Potravinářské a biochemické technologie

Transkript

1 Potravinářské a biochemické technologie část Technologie cukru P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 1

2 P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 2

3 VÝROBA CUKRU V ČR A VE SVĚTĚ Počátky průmyslové výroby cukru u nás - rok 1831 Výroba cukru v ČR - ročně tis. t - tuzemská spotřeba cukru 400 tis. t za rok Výrobní náklady Kč/t Rozhodující nákladové položky: cena cukrovky 53 % doprava a příjem cukrovky 7 % výrobní náklady cukrovaru 36 % skladování cukru 4 % P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 3

4 (mil. t) Světová výroba cukru pouze 20 % je z cukrovky celkem 178,5 mil t / / / / / / / /09 ze řepy: 35 mil. t odhad 2013/14 P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 4

5 Světové ceny cukru nejsou odrazem výrobních nákladů - řídí se tržním mechanismem nabídky a poptávky - stavem světových zásob cukru USD/t USD/t USD/t USD/t USD/t USD/t USD/t 2010/2011 Vývo světových cen bílého cukru USD/t 600 Ney York, surový cukr, cent/lb 2011/ I-03 III-03 V-03 VII-03 IX-03 XI-03 I-04 III-04 V-04 VII-04 IX-04 XI-04 I-05 III-05 V-05 VII-05 IX-05 XI-05 I-06 III-06 V-06 VII-06 IX-06 XI-06 I-07 III-07 V-07 VII-07 IX-07 XI-07 P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 5

6 P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 6

7 Charakteristické ukazatele řepařství a cukrovarnictví ČR výnos cukrovky (t/ha) * plocha na pěstitele (ha) cukernatost P (%) * výtěžnost (%) 90,5 výnos polar. cukru (t/ha) ,4 * výnos bílého cukru (t/ha) ,7 * zprac. kapacita (t/d) (nejlepší) * EU výnos PC P x výnosřepy/100 výnos RC x výnos PC/100 P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 7

8

9

10

11 CUKR A JEHO POUŽITÍ v lidské výživě k chemickým a biochemickým transformacím Dlouhodobá skladovatelnost Relativně nízká cena CUKR zajišťuje podstatnou dávku celkového příjmu energie široká nabídka průmyslově a dílensky vyráběných potravin přímá spotřeba v domácnostech funkce cukru: sladidlo ochucovadlo konzervační činidlo látka dodávající potravinám objem látka upravující texturu potravin fermentační substrát Spotřeba cukru v ČR - 40 kg na osobu a rok Základní výživový směr - snížení spotřeby cukru asi o 30 % Vyšší spotřeba cukru a výskyt různých onemocnění P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 11

12 CUKR JAKO SUROVINA PRO CHEMICKÉ A BIOCHEMICKÉ TECHNOLOGIE pouze 5 % světové produkce cukru se využívá k nepotravinářským účelům produkty chemické či biochemické transformace sacharosy jsou biologicky odbouratelné a nejsou toxické Možnosti výrob, vycházející ze sacharosy: fermentační zpracování na bioetanol, následné využití jako palivo nebo přísada do pohonných směsí klasické kvasné výroby - líh, droždí, organická rozpouštědla a kyseliny (citronová) produkty chemické transformace sacharosy (sorbit, vitamin C, kyselina glukonová, 5-hydroxymethylfurfural aj.) P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 12

13 ZÁKLADNÍ ANALYTICKÉ POJMY P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 13

14 dřeň 5 % SLOŽENÍ CUKROVKY sušina % sacharosa rozpustné necukry % 2,5 % P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 14

15 surovinové laboratoře stanovení obsahu minerálních a rostlinných příměsí analytické stanovení obsahu cukru sodíku a draslíku amidického dusíku výpočet předpokládané výtěžnosti rafinovaného cukru, resp. ztrát cukru ve vyrobené melase podle složení cukrovky P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 15

16 Schéma výroby cukru P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 16

17 teplota < 80 C, doba < 120 min ph 5,8 P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 17

18 Čištění šťávy - epurace Hlavní cíl: 1) odstranit maximální podíl necukrů (30-40 %) 2) neutralizovat kyselou reakci surové šťávy 3) minimalizovat rozklad sacharosy 4) dezinfikovat šťávu 5) odstranit částice pevných látek K epuračnímu procesu se používá: vápenné mléko (suspenze Ca(OH) 2 a CaO ve vodě) saturační plyn (obsahující 30 % obj. CO 2 ) P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 18

19 Surová šťáva Q=86-90 % předčeření ph 11 dočeření ph 12,5 plnicí komora dvojitý uzávěr indikátory hladiny Válcová vápenka ph 11 Saturační kal P< 1%, S > 60 % ph 9, t 95 C lehká šťáva, S=16 % Q=90-93 % vyprazdňovací zařízení těžká šťáva S=60-65 % P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 19

20 1. saturace Hlavní cíl - vysrážet krystalický uhličitan vápenatý, na jehož povrchu se adsorbují barevné látky, povrchově aktivní látky a další necukry Základní srážecí reakce Ca(OH) 2 + H 2 CO 3 ---> CaCO H 2 O Hydratace CO 2 Doplňkové fyzikálně chemické čištění srážení a krystalizace uhličitanu vápenatého adsorpce necukrů na povrchu uhličitanu vápenatého rozpouštění plynného oxidu uhličitého teplota C končí se při ph 11 P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 20

21 Schémata filtrace P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 21

22 nádrž na přípravu flokulantu nádrž na dávkování flokulantu vlastní těleso dekantéru přepadová hrana na dekantát uklidňující přepážka stěrač kalu nátočná trubka regulace odtoku (kontinuální) P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 22

23 P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 23

24 zahušťovací filtry 1 nádoba filtru, 2 rozdělovací hlava, 3 přívod kalné šťávy, 4 odvod filtrované šťávy, 5 zpětný proplach filtrovanou šťávou, 6 odvod zahuštěného kalného podílu, 7 výpust obsahu filtru, 8 proplach kyselinou, 9 - průlez Úprava VUC: Rozdělovací hlava je nahrazena systémem klapek P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 24

25 Odpařování šťáv Hlavní úkoly odparky: 1. zahustit šťávu na % 2. zásobit provoz cukrovaru topnou párou na zahřívání 15 % 65 % P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 25

26 Krystalizační proces: 1) nukleace (vznik zárodků) 2) růst krystalů podmínkou je existence přesyceného cukerného roztoku při průmyslové krystalizaci cukru se pracuje v tzv. metastabilní oblasti nedochází zde k tvorbě nových zárodků, pouze k růstu krystalů oblast přesycení vhodná pro odpařovací i chladicí krystalizaci Pracovní operace při svařování a zpracování cukrovin jsou: zahušťování sirobu, odpařovací krystalizace, chladicí P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 26 krystalizace

27 Q=60-65 % P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 27