynnau coloidaidd, proteinau, pigmentau a micro-organebau, effeithio'n ddifrifol ar effeithlonrwydd egluro, hidlo a chrisialu.
Mae cemegau'n chwarae rhan hanfodol mewn prosesau gwneud siwgr modern. Heb reolaeth gemegol briodol, gall yr amhureddau hyn achosi graddio, problemau lliw a cholli allbwn. Mae cemegau gwneud siwgr nid yn unig yn gwella effeithlonrwydd ac allbwn, ond hefyd yn gwella ansawdd cynnyrch, yn lleihau'r defnydd o ynni, ac yn helpu ffatrïoedd i fodloni safonau diogelu'r amgylchedd. Gall y cemegau hyn:
- Gwella effeithlonrwydd eglurhad ac effaith gwahanu solid-hylif.
- Atal twf micro-organebau mewn sudd ffrwythau a surop.
- Gwella effaith dadliwio siwgr gronynnog gwyn purdeb uchel.
- Rheoli ffurfio ewyn a graddio yn yr anweddydd a'r anweddydd gwactod.
Mae'r erthygl hon yn defnyddio cansen siwgr fel enghraifft i grynhoi'r broses o wneud siwgr yn gynhwysfawr. Mae hefyd yn egluro sut y cymhwyswyd gwahanol gemegau - fflocwlyddion, diheintyddion, asiantau dadliwio a dad-ewynyddion - ym mhob cam i sicrhau gweithrediad llyfn a chynhyrchu siwgr o ansawdd uchel.
Proses Cynhyrchu Siwgr a Chymhwyso Cemegau
Paratoi Deunydd Crai
Mae cynhyrchu siwgr yn dechrau gyda chynaeafu a pharatoi deunyddiau crai. Caiff y cansen siwgr ei golchi a'i thorri i gael gwared â phridd, cerrig a dail. Ar y cam hwn, os gadewir y sudd i sefyll am amser hir, bydd yn dechrau bridio micro-organebau. Er mwyn lleihau'r llwyth microbaidd ar wyneb deunyddiau crai, atal halogiad neu ddifetha sudd siwgr yn ystod y broses sacchareiddio, weithiau rhoddir diheintyddion ar wyneb cansen siwgr, dŵr storio neu offer glanhau.
| Math o Ddiheintydd | Crynodiad Argymhelliedig | Dull y Cais | Prif Swyddogaethau | Rhagofalon | Manteision |
| Sodiwm Hypochlorit (NaClO) | 50–200 ppm clorin rhydd | Chwistrellu neu socian wyneb y cansen siwgr am 5–10 munud | Sterileiddio sbectrwm eang, yn lleihau llwyth microbaidd | Rheoli crynodiad (yn gyffredinol 50–200 ppm o glorin rhydd). Osgowch ormod o glorin gweddilliol yn y sudd i atal problemau lliw neu grisialu. Rinsiwch neu ddraeniwch ar ôl ei ddefnyddio os oes angen. | Sterileiddio sbectrwm eang; cost isel. |
| Sodiwm Dichloroisocyanwrad (SDIC) | 50–150 ppm clorin rhydd | Chwistrellu neu socian wyneb y cansen siwgr am 5–10 munud | Sefydlogrwydd uchel, effeithlonrwydd sterileiddio cryf | Rheoli clorin rhydd i osgoi effeithio ar grisialu a lliw sudd. | Yn fwy sefydlog na sodiwm hypoclorit; effeithlonrwydd uchel; clorin gweddilliol dan reolaeth; a ddefnyddir yn helaeth mewn amgylcheddau prosesu bwyd. |
| Hydrogen Perocsid (H₂O₂) | 0.1%–0.5% | Wedi'i ychwanegu at ddŵr glanhau neu chwistrellu arwyneb | Sterileiddio, dim gweddillion, yn gyfeillgar i'r amgylchedd | Crynodiad rheoli; yn gyffredinol 0.1–0.5% ar gyfer trin arwyneb. Trin yn ofalus yn ystod y llawdriniaeth. | Yn dadelfennu heb weddillion; yn ddiogel ac yn gyfeillgar i'r amgylchedd. |
| Dŵr Poeth / Stêm | Dŵr poeth ar 80–90°C neu stêm ar 100°C | Rinsiwch â dŵr poeth neu driniaeth stêm am 2–5 munud | Sterileiddio heb ychwanegu cemegol | Defnydd uchel o ynni; angen offer priodol; dilynwch ragofalon diogelwch. | Dim ychwanegion cemegol; yn lleihau gweddillion cemegol. |
| Glanhau Planhigion / Cyfleusterau Diheintio Dŵr | SDIC, 50–100 ppm | Glanhau offer, cerbydau cludo | Yn atal halogiad eilaidd | Amnewidiwch a monitro crynodiad clorin rhydd yn rheolaidd. | — |
Arfer a Argymhellir
Pan fydd cansen siwgr yn dod i mewn i'r ffatri, mae'n cael ei golchi'n gyntaf â dŵr glân i gael gwared ar bridd ac amhureddau.
Yna, cynhelir diheintio arwynebau trwy chwistrellu SDIC crynodiad isel neu sodiwm hypoclorit yn ôl yr amodau.
Dylid diheintio ffynonellau dŵr ac offer glanhau'r ffatri siwgr yn rheolaidd hefyd er mwyn sicrhau'r amgylchedd hylendid cyffredinol.
Echdynnu Sudd
Ar ôl y cam cyntaf o lanhau a diheintio. Y cam nesaf yw echdynnu sudd cansen siwgr. Fel arfer caiff y sudd ei echdynnu trwy wasgu mecanyddol neu systemau tryledu. Mae'r cam hwn yn cynnwys torri strwythur caled cansen siwgr ac echdynnu'r sudd ohono.
Yn y rhan fwyaf o achosion, mae suddwr cansen siwgr yn cynnwys tair melin rholio ar y cyd â thorrwr neu lafnau cylchdroi. Ar ôl i'r cansen siwgr gael ei brosesu ar un cludfelt, caiff ei gludo i gludfelt arall i echdynnu mwy o sudd. Fodd bynnag, cyn ei gludo, caiff dŵr ei daenu yn gyntaf i echdynnu'r sudd ymhellach. Gelwir y gweddillion sy'n weddill ar ôl suddio yn fagasse.
Mae sudd yn cynnwys amhureddau hydawdd ac ataliedig, gan gynnwys ffibrau planhigion, proteinau a hyd yn oed gronynnau pridd sydd wedi'u golchi i ffwrdd yn llwyr. Rhaid trin yr amhureddau hyn i wella effeithlonrwydd yr eglurhad a'r crisialu dilynol.
Eglurhad o Sudd Cansen Siwgr
Egluro sudd yw'r cam pwysicaf yng nghyfnod cynnar y broses o wneud siwgr. Y nod yw cael gwared ar amhureddau (megis pridd, protein, colloid, asid organig, ac ati) o sudd cansen siwgr a gwella ei burdeb. Yn gyffredinol, mabwysiadir y Broses Galch, ynghyd â'r dull arnofio ffosfforws neu'r dull carboniad.
Defnydd cemegol
Calch (CaO)/llaeth calch (Ca(OH)2): Yn niwtraleiddio sylweddau asidig ac yn gwaddodi amhureddau.
Carbon deuocsid (CO2) (a ddefnyddir yn y dull carboniad): Yn adweithio â chalch i ffurfio gwaddod calsiwm carbonad, sy'n amsugno amhureddau.
Cymorth fflocwlydd/ceulydd: Yn helpu solidau crog i setlo'n gyflym.
Defnyddir yn gyffredin: Polyalwminiwm clorid (PAC), polyacrylamid (PAM), ac ati.
Sylffwr (SO2) neu sodiwm sylffit: Mae'n chwarae rhan mewn cannu, dad-liwio a sterileiddio mewn arnofio ffosfforws.
Hidlo a Chynhesu Cyntaf
Ar ôl ei egluro, mae angen hidlo'r sudd i gael gwared ar waddod. Mae cynhesu'r sudd ymlaen llaw cyn anweddu yn hanfodol, gan ei fod yn helpu i leihau gludedd y sudd ac yn atal twf microbaidd.
Anweddiad a Chrynodiad
Yna caiff y sudd ffrwythau ei grynhoi’n surop gan ddefnyddio anweddydd aml-effaith, gan leihau’r cynnwys lleithder o tua 85% i 30-40%. Mae anweddiad gwactod yn helpu i gynnal ansawdd y siwgr, ond mae hefyd yn cyflwyno rhai heriau gweithredol:
- Mae proteinau a syrffactyddion toddedig yn achosi ffurfio ewyn.
- Croniad o galch ar wyneb yr anweddydd.
Cymwysiadau Cemegol:
Dad-ewynyddion: Dad-ewynyddion wedi'u seilio ar silicon ar gyfer atal ewyn tymheredd uchel. Dad-ewynyddion wedi'u seilio ar polyether ac alcohol brasterog sy'n addas ar gyfer systemau sudd ffrwythau ewyn canolig.
Atalyddion/Gwasgaryddion Calch: Atal ffurfio calsiwm carbonad neu raddfa sylffad yn yr anweddydd.
Effaith: Mae rheoli ewyn effeithlon ac atal graddfa yn sicrhau anweddiad llyfn, effeithlonrwydd trosglwyddo gwres uwch, a llai o amser segur.
Crisialu
Mae'r broses grisialu mewn cynhyrchu siwgr (a elwir yn aml yn y diwydiant yn ferwi) yn gam hanfodol wrth drosi surop siwgr crynodedig yn grisialau swcros solet. Caiff y surop crynodedig ei ferwi mewn tegell gwactod i gychwyn crisialu siwgr. Mae crisialu priodol yn hanfodol ar gyfer cynnyrch siwgr, maint a lliw crisialau. Mae hon yn broses ffisegemegol gymhleth a gynlluniwyd i reoli maint ac unffurfiaeth y crisialau swcros sydd wedi'u gwaddodi.
Defnyddir dad-ewynyddion yn aml yn y broses hon. Mae dad-ewynyddion yn rheoli ffurfio ewyn yn ystod berwi, gan atal gorlif surop.
Mae crisialu sefydlog yn cynyddu cynnyrch siwgr ac yn lleihau colledion yn ystod allgyrchu.
Allgyrchu a Gwahanu
Ar ôl ffurfio crisialau, mae'r crisialau'n cael eu gwahanu oddi wrth y molasses gan ddefnyddio allgyrchydd ac yna'n cael eu sychu trwy bibellau poeth. Gellir prosesu'r molasses ymhellach ar gyfer cynhyrchu ethanol, porthiant anifeiliaid, neu ddefnyddiau eraill.
Dadliwio a Mireinio
Dadliwio a mireinio yw'r cam olaf yn y broses o wneud siwgr, a ddefnyddir yn bennaf wrth gynhyrchu siwgr gwyn wedi'i fireinio o burdeb uchel (fel siwgr gronynnog neu siwgr craig). Mae'r cam hwn yn gofyn am ddefnyddio symiau mawr o gemegau ac amsugnyddion.
Mae cemegau a ddefnyddir yn gyffredin yn cynnwys:
Carbon wedi'i actifadu (powdr neu gronynnau): Yn amsugno polyffenolau, caramel, a phigmentau eraill.
Dadliwio resinau/resinau cyfnewid ïonau: Tynnwch gyfansoddion lliw ïonig ac an-ïonig.
Hydrogen perocsid (H₂O₂): Yn ocsideiddio'r pigmentau sy'n weddill, gan ysgafnhau lliw'r surop ymhellach.
Asiantau dadliwio: Sicrhewch werthoedd ICUMSA isel ac ansawdd gweledol uchel.
Mae'r uchod yn amlinellu'r prif brosesau a'r cymwysiadau cemegol yn y diwydiant siwgr.
Arddangosfa Cemegau Perthnasol:
Sut mae dŵr gwastraff o'r diwydiant siwgr yn cael ei drin?
Mae ffatrïoedd siwgr yn cynhyrchu dŵr gwastraff yn ystod y broses gynhyrchu siwgr. Mae'r dŵr gwastraff hwn o ansawdd cymhleth ac mae ganddo lwyth llygredd uchel, sy'n gofyn am drin dŵr yn systematig cyn ei ollwng.
Daw'r dŵr gwastraff yn bennaf o olchi deunyddiau crai, glanhau offer, dŵr gwastraff proses gynhyrchu siwgr, dŵr oeri/cyddwysiad, a chwythu boeleri. Nodweddir y dŵr gwastraff hwn gan COD a BOD uchel iawn (oherwydd cynnwys siwgr), cynnwys solidau ataliedig uchel, bioddiraddadwyedd cryf, ac weithiau maent yn cynnwys olew a silt. Felly, defnyddir cyfuniad o brosesau—rhag-driniaeth + ceulo a gwaddodi + triniaeth fiolegol + triniaeth uwch—fel arfer i drin y dŵr gwastraff hwn. Mae dulliau trin cyffredin yn cynnwys triniaeth gorfforol (megis gwaddodi a hidlo), triniaeth gemegol (megis ceulo a niwtraleiddio), a thriniaeth fiolegol (megis prosesau slwtsh wedi'u actifadu a gwlyptiroedd wedi'u hadeiladu).
Pa gemegau sydd eu hangen i drin dŵr gwastraff o'r diwydiant siwgr?
Mae'r camau penodol a'r cymwysiadau cemegol fel a ganlyn:
| Cyfnod y driniaeth | Diben | Cemegau a Argymhellir | Prif Swyddogaethau |
| 1. Golchi Deunydd Crai a Rhagdriniaeth Gynradd | Tynnwch dywod, mwd, ffibrau, solidau crog | PAC (Polyalwminiwm Clorid) | Ceulo cyflym, tynnu SS a thyrfedd |
| PAM (Polyacrylamid) – Anionig/Nonionig | Ffurfiant ffloc, yn gwella setlo | ||
| Dadwennydd | Yn rheoli ewyn a gynhyrchir wrth olchi cansen ac echdynnu sudd | ||
| 2. Cydraddoli ac Addasu pH | Sefydlogi ansawdd y mewnlif, addasu pH ar gyfer prosesau i lawr yr afon | Calch (CaO / Ca(OH)₂) | Yn codi pH, yn tynnu caledwch rhannol |
| Sodiwm hydrocsid (NaOH) | Addasiad pH manwl gywir | ||
| Asid Sylffwrig / Asid Hydroclorig | Yn gostwng pH | ||
| Dadwennydd | Yn lleihau ewyn yn y basn cyfartalu | ||
| 3. Ceulo a Fflocwleiddio (Gwaddodi Cynradd) | Tynnu solidau crog, coloidau, lliw; lleihau COD | PAC / PolyDADMAC / Polyamin | Ceulyddion cynradd ar gyfer tynnu tyrfedd a lliw |
| PAM (Anionig) | Yn gwella cryfder ffloc a chyflymder setlo | ||
| Cymhorthion Ceulydd (e.e., Magnesiwm Silicad) | Yn gwella eglurder a pherfformiad setlo | ||
| 4. Triniaeth Fiolegol Anaerobig (UASB, EGSB) | Lleihau llwyth organig uchel (COD, BOD) | Ychwanegion Maetholion (ffynonellau N a P) | Cynnal gweithgaredd microbaidd a biomas iach |
| Addaswyr pH | Cadwch y pH gorau posibl (6.8–7.2) ar gyfer bacteria anaerobig | ||
| Dadwennydd | Yn atal ewyn sy'n gysylltiedig â biogas | ||
| 5. Triniaeth Aerobig (Slwtsh wedi'i Actifadu, SBR) | Lleihau COD, BOD, amonia ymhellach | Ychwanegion Maetholion (N a P) | Darparu maetholion cytbwys i ficro-organebau |
| Dadwennydd | Yn rheoli ewyn yn ystod awyru | ||
| Bio-ensymau / Diwylliannau Microbaidd | Yn gwella effeithlonrwydd diraddio biolegol | ||
| 6. Triniaeth Uwch (Os yw safonau rhyddhau llym yn berthnasol) | Gwella eglurder, cael gwared ar COD, SS, lliw gweddilliol | Polyamin / PolyDADMAC | Dadliwio cryf a chael gwared ar gymylogrwydd |
| PAC | Tynnu SS a choloid ychwanegol | ||
| PAM (Pwysau Moleciwlaidd Uchel) | Floccwleiddio a sgleinio terfynol | ||
| Carbon wedi'i actifadu | Yn tynnu lliw, arogl a gweddillion organig | ||
| 7. Diheintio ac Ailddefnyddio Dŵr | Sicrhau diogelwch microbaidd ar gyfer gollwng neu ailddefnyddio | Hypochlorit Calsiwm | Diheintio pwerus |
| Sodiwm Hypochlorit | Diheintydd dosio ar-lein cyffredin | ||
| SDIC (Sodiwm Dichloroisocyanwrad) | Rhyddhau clorin sefydlog, hirhoedlog | ||
| TCCA (Asid Trichloroisocyanwrig) | Cynnwys clorin uchel, clorineiddio rhyddhau araf |
Mae cynhyrchu siwgr yn broses ddiwydiannol gymhleth sy'n gofyn am reolaeth fanwl gywir ym mhob cam—o baratoi deunyddiau crai a suddio i eglurhau, anweddu, crisialu, mireinio, a thrin dŵr gwastraff. Mae pob cam yn cyflwyno ei heriau ei hun, gan gynnwys solidau ataliedig, lliw, gweithgaredd microbaidd, ffurfio ewyn, a chronni graddfa. Trwy integreiddio cemegau priodol i bob cam o'r broses gynhyrchu siwgr, gall melinau siwgr gynyddu allbwn, gwella ansawdd crisialau, gwella lliw, lleihau colledion, a lleihau amser segur. Ar yr un pryd, mae atebion cemegol wedi'u optimeiddio yn cyfrannu at ddiogelu'r amgylchedd trwy drin dŵr gwastraff yn fwy effeithlon a lleihau gwastraff cemegol.
Mae dewis y partner cemegol cywir yn caniatáu i felinau siwgr wella effeithlonrwydd cynhyrchu, sicrhau ansawdd cynnyrch cyson, ymestyn oes offer, a chyflawni rhagoriaeth weithredol hirdymor.