Cukr Výrobky z cukru Zpracování cukru. Vodní hospodářství

Transkript

1 Cukr Výrobky z cukru Zpracování cukru Vodní hospodářství 1

2 Skupina podskupina Cukr extra bílý Cukr bílý Cukr polobílý krystal směs krystalů stejnoměrného zrnění, volně sypká krupice směs menších nebo rozdrcených krystalů, stejnoměrného zrnění, volně sypká moučka volně sypaná směs jemně mletých drcených krystalů krystal krupice moučka krystal krupice moučka Cukr moučka s obsahem protihrudkujících látek (nejvýše 3 %) Tvarovaný cukr (kostky, bridž, homole) Cukr s přísadami Přírodní cukr Kandys Tekuté výrobky sypký, zrnitý, světlě žlutý krystal, mírně lepivý směs velkých krystalů a srostlic, žluté až hnědé barvy invertovaný sirob karamel 2

3 3

4 Třídění krystalu Frakce Propad sítem Pojmenování exportního krystalu o velikosti oka (mm) F6 3 mm hrubý Coarse Grain C.G. F10 2 mm normální Crystals C F18 1 mm polojemný Granulated G F24 0,8 mm jemný Fine Granulated FG F32 0,63 mm jemný Extra Fine Granulated EFG F45 0,4 mm krupice Finest Castor FC Rovinné třídiče - třasadla Hrubý krystal Jemný krystal P.Kadlec - Technologie cukru - P9 4

5 Vibrační třídič 5

6 Stabilizace cukru Proč? - Princip : z teorie krystalizace glass transition cukr sacharosa sacharosa necukry voda krystalická v roztoku v roztoku usušený 99,4 0,4 0,03 0,17 stabilizovaný 99,9 0,02 0,03 0,05 Podmínky stabilizace cukru: - provětrávané silo normální teplota, 5-6 dní - provětrávaný zásobník teplota o C, h Stabilizace v provětrávaném zásobníku: - krystalizace sacharosy v povrchové vrstvě sirobu, migrace molekul sacharosy směrem k povrchu krystalické fáze a uvolňování molekul vody z roztoku - migrace vlhkosti směrem k vnějšímu povrchu - molekulární difúze - ustavení rovnováhy mezi povrchovou vlhkostí cukru a okolním prostředím (Sorpční izoterma, Mollierův diagram!) - odvedení uvolněné vody suchým provětrávaným vzduchem 6

7 7

8 8

9 P.Kadlec - Technologie cukru - P9 9

10 Typy cukerných sil Nevětrané Nevětrané s topeným pláštěm Provětrávané Provětrávané s topeným pláštěm 10

11 Silo na cukr Weibull Závady Cukr vlhne Cukr se vysouší Roste obsah RL Cukr tvrdne Cukr obsahuje hodně cukerného prachu 11

12 Skladování cukru v pytlích automatické pytlovací linky zajišťují plnění, vážení a uzavírání pytlů výkon linky: pytlů/h max. přípustná teplota cukru při plnění do pytlů: 40 C min. objem uzavřeného vzduchu v naplněném pytli rel. vlhkost vzduchu při plnění: % Obal reguluje proces migrace vzdušné vlhkosti částečně zachytí průnik vnější vzdušné vlhkosti do cukru brání unikání vodní páry uzavřené v obalu s cukrem ven pokud je vlhkost v obalu uzavřena, může to způsobit následné tvrdnutí cukru Skladování v extrémních podmínkách (přístav, loď) vysoká nebo nízká relativní vlhkost vzduchu značné kolísání teploty i vlhkosti obaly minimálně propustné pro vodní páry 12

13 Velkokapacitní halové sklady dřevěné podlážky na podlaze mechanizace při ukládání pytlů do skladu i při následném vyskladňování ukládání pytlů do stohů (figur) pomocí ukládacího stroje stohy se zužují směrem nahoru nesmí se opírat o žádnou zeď výška stohu m pevnost obalového materiálu v tlaku 13

14 Tradiční velkospotřebitelské obaly ( kg) pytle jutové jutové s PE-vložkou plastové (viscocel) papírové (ev.s PE-vložkou) Moderní alternativa Velkoobjemové přepravní vaky (big-bag) - 1 t 14

15 Přeprava 15

16 Mletí cukru Mleté zboží Krupice F45 (0,40/0,315) Moučka Pudr Mlecí zařízení Úderové agregáty kolíčkový mlýn kladivový mlýn Válcové stolice průměr válců povrch válců předstih z mlecí zóna s mlecí spára úhel záběru d velikost drcených krystalů 16

17 Výbušnost cukerného prachu usazený cukerný prach látka obtížně vznětlivá min. teplota vznícení o C rozvířený cukerný prach látka vznětlivá min. teplota vznícení o C velmi výbušná směs spodní mez výbušnosti 4-50 g/m 3 nebezpečnost výbuchů cukerného prachu tlakový náraz Závislost explosivní koncentrace na velikosti částic cukru 17

18 Preventivní opatření k zabránění exploze cukerného prachu: omezení vzniku cukerného prachu prachotěsné elektrické pohony omezení počtu pohonů v prašných místech antistatické, nehořlavé materiály na dopravníkové pásy uzemnění veškerých zařízení neustálé odstraňování cukerného prachu měření cukerného prachu ve vzduchu měření množství cukerného prachu, usazeného na podlaze 0,1-5 g/m 2.h, nejvyšší hodnoty u třasadel a v mlýnech příklad: spodní mez výbušnosti 40 g/m 3, spad 5 g/m 2.h čištění podlah se musí provádět nejméně každých 8 h 18

19 Tvrdnutí moučky příčinou tvrdnutí a hrudkovatění moučkového cukru je jeho vysoká vlhkost (a změny podmínek při dopravě a skladování) velký povrch rozdrcených částic cukru snadno přijímá vzdušnou vlhkost uvolnění vnitřní vlhkosti z krystalu při mletí cukru uzavření vlhké moučky a vlhkého vzduchu do obalu správné podmínky pro balení moučkového cukru: teplota o C relativní vlhkost vzduchu % P.Kadlec - Technologie cukru - P9 19

20 Ochrana proti tvrdnutí moučky vlhkost moučky musí být při plnění do obalů v rovnováze s vlhkostí vzduchu nesmí docházet ke kolísání teploty obal nesmí být propustný pro vzdušnou vlhkost Tepelný záhřev kondicionování krátký ohřev rozemletého cukru, 3-9 min teplota o C Přídavek hygroskopické látky křemičitany, koloidní kyselina křemičitá (léčiva) škrob - amylóza 20

21 Výroba instantního cukru - aglomerací krystal 2 cukerný mlýn, velikost částic 100 µm 3 voda 4 cukerný roztok 5 vlhký vzduch 6 vodní pára 7 vlhčicí komora 8 sušicí pásmo 9 třídění 10 balení, expedice sušením cukerných roztoků v rozprašovací sušárně 21

22 Drobné - spotřebitelské balení krystalový nebo mletý cukr obaly: papír polyetylén papír s termoplastickou vložkou hmotnost: 0,5 kg, 1 kg balicí automaty firmy F.Hesser (SRN), SIG (Švýcarsko) výkon balíčků 1 kg za min, tj. 5t/h rotační automaty termoplastické balení cukru hygienické balení krystalového cukru po 5 g 22

23 Balicí automat Bosch 23

24 24

25 Tvarovaný cukr - lisované zboží kostky krychle (18 x 18 x 18 mm) kostky kvádr (11 x 18 x 22 mm) kostky mocca (12 x 12 x 12 mm) kostky mocca duo (12 x 12 x 24 mm) bridž bílé bridž barevné Homole Linky na výrobu kostek vlhčení krystalu na obsah vody 1,5-2 % vliv na tvrdost a rozpustnost kostek tvarování jednotlivých kostek rotační lis - Chambon, Elba tabletkovací stroj - Stork (GOKA) formovací stroj - SSA Vibro, účinek vibrací sušení (parní nebo elektrická sušárna) plnění do krabic a balení 25

26 Linka na výrobu kostek dopravník krystalu váha homogenizátor 5 Zásobník vody vlhčení na 1-2 % dopravník krystalu 2 zásobník krystalu 3 váha 4 zásobník vody 5 homogenizátor 6 zásobník před lisem 7 rotační lis 8 dopravní pás na kostky 9 sušárna 10 chladič 11 balení a expedice 7 Rotační lis sušárna 8 chladič 10 balení a expedice 11 26

27 Kostkárna Elba 27

28 Kostkárna Chambon 28

29 Kostkárna Stork 29

30 Kostky tvarované vibracemi systém Vibro 30

31 Druhy cukru podle Zákona o potravinách Skupina podskupina Cukr extra bílý Cukr bílý Cukr polobílý krystal směs krystalů stejnoměrného zrnění, volně sypká krupice směs menších nebo rozdrcených krystalů, stejnoměrného zrnění, volně sypká moučka volně sypaná směs jemně mletých drcených krystalů krystal krupice moučka krystal krupice moučka Cukr moučka s obsahem protihrudkujících látek (nejvýše 3 %) Tvarovaný cukr (kostky, bridž, homole) Cukr s přísadami Přírodní cukr Kandys Tekuté výrobky sypký, zrnitý, světlě žlutý krystal, mírně lepivý směs velkých krystalů a srostlic, žluté až hnědé barvy invertovaný sirob karamel 31

32 32

33 33

34 Chemické a fyzikální požadavky na jakost krystalového cukru podle Úředního věstníku Evropské unie Parametr Cukr extra bílý Cukr bílý (cukr) Cukr polobílý Polarizace ( Z) min. 99,7 min. 99,7 min. 99,5 Invertní cukr (%) max. 0,04 max. 0,04 max. 0,1 Úbytek hmotnosti sušením (%) max. 0,06 max. 0,06 max. 0,1 body body Obsah popela (%) 0,0108 max. 6 Barva v roztoku (ICUMSA Unit)22,5 max. 3 Typ barvy 2 max. 4 max. 4,5 max. 9 Celkový počet bodů max. 8 max. 22 max. >22 1 bod odpovídá: 0,0018 % popela 0,5 jednotky typu barvy 7,5 ICUMSA Unit při 420 nm 34

35 Dobrovice 2007/8 6,9 eubodů 1 bod odpovídá 0,0018 % popela 0,5 barva typy 7,5 I.U. barva roztoku 35

36 36

37 37

38 Tekuté cukry a sirupy - pro výrobu ochucených minerálek a nealkoholických nápojů Složení výrobku lze modifikovat podle požadavků zákazníka s různým obsahem sacharosy, glukosy, fruktosy i umělých sladidel. Výroba sirupů a tekutého cukru v Hanácké potravinářské společnosti, zprac. kapacita 250 tun sirupu a tekutého cukru vyrobených v jedné směně. 38

39 Tekuté cukry Výhoda: - úspora energie - odstranění náročné manipulační práce - výhodné pro velkospotřebitele Nevýhoda: - zvýšené dopravní náklady - problémy se skladováním Tekutý cukr TC 90 Q = 90 % S > 65 % kvalitní těžká šťáva fermentační substrát pro výrobu L-lysinu Tekutá rafináda TR 98 Q = 98 % klér z výroby - dlouhodobé skladování přísná sanitační opatření průmyslové zpracování v pivovarech, při výrobě ovocných vín, v pekárnách, v konzervárnách 39

40 Tekutá rafináda TR 99 Q = 99 % výroba: rozpouštění afinády filtrace odbarvování nízké zabarvení mikrobiologická nezávadnost neskladuje se dlouhodobě pro náročné výroby cukrovinkářského, nápojářského a konzervárenského průmyslu 40

41 Laboratorní kontrola u TC: obsah sacharosy polarimetricky obsah sušiny refraktometricky obsah redukujících látek pro TC s RL < 2 % - metoda Ofnerova pro TC s RL > 2 % - metoda Lane-Eynonova popel - konduktometricky barva - absorbance při 560 nm zákal - náchylnost k tvorbě zákalu v kyselém vodném cukerném roztoku během skladování 41

42 Invertované tekuté cukry (siroby) hydrolyzované enzymaticky nebo kysele do požadovaného stupně obsah invertu (glukosy a fruktosy) v sušině IS % IS 90 > 85 % S > 73 % ph 3-5,5 Zlatý sirob - kyselá hydrolýza Biogold - enzymová hydrolýza biokatalyzátor s invertasovou aktivitou pekařské kvasnice 42

43 OCHUCENÉ SIRUPY s libovolnou příchutí podle receptury na přání zákazníka LIGHT SIRUPY sirupy pro výrobu nízkoenergetických nápojů 43

44 Karamel Koncentrovaný cukerný roztok nahořklé chuti, hnědé až hnědočerné barvy S > 73 %, obsah invertu v sušině 50 %, ph 4-6 Vyrábí se zahříváním krystalového rafinovaného cukru na 180 o C nebo invertovaného sirobu na 120 o C Po zkaramelizovaní se přidá horká voda, upraví se ph a ochladí se Ochucení - příchuť rumová, griotková, lísko-oříšková Použití: k ochucování mléčných výrobků, přípravě zmrzlinových pohárů, mrazených krémů, pudinků, moučníků, nápojů Balení: plastová láhev à 600 g 44

45 45

46 Zvláštní druhy cukru.. a další výrobky Barevný cukr Lisované homoličky Želírovací cukr jablečný pektin (min. 0,5 %), vysoká rosolotvornost kyselina citronová (min. 0,6 %) konzervování v domácnosti rychlá a snadná příprava marmelád a džemů 1 kg želírovacího cukru na 1 kg ovoce Úsporný želírovací cukr speciální druh pektinu, umožňující gelovatění ovoce při nižší sušině, s nižším obsahem cukru nutnost sterilace nebo přídavek konzervačního činidla Sirobové cukry - přírodní, surový cukr 46

47 Zdobicí cukry Moučkový cukr s vanilinem Barevný máček Cukerná zdobicí pasta - cukr fix 47

48 48

49 49

50 50

51 Kandys pozvolná krystalizace cukerného roztoku ochlazování po dobu 7-10 dnů ze 105 o C na 30 o C sacharosa krystaluje na nerezových drátech, napnutých vodorovně v cukerném roztoku krystaly dorůstají velikosti až 3 cm opláchnutí krystalů vodou sušení proudem vzduchu dosušení na lískách použití: jako cukrovinka, pro slazení čaje a teplých nápojů 51

52 Kulér tmavohnědá sirupovitá kapalina nahořklé chuti s vysoce barvicí mohutností připravuje se zahříváním invertovaného sirobu s přídavkem čpavkové vody, síranu amonného a alkalického katalyzátoru při teplotě do 128 o C přítomnost 4-methylimidazolu použití: k barvení nealkoholických nápojů, lihovin, octa, do omáček, konzervovaného masa, k barvení sirupů proti kašli, detergentů a krmiv 52

53 Výroba litých homolí C C C 1 homolová cukrovina 2 plnění cukroviny do forem 3 teplá spilka 40 C volná krystalizace 4 studená spilka C, 12 h 5 homolové odstředivky 6 vyrážení homolí z forem 7 sušárna teplé pásmo C 8 sušárna chladicí pásmo 35 C, celkem sušení 72 h 9 konečná úprava homolí, balení, expedice C 53

54 54

55 55

56 Vodní hospodářství Pitná voda Vody plavicí a prací Vody chladicí a oteplené z barometrické kondenzace od nepřímého chlazení strojního zařízení k přímému chlazení mají nedostatek kyslíku obsahují (NH 4 ) 2 CO 3 stopy cukru nutno chladit a okysličit - chladicí věže, rybníky Požadavky tvrdost (Ca,Mg) 1,5 mmol /litr veškeré látky 4000 mg/litr organické látky 25 mg/litr teplota C 56

57 uzavřený okruh 1000 % n.ř. hlavní podíl jde na barometrickou kondenzaci a odtud na chlazení přítok čisté vody z vodního toku 200 % n.ř. z okruhu odchází (kromě výparu) voda do okruhu plavicích a pracích vod 57

58 58

59 Odpadní vody splaškové průmyslové přebytky z okruhu plavicích a pracích vod z kotelny z laboratoře z výrob s celoročním provozem Znečištění odpadních vod rozpuštěné látky (cukr a jeho rozkladné produkty, organické látky z řepy, anorganické sole, ) - nerozpuštěné látky (zemina, ropné produkty, ) 59

60 Znečištění organickými látkami se vyjadřuje v kyslíkových jednotkách: BSK5 (mg/litr) - spotřeba kyslíku za 5 dní na biochemickou oxidaci biologicky rozložitelných látek mikroorganismy přítomnými ve vodě CHSK(Cr) (mg/litr) - spotřeba kyslíku na oxidaci organických látek dvojchromanem v prostředí 50% kyseliny sírové po 2 h varu, zahrnuje tedy i látky biologicky nerozložitelné poměr BSK5 : CHSK je mírou biologické čistitelnosti vody, u běžných odpadních vod dosahuje hodnot 0,5-0,8 60

61 Čištění odpadních vod Mechanické (síta, česla, usazováky, filtry ) Biologické 61

62 Biologické čištění odpadních vod Využívá se činnost tzv. funkční polykultury, což je směs heterotrofních aerobních i fakultativně anaerobních bakterií, plísní, hub, kvasinek, prvoků aj. Organické látky v odpadní vodě jsou těmito mikroorganismy využívány jako substrát, který je zčásti oxidován na CO 2 a vodu, částečně je převeden na novou biomasu. V aktivačním procesu je funkční polykultura kultivována v suspenzi a nazývá se aktivovaný kal. Tento kal se v anaerobní části čistírny odpadních vod vrací. 62

63 1. stupeň čištění anaerobní fermentace kombinace kyselého a methanového kvašení (acido- a metanogenese) Výchozí složky: proces Meziprodukty: proces Meziprodukty: proces Finální produkt: polysacharidy, bílkoviny, tuky, hydrolýza monosacharidy, aminokyseliny, alifatické kyseliny, glycerol, acidogenese nižší alifatické kyseliny a alkoholy, metanogenese stabilizovaný kal, kalová voda, bioplyn (65-75 % methanu, % CO 2, výhřevnost 20-30MJ/kg) 63

64 2. stupeň čištění aerobní fermentace účelem je odstranit zbytkové znečištění a meziprodukty anaerobního rozkladu převést vodu do okysličeného stavu, aby mohla být vypouštěna do veřejného toku akumulační nádrž na čistou vodu - provzdušňování pomocí dmychadel a aerobní usazovák během provzdušňování v retenčních nádržích klesá BSK5 na mg/litr 64

65 Biologická čistírna odpadních vod P.Kadlec - Technologie cukru - P9 65

66 Parametry biologické čistírny vstupní znečištění odpadních vod BSK mg/l množství odpadní vody m 3 /d účinnost čistírny (BSK5) až 99,2 % zastavěná plocha 50 x 50 m elektrický příkon 0,7-1,2 kw/m 3 produkce bioplynu 0,4 m 3 /kg BSK5 tvorba biokalu méně než 5 % na 1 kg odstraněného BSK5 66