2.1 Zpracovatelské technologie a jednotkové operace

Transkript

1 2 POUŽITÉ PROCESY A TECHNOLOGIE Kapitola 2 Výroba v sektoru FDM je rozmanitá a využívá četné individuální procesy. I ve výrobě podobných potravinářských výrobků existuje ohromné množství variant. Všechny procesy, používané v tomto odvětví nelze v tomto dokumentu podrobně popisovat, ale podchycuje velmi široký rozsah celého odvětví, jak je jen možné. V části 2.1 jsou uvedeny důležité zpracovatelské technologie a jednotkové operace, včetně jejich cílů a oblastí použití. Část 2.2 popisuje použití zpracovatelských technologií a jednotkových operací v některých odvětvích FDM. Hlavní ekologické problémy jsou uvedeny, spolu s údaji o spotřebě a emisích, v kapitole Zpracovatelské technologie a jednotkové operace Nejběžněji používané zpracovatelské technologie a jednotkové operace v průmyslu potravin a nápojů jsou uvedeny v tabulce 2.1. A. Suroviny, příjem a příprava A.1 Manipulace s materiály, skladování A.2 Třídění, prosévání, klasifikace, luštění, odstonkování, ořezávání A.3 Loupání A.4 Praní A.5 Rozmrazování B. Zmenšování velikosti, míchání, tvarování B.1 Řezání, krájení, sekání, sekání nadrobno, mělnění B.2 Míchání, směšování, konšování, homogenizace B.3 Mletí a drcení B.4 Tvarování, formování, protlačování C. Separační technologie C.1 Extrakce C.2 Deionizace C.3 Čiření C.4 Odstřeďování a sedimentace C.5 Filtrace C.6 Separace na membránách C.7 Krystalizace C.8 Neutralizace (odstraňování volných mastných kyselin) C.9 Bělení C.10 Dezodorace destilací s vodní parou C.11 Odbarvování C.12 Destilace 9

2 Technologie zpracování produktů D.1 Namáčení D.2 Rozpouštění D.3 Solubilizace /alkalizace D.4 Fermentace D.5 Koagulace D.6 Klíčení D.7 Solení, nakládání D.8 Uzení D.9 Ztužování D.10 Sterilizace oxidem siřičitým D.11 Saturace D.12 Sycení oxidem uhličitým D.13 Potahování/postřikování/ polévání/ aglomerace/ enkapsulace D.14 Stárnutí (zrání) E. Tepelné zpracování E.1 Tavení E.2 Blanšírování E.3 Ohřívání a vaření E.4 Pečení E.5 Pražení E.6 Smažení E.7 Temperování E.8 Pasterace, sterilace, UHT (ultrapasterace) F. Koncentrace teplem F.1 Odpařování (kapaliny na kapalinu) F.2 Sušení (kapaliny na pevnou látku) F.3 Dehydratace (pevné látky na pevnou látku) G. Zpracování odnímáním tepla G.1 Ochlazování, chlazení a stabilizace chl adem G.2 Zmrazování G.3 Lyofilizace H. Operace po zpracování H.1 Balení, plnění H.2 Promývání plynem, skladování pod plynem U. Procesy pro provozní hmoty a energie U.1 Úklid a sanitace U.2 Výroba a spotřeba energie U.3 Úprava vody (přiváděné procesní vody) U.4 Výroba podtlaku U.5 Chlazení U.6 Výroba stlačeného vzduchu Tabulka 2.1: Přehled zpracovatelských technologií [1, CIAA, 2002] Suroviny, používané průmyslem potravin a nápojů jsou přírodní produkty, které se mohou sezónu od sezóny či rok od roku měnit. Může být proto nezbytné přizpůsobovat výrobní procesy tak, aby se s těmito změnami v charakteristikách surovin vyrovnaly. Zpracování určité suroviny na produkt obvykle zahrnuje použití řady zpracovatelských technologií spřažených do jedné výrobní linky. 10

3 2.1.1 Příjem a příprava materiálů (A) Manipulace s materiály, skladování (A.1) Cíl Manipulace s materiálem se vztahuje na příjem, vybalení, skladování a vnitrozávodní dopravu surovin, meziproduktů, hotových produktů a jiných výstupů, včetně odpadu Oblast používání Používá se ve všech objektech a zařízeních FDM Popis technologií, metod a zařízení Pevné materiály se běžně dodávají v pytlích na paletách nebo v kontejnerech (velkých nádobách). Lze je také dodávat ve zmrazeném stavu, balené v normalizovaných blocích s vyložením kartonem. Dopravují se vysokozdvižnými vozíky a skladují ve skladech. Větší množství pevných surovin a práškových materiálů ve většinou dodávají volně ložené. Jsou vykládány přímo ke zpracování nebo skladovány v silech pro pozdější použití. Pevné suroviny mohou být dopravovány hydraulicky (zelenina, bulvy, hlízy), pneumaticky (pevné částice, prášek) nebo pásovými dopravníky a elevátory, šnekovými dopravníky a čerpadly. Kapalné materiály se obvykle dodávají hromadně v cisternách a přečerpávají se do zásobních nádrží. Vnitrozávodní doprava kapalin se provádí čerpáním kapaliny potrubními systémy. Někdy může být potrubní systém rozsáhlý a složitý. Menší množství kapalin se dodávají také v minikontejnerech nebo v sudech. Ty se pak dopravují vysokozdvižnými vozíky a skladují ve vhodném skladu. Plyny jako dusík, oxid uhličitý a oxid siřičitý se dodávají a skladují ve speciálních tlakových nádobách. Jsou-li potřebné, nádoby se připojují do příslušného systému a dopravovány potrubím na tlakovém spádu. Příkladem může být oxid siřičitý při zpracování cukru a ve výrobě vína, dusík a oxid uhličitý při balení a chlazení Třídění,, prosévání, klasifikace, luštění, odstopkování a ořezávání (A.2) Cíl Většina surovin obsahuje některé složky, které jsou nepoživatelné nebo mají proměnlivé fyzikální charakteristiky. Zpracovatelské technologie jako jsou třídění, prosévání, klasifikace, luštění, ořezávání a odstopkování jsou nezbytné pro získání stejnorodosti suroviny požadované pro její další zpracování. Kontrola detektorem kovů se může použít pro zajištění, že byly ze suroviny odstraněny všechny kovové předměty a částice Oblast používání Tyto zpracovatelské technologie se používají jako první krok při zpracování ovoce a zeleniny (luštěnin), ale používají se také pro maso, vejce a ryby Popis technologií, metod a zařízení Třídění a prosévání (suché nebo mokré) je dělení surovin nebo potravinářských suspenzí na třídy podle tvaru, velikosti, hmotnosti, vnějších znaků a barvy. Suché třídění se například používá ve sladovnictví pro výběr stejně velikých zrn pro proces sladování. Mokré prosévání se používá pro suspenze k oddělování různých složek. 11

4 Velikostním tříděním a suchým čistěním zemědělských surovin se pevné látky dělí na dvě nebo více frakcí na základě různé velikosti, obvykle proséváním. Velikostní třídění je důležité zvláště pro ty potravinářské produkty, které musí být zahřívány nebo chlazeny, protože velké rozdíly ve velikosti by mohly způsobit neúplné nebo nadměrné zpracování. Pro třídění podle velikosti lze používat různé druhy hrubých a jemných sít s pevným nebo proměnným otvorem. Tato síta mohou být stacionární, otáčivá nebo vibrující. Tvarové třídění lze provádět manuálně nebo mechanicky, například na pásovém nebo válcovém třídiči. Hmotnostní třídění je velmi přesná metoda, a proto se používá pro cennější potraviny krájené maso, vejce, tropické ovoce, některé zeleniny. Třídění podle vnějších znaků se používá pro třídění potravin na základě délky, průměru a vzhledu, tj. povrchových vad a orientace potravin na dopravníku. Konečně, třídění podle barvy lze používat při vysokých rychlostech pomocí barevných třídících zařízení řízených mikroprocesory. Třídění také dovoluje oddělovat na první pohled nežádoucí materiál, např. listí a kameny, anebo nepatřičnou surovinu, jako nezralé nebo nahnilé plody, a má za cíl, aby byly do dalšího zpracování propouštěny pouze potraviny dobré jakosti. Klasifikace je hodnocení řady charakteristik potraviny za účelem získání informací o její celkové jakosti. Klasifikaci provádějí normálně školení zaměstnanci. Maso například inspektoři prohlížejí na choroby, distribuci tuku, velikost a tvar jatečně opracovaného trupu. K dalším klasifikovaným potravinám patří sýry a čaj. V některých případech je klasifikace potravin založena na výsledcích laboratorních analýzy. Ve vinařství patří k takovémuto třídění i nezbytná klasifikace hroznů, sklízených podle stupně jejich zralosti, například obsahu cukru. Mnohé charakteristiky nelze prozkoumat automaticky a pro souběžné hodnocení několika charakteristik se zaměstnávají školení pracovníci, aby byl získán stejnorodý produkt vysoké jakosti. Klasifikace je nákladnější než třídění pro vysoké náklady na potřebný kvalifikovaný personál. Luštění je odstraňování slupky z luštěnin a tobolek z kakaových bobů. Při odstraňování slupek z kakaových bobů jsou boby nejprve rozlámány mezi seřiditelnými ozubenými válci. Zlomky se potom dělí frakcionací na sítech a každá frakce je profukována proudem vzduchu, který odnáší lehké slupky. Tento proces drcení a provívání se často nazývá fukarování. Luštění se používá také v procesech drcení sóji. Luštění sojových bobů vždy předchází ohřev, který odstranění slupek usnadňuje. Mokrý způsob obsahuje máčení luštěnin ve vodě na několik hodin, odvodnění, vysušení, mletí a pak profukování vzduchem pro odstranění slupek. V suchém procesu se směšuje olej se semeny, které procházejí mezi brusnými válci pro obroušení povrchu. To je běžná praxe u luštěnin se zvláště houževnatou slupkou. Odstopkování či odřapíkování se týká hlavně odstraňování stopek z ovoce, např. z hroznů. Používá se ve vinařství. Ořezávání se používá pro odstraňování buď nepoživatelných částí nebo částí s vadou, nebo pro nařezání surového materiálu na velikost, která je vhodná pro další zpracování. Ořezávání se může provádět manuálně, nebo rotačních nožích. 12

5 Loupání (A.3) Cíl Cílem loupání je odstranit nepotřebný nebo nepoživatelný materiál z rostlinných surovin. Tím se zlepšuje vzhled a chuť hotového produktu. Při loupání je třeba snížit na minimum ztráty tím, že se odstraňuje co nejméně potraviny pod vrchní nežádoucí vrstvou, ale přesto se dosáhne čistý oloupaný povrch Oblast používání Loupání v průmyslovém měřítku se používá u ovoce, zeleniny, bulev, hlíz a brambor Popis technologií, metod a zařízení Existují různé metody loupání: loupání parou, loupání noži, loupání obrušováním, loupání louhem a loupání plamenem. Tyto technologie jsou popsány v odstavcích až včetně Praní (A.4) Cíl Tato část se vztahuje pouze na praní materiálů FDM, nikoli na mytí výrobního zařízení či úklid provozu. Cílem praní je odstranit a oddělit z potraviny nežádoucí složky, aby bylo zajištěno, že je povrch potraviny ve vhodném stavu pro další zpracování. K nežádoucím složkám mohou patřit špína nebo zbytky slupek, solanka užitou ke konzervaci, mikroorganismy, zůstatky pesticidů a solí Oblast používání Praní se používá většinou jako první krok zpracování kořenových plodin, brambor, obilovin, ovoce a zeleniny Popis technologií, metod a zařízení Existuje řada strojů a systémů, které byly přizpůsobeny pro materiál, který má být očistěn. Praní lze provádět silnými proudy vody anebo ponořením za pomoci kartáčů či třepání nebo mícháním. Někdy se přidává čistící prostředek. Teplou vodu lze použít, avšak může se tím urychlit chemické nebo mikrobiologické poškození, pokud se neprovádí pečlivá regulace doby praní a procesu. Špína, která se jednou uvolní, se od produktu obvykle liší natolik, že je skutečné oddělení špíny a produktu normálně jednoduché, například sedimentací. Zelenina může jako polotovar přicházet do závodu naložená v koncentrovaném solném roztoku (nálevu). V takovém příp adě je potřebné přebytečnou sůl odstranit oplachem v proudu vody. 13

6 Rozmrazování (A.5) Cíl Když se suroviny, např. ryby a maso, přijímají zmrazené, před dalším zpracováním je nutné je rozmrazit. Někdy se tomu říká odmrazování. Tento termín je však v tomto dokumentu vyhrazen pro odstraněné námrazy z mrazícího zařízení nebo studeného skladu Oblast používání Rozmrazování se hojně používá při zpracování ryb a v některých jiných odvětvích, jako je výroba hotových jídel Popis technologií, metod a zařízení Rozmrazování stykem s okolním prostředím je pomalejší, než pomocí vody nebo horkého vzduchu. Rozmrazování vodou či horkým vzduchem může vyvolat rychlý růst mikroorganismů v povrchové vrstvě rozmrazovaného produktu, stejně jako bránit reabsorpci odtávající vody, a tak vyvolávat nepozorovatelně a často z nutričního hlediska zbytečně vysokou ztrátu odkapáním. Použití mikrovlnné energie, která se nepřenáší vedením již rozmrazenou vrstvou potraviny, je rychlejší a méně destruktivní proces rozmrazování. Tradiční rozmrazování zmrazených ryb a masa probíhá v tekoucí vodě. V tom příp adě se vybalené maso nebo ryby ukládají do železných přepravek a zcela se ponořují do nádrží s vodou. Používá se také rozmrazování postřikem. Odstraňování soli a rozmrazování se provádí současně Zmenšování velikosti, míchání, tvarování (B) Řezání, krájení, sekání, sekání nadrobno, mělnění, lisování (B.1) Cíl Cílem procesů dělení, řezání, krájení, sekání, sekání nadrobno a mělnění je zmenšit velikost materiálu, buď pro další zpracování, nebo pro zlepšení poživatelnosti či vhodnosti potravin pro přímou spotřebu Oblast používání Tyto operace se potravinářském průmyslu používají ve značné míře, například při zpracování masa, ryb, sýrů, zeleniny, ovoce, brambor a různých plodin, např. cukrové řepy Popis technologií, metod a zařízení K dispozici je velký výběr zařízení, které je normálně přizpůsobeno zpracovávanému produktu. Zařízení může být obsluhováno ručně nebo mít strojní pohon, podle velikosti příslušné operace. 14

7 Dělení (řezání) se používá pro zmenšení velikosti velkých nebo středně velikých částí potravinového matriálu; obvykle se používají nože, čepele, řeznické nože a sekery nebo pily. Dělení (bourání) je důležitou operací při zpracování masa a ryb. Bourání masa se používá po porážce k opracování a dělení (půlení, čtvrcení) jatečných těl k odstranění a odstranění ocasu apod., a je zachyceno v dokumentu BREF o nejlepších dostupných postupech na jatkách a v průmyslu zpracovávajícím jejich vedlejší produkty. V masných závodech jsou jatečné trupy dále děleny na porce maloobchodní velikosti s odstraněním kostí, kůže a tuku. Maso připravované pro další zpracování na šunku, slaninu, uzeniny atd. se zpracuje zpočátku podobně jako čerstvé maso a pak se podrobí dalším operacím. Může to být další vykostění, odstranění kůže (stažení), tuku, nakrájení, rozmělňování, emulgování. K dělícímu zařízení používanému při zpracování masa patří motorové sekáče, okružní pily či listové pily pro půlení trupů a pásové pily pro další dělení jatečných těl. Všechny mají elektrický pohon. Pro odstraňování vepřovice a tuku z trupů prasat se používají speciální stahovací stroje. Pro řezání brambor pro výrobu hranolků se často používají hydrořezačky (v nichž jsou brambory přiváděny proudem vody vysokou rychlostí na pevné nože). Při krájení (plátkování) se získávají kousky materiálu o stejné tloušťce. Krájecí zařízení se skládá z otáčejících se nebo kmitajících nožů, které potravinu krájejí, když přes ně přechází. Materiál je někdy tlačen na nože odstředivou silou. V jiných případech, například pro krájení masných výrobků, je materiál je při průchodu přes nože unášen na vozíku. Tvrdé ovoce, jako jsou jablka, je současně krájeno a zbavováno jader, když je tlačeno na stacionární nože, umístěné v trubici. V cukrovarnictví jsou řepné bulvy krájeny na tenké kousky, zvané řízky. Variantou krájení je krájení na kostky (používané u zeleniny, ovoce a masa), kdy je potravina nejdříve nakrájena na plátky a potom rozřezána na pásy rotačními noži. Tyto pásy jsou vedeny přes druhou sadu rotačních nožů, které řežou kolmo na směr prvních a rozkrájejí pásy na kostky. Sekání dělí suroviny na malé částice. Sekání na hrubou drť se používá u masa, ovoce i zeleniny. Při sekání masa (kutrování) se materiál uloží na pomalu se otáčející mísu a přichází do styku se sadou nožů, otáčejících se vysokou rychlostí. Tato technologie, normálně nazývaná kutrování, se hojně používá ve výrobě uzenin a podobných produktů. Při kutrování se stupeň rozmělnění může měnit podle otáček nožů a doby sekání; pokud to je potřebné, v extrémních případech může být materiál rozmělněn až na emulzi. Sekání nadrobno (mletí) se používá hlavně pro desintegraci a homogenizaci masa. Pro sekání masa nadrobno se používá řezačka na maso. Je to lehce stavěný šnekový lis ukončený na výstupu průstřižnicí nebo rotačními noži. Proces je kombinací řezání a protlačování (kdy je maso protlačováno deskou s otvory). Mělnění se používá hlavně pro desintegraci a homogenizaci ovoce a zeleniny. Pohyblivý drsný povrch trhá ovoce (zeleninu) a protlačuje materiál štěrbinou, přičemž vytváří homogenizovanou hmotu. Nejběžnější stroje tohoto druhu jsou bubnové nebo kotoučové. Proces mělnění se někdy používá pro extrakci šťávy. 15

8 Lisování se používá přímo na sklizené hrozny, nebo jinou surovinu, či na matoliny po maceraci, pro získání kapalných podílů z materiálu. Lisování se používá pro výrobu vína, ale také pro některé jiné alkoholické nápoje, ovocné a zeleninové šťávy. Používají se různé druhy lisů. Horizontální pneumatický lis se skládá z nafukované pneumatické membrány, umístěné uprostřed lisu. Bobule jsou pomalu stlačovány a pouštějí šťávu, obvykle známou jako mošt ve vinařství, výrobě jablečného a hruškového moštu, do nádrže, zatímco pevné podíly zůstávají v lisu. V hydraulickém lisu s vertikální kompresí se hrozny se uloží do klece, která je udržuje pohromadě během lisování. Vodorovná mísa na hrozny tlačí ve svislém směru a mošt protéká klecí a sbírá se v nádrži pro další zpracování. Hrozny zůstávají v kleci. Existují také další lisy, např. pásové lisy a horizontální lisy Míchání, směšování, konšování, homogenizace (B.2) Cíl Cílem této skupiny operací je získat jednotnou směs ze dvou nebo více složek, nebo dosáhnout v potravinovém materiálu rovnoměrnou velikostní distribuci částic. To může mít za výsledek také zlepšené charakteristiky a kvalitu pokrmů Oblast používání Tyto operace se potravinářském průmyslu používají téměř ve všech odvětvích FDM Popis technologií, metod a zařízení Míchání či směšování je spojování různých materiálů. Při míchání se prostorové rozdělení samostatných složek snižuje, takže se získá určitá míra homogennosti. V průmyslu FDM lze rozlišovat různé míchací operace. Míchání pevné látky s pevnou látkou se provádí při výrobě krmiv nebo potravinářských výrobků, jako jsou čajové a kávové směsi, sušené polévky, pečivové směsi, pudinky, směsi na zmrzlinu, sladové směsi apod. Míchací zařízení, běžně používaná pro směšování pevné látky s pevnou látkou jsou: otáčivé bubny, rotační míchačky a míchací šneky s proměnnými otáčkami ve válcových nebo kuželových nádobách. Nedílnou součástí zařízení jsou obecně cyklony, v kterých se znovu získává prach a úlet z odsávaného vzduchu. Tento znovu získaný materiál se přepracuje. Míchání pevné látky s kapalinou, prováděné při výrobě konzervovaných potravin, mléčných výrobků atd. Používá se také při výrobě čokolády a cukroví, v níž jsou složky míchány v kapalném stavu a tuhnou po ochlazení. Pro míchání viskosní směsi se používají hnětací stroje. Pro získávání málo viskózních směsí se používají různé typy míchadel, oběžných kol a míchaček.. Míchání kapaliny s kapalinou, používané při výrobě emulzí, jako je majonéza, margarin a směsi roztoků. Tento druh míchání se používá také při směšování různých vín nebo minerálních vod vzájemně nebo s přísadami či zvláštními přídavnými látkami. Používají se různé druhy míchadel, oběžných kol a míchacích elementů. 16

9 Míchání kapaliny s plynem se používá například při výrobě zmrzliny, šlehačky a některého cukroví. Během rozprašovacího sušení se kapalná fáze směšuje s proudem plynu. Používají se rozprašovače pro vytváření malých kapének kapaliny, které jsou uváděny do styku s proudem plynu. Při výrobě zmrzliny, smetany nebo pěny se malé bublinky plynu vhánějí do kapaliny. Cílem homogenizace je dosáhnout co možná stejné velikosti částic nebo stejnorodější směsi materiálů. Používá se například u plnotučného mléka pro zmenšení velikosti tukových kuliček tak, aby zůstávaly v mléce rovnoměrněji rozdělené a bránily usazování tuku na stěnách. Kapalina, tj. mléko, se pod vysokým tlakem ( barů) protlačuje malým otvorem. Konšování je zvláštní způsob hnětení, používané ve výrobě čokolády. Roztavená čokoládová hmota se převede do speciální otevřené nádoby tvaru koryta a hněte se žulovým válcem, který se pohybuje pomalu tam a zpět. Cílem konšování je snížit viskozitu hmoty a zlepšit chuť, vůni a texturu Mletí, drcení 1 (B.3) Cíl Mletí se používá pro zmenšování velikosti pevných suchých materiálů. Může také zlepšovat kvalitu pokrmů nebo vhodnost k dalšímu zpracování. Je to hlavní proces v oborech zpracování obilovin a krmiv a používá se také pro drcení cukrové třtiny pro usnadnění extrakce cukru v cukrovarech a výrobnách rumu. Drcení je například potřebné pro porušování slupky bobulí a hroznů pro uvolnění moštu Oblast používání Mletí se používá tam, kde se zpracovávají pevné materiály, například při mletí mouky a krupice z tvrdé pšenice, v průmyslu krmiv, v pivovarech, cukrovarnictví a mléčném průmyslu. Drcení je nezbytné pro usnadnění množení kvasinek a také k provádění tradiční macerace před lisováním, např. ve vinařství Popis technologií, metod a zařízení Pro použití pro konkrétní druhy potravin je k dispozici celá řada technologií mletí. Lze je provádět nasucho nebo v kapalině. Při mokrém mletí lze dosáhnout menší velikosti částic. Suché mletí (či broušení) se obvykle kombinuje se proséváním nebo pneumatickým tříděním. To má za výsledek, že se získají velikostní frakce. Obecně se používají jako nedílné součásti procesu cyklony, v kterých se znovu získávají prachové částice a úlet z odsávaného vzduchu. Tento znovu získaný materiál se přepracuje. K běžným druhům mlýnů, používaných v potravinářském průmyslu, patří kladivové mlýny, kulové mlýny, válcové mlýny a kolové mlýny. Kladivový mlýn se skládá z horizontální nebo vertikální válcové komory, vyložené ocelovými lámacími deskami a obsahující vysokootáčkový rotor, opatřený po celé délce kladivy. Materiál je drcen rázovými silami, když jej kladiva ženou proti lámací desce. Kulový mlýn sestává z pomalu se otáčejícího horizontálního ocelového bubnu, který je z poloviny naplněn ocelovými koulemi o průměru 2,5 až 15 cm. Konečná velikost částic závisí na otáčkách mlýna a velikosti koulí. Válcový mlýn se skládá ze dvou nebo více ocelových válců, které se otáčejí proti sobě a vtahují částice potravinářského materiálu do prostoru mezi válci (štěrbiny). Velikost štěrbiny lze seřizovat podle různých materiálů. 1 Grinding and milling jsou dva výrazy pro mletí, které zde splývají pozn. překl. 17

10 Kotoučový mlýn se skládá buď z jednoho otáčivého kotouče ve stacionární skříni, nebo dvou kotoučů, otáčejících se ve vzájemně opačných směrech. Potravinový materiál prochází seřiditelnou mezerou mezi kotoučem a skříní nebo mezi oběma kotouči. Kotoučové mlýny mají na kotoučích a skříni upevněny vzájemně do sebe zabírající kolíky. Tím ze zvyšuje účinnost mletí Tvarování, formování, protlačování (B.4) Cíl Tvarování nebo formování a protlačování jsou operace k dosažení určitého tvaru pevných materiálů Oblast používání Tvarování či formování je operace hojně používaná ve výrobě čokolády, chleba, sušenek, cukroví a pečiva. Formování je také důležitý technologický krok při výrobě sýrů. Protlačování se ve značné míře používá při výrobě uzenin (párků, klobás atd.), cukrářských výrobků a potravin rychlého občerstvení na bázi škrobu Popis technologií, metod a zařízení Při tvarování či formování je materiál ve viskózní formě a nalévá se do příslušné formy. Jak formovací proces pokračuje, materiál zpevňuje až ztuhne do bodu, kdy získá pevný tvar. Protlačování je kontinuální proces tvarování. Materiál se hněte pod vysokým tlakem a kontinuálně tlačí otvory požadovaného tvaru. Ve varných extrudérech je materiál současně tepelně zpracováván (vařen) pro solubilizaci škrobů. Extrudéry mohou mít jeden nebo dva šneky. Otáčení šneků dopravuje a směšuje materiál a zajišťuje zvyšování tlaku Separační technologie (C) Extrakce (C.1) Cíl Cílem extrakce je získat cenné rozpustné složky ze surovin tím, že se rozpustí v kapalném rozpouštědle, takže tyto složky lze oddělit a později regenerovat z kapaliny. Ne vždy je cílem získat zpět nějakou konkrétní sloučeninu ze suroviny v čisté formě; extrakce je někdy určena pro oddělení všech rozpustných složek od zbytku, příkladem může být extrakce kávy Oblast používání Extrakce se hojně používá v řadě různých odvětví FDM, například to jsou extrakce cukru z cukrové řepy nebo cukrové třtiny, olejů ze semen olejnin a nezpracovaných pokrutin, kávového výtažku z kávovníkových bobů, kofeinu z kávovníkových bobů a různých jiných sloučenin, jako jsou bílkoviny, pektiny, vitaminy, pigmenty, silice, aromatické sloučeniny, chuťové látky atd. z mnoha různých materiálů Popis technologií, metod a zařízení Extrakce funguje na principu, že rozpustné složky lze oddělit od nerozpustných nebo méně rozpustných složek tak, že se rozpustí ve vhodném rozpouštědle. Suroviny vhodné pro extrakci mohou obsahovat pouze pevné látky, nebo pevné látky v roztoku. Extrakce pevné látky kapalinou se někdy nazývá vyluhování. Je-li rozpustná složka obsažena v nějaké kapalině, může být pro získání cenné rozpustné složky použita extrakce kapaliny kapalinou. Extrakt je běžně produktem nebo meziproduktem a zbytek je odpad nebo vedlejší produkt. 18

11 Účinnost procesu extrakce závisí na selektivitě rozpouštědla. Běžnými rozpouštědly jsou voda; organická rozpouštědla jako hexan, methylenchlorid nebo ethylacetát a alkohol. Pro extrakci kávy se užívá superkritický CO 2. Suroviny se obvykle předběžně upravují, aby se zajistila efektivní extrakce žádoucích sloučenin. Například cukrovka a cukrová třtina se řežou na tenké řízky, ořechy a semena se melou nebo vločkují, kávovníkové boby se praží a melou a čajové lístky se suší a melou. Nejjednodušším způsobem extrakce je opakovaná extrakce čerstvým rozpouštědlem nazývaná extrakce v příčném proudu. Ta se však používá jen velmi zřídka, protože je nákladná a jejím výsledkem je extrakt s velmi nízkou koncentrací. Nejběžnější používanou metodou je protiproudá extrakce, buď šaržová nebo kontinuální. Šaržová protiproudá extrakce se používá normálně jen pro zpracování malých množství surovin. V kontinuálně pracujících extraktorech putují pevný materiál a kapalina (rozpouštědlo) proti sobě. Jednou z těžkostí extrakce je získávání vyextrahovaného materiálu z rozpouštědla. To lze provádět odpařením, krystalizací, destilací či destilací s vodní parou. V zásadě jsou možné četné různé metody dopravy. Mezi příklady dopravních systémů patří perforované mísy, přip evněné na nekonečný řetěz, pohybující se horizontálně nebo vertikálně, šnekové dopravníky, které dopravují pevný materiál v protiproudu svisle nebo šikmo vzhůru (šneky jsou perforované, aby se dosáhl rovnoměrný tok kapaliny) či nekonečný perforovaný pás s pevným materiálem, zkrápěný shora rozpouštědlem, které cirkuluje pomocí čerpadel. Jsou to velké otáčivé bubny, rozdělené do komůrek šroubovicí, upevněnou na povrch bubnu. Jak se buben a šroubovice otáčejí, šťáva, která se zdržuje na dně nádoby, se dopravuje protiproudem vzhledem k rozpouštědlu, neboli opouští difuzér na konci, kde vstupuje čerstvé rozpouštědlo Deionizace (C.2) Cíl Deionizace či výměna iontů se používá pro odstranění nežádoucích organických a/nebo anorganických složek z vody a potravinářských produktů. Viz též elektrodialýzu v odst Oblast používání V mléčném průmyslu se deionizace používá při zpracování syrovátky. Mají-li být pevné podíly ze syrovátky použity pro potraviny a pro lidskou potravu a přípravky pro dětskou výživu, je potřebné, aby měly nízký obsah minerálních látek. Deionizace se v sektoru FDM také často používá pro úpravu napájecí vody pro kotle pro výrobu elektřiny a páry a pro výrobu deionizované procesní vody. Deionizace se používá také pro odstraňování minoritních ionizovaných organických látek Popis technologií, metod a zařízení Deionizace se normálně provádí vedením produktu přes kolonu, obsahující iontoměnič v tvaru drobných pryskyřičných korálků. Korálky obsahují velké množství aktivních center, která jsou schopna zachytit řadu různých kovů,nekovových ionizovaných látek a ionizovaných organických složek. 19

12 Kolony se provozují v šaržovém režimu a musí být regenerovány, když je náplň iontoměniče vyčerpána či nasycena. To se normálně provádí působením různých chemikálií, které odstraní nečistoty a regenerují aktivní centra Čeření (C.3) Cíl Čeření je proces vyjasňování kapalin, tj. odstraňování suspendovaných částic, které dodávají kapalině kalný vzhled Oblast používání Výroba perlivých vín a piva Popis technologií, metod a zařízení Čeřidlo přidané do vína způsobí, že se jemné částice zákalu vyvločkují a usadí, takže se zákal z roztoku odstraní. Tyto částice zákalu jsou složením bílkoviny, polysacharidy, polyfenoly nebo železo či měď obsahující komplexy. Aby čeření proběhlo, musí čiřidlo a částice nést opačný elektrický náboj, což znamená, že čeřidlo musí být zvoleno velmi pečlivě podle požadovaného účinku. Povahu a dávku čeřidla lze určit laboratorními zkouškami. Technicky lze označit jako příklady procesu čeření také některé jiné úpravy, jako je odstraňování železa srážením ferokyanidem draselným. Používaná čeřidla lze rozdělit do dvou větších skupin, organická a minerální čiřidla. K organickým čeřidlům patří: želatina, vyzina, vaječný albumin, krevní albumin, kaseiny a kaseináty, algináty. Minerální čeiřidla zahrnují bentonity, silikagel a vinné třísloviny Odstřeďování a sedimentace (C.4) Cíl Sedimentace a odstřeďování se používají pro oddělování nemísitelných kapalin a pevných látek od kapalin použitím buď přirozené gravitace nebo odstředivých sil Oblast používání Odstřeďování se běžně používá v mléčném průmyslu pro čistění mléka, odstřeďování mléka a syrovátky, koncentrování smetany, výrobu a regeneraci kaseinu, v sýrařství a při zpracování laktózy a syrovátkové bílkoviny atd. Tato zpracovatelská technologie se používá také v průmyslu nápojů, zeleninových a ovocných šťáv, kávy, čaje, piva, vína, sojového mléka, zpracování a regeneraci oleje a tuků, kakaového másla a výrobě cukru i čistění odpadních vod Popis technologií, metod a zařízení Jsou-li rozdíly v hustotě velké a čas není limitujícím faktorem, lze oddělení provádět jen samotíží To je proces nazývaný sedimentace a může být šaržový nebo kontinuální. Šaržový proces probíhá v nádobě obsahující disperzi pevných látek o vyšší hustotě, než má kapalina. Během doby tyto těžší částice klesnou ke dnu nádoby. jestliže se výška nádoby zkrátí a zvětší se její povrch, může se doba sedimentace zkrátit. Při kontinuálním procesu se na jeden konec procesu přivádí kapalina se suspendovanými částicemi a postupuje proti proudu. 20

13 Sedimentační výkon může být zvýšen přidáním vodorovných nebo šikmých přepážek. Odstřeďování se používá pro dělení směsí dvou nebo více fází, z nichž jedna je fází kontinuální. Existují dva obecné způsoby provozování odstředivek: kontinuální systém a systém s přestávkami pro čistění. V kontinuálním systému může být kal vypouštěn během procesu. Hnací silou pro oddělení je rozdíl v hustotě fází. Pomocí odstředivé síly se proces dělení urychluje. Nezbytné odstředivé síly se vyvíjejí otáčením materiálů. Vyvinutá síla závisí na otáčkách a poloměru otáčení. Například v surovém mléku je odstředěné mléko kontinuální fází, kdežto tuk je diskontinuální fází, tvořenou tukovými kuličkami o průměru několika mikrometrů. Třetí fázi tvoří pevné částice. Ve výrobě piva se čiření horké mladiny provádí za účelem odstranění částic, aby se získala čirá mladina. Zařízením, běžně používaným pro čiření mladiny, je cíz (hydrocyklon), kde se částice mladinového mláta oddělují v tečném proudu. Odstředivky se dělí do čtyř skupin: válcové odstředivky, talířové odstředivky pro dělení nemísitelných kapalin; plnoplášťové tryskové či ventilové odstředivky pro čiření kapalin odstraňováním malých množství pevných látek; šnekové dekantéry, příp. filtrační s vratným dopravníkem hydrocyklony nebo vířivé vířivé separátory. Odstředivka s válcovou nádobou se skládá ze svislého válce, který se otáčí uvnitř stacionární skříně při až otáčkách. Používá se pro oddělování nemísitelných kapalin, např. rostlinného oleje a vody. Obě kapaliny se rozdělí do prstencových vrstev, přičemž hustší kapalina je blíže stěně nádoby. Obě vrstvy se vypouštějí odděleně. Talířová odstředivka se v potravinářském průmyslu používá běžně v širším měřítku, protože se v ní dosahuje lepší separace proto, že se tvoří tenčí vrstvy kapalin. U talířové odstředivky obsahuje válcová nádoba obrácené kužely nebo kotouče. Kapaliny pak musí urazit jen krátkou vzdálenost než se rozdělí. Tyto odstředivky pracují při 2000 až 7000 otáčkách a mají výkon až l/hod. Talířové odstředivky se používají k oddělování smetany od mléka, k čiření olejů, kávových extraktů a šťáv, či k oddělování škrobu ze suspenze. Plnoplášťová odstředivka je nejednodušší odstředivka pro dělení pevných látek od kapalin a je vhodná, když musí-li být odstraněna malá množství pevných látek z velkého objemu kapaliny. Skládá se z otáčivé válcové nádoby. Směs se uvádí do nádoby; pevné látky se usazují na stěně nádoby, kdežto kapalina odtéká vrchem nádoby. Koláče mohou být také odstraňovány bez zastavení odstředivky. Suspenze, obsahující vyšší koncentrace pevných látek, tj. >3% hm., mohou být děleny pomocí odstředivek s vypouštěním tryskou nebo ventilem. Tyto odstředivky jsou modifikované talířové odstředivky s dvojitou kuželovou nádobou a umožňují vypouštění pevných podílů automaticky. Tyto typy odstředivek se používají ke zpracování olejů, šťáv, piva a škrobů pro zpětné získání buněk kvasnic. Mívají výkon až l/hod. Zvláštním typem je tzv. baktofuga, což je vysokootáčková odstředivka, speciálně konstruována pro separaci bakteriálních buněk a spór z mléka. Šnekové dekantéry, dekantéry s vratným dopravníkem, filtrační odstředivky se používají tam, kde přiváděná suspenze (kal) obsahuje vysoké koncentrace pevných látek. Používají se například k získávání živočišných a rostlinných bílkovin (tj. kaseinu, vysráženého z odstředěného mléka), k dělení kávových, kakaových a čajových suspenzí a k odkalování olejů. 21

14 V šnekovém dekantéru plnoplášťová nádoba rotuje o 25 otáček za minutu rychleji, než šnekový dopravník. To způsobuje, že jsou pevné látky vynášeny šnekem na jeden konec odstředivky, kdežto kapalný podíl na druhý konec, který má větší průměr. Dekantér s vratným dopravníkem se používá pro oddělování křehkých pevných látek (například krystalů od matečného louhu). Přiváděný materiál vstupuje do otáčivého koše nálevkou, která se otáčí ve stejných otáčkách. Tím se kapalina postupně urychluje na otáčky nádoby a střižné síly se snižují na minimum. Kapalina prochází otvory ve stěně nádoby. Když se vytvoří vrstva koláče, je posunuta vpřed ramenem s vratným pohybem. Filtrační odstředivka má děrovaný koš, vyložený zevnitř filtračním médiem, který se otáčí při 2000 ot. Dělení probíhá v cyklech, které trvají 5 až 30 minut. Ve třech fázích cyklu přiváděná tekutina nejprve vstupuje do pomalu rotující nádoby, jejíž otáčky se pak zvyšují a dochází k dělení. Konečně jsou otáčky nádoby sníženy a koláč je spodem vypuštěn. Výkony této skupiny odstředivek dosahují až l/h. Typický hydrocyklon obsahuje kuželovou sekci, která končí ve válcové sekci. Hydrocyklon je opatřen tečným vstupem a uzavřen čelem s axiálně namontovanou přetokovou trubkou. Čelo kuželové části je ukončeno kruhovým vrcholovým otvorem. Za provozu je suspenze tlačena čerpadlem tangenciálním vstupem a tím se vytváří intenzivní vířivý pohyb. Podíl suspenze, obsahující lehčí částice, je vypouštěn přetokem a zbylá suspenze a pevné podíly se vypouštějí spodním otvorem Filtrace (C.5) l Cíl Filtrace je oddělování pevných látek ze suspenzí v kapalině pomocí porézního média, síta nebo filtrační tkaniny, které zadržují pevné látky a umožňují, že kapalina protéká. Filtrace vzduchu je probrána v odstavcích a Oblast používání Filtrace se v průmyslu potravin a nápojů používá pro čeření kapalných produktů odstraňováním malých množství pevných částic např. u vína, piva, olejů a sirupů a pro oddělení kapaliny od značného množství pevného materiálu, kde je celkovým cílem operace získání filtrátu, filtračního koláče, nebo obou materiálů např. u ovocných šťáv či piva Popis technologií, metod a zařízení Filtrační zařízení pracuje buď při použití přetlaku na straně přívodu tlaková filtrace, nebo použitím podtlaku na straně filtrátu vakuová filtrace. Dva hlavní druhy tlakové filtrace jsou kalolis a listový filtr. Kalolis se skládá z desek a rámů uspořádaných střídavě a uložených na páru kolejnic. Dutý rám je od desky oddělen filtrační tkaninou. Suspenze se čerpá kanálkem do každého rámu a filtrát prochází tkaninou, stéká rýhovaným povrchem desek a je odváděn výstupním kanálkem na spodní straně každé desky. Filtr pracuje za tlaku 250 až 800 kpa. Kalolis je provozován v šaržovém režimu, přičemž optimální cyklus závisí na filtračním odporu koláče a době, potřebné k rozebrání a opětnému sestavení filtru. Někdy se jako první přivádějí pomocná filtrační média (perlit nebo křemelina) pro zlepšení filtrace zafiltrováním. Zařízení je spolehlivé, snadno se udržuje a hojně se používá, zvláště při výrobě jablečné šťávy a moštu a při rafinaci (bělení) jedlých olejů. 22

15 Zvláštním typem kalolisu je membránový kalolis. Membrána je upevněna na desku, kterou lze tlakovat vzduchem nebo vodou. Díky vyššímu tlaku na filtrační koláč (až 20 barů) se získává více kapaliny, protože koláč je potom sušší. Potřebě vyvinout zařízení z mnohem větším výkonem bylo vyhověno zavedením listových filtrů. Skládá se z listových sít, která jsou potažena filtračním médiem a upevněna na dutém rámu, který tvoří výstupní kanál pro filtrát. Listy mohou být uspořádány horizontálně nebo vertikálně. Přívodní suspenze je čerpána do pláště pod tlakem přibližně 400 kpa. Když je filtrace ukončena, koláč je zvnějšku listů odfouknut nebo smyt. Vakuové filtry jsou normálně provozovány nepřetržitě. Suspenze je nasávána přes filtrační desku a tkaninu a na tkanině se ukládá filtrační koláč. Tlakový spád na filtru je normálně omezen na 100 kpa pro vysoké náklady na vytváření podtlaku. Někdy se používají pomocná filtrační média pro vytvoření podkladu koláče nebo vlastního filtru pro zlepšení filtrace. V těchto případech se pro seškrábnutí koláče používá nůž. Dvěma běžnými typy vakuového filtru jsou otáčivý bubnový filtr a otáčivý diskový filtr. Otáčivý bubnový filtr se skládá z pomalu se otáčejícího válce, který je rozdělen na sekce, potažené filtrační tkaninou a připojené na centrální vývěvu. Buben se při otáčení noří do vany se suspenzí. Filtrát protéká filtrační tkaninou v ponořené sekci. Když sekce opouští lázeň, je z filtračního koláče odsáta tekutina a je proprán. Jak se buben otáčí dále, podtlak se v příslušné sekci vyrovná a koláč se z tkaniny uvolní stlačeným vzduchem a odstraní škrabkou. Tentýž postup se opakuje postupně pro každou sekci, jak se cyklus opakuje. Otáčivý diskový filtr se skládá z řady vertikálních kotoučů, které se pomalu otáčejí v suspenzi v podobném cyklu, jako bubnový filtr. Každý kotouč je rozdělen na segmenty a každý segment má vývod do centrálního hřídele. Kotouče jsou opatřeny škrabkami pro nepřetržité odstraňování koláče Dělení na membránách (C.6) Cíl Dělení na membránách má za cíl selektivní odstranění vody, rozpustných látek nebo suspendovaného materiálu z roztoku pomocí polopropustných membrán. Lze je tedy také považovat za technologii frakcionace Oblast používání Dělení na membránách se používá pro koncentrování kapalin, například syrovátky, odstraňování solí ze syrovátky či z vody, frakcionaci syrovátky a čistění vody Popis technologií, metod a zařízení V odvětví FDM existují dvě technologie: membránová filtrace a elektrodialýza. Membránová filtrace je tlaková filtrační technologie, v níž je roztok protlačován porézní membránou. Některé z rozpuštěných látek se zadrží, protože jejich molekuly jsou příliš velké, aby jim to umožnilo projít. Rozsah velikostí závisí na použitém druhu membrány. Dochází k frakcionaci přívodního proudu, přičemž se některé molekuly koncentrují na přední straně membrány, v tak zvaném koncentrátu nebo retentátu, kdežto menší molekuly procházejí membránou do proudu permeátu. 23

16 Různé technologie membránové filtrace lze charakterizovat velikostí pórů jejich membrán. Mikrofiltrace s příčným tokem (CMF) může být používána pro odstraňování bakterií z odstředěného mléka, nebo pro frakcionaci odstředěného mléka na retentát bohatý kaseinem a mléčné sérum, ochuzené o kasein; velikost pórů: 0,1 µm až 5 µm. Ultrafiltrace (UF) se používá jak pro odstředěné mléko, tak pro syrovátku a účelem koncentrace příslušných bílkovinných složek, při použité velikosti pórů 10 nm až 100 nm. Membrány pro nanofiltraci (NF) s póry velikosti 1 nm až 10 nm mají selektivní propustnost pro minerály a některé malé anorganické nebo organické molekuly a používají se hlavně pro koncentraci a předběžnou demineralizaci (odstranění solí) syrovátky. Membrány pro reverzní osmózu (RO) jsou propustné pro vodu, ale nikoli pro minerály a používají se tudíž pro odvodňování, koncentraci syrovátky nebo odstředěného mléka, nebo pro rafinaci permeátů z NF nebo kondenzátu z odparek a čistění vody např. změkčování a demineralizaci. Membrány mají póry o velikosti 0,1 nm až 1 nm. Elektrodialýza (ED) je membránové dělení v přítomnosti vloženého elektrického potenciálu. Při elektrodialýze nízkomolekulární ionty migrují v elektrickém poli přes kationové nebo anionové membrány. Tyto membrány jsou střídavě uspořádány mezi katodou a anodou v baterii. Základní aplikací v mléčném průmyslu je demineralizace syrovátky Krystalizace (C.7) Cíl Cílem krystalizace je oddělit rozpuštěnou látku z rozpouštědla Oblast používání Krystalizace se používá v cukrovarnictví a v mlékařství kde se vyrábí laktóza z tvarohové nebo kaseinové syrovátky.m Používá se také průmyslu jedlých olejů pro úpravu vlastností jedlých olejů a tuků. V tomto příp adě se také nazývá frakcionací Popis technologií, metod a zařízení Krystalizace je vznik pevných krystalů.z roztoku. Krystaly se tvoří z roztoku v určitém geometrickém tvaru. Obvykle se získávají naočkováním přesyceného roztoku. Do struktury mřížky žádoucích krystalů se obvykle nedostávají žádné nečistoty z kapaliny. Proto je krystalizace také proces čistění. Růstu krystalů sacharózy se účastní pouze sacharóza a voda. Jiné látky, než cukry, obsažené v cukrové šťávě, do krystalové struktury nevstupují. Většina z nich zůstává v kapalné fázi, kdežto jiné uniknou do parní fáze. Krystaly cukru se z kapalné fáze získají odstředěním Odstraňování volných mastných kyselin (ffa) neutralizací (C.8) Cíl Cílem neutralizačního procesu je odstranit volné mastné kyseliny a fosfatidy z rostlinných olejů pomocí chemikálií, jako je kyselina fosforečná, nebo v některých případech - kyselina citrónová. 2 Winterizací pozn. překl. 24

17 Oblast používání Chemická neutralizace se používá v procesu rafinace rostlinných olejů, jako je sojový olej, slunečnicový olej, řepkový olej, a živočišných tuků, jako jsou lůj nebo rybí trány Popis technologií, metod a zařízení Po předehřátí oleje se s olejem smíchá kyselina fosforečná nebo citronová, aby se zvýšila rozpustnost fosfatidů ve vodě. Okyselený olej, s obsahem ffa v surovém oleji zpravidla 0,5 % až 6 %, se dále smíchá s alkalickým roztokem, který zneutralizuje jak volné mastné kyseliny tak fosforečnou či citrónovou kyselinu a dále zvýší rozpustnost fosfatidů. Směs mýdel a fosfatidů, tzv. soapstock, se od oleje oddělí na odstředivce. Olej se nakonec míchá s vodou pro vyprání zbytků mýdel. Vodní frakce se potom oddělí, spolu se zbytky vypraných mýdel, opět na odstředivce. Alkalicky rafinovaný olej může být vysušen za sníženého tlaku a přečerpán do skladovací nádrže. Proces se většinou provádí kontinuálně (viz obr. 2.1), ale může být prováděn i semikontinuálně či v šaržovém režimu s použitím zařízení pro dlouhé míchání a usazování. a) Skladovací nádrž surového oleje; b) Míchací kotel na kondicionování gumovitých látek; c) Neutralizační míchací kotel; d) Separátor (odstředivka); e) Rerafinační míchací kotel; f) Míchací kotel pro praní vodou; g) Vakuová sušárna. Legenda: Crude oil Surový olej Soap stock Odpadní mýdla Gum conditioning Kondicionace gumovitých. látek Vacuum Vakuum Neutralisation Neutralizace Vacuum drying Vakuové sušení Refined oil Rafinovaný olej Water Voda Re-refining Opakovaná rafinace Water washing Praní vodou Obrázek 2.1: Proudový diagram kontinuální neutralizace olejů a tuků [87, Ullmann, 2001] 25

18 Spojené vodné podíly z odstředivek (soapstocky) se dále zpracují v systému štěpení mýdel. To je proces okyselení, používaný pro zpětné získání mastných kyselin po zpracování koncentrovanou kyselinou, obvykle kyselinou sírovou nebo případně kyselinou solnou a ohřevem parou. Oddělené volné mastné kyseliny se odloučí v odstředivém dekantéru. V integrovaných výrobnách lze soapstock přidat do procesu zpracování pokrutin parou. Regenerované fosfatidy se používají v potravinách či v krmivech jako lecithin Bělení (C.9) Cíl Cílem bělení oleje je odstranění pigmentů a kovů např. niklu nebo železa z jiných procesů prováděných v rafinerii olejů, zůstatků mýdel a fosfolipidů z oleje nebo tuku Oblast používání Bělení se používá v procesu rafinace jedlých olejů a tuků Popis technologií, metod a zařízení Jedlé oleje nebo tuky se míchají s bělící hlinkou, která má schopnost adsorbovat nečistoty, jako jsou rostlinné pigmenty a barviva, kovy, zůstatky mýdel a fosfolipidů. Olej se za sníženého tlaku míchá, v množství asi 0,1 až 3 % na váhu oleje, s bělící hlinkou, což je jílovitý minerál, jako bentonit nebo montmorillonit, který byl aktivován tepelným nebo kyselým postupem nebo jiným zpracováním. Tyto hlinky (někdy míchané s malým množstvím aktivního uhlí) mají velmi vysokou absorpční schopnost. Po bělení, trvajícím 30 až 90 minut, se olej od bělící hlinky oddělí filtrací. Použitá hlinka obsahuje velké množství oleje (až 30 %). Část oleje nebo tuku lze regenerovat destilací s parou. Vybělený olej se dále zpracovává jinými rafinačními procesy. Zařízení používané pro bělení se skládá s míchacích kotlů, vývěv a filtrů Dezodorace destilací s parou (C.10) Cíl Cílem dezodorace je odstranit ffa a další velmi těkavé sloučeniny ze surových jedlých olejů a tuků, zbavených gumovitých látek nebo alkalicky rafinovaných po vybělení Oblast používání Dezodorace se používá v procesu rafinace jedlých olejů a tuků Popis technologií, metod a zařízení Dezodorace je použití destilace s vodní parou k odstranění mastných kyselin a velmi těkavých složek z olejů a tuků za sníženého tlaku. Zařízení používané pro dezodoraci se skládá z kolony pro destilaci s vodní parou, barometrického kondenzátoru, lapačů kapalného úletu a praček. Pára se vstřikuje do vyhřátého oleje (>200 C) u dna destilační kolony, která je pod sníženým tlakem. Pára strhává mastné kyseliny a jiné nečistoty z olejů a tuků; gumovité látky se v tomto procesu neodstraní. Pára se potom zkondenzuje v barometrickém kondenzátoru který je konstruován buď pro jediný průchod (otevřený), nebo pro režim v uzavřené smyčce (viz odst ). Oddělení těkavých složek z této páry může být zlepšeno jednostupňovým nebo dvoustupňovým vypíracím a kondenzačním systémem s odmlžovači. Dezodoraci lze provádět v šaržových nebo kontinuálních deodoračních zařízeních. 26

19 Odbarvování (C.11) Cíl Odbarvování se provádí za účelem zlepšení barvy, čistoty, stárnutí, mikrobiologické stability a skladovatelnosti některých potravinářských produktů Oblast používání Odbarvování se používá v cukrovarnictví, výrobě glukózy, sirupů a v kvasném průmyslu Popis technologií, metod a zařízení Odbarvení lze provádět přidáním aktivní práškové hmoty (např. práškového aktivního uhlí) k produktu ve vodném roztoku, který se pak za řízených podmínek míchá. Prášek se potom odstraní filtrací (statickými filtry, rotačními vakuovými filtry), kdežto odbarvený produkt se dále zpracuje. Tento proces se často provádí ve více stupních, přičemž se aktivní materiál používá opakovaně dokud není vyčerpán, často v protiproudém uspořádání. Proces lze provádět také převáděním potravinářského produktu ve vodném roztoku přes kolonu naplněnou aktivním materiálem, např. granulovaným aktivním uhlím nebo iontoměničem. V tomto příp adě je po skončení procesu potřebná jen minimální filtrace, protože aktivní materiál zůstává na místě. Aktivní materiál se z kolony vyjímá v pravidelných intervalech a nahrazuje se novým nebo reaktivovaným materiálem. Hlavním účelem obou těchto operací je odstranit z produktu barevné molekuly, stejně jako prekursory, které mohou způsobit zabarvení produktu během skladování (což je známo také jako stárnutí). Většina takto odstraněných nečistot je organické povahy. Průchod přes aktivované uhlí může také užitečný při odstraňování fenolických materiálů, jež mohou způsobit zabarvení, zůstatkových pesticidů a některých těžkých kovů Destilace (C.12) Cíl Destilace je dělení složek kapalné směsi částečným převedením směsi do parní fáze a odděleným získáváním par a zbytku. Těkavější složky původní směsi se získají v parách ve vyšší koncentraci, méně těkavé ve vyšších koncentracích zůstávají v kapalném či pevném destilačním zbytku Oblast používání Destilace umožňuje oddělení a vyčistění těkavých potravinářských produktů z vodných směsí. Destilaci lze používat k oddělení esencí a silic, ale používá se hlavně buď pro výrobu nápojového lihu nebo lihovin, anebo pro průmyslovou výrobu alkoholu ze zemědělských surovin (např. ovoce, obilovin), který pak lze používat pro alkoholické nápoje či likéry. Destilace normálně následuje po alkoholickém kvašení Alkoholické nápoje se řídí nařízením Rady (EHS) č. 1576/89 [218, EC, 1989]. Připravují se z destilátu získaného z materiálů získaných alkoholickým kvašením produktů zemědělského původu.. 27

20 Popis technologií, metod a zařízení Kapitola 2 Proces se provádí v zařízeních, jež jsou v zásadě dvojího druhu: kotlíková destilační zařízení a destilační kolony. Destilační zařízení mohou být provozována jednotlivě nebo ve skupinách. Dodávka tepla umožňuje oddělení alkoholu a vodných složek z výchozí kapalné zápary v destilačním kotli. Zkondenzovaný vodný alkohol se odvádí jako kapalný líh z hlavy destilačního zařízení, kdežto destilační zbytek se vypouští spodem. Kotlíkové destilační zařízení může být provozováno v šaržovém nebo kontinuálním režimu, V prvním případě se šarže materiálu naplní do kotlíku, uvede se do varu a páry se nepřetržitě odvádějí, kondenzují a shromažďují, dokud jejich průměrné složení nedosáhne požadované hodnoty. Při kontinuálním provozu je do destilačního kotlíku stále přiváděn výchozí materiál, a páry i kapalina se odvádějí také nepřetržitě. Při kolonové destilaci se alkoholická kapalina, nebo pivo, uvádí do destilační věže, vyhřívané parou. Na každém styčném prvku (obecně patře) se tvoří rovnováha mezi parou, obohacenou na těkavé složky a kondenzující kapalinou. Z horního konce kolony se odebírá surový alkohol a rektifikuje se na jiné koloně, v níž se odděluje 95 % ethylalkohol od vyšších alkoholů. U dna první kolony se vypouští vodná směs neboli výpalky. Kondenzovaná voda nebo výpalková voda mírně kontaminovaná organickými látkami se odtahuje ze dna druhé kolony poté co byl alkohol oddestilován. 95 % alkohol může být převeden na bezvodý alkohol několika různými technologiemi, mimo jiné azeotropickou destilací pomocí třetí složky, adsorpcí (vody) na molekulových sítech nebo dehydratací membránovou technologií. Některé alkoholické nápoje a ethylalkoholy zemědělského původu lze destilací zkoncentrovat na více než 84 % Technologie zpracování produktů (D.) Namáčení (D.1) Cíl Cílem namáčení, (např. rostlinných semen jako jsou luštěniny) je zvlhčit a změkčit semeno za účelem zkrácení doby vaření anebo pro usnadnění odstraňování obalu semen. V procesu sladování je cílem namáčení ( máčení ) absorpce vody za účelem aktivace procesu klíčení v zrnu Oblast používání Namáčení se používá převážně při zpracování rostlinných semen. Používá se také pro obilí, když se zrno namáčí v procesu výroby sladu před klíčením. Často se tomu říká máčení Popis technologií, metod a zařízení Namáčení se provádí ponořením semen do vody na předem určenou dobu. Potřebná doba se mění s odrůdou a druhem a s délkou a podmínkami skladování. Suché fazole se tradičně máčejí ve studené vodě o vhodné tvrdosti 8 16 hodin. Máčení za vysoké teploty urychluje hydrataci. Pro máčení zrní se zrní ponoří do vody asi při 16 C, v rozmezí od 10 do 15 C podle typu zařízení, parametrů procesu, suroviny a toho, jaký hotový slad má být získán. 28