Melas jako surowiec

Melas jest produktem ubocznym produkcji cukru, który wykorzystywany przemyśle spirytusowym i drożdżowym. Sacharoza, która zawarta jest w melasie (pozostaje ona tam w całkiem dużej ilości) wykorzystywana jest jako substrat w procesach mikrobiologicznych. Głównymi niecukrami, które są wyodrębniane z melasu w skali przemysłowej wyodrębnia się: betainę, kwas glutaminowy, rafinozę, natomiast po fermentacji etanolowej z wywaru melasowego przede wszystkim potas.

Jednym z głównych problemów wykorzystywania melasu w przemyśle spożywczym jest jego stosunkowo niska trwałość. Nie nadaje się on do długiego przechowywania. Odpowiednimi zabiegami można zwiększyć jego trwałość:

• zwiększenie stężenia suchej substancji powyżej 75%;
• utrzymywanie prawidłowej alkaliczności.

Utrzymując takie warunki bakterie praktycznie się nie rozwijają.

Nie można jednak przesadzić w drugą stronę i zatężyć melasu zbyt mocno, ponieważ zaczną zachodzić reakcje egzotermiczne i będą występować lokalne przegrzania melasu w melaśnikach (zbiorniki na melas). Może to być powodem dużych strat.

Skład chemiczny melasu

 Skład każdego melasu może się różnić od siebie. W głównej mierze jest to zależne od jakości buraków, z których produkowany był cukier, ponieważ dużo niecukrów przechodzi do soku wraz z sacharozą w procesie ekstrakcji. Natomiast od warunków pracy cukrowni jest to zależne już w mniejszym stopniu. Zawartość niektórych składników właściwie nie zależy od warunków pracy cukrowni - część jest usuwana w trakcie oczyszczania (defekacja, saturacja), natomiast inne mogą powstawać w trakcie przerobu w wyniku różnych przemian chemicznych

Nowe gatunki cukrów handlowych cz.1

Chociaż kryształy pozostają główną postacią, pod jaką się wytwarza i spożywa cukier, na rynku pojawiają się nowe gatunki cukru. Urządzenia, które wykorzystywane są w niektórych cukrowniach przetwarzają cukier biały lub częściowo rafinowany na specjalne produkty dostosowane do potrzeb konsumentów. Nowe gatunki dostarczane są do odbiorców w różnej wielkości opakowaniach, od zawierających przykładowo kilka kostek do wielotonowych wagonów mieszących cukier luzem. Nowe gatunki cukrów mogą się różnić od tradycyjnego produktu wyglądem: od błyszczących kryształów do ciemnych płynów, lub składem: od syropu z czystej sacharozy do syropu całkowicie zainwertowanego.

Cukrownictwo - straty ciapła w saturacji

Jednym z istotnych procesów w cukrowni jest saturacja, czyli przepuszczanie przez nawapniany sok dwutlenku węgla. Prawidłowe przeprowadzenie tego procesu determinuje później czystość soku rzadkiego. W tym wpisie chciałbym jednak omówić kwestię wydajności tego procesu pod kątem gospodarki cieplnej.

W saturacji stratą jest dla nas obniżona temperatura soku wychodzącego z aparatu do saturacji. Sok obniża swoją temperaturę głównie w wyniku wprowadzenia gazu saturacyjnego (dwutlenku węgla), który ma niższą temperaturę od soku. Gaz saturacyjny ma zwykle ok40°C, natomiast sok ma ok. 85°C. Sok może się również ochłodzić w  wyniku odparowania wody, które jest procesem endotermicznym (pobiera temperaturę). Podczas saturacji odparowuje z soku ok. 1,0-1,5% wody nb (na buraki). Straty ciepła wywołane ogrzewaniem się gazu saturacyjnego i odparowaniem wody, rekompensowane są częściowo przez wydzielanie się ciepła w wyniku reakcji powstawania węglanu wapnia 300kcal na każdy kilogram (jest to główna rekcja procesu saturacji).

Gospodarka cieplna cukrowni

W każdej cukrowni ważną rolę odgrywa zrównoważona gospodarka cieplna. Energia / Ciepło musi być maksymalnie wykorzystana a straty ograniczane do minimum. Schemat klasyczny - dużo uproszczony widać na rysunku.

Rozpuszczalność sacharozy w wodzie w różnych temperaturach

Gestość wodnych roztoworów sacharoy

 

Wpływ niecukrów na czystość soków.

Niecukry są ważnym czynnikiem, który ma wpływ na wyniki pomiaru czystości soków w cukrownictwie. Do niecukrów zalicza się związki pektynowe, które są drugim składnikiem suchej substancji buraków (zaraz po cukrze). To właśnie związki pektynowe mają największy wpływ na wyniki wykonywanych pomiarów. Dane literaturowe wskazują, że w burakach znajduje się od 4,3% do 9,9% zw. pektynowych w przeliczeniu na suchą substancję.

W celu wyliczenia czystości soku surowego potrzebna nam jest zawartość cukru w soku i wartość suchej substancji.

Cz = Ck/Bx
gdzie:
Czystość - Cz; Ck - zawartość cukru, Bx - zawartość suchej substancji.

Przeciwprąd wody i krajanki

W procesie ekstrakcji cukru z krajanki stosowana jest zasada przeciwprądu – woda wysładzająca i krajanka buraczana poruszają się w przeciwnych kierunkach . Ten sposób prowadzenia ekstrakcji, daje możliwość utrzymania stałej różnicy stężeń cukru między wodą i krajanką na całej długości ekstraktora i co zatem idzie utrzymanie stałej szybkości dyfuzji sacharozy z krajanki do roztworu.

Żeby proces dyfuzji zachodził, różnica stężeń między krajanką a wysładzającym sokiem musi być utrzymywana na odpowiednio wysokim poziomie. Ilość soku komórkowego buraków stanowi ok. 93% masy krajanki.

Burak cukrowy

Źródło: Wikipedia.org

Burak cukrowy ma największe znaczenie gospodarcze ze wszystkich odmian buraka. Został on otrzymany w Niemczech w XVIII w. Europejska uprawa buraka cukrowego wspierana była przez Napoleona od momentu zablokowania przez Brytyjczyków importu cukru. Obecnie burak cukrowy stanowi źródło 2/5 światowej produkcji cukru; do głównych producentów zalicza się Ukrainę, Rosję, USA, Francję, Polskę, Niemcy, Turcję, Włochy, Rumunię i Wielką Brytanię. Uprawa buraków pastewnych i liściowych, podobnie jak większości roślin uprawnych, datuje się od czasów prehistorycznych.

Buraki rosną najlepiej na głębokich, lekkich glebach o wysokiej zawartości materii organicznej i dobrze reagują na nawozy naturalne oraz sztuczne. Doskonale rozwijają się w warunkach nawadniania i tolerują w glebie stosunkowo wysoką zawartość soli. Są jednak wrażliwe na wysokie zakwaszenie i niską zawartość boru; niedobór boru hamuje wzrost i powoduje pojawienie się czarnych plam na miąższu korzeni. Burak uprawia się powszechnie w regionach o klimacie umiarkowanym i chłodnym lub w okresie chłodniejszych pór roku.

Źródło: Encyklopedia Britannica

Dyfuzja w ekstrakcji

Dyfuzja jest podstawowym zjawiskiem zachodzącym w procesie ekstrakcji - samorzutne wyrównywanie się stężeń cukru i niecukrów między sokiem komórkowym buraków a wodą i sokiem wysładzającym. Dyfuzja zachodzi tak długo, dopóki w soku surowym stężenie składników roztworu nie osiągnie takich samych wartości jak w soku komórkowym.

Dyfuzję można opisać matematycznie wg. prawa Ficka:

Cele nawapniania i saturacji w cukrownictwie

 Poniżej przedstawiłem cele poszczególnych etapów oczyszczania soku surowego.

Nawapnianie wstępne ma na celu:

- wydzielenie z soku niecukrów, tworzących w wapnem nierozpuszczalne osady,

- stworzenie warunków, w których niecukry koloidowe koloidowe wypadają wypadają z roztworu w postaci kłaczkowatego lub galaretowanego osadu, tzw. koagulatu,

- zalkalizowanie soku surowego, aby powstrzymać inwersję cukru i rozwój drobnoustrojów w soku przez zwiększenie pH soku do około 11,0.

Produkcja cukru - podstawy

W strefie klimatu umiarkowanego, w tym również w Polsce, do produkcji cukru wykorzystuje się buraki cukrowe. Wytwarzanie cukru jest procesem długim, składającym się z bardzo wielu etapów. Opublikowano wiele grubych książek naukowych, tylko na temat produkcji cukru co uzmysławia jak wiele zagadnień technologicznych, niesie ze sobą CUKROWNICTWO. Tutaj postaram się jak najbardziej skrótowo opisać krok po kroku proces wytwarzania cukru z buraków cukrowych.