Gula merupakan salah satu makanan yang paling banyak dimakan di dunia, terutamanya yang berasal daripada tebu dan bit gula. Menghasilkan gula berkualiti tinggi merupakan proses yang kompleks yang melibatkan pelbagai peringkat: pengekstrakan, penjernihan, penyejatan, penghabluran dan penapisan. Pada setiap peringkat pemprosesan gula, kualiti dan ketulenan jus gula perlu dikawal dengan tepat. Bendasing semula jadi, seperti zarah koloid, protein, pigmen dan mikroorganisma, boleh menjejaskan kecekapan penjernihan, penapisan dan penghabluran dengan serius.
Bahan kimia memainkan peranan penting dalam proses pembuatan gula moden. Tanpa kawalan kimia yang betul, bendasing ini boleh menyebabkan penskalaan, masalah warna dan kehilangan output. Bahan kimia pembuatan gula bukan sahaja meningkatkan kecekapan dan output, tetapi juga meningkatkan kualiti produk, mengurangkan penggunaan tenaga dan membantu kilang memenuhi piawaian perlindungan alam sekitar. Bahan kimia ini boleh:
- Meningkatkan kecekapan penjernihan dan kesan pemisahan pepejal-cecair.
- Mencegah pertumbuhan mikroorganisma dalam jus buah dan sirap.
- Meningkatkan kesan penyahwarnaan gula pasir putih berketulenan tinggi.
- Kawal pembentukan buih dan penskalaan dalam penyejat dan penyejat vakum.
Artikel ini mengambil tebu sebagai contoh untuk meringkaskan proses pembuatan gula secara komprehensif. Ia juga menjelaskan bagaimana pelbagai bahan kimia - flokulan, pembasmi kuman, agen penyahwarna dan penyahbuih - digunakan pada setiap peringkat untuk memastikan operasi yang lancar dan pengeluaran gula yang berkualiti tinggi.
Proses Pengeluaran Gula dan Aplikasi Bahan Kimia
Penyediaan Bahan Mentah
Penghasilan gula bermula dengan penuaian dan penyediaan bahan mentah. Tebu dibasuh dan dicincang untuk membuang tanah, biji dan daun. Pada peringkat ini, jika jus dibiarkan lama, ia akan mula membiak mikroorganisma. Untuk mengurangkan beban mikrob pada permukaan bahan mentah, mencegah pencemaran jus gula atau kerosakan semasa proses sakarifikasi, disinfektan kadangkala disapu pada permukaan tebu, air simpanan atau peralatan pembersihan.
| Jenis Pembasmi Kuman | Kepekatan yang Disyorkan | Kaedah Permohonan | Fungsi Utama | Langkah berjaga-berjaga | Kelebihan |
| Natrium Hipoklorit (NaClO) | klorin bebas 50–200 ppm | Menyembur atau merendam permukaan tebu selama 5–10 minit | Pensterilan spektrum luas, mengurangkan beban mikrob | Kepekatan kawalan (biasanya 50–200 ppm klorin bebas). Elakkan sisa klorin yang berlebihan dalam jus untuk mengelakkan masalah warna atau penghabluran. Bilas atau toskan selepas digunakan jika perlu. | Pensterilan spektrum luas; kos rendah. |
| Natrium Dikloroisosianurat (SDIC) | klorin bebas 50–150 ppm | Menyembur atau merendam permukaan tebu selama 5–10 minit | Kestabilan tinggi, kecekapan pensterilan yang kuat | Kawal klorin bebas untuk mengelakkan daripada menjejaskan penghabluran dan warna jus. | Lebih stabil daripada natrium hipoklorit; kecekapan tinggi; klorin baki terkawal; digunakan secara meluas dalam persekitaran pemprosesan makanan. |
| Hidrogen Peroksida (H₂O₂) | 0.1%–0.5% | Ditambah ke dalam air pembersih atau penyemburan permukaan | Pensterilan, tiada sisa, mesra alam | Kepekatan kawalan; secara amnya 0.1–0.5% untuk rawatan permukaan. Kendalikan dengan berhati-hati semasa operasi. | Terurai tanpa sisa; selamat dan mesra alam. |
| Air Panas / Wap | Air panas pada suhu 80–90°C atau wap pada suhu 100°C | Membilas dengan air panas atau rawatan wap selama 2–5 minit | Pensterilan tanpa penambahan bahan kimia | Penggunaan tenaga yang tinggi; memerlukan peralatan yang sesuai; patuhi langkah berjaga-jaga keselamatan. | Tiada bahan tambahan kimia; mengurangkan sisa kimia. |
| Pembasmian Kuman Air Pembersihan Loji / Kemudahan | SDIC, 50–100 ppm | Pembersihan peralatan, kenderaan pengangkutan | Mencegah pencemaran sekunder | Gantikan dan pantau kepekatan klorin bebas secara berkala. | — |
Amalan yang Disyorkan
Apabila tebu memasuki kilang, ia akan dibasuh terlebih dahulu dengan air bersih untuk menghilangkan kotoran dan kekotoran.
Kemudian, pembasmian kuman permukaan dijalankan dengan menyembur SDIC berkepekatan rendah atau natrium hipoklorit mengikut keadaan.
Sumber air dan peralatan pembersihan kilang gula juga perlu dibasmi kuman secara berkala bagi memastikan persekitaran yang bersih secara keseluruhan.
Pengekstrakan Jus
Selepas langkah pertama pembersihan dan pembasmian kuman. Langkah seterusnya ialah mengekstrak jus tebu. Jus biasanya diekstrak melalui sistem penekanan mekanikal atau resapan. Langkah ini melibatkan pemecahan struktur keras tebu dan pengekstrakan jus daripadanya.
Dalam kebanyakan kes, pemerah tebu terdiri daripada tiga pengisar penggelek yang digabungkan dengan pencincang atau bilah berputar. Selepas tebu diproses pada satu tali sawat, ia akan dihantar ke tali sawat yang lain untuk mengekstrak lebih banyak jus. Walau bagaimanapun, sebelum pengangkutan, air akan ditaburkan terlebih dahulu untuk mengekstrak jus selanjutnya. Sisa yang tinggal selepas pemerahan dipanggil bagas.
Jus mengandungi bendasing larut dan terampai, termasuk serat tumbuhan, protein dan juga zarah tanah yang telah dihanyutkan sepenuhnya. Bendasing ini mesti dirawat untuk meningkatkan kecekapan penjernihan dan penghabluran berikutnya.
Penjernihan Jus Tebu
Penjernihan jus merupakan langkah paling penting dalam peringkat awal proses pembuatan gula. Tujuannya adalah untuk membuang bendasing (seperti tanah, protein, koloid, asid organik, dll.) daripada jus tebu dan meningkatkan ketulenannya. Secara amnya, Proses Kapur digunakan, digabungkan dengan kaedah pengapungan fosforus atau kaedah pengkarbonan.
Penggunaan kimia
Limau nipis (CaO)/susu limau nipis (Ca(OH)2) : Meneutralkan bahan berasid dan memendakkan bendasing.
Karbon dioksida (CO2) (digunakan dalam kaedah pengkarbonan): Bertindak balas dengan kapur untuk membentuk mendakan kalsium karbonat, yang menjerap bendasing.
Bantuan flokulan/koagulan: Membantu pepejal terampai mendap dengan cepat.
Biasa digunakan: Polialuminium klorida (PAC), poliakrilamida (PAM), dsb.
Sulfur (SO2) atau natrium sulfit: Ia memainkan peranan dalam pelunturan, penyahwarnaan dan pensterilan dalam pengapungan fosforus.
Penapisan dan Pemanasan Awal
Selepas penjernihan, jus perlu ditapis untuk membuang mendapan. Memanaskan jus sebelum penyejatan adalah penting kerana ia membantu mengurangkan kelikatan jus dan mencegah pertumbuhan mikrob.
Penyejatan dan Kepekatan
Jus buah kemudiannya dipekatkan menjadi sirap menggunakan penyejat berbilang kesan, mengurangkan kandungan lembapan daripada kira-kira 85% kepada 30-40%. Penyejatan vakum membantu mengekalkan kualiti gula, tetapi ia juga menimbulkan beberapa cabaran operasi:
- Protein dan surfaktan terlarut menyebabkan pembentukan buih.
- Pengumpulan kerak pada permukaan penyejat.
Aplikasi Kimia:
Penyahbuih: Penyahbuih berasaskan silikon untuk penindasan buih suhu tinggi. Penyahbuih berasaskan polieter dan alkohol berlemak sesuai untuk sistem jus buah berbuih sederhana.
Perencat/Penyebar Kerak: Mencegah pembentukan kerak kalsium karbonat atau sulfat dalam penyejat.
Impak: Kawalan buih yang cekap dan pencegahan kerak memastikan penyejatan yang lancar, kecekapan pemindahan haba yang lebih tinggi dan masa henti yang lebih singkat.
Penghabluran
Proses penghabluran dalam penghasilan gula (sering dirujuk dalam industri sebagai pendidihan) merupakan langkah penting dalam menukarkan sirap gula pekat kepada hablur sukrosa pepejal. Sirap pekat direbus dalam cerek vakum untuk memulakan penghabluran gula. Penghabluran yang betul adalah penting untuk hasil gula, saiz hablur dan warna. Ini merupakan proses fizikokimia kompleks yang direka untuk mengawal saiz dan keseragaman hablur sukrosa yang termendak.
Bahan penyahbuih sering digunakan dalam proses ini. Bahan penyahbuih mengawal pembentukan buih semasa mendidih, mencegah limpahan sirap.
Penghabluran yang stabil meningkatkan hasil gula dan mengurangkan kehilangan semasa sentrifugasi.
Sentrifugasi & Pemisahan
Selepas pembentukan kristal, kristal diasingkan daripada molase menggunakan mesin empar dan kemudian dikeringkan melalui paip panas. Molase boleh diproses selanjutnya untuk penghasilan etanol, makanan haiwan atau kegunaan lain.
Penyahwarnaan dan Penapisan
Penyahwarnaan dan penapisan merupakan peringkat terakhir dalam proses pembuatan gula, terutamanya digunakan dalam penghasilan gula halus putih berketulenan tinggi (seperti gula pasir atau gula batu). Peringkat ini memerlukan penggunaan bahan kimia dan penjerap dalam kuantiti yang banyak.
Bahan kimia yang biasa digunakan termasuk:
Karbon diaktifkan (serbuk atau granul): Menyerap polifenol, karamel dan pigmen lain.
Resin penyahwarnaan/resin penukar ion: Singkirkan sebatian berwarna ionik dan bukan ionik.
Hidrogen peroksida (H₂O₂): Mengoksidakan pigmen yang tinggal, seterusnya mencerahkan warna sirap.
Agen penyahwarnaan: Pastikan nilai ICUMSA rendah dan kualiti visual yang tinggi.
Perkara di atas menggariskan proses utama dan aplikasi kimia dalam industri gula.
Paparan Bahan Kimia Berkaitan：
Bagaimanakah air sisa daripada industri gula dirawat?
Kilang-kilang gula menghasilkan air sisa semasa proses pengeluaran gula. Air sisa ini mempunyai kualiti yang kompleks dan mempunyai beban pencemaran yang tinggi, yang memerlukan rawatan air yang sistematik sebelum dilepaskan.
Air sisa terutamanya datang daripada pencucian bahan mentah, pembersihan peralatan, air sisa proses pengeluaran gula, air penyejuk/kondensat, dan semburan dandang. Air sisa ini dicirikan oleh COD dan BOD yang sangat tinggi (disebabkan oleh kandungan gula), kandungan pepejal terampai yang tinggi, kebolehuraian biologi yang kuat, dan kadangkala mengandungi minyak dan kelodak. Oleh itu, gabungan proses—prarawatan + koagulasi dan pemendapan + rawatan biologi + rawatan lanjutan—biasanya digunakan untuk merawat air sisa ini. Kaedah rawatan biasa termasuk rawatan fizikal (seperti pemendapan dan penapisan), rawatan kimia (seperti koagulasi dan peneutralan), dan rawatan biologi (seperti proses enap cemar diaktifkan dan tanah lembap binaan).
Apakah bahan kimia yang diperlukan untuk merawat air sisa daripada industri gula?
Langkah-langkah khusus dan aplikasi kimia adalah seperti berikut:
| Peringkat Rawatan | Tujuan | Bahan Kimia yang Disyorkan | Fungsi Utama |
| 1. Pencucian Bahan Mentah & Prarawatan Utama | Buang pasir, lumpur, gentian, pepejal terampai | PAC (Polialuminium Klorida) | Penggumpalan pantas, penyingkiran SS dan kekeruhan |
| PAM (Poliakrilamida) – Anionik/Nonionik | Pembentukan flok, meningkatkan pengendapan | ||
| Penyahbuih | Mengawal buih yang dihasilkan semasa mencuci tebu dan pengekstrakan jus | ||
| 2. Penyamaan & Pelarasan pH | Menstabilkan kualiti yang berpengaruh, melaraskan pH untuk proses hiliran | Kapur (CaO / Ca(OH)₂) | Meningkatkan pH, penyingkiran kekerasan separa |
| Natrium Hidroksida (NaOH) | Pelarasan pH yang tepat | ||
| Asid Sulfurik / Asid Hidroklorik | Menurunkan pH | ||
| Penyahbuih | Mengurangkan buih dalam besen penyamaan | ||
| 3. Pembekuan & Flokulasi (Pemendapan Utama) | Singkirkan pepejal terampai, koloid, pewarna; kurangkan COD | PAC / PolyDADMAC / Poliamina | Koagulan utama untuk kekeruhan dan penyingkiran warna |
| PAM (Anionik) | Meningkatkan kekuatan flok dan halaju pengenapan | ||
| Bahan Bantu Penggumpal (contohnya, Magnesium Silikat) | Meningkatkan kejelasan dan prestasi penetapan | ||
| 4. Rawatan Biologi Anaerobik (UASB, EGSB) | Kurangkan beban organik yang tinggi (COD, BOD) | Bahan Tambahan Nutrien (sumber N & P) | Mengekalkan aktiviti mikrob dan biojisim yang sihat |
| Pelaras pH | Kekalkan pH optimum (6.8–7.2) untuk bakteria anaerobik | ||
| Penyahbuih | Menyekat buih berkaitan biogas | ||
| 5. Rawatan Aerobik (Enapcemar Diaktifkan, SBR) | Mengurangkan lagi COD, BOD, ammonia | Bahan Tambahan Nutrien (N & P) | Membekalkan nutrien yang seimbang kepada mikroorganisma |
| Penyahbuih | Mengawal buih semasa pengudaraan | ||
| Bio-enzim / Kultur Mikrob | Meningkatkan kecekapan degradasi biologi | ||
| 6. Rawatan Lanjutan (Jika piawaian pelepasan yang ketat terpakai) | Tingkatkan kejelasan, buang sisa COD, SS, warna | Poliamina / PoliDADMAC | Penyahwarnaan dan penyingkiran kekeruhan yang kuat |
| PAC | Penyingkiran SS dan koloid tambahan | ||
| PAM (Berat Molekul Tinggi) | Penggredan dan penggilapan akhir | ||
| Karbon Aktif | Menghilangkan warna, bau, dan sisa organik | ||
| 7. Pembasmian Kuman & Penggunaan Semula Air | Pastikan keselamatan mikrob untuk pelepasan atau penggunaan semula | Kalsium Hipoklorit | Pembasmian kuman yang kuat |
| Natrium Hipoklorit | Pembasmi kuman dos dalam talian yang biasa | ||
| SDIC (Natrium Dikloroisosianurat) | Pelepasan klorin yang stabil dan tahan lama | ||
| TCCA (Asid Trikloroisosianurik) | Kandungan klorin yang tinggi, pengklorinan pelepasan perlahan |
Pengeluaran gula merupakan proses perindustrian yang kompleks yang memerlukan kawalan yang tepat pada setiap peringkat—daripada penyediaan dan penjujukan bahan mentah kepada penjernihan, penyejatan, penghabluran, penapisan dan rawatan air sisa. Setiap peringkat membentangkan cabarannya sendiri, termasuk pepejal terampai, warna, aktiviti mikrob, pembentukan buih dan pembentukan kerak. Dengan mengintegrasikan bahan kimia yang sesuai ke dalam setiap peringkat proses pengeluaran gula, kilang gula boleh meningkatkan output, meningkatkan kualiti kristal, mempertingkatkan warna, mengurangkan kehilangan dan meminimumkan masa henti. Pada masa yang sama, penyelesaian kimia yang dioptimumkan menyumbang kepada perlindungan alam sekitar melalui rawatan air sisa yang lebih cekap dan pengurangan sisa kimia.
Memilih rakan kongsi kimia yang tepat membolehkan kilang gula meningkatkan kecekapan pengeluaran, memastikan kualiti produk yang konsisten, memanjangkan jangka hayat peralatan dan mencapai kecemerlangan operasi jangka panjang.