EVALUATION OF THE POTENTIAL ENERGY OF GRAPE MARC HODNOCENÍ ENERGETICKÉHO POTENCIÁLU U VÝLISK Z HROZN Patrik Burg, David Ludín Abstract In the period 2011-2012 was sampled for wine marc subjects from the land registry of Nmiky, Rakvice, Velké Bílovice. The subsequent tests on calorimetric marc obtained during the processing of grapes nine grape wine varieties showed that the highest calorific values were found for marc from Cabernet Moravia, Sauvignon, Grüner Veltliner, Blue Portugal and Zweigeltrebe. Inferior calorific value to here range from 16.52 to 16.73 MJ.kg-1. From the practical standpoint is the main problem high water content, which contributing fast fungi development and get started biodegradable process. Key words: viniculture, grape marc, calorimeter, total heating value Souhrn V období 2011 2012 byly provedeny odbry matoliny u vinaských subjekt z katastru obcí Nmiky, Rakvice, Velké Bílovice. Následné kalorimetrické zkoušky u matoliny získané pi zpracovávání hrozn 9 moštových odrd révy vinné ukázaly, že nejvyšší hodnoty výhevnosti byly zjištny u matolin z odrd Cabernet Moravia, Sauvignon, Veltlínské zelené, Modrý Portugal a Zweigeltrebe. Hodnoty výhevnosti se zde pohybují mezi 16,52 16,73 MJ.kg -1. Z praktického hlediska pedstavuje hlavní problém vysoký obsah vody, který pispívá rychlému rozvoji plísní a nastartování biodegradabilních proces. Klíová slova: vinohradnictví, matoliny, kalorimetr, výhevnost Úvod Z celosvtového hlediska pedstavuje réva vinná nejpstovanjší ovocný druh. Velikost pstitelských ploch se v souasnosti pohybuje na úrovni 7,9 milionu hektar. Podle odhad Organisation Internetionale de la Vignet et du Vin (OIV) se ve svt ron zpracuje 66,5 mil. tun vinných hrozn, piemž na Evropu z tohoto množství pipadá 38 mil. tun hrozn. Pouze v evropských podmínkách tak každoron vzniká pibližn 8 milion tun matolin. Matolina pedstavuje zbytky dužnin, slupek, jader, pop. i tapin, které pedstavují pibližn tvrtinu hmoty vinných hrozn (HUGH, 1999). Také BAYDAR et al. (2007) a RUBIO et al. (2009) uvádjí, že z celkového množství zpracovávaných hrozn iní podíl matolin v závislosti na odrd, stupni zralosti, použitém lisovacím zaízení, potu lisovacích cykl aj. 15 25 % o objemové hmotnosti 400 800 kg.m 3. Vlhkost se po vylisování pohybuje kolem 30 50 %. Z pohledu odpadového hospodáství pedstavuje matolina biotický odpad produkovaný v sektoru FDM (Food Drink Milk). V souladu s nejnovjšími principy odpadového hospodáství uplatovaného v rámci EU jsou proto pednostn hledány bezodpadové technologie. Pozornost je tak v nkolika posledních letech zamena také na možnosti efektivního využití matolin jako energetického zdroje pro pímé spalování nebo jako vstupní surovinu pro bioplynové stanice. O výhevnosti dalších surovin z vinohradnické produkce nap. réví je k dispozici velké množství literárních pramen, které ve svých pracích uvádí nap. SOUEK (2010), BURG, ZEMÁNEK (2008). Ve vztahu k matolinám se však tyto údaje objevují zcela sporadicky (VÍTZ a kol., 2012). Cílem práce bylo stanovení spalného tepla a výhevnosti u matoliny moštových odrd révy vinné. 1
Materiál a metody Matoliny hodnocených odrd Odbry matolin a jejich následné analýzy probíhaly v roce 2011 a 2012. Celkem bylo odebráno 9 vzork rzných odrd révy vinné - Veltlínské zelené (VZ), Sauvignon (SG), Ryzlink vlašský (RV), Muškát moravský (MM), Müller Thurgau (MT), Cabernet Moravia (CM), Zweigeltrebe (ZW), Svatovavinecké (SV) a Modrý Portugal (MP). Matoliny byly odebírány u vinaských subjekt v katastru obce Rakvice a Velké Bílovice. Analytické metody a mící aparatury Ve všech vzorcích bylo provedeno stanovení sušiny podle normy SN EN 14346. Pro stanovení sušiny byla použita muflová pec LMH 07/12. Spalné teplo vyjaduje množství tepelné energie, které se uvolní dokonalým spálením váhové jednotky paliva v kalorimetrické tlakové nádob v prostedí stlaeného kyslíku pi teplot 25 C, vztažené na jednotku jeho hmotnosti. Jednotkou spalného tepla je jeden joule (J) vztažený na jeden gram nebo kilogram paliva. Výhevností se oznauje veliina, která vyjaduje množství tepelné energie, která se uvolní dokonalým spálením váhové jednotky paliva, piemž voda obsažená ve spalinách zstane ve form vodní páry. Pro stanovení spalného tepla byl použit kalorimetr Anton Parr MCR 102, pro pesné urení hmotnosti spalovaného vzorku analytické váhy Ohaus Adventurer Pro AV264C. Získané hodnoty spalného tepla byly v souladu s SN ISO 1928 pepoteny na výhevnost podle vztahu: r r r r Q i Q s.( Wt 8,94. Ht ), kde: Q rs spalné teplo pvodního vzorku koeficient, který odpovídá ohevu a vypaení 1 % H 2 O (MJkg -1 ) pi teplot 25 C; = 0,02442 MJkg -1 8,94 koeficient pepotu hmotnosti vodíku na vodu ( ) W tr obsah veškeré vody v pvodním vzorku H tr obsah vodíku v pvodním vzorku Stanovení elementárního složení matolin Elementární složení výlisk z hrozn bylo stanoveno elementární analýzou jednotlivých vzork pomocí TOC/TN analyzátoru multi N/C 2100S s pecí HT 1300 a plynového chromatografu Trace GC ultra. Pi výpotech bylo uvažováno se složením výlisk z hrozn, uvedené v Tabulce 1. Tabulka 1 - Elementární složení výlisk z hrozn C H O N S popel Veltlínské zelené 1 55,09 5,51 32,23 0,63 3,12 3,42 Sauvignon 1 55,86 5,49 31,96 0,56 2,45 3,68 Ryzlink vlašský 1 56,30 5,23 31,23 0,85 3,81 2,58 Muškát moravský 1 54,67 5,23 33,05 0,78 3,02 3,25 Müller Thurgau 2 57,12 5,48 33,23 0,59 3,54 3,65 Svatovavinecké 1 47,56 5,96 39,21 0,98 2,65 3,64 Modrý Portugal 1 45,23 5,61 42,32 1,02 2,61 3,21 Cabernet Moravia 2 56,72 5,34 35,21 0,83 3,02 3,56 Zweigeltrebe 2 55,99 5,68 35,13 0,91 2,99 3,20 Pozn.: 1 odbr v roce 2011; 2 odbr v roce 2012 2
Výsledky a diskuze Urení spalného tepla kalorimetricky bylo provedeno pro každou odrdu v pti opakováních. Nejprve byly stanoveny hodnoty spalného tepla, ze kterých byla následn výpotem, v souladu s SN ISO 1928, stanovena výhevnost výlisk z hrozn pro jednotlivé odrdy. Výsledný pehled prmrných namených hodnot spalného tepla a prmrných vypoítaných hodnot výhevnosti uvádí Tabulka 2. Tabulka 2 - Prmrné hodnoty sledovaných parametr Sušina Obsah vody Spalné teplo Výhevnost Veltlínské zelené 44,30 55,68 19,52 16,96 Sauvignon 42,63 57,36 19,25 16,65 Ryzlink vlašský 39,53 60,46 18,82 16,20 Muškát moravský 40,82 59,18 18,73 16,14 Müller Thurgau 41, 47 58,92 19,06 16,44 Svatovavinecké 41,15 58,85 19,03 16,29 Modrý Portugal 42,59 57,41 19,32 16,69 Cabernet Moravia 43,13 56,12 19,16 16,52 Zweigeltrebe 42,67 57,30 19,41 16,73 Na obrázku 1 jsou uvedeny hodnoty výhevnosti u matoliny získané pi zpracování jednotlivých sledovaných odrd. K vyhodnocení prkaznosti rozdíl mezi hodnocenými vzorky byla použita grafická metoda, konstrukce konfidenních interval, rozmístných kolem aritmetických prmr, na hladin významnosti =0,05. Výhoda této metody spoívá v možnosti porovnání velkého potu soubor z rzných hledisek. Uvedená metoda statistického vyhodnocení byla aplikována pomocí poítaového softwaru MS Excel. 17 Výhevnost matoliny 16,8 16,6 16,4 16,2 16 15,8 15,6 MM RV SV MT CM SG VZ MP ZW Obrázek 1 - Prmrné hodnoty výhevnosti u matoliny Z výsledk statistické analýzy vyplývá, že z hlediska výhevnosti lze hodnocené odrdy rozdlit do dvou skupin. První skupinu pedstavují odrdy s menší výhevností matoliny mezi které patí Muškát Moravský, Ryzlink vlašský, Svatovavinecké a Müller Thurgau. Výhevnost se u tchto odrd pohybuje v rozmezí 16,14 16,44 MJ.kg -1. Druhá skupina zastoupená odrdami Cabernet Moravia, Sauvignon, Veltlínské zelené, Modrý Portugal a Zweigeltrebe má vyšší výhevnost matoliny. Hodnoty se zde pohybují mezi 16,52 16,73 MJ.kg -1. Na vysokých hodnotách výhevnosti sehrává hlavní roli zvýšený podíl semen s vysokým obsahem energeticky hodnotnjších složek (oleje). 3
Nap. SOUEK a kol. (2007) se zabýval hodnocením výhevnosti dalšího odpadního produktu z vinohradnické produkce, kterým je réví získané ze zimního ezu vinic s vlhkostí pod 10 %. Nejvyšší hodnoty výhevnosti stanovil u odrdy Frankovka (16,66 MJ.kg -1 ), Modrý Portugal (16,64 MJ.kg -1 ) a Muškát moravský (16,39 MJ.kg -1 ). Výhevností odpadního deva z ovocných výsadeb se zabýval nap. HERZÁN (1993), který uvádí hodnoty výhevnosti pi 20 % vlhkosti u deva z jabloní 13,6 MJ.kg -1, pro devo z merunk 13,92 MJ.kg -1 a u réví 13,65 MJ.kg -1. Výhevností rzných druh listnatých a jehlinatých devin se zabýval PASTOREK, KÁRA (2006) a MAGA (2008). Podle tchto autor se hodnota spalného tepla sušiny rostlinných lignocelulozových surovin liší velmi málo a pohybuje se na úrovni 17,5 až 19,0 MJ.kg -1. Závr V letech 2011 a 2012 byly provedeny kalorimetrické zkoušky u matoliny získané ze zpracování 9 moštových odrd révy vinné. Výsledné hodnoty spalného tepla a výhevnosti naznaují, že z hlediska energetického využití pedstavují matoliny zajímavou suroviny. Hodnoty výhevnosti se u nich pohybují mezi 16,14 16,73 MJ.kg -1. Z praktického hlediska pedstavuje hlavní problém vysoký obsah vody, který pispívá rychlému rozvoji plísní a nastartování biodegradabilních proces. Pi ešení otázek praktického využití by bylo vedle vlhkosti nutné ešit okruh dalších problém spojených s koncentrací pstitelských ploch, rozmístnní zpracovatelských provoz, logistickými problémy a skladovacími kapacitami apod. Podkování Výsledky tohoto píspvku vychází z ešení projektu NAZV. QI 111B107; Výzkum získávání a využití biologicky aktivních látek (BAL) ze semen vinných hrozn pro zlepšení metabolismu hospodáských zvíat jako podklad pro návrh nejlepší dostupné techniky (BAT). Pehled literatury BAYDAR N. G., ÖZKAN G., ÇETIN E. S., 2007: Characterization of grape seed and pomace oil extracts. Grasasy aceites, 58: 29 33 BURG, P., ZEMÁNEK, P., 2008: Možnosti využití réví z vinic pro energetické úely. Vinaský obzor. 10, roník 101. s. 457-459. ISSN 1212-7884 SN 44 1352 Tuhá paliva stanovení spalného tepla a výpoet výhevnosti SN EN 14346:2007 Charakterizace odpad - Výpoet sušiny a obsahu vody SN ISO 1928:1999 Tuhá paliva stanovení spalného tepla kalorimetrickou metodou v tlakové nádob a výpoet výhevnosti HERZÁN, Z., 1987: Využití devního odpadu v zahradnické výrob pro energetické úely. Diplomová práce. Brno: ZF VŠZ Brno, 77 s. HUGH, J., 1999: Der große Johnson. Die Enzyklopädie der Weine. Hallwag, Bern 1999, 13. Auflage. ISBN 3-444-10590-8 MAGA, J. a kol., 2008: Komplexný model využitia biomasy na energetické úely. Nitra: SPÚ v Nite, 2008. 1. vydání. 183 s. ISBN 978-80-552-0029-3 Organisation Internetionale de la Vignet et du Vin (OIV), 2009. Internationaler Kodex der önologischen Praxis, 2 nd Ed. 160 PASTOREK, Z., KÁRA, J., 2006: Biomasa obnovitelný zdroj energie. Praha: FCC Public, 2006. 270 s. 1. vydání. ISBN 80-86534-0605 RUBIO M., ÁLVAREZ-ORTI M., PARDO J. E., 2009: A review on the utilization of grape seed oil as an alternative to conventional edible vegetable oils. La rivista italiana delle sostanze grasse, 84: 121 129 SOUEK, J., BURG, P., KROULÍK, M., 2007: Devo z ovocných výsadeb jako potenciální zdroj energie. Mezinárodní konference Strom a kvtina souást života. Prhonice 4.-5. 9. 2007 s. 181 183. Prhonice: VÚKOZ, v.v.i. ISBN 978-80-85116-52-6 VÍTZ, T., BURG, P., TRÁVNÍEK, P., 2012: Energetické využití matolin vznikajících pi zpracování hrozn. [CD-ROM]. In Zahradníctvo 2012. s. 81 85. ISBN 978-80-552-0820-6 Adresa autor: 4
doc. Ing. Patrik Burg, Ph.D., Ing. David Ludín, MENDELU v Brn, ZF, Ústav zahradnické techniky, Valtická 337, 691 44 Lednice, CZ, patrik.burg@seznam.cz 5