Productie van rietsuiker

Oogsten

Suikerriet kan in bepaalde gebieden heel goed groeien, het kan wel 3 meter hoog worden. Als het riet rijp is, heeft het nog steeds enige groene bladeren, de meeste bladeren zijn tegen die tijd uitgedroogd. Waar mogelijk, wordt het riet verbrand voordat het geoogst wordt. Op die manier worden dood bladmateriaal en een wasachtige laag verwijderd. Het verbrandingsproces duurt echter niet lang, zodat de rietstengels niet worden beschadigd en het suikergehalte gelijk blijft.

In sommige gebieden is het verbranden niet toegestaan vanwege bezwaren van lokale overheden tegen de rook en de koolstofgassen die vrijkomen bij de verbranding. Toch is er vrijwel geen negatief milieueffect, de CO₂ die vrijkomt is maar een erg klein deel van de CO₂ die door het suikerriet opgenomen is tijdens de groei.

Door de suikerextractiemethode te verbeteren, is er minder riet nodig op minder hectares land om aan de wereldbehoefte voor suiker te kunnen voldoen.

Oogsten wordt met de hand of machinaal gedaan. Het met de hand snijden van suikerriet is zwaar en vies werk maar zorgt wel voor een grote werkgelegenheid in gebieden waar banen schaars zijn. Het riet wordt vlak boven de grond afgesneden. De bovenste groene bladeren worden ingekort en de stengel wordt als een geheel bijeen gebonden. Als de complete bundel klaar is, wordt deze verwijderd van het land met een karretje. De bundels kunnen vervolgens met een groter voertuig naar de fabriek getransporteerd worden.

Het meeste met de machine gesneden suikerriet wordt in kleine stukken gehakt, en wordt voor de rest op dezelfde manier behandeld als met de hand gesneden riet. Machines kunnen alleen gebruikt worden als de omstandigheden van het land daar geschikt voor zijn en het land redelijk vlak is. Verder worden machines in veel gebieden niet gebruikt, omdat ze duur zijn en een deel van de werkgelegenheid opslokken.

Extractie

Het eerste deel van het proces bestaat uit de extractie van rietsap. In veel fabrieken wordt het riet fijngedrukt door middel van een serie grote maalmachines. Deze machines kunnen worden vergeleken met mangels, die in de vorige eeuw werden gebruikt voor het wassen van kleren. Het zoete sap stroomt eruit en de rietsuiker wordt weggehaald om vervolgens in de verwarmingsketels verwerkt te worden. In andere fabrieken wordt een diffusie-apparaat gebruikt, op dezelfde manier als is beschreven in het productieproces van bietsuiker. Voor welke methode ook wordt gekozen, de suiker is nog behoorlijk vervuild: het is vermengd met grond, kleine vezels en groene plantextracten.

Suikerextractie.

Een normaal gemengd geëxtraheerd sap bevat ongeveer 15% suiker. De overgebleven vezel, ook wel ampas of bagasse (Engels) genoemd, bevat 1 tot 2% suiker, ongeveer 50% vocht en wat zand en steentjes. Normaal gesproken bevat suikerriet ongeveer 12 tot 14% vezels. Als het vochtgehalte 50% is, dan is de opbrengst 25 tot 30 ton ampas per 100 ton suikerriet of 10 ton suiker.

Behandeling met kalk

In de fabriek kan het sap vrij makkelijk schoon woren gemaakt met ongebluste kalk (een soort krijt), waardoor een groot deel van de vervuiling bezinkt en verwijderd kan worden. Dit proces waarbij suikerriet met kalk wordt behandeld, staat bekend als 'liming'.

Het gemengde sap dat na de extractie is verkregen, wordt voorverhit voordat de behandeling met kalk plaatsvindt, zodat de reiniging optimaal verloopt. Calciumhydroxide of Ca(OH)₂ wordt in afgepaste hoeveelheden aan het sap toegevoegd, om de juiste concentratie te krijgen. Het met kalk behandelde sap wordt naar een reinigingsmachine (clarifier) gebracht die het sap scheidt op massa. De snelheid waarmee het sap door de clarifier wordt getransporteerd is erg laag, zodat de vaste stoffen neerslaan en het heldere sap overblijft.

Het slib uit de clarifier bevat nog steeds enige waardevolle suiker, dat onder vacuüm wordt gefilterd . Vervolgens wordt het overgebleven sap geëxtraheerd en het slib kan worden gewassen voordat het wordt afgevoerd. Op deze manier wordt zoet water geproduceerd. Het sap en het zoete water worden opnieuw in het proces gebruikt.

Verdamping

Na de behandeling met kalk wordt het sap verdikt tot stroop door water met stoom te vehitten en te verwijderen. Dit proces wordt ook wel verdamping genoemd. Soms wordt de stroop nog een keer schoongemaakt, maar meestal wordt het direct gebruikt voor de laatste stap: het maken van kristallen.

Het heldere sap na de extractie bevat meestal maar 15% suiker, maar de verzadigde suikerstroop, die is ontstaan na de verdamping, kan wel 80% suiker bevatten. Stoomverhitte verdamping is de beste manier om dit te bereiken.

Koken / kristallisatie

De stroop wordt gekookt in een grote kookpan, dit is de laatste fase van het proces. In de pan wordt nog meer water door koken verwijderd, totdat de omstandigheden geschikt zijn voor suikerkristallen om te kunnen groeien. Er worden een paar kristallen aan de stroop toegevoegd om de kristalvorming op gang te brengen. Als de kristallen eenmaal voldoende zijn gegroeid, wordt het mengsel dat ontstaan is uit kristallen en oorspronkelijke vloeistof, gecentrifugeerd en gescheiden. De kristallen worden dan voor de laatste maal gedroogd met warme lucht, waarna verpakking en opslag plaatsvindt, klaar voor transport.

Suikercentrifuges (Bron)

De oorspronkelijke vloeistof bevat nog steeds enige suiker, dus de kristallisatie wordt een paar keer herhaald. Andere stoffen dan suiker werken de kristallisatie echter tegen. Dit geldt voor een deel voor andere suikers zoals glucose en fructose, afbraakproducten van saccharose. Elke volgende stap wordt daarom moeilijker totdat het punt wordt bereikt waarop kristallisatie niet langer zinvol is.

In de suikerfabriek worden normaal drie kookprocessen uitgevoerd. De eerste keer, ook wel het ‘A' kookproces genoemd, levert de beste suiker op, die daarna wordt opgeslagen. Het ‘B' kookproces duurt langer, omdat het langer duurt om een redelijke kristalgrootte te laten ontstaan. Sommige fabrieken maken de ‘B' suiker opnieuw vloeibaar om het te gebruiken als voeding voor het ‘A' kookproces, anderen mengen de ‘B' suiker met ‘A' suiker voor de verkoop.

Het ‘C' kookproces duurt duidelijk langer dan het ‘B' kookproces, omdat het veel meer tijd kost om kristallen te kunnen vormen. De ‘C' suiker wordt normaal gesproken gebruikt voor het ‘B' kookproces en de rest wordt opnieuw verhit.

Omdat niet alle suiker uit het sap kan worden gehaald, blijft er nog een zoet bijproduct over: melasse. Dit wordt normaal gebruikt voor veevoer of wordt naar een distilleerderij gebracht, waar er alcohol van wordt gemaakt. Daarom zijn rumfabrieken in het Caraïbisch gebied altijd zo dichtbij suikerrietfabrieken.

Opslag

Het uiteindelijke ruwe suiker vormt tijdens opslag een kleverige bruine homp, en ziet eruit als de zachte bruine suiker die wordt gebruikt in huishoudens. Het kan op die manier gebruikt worden, maar raakt vaak vervuild tijdens de opslag en heeft een aparte smaak die de meeste mensen niet lekker vinden. Daarom wordt de rietsuiker verder gezuiverd in het land waar het naar toe wordt getransporteerd.

Affinatie

De eerste stap van de reiniging van ruwe suiker is het zachter maken en vervolgens verwijderen van de laag van oorspronkelijke vloeistof, die de kristallen omgeeft. Dit proces wordt ook wel ‘affinatie' genoemd. De ruwe suiker wordt gemengd met een warme, geconcentreerde stroop. Deze stroop is iets puurder dan de strooplaag, waardoor de kristallen zelf niet zullen oplossen, maar allen de bruine vloeistof die de kristallen omvat. Het resulterende mengsel (‘magma') wordt gecentrifugeerd, waardoor de kristallen van de stroop worden gescheiden en dus een groter deel van de onzuiverheden uit de suiker wordt verwijderd. De kristallen zijn kunnen opgelost worden voor de verdere behandeling (carbonatatie).

De vloeistof die ontstaat na het oplossen van de gewassen kristallen bevat enige kleur, fijne deeltjes, kleefstof en hars en andere niet-suiker substanties. Het wordt verwijderd uit het productieproces.

Carbonatatie

In de volgende procesfase worden de vaste stoffen verwijderd, die de suikervloeistof troebel maken. Tegelijkertijd wordt het gedeeltelijk onkleurd.

Een van de twee algemeen toegepaste technieken is carbonatatie. Carbonatatie wordt uitgevoerd door kalkmelk [calciumhydroxide, Ca(OH)₂] en bruisende koolstofdioxide aan de vloeistof toe te voegen. Het gas reageert met de kalksteen en vormt fijne kristaldeeltjes van calciumcarbonaat die de vaste deeltjes insluiten. Om een stabiele vlokkige neerslag te kunnen vormen, moeten de reactieomstandigheden goed gecontroleerd worden. De gevormde klompjes bevatten veel niet-suiker substanties, daarom worden er door met kalk te filteren vooral niet-suikers verwijderd. Als dit is gebeurd, is de suikervloeistof klaar voor ontkleuring.

De andere techniek, fosfatatie, is chemisch gezien hetzelfde, alleen wordt fosfaat in plaats van carbonaat gevormd. Fosfatatie is een iets complexer proces, waarbij fosforzuur wordt toegevoegd aan de vloeistof nadat die met kalk is geblust, zoals eerder beschreven.

Ontkleuring

Er zijn twee algemeen gebruikte methodes om kleur te verwijderen uit suikerstroop. Deze technieken zijn allebei gebaseerd op absorptietechnieken waarbij de vloeistof door kolommen met een bepaald medium worden gepompt.

Bij het reinigen kan in de eerste plaats gebruik gemaakt worden van granulair geactiveerde koolstof (GAC), maar dat verwijdert alleen de kleur. GAC is de moderne variant van de ‘bone char', een koolstofkorreltje gemaakt van dierenbeenderen. Vandaag de dag wordt koolstof gemaakt door een speciaal geproduceerd mineraal-koolstof. GAC is behalve erg actief ook erg stevig . Het koolstof wordt geregenereerd in een warme oven waarbij de kleur van de koolstof verdwijnt. De andere optie is het gebruiken van ionenuitwisselaars, die minder kleur verwijderen dan GAC maar wel een deel van de aanwezige zouten verwijderen. De ionenwisselaar wordt chemisch geregenereerd, dit zorgt echter wel voor grote hoeveelheden ongewenst afvalwater.

De heldere, lichtgekleurde vloeistof is nu bijna klaar voor kristallisatie. Alleen is de suiker concentratie nog te laag. Het water wordt daarom eerst nog verdampt voordat het naar de kristallisatiepan gaat.

Koken

In de pan wordt nog meer water verwijderd door koken, totdat de omstandigheden geschikt zijn voor suikerkristallen om te kunnen groeien. Er wordt suiker aan de vloeistof toegevoegd om de kristalvorming op gang te brengen. Als de kristallen eenmaal voldoende zijn gegroeid, wordt het mengsel dat ontstaan is uit kristallen en oorspronkelijke vloeistof gecentrifugeerd en gescheiden. De kristallen worden dan voor de laatste maal gedroogd met warme lucht, waarna verpakking en opslag plaatsvindt, en het product klaar is voor transport.

Hergebruik

De vloeistof die na de bereiding van witte suiker is overgebleven en het waswater van de affinatiefase, bevatten allebei suiker dat kan worden teruggewonnen. Daarom worden ze naar een ‘hergebruik' huis gebracht, dat als het ware net zo werkt als een ruwe suikerfabriek. Het doel is een suiker te maken dat kwalitatief vergelijkbaar is met het gewassen ruwe suiker na de affinatiefase. Net als bij andere suikerprocessen kan niet alle suiker uit de vloeistof worden gehaald en is er een zoet bijproduct: geraffineerde melasse. Dit wordt normaal gebruikt in veevoeder of naar een distilleerderij gebracht om alcohol van te maken.

Bron :