Potravinářské a biochemické technologie část Technologie cukru P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 1
P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 2
VÝROBA CUKRU V ČR A VE SVĚTĚ Počátky průmyslové výroby cukru u nás - rok 1831 Výroba cukru v ČR - ročně 370-500 tis. t - tuzemská spotřeba cukru 400 tis. t za rok Výrobní náklady - 16.000 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
(mil. t) Světová výroba cukru pouze 20 % je z cukrovky 180 160 celkem 178,5 mil t 140 120 100 80 60 40 20 0 2000/01 2001/02 2002/03 2003/04 2004/05 2005/06 2006/07 2008/09 ze řepy: 35 mil. t odhad 2013/14 P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 4
Světové ceny cukru nejsou odrazem výrobních nákladů - řídí se tržním mechanismem nabídky a poptávky - stavem světových zásob cukru 2003 185 244 USD/t 2007 330 387 USD/t 2004 202 241 USD/t 2008 330 395 USD/t 2005 258 330 USD/t 2009 379 383 USD/t 2006 378 481 USD/t 2010/2011 Vývo světových cen bílého cukru USD/t 600 Ney York, surový cukr, cent/lb 2011/2012 500 400 300 200 100 0 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
P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 6
Charakteristické ukazatele řepařství a cukrovarnictví ČR výnos cukrovky (t/ha) 60-70 80 * plocha na pěstitele (ha) 75-80 10 cukernatost P (%) 17-18 19* výtěžnost (%) 90,5 výnos polar. cukru (t/ha) 11-12 13,4 * výnos bílého cukru (t/ha) 10-11 11,7 * zprac. kapacita (t/d) 5300 10000 (nejlepší) * EU výnos PC P x výnosřepy/100 výnos RC x výnos PC/100 P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 7
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
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
ZÁKLADNÍ ANALYTICKÉ POJMY P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 13
dřeň 5 % SLOŽENÍ CUKROVKY sušina 23 25 % sacharosa rozpustné necukry 16 18 % 2,5 % P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 14
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
Schéma výroby cukru P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 16
teplota < 80 C, doba < 120 min ph 5,8 P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 17
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
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
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 3 + 2 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 80 85 C končí se při ph 11 P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 20
Schémata filtrace P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 21
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
P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 23
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
Odpařování šťáv Hlavní úkoly odparky: 1. zahustit šťávu na 60-65 % 2. zásobit provoz cukrovaru topnou párou na zahřívání 15 % 65 % P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 25
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
Q=60-65 % P.Kadlec, E. Šárka - PTB-cukr 27