Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Mez ő gazdasági iparok Cukorgyártás Dienes Dóra Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Mez ő gazdasági iparok Cukorgyártás Dienes Dóra Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék."— Előadás másolata:

1 Mez ő gazdasági iparok Cukorgyártás Dienes Dóra Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék :15-9:45 Ch 302

2 2008. február 20.Cukorgyártás 2 Szacharóz  -D-glükozil(1,5)-  -D-fruktozid Szacharóz (szukróz) édes, nem-redukáló diszacharid C 12 H 22 O 11 glükóz (szőlőcukor) + fruktóz (gyümölcscukor)  oldódás vízoldható  hőbomlás melegítés °C → karamellizálódás  forgatóképesség cukoroldatok a polarizált fény síkját jobbra forgatják 20°C répacukor fajlagos forgatóképessége +66,5° cukortermékek és cukortartalmú nyersanyagok (répa) cukortartalmának meghatározása  hidrolízis → glükóz+fruktóz (invertcukor) inverzióveszély miatt a szacharóz tartalmú oldatokat: pH 7-10 (leginkább 8–8,5) között kell tartani inverzió veszély (hidrolízis): 6,5–6,7 pH alatt  Kristályosodás túltelítés vagy beoltás

3 2008. február 20.Cukorgyártás 3 Cukorgyártás - alapanyagok Étkezési cukor cukorrépa → répacukor cukornád → nádcukor juharfa → juharcukor  IV-VII. század nádcukor India cukornád → nádméz perzsák → Egyiptom → Szicília → Spanyolország → keresztes hadjáratok → Európa többi része Magyarország XV. század 1490: cukornád → Amerika  XIX. század répacukor Cseh-, Franciaország a növény gyártja, mi csak kivonjuk, tisztítjuk CO 2 + víz + klorofill +napfény → cukor cukorrépa levél: invertcukor → gyökérbe → répacukorrá alakul

4 2008. február 20.Cukorgyártás 4 Cukorgyártás - alapanyagok Felhalmozódás 4–6 méter hosszú, húsos, bütykös szárának levében Összetétel, % eltér a répáétól aránylag sok invertcukrot és szabad növényi savakat, de kevesebb nitrogénvegyületet (fehérjét, aminosavat) tartalmaz összetétel = f (fajta, éghajlat, művelés, talaj, időjárás ) → 13-15% cukor + 0,2-0,6% invertcukor Feldolgozás apró darabokra tört nád → sajtolás (vízzel újra) → lé 60-90%-a → derítés mésztejjel (mennyisége a lé 0,1%-a) → melegítés 88°C-ra → fehérje és mészsó kiválás, habképződés → hab eltávolítása → ülepítés → leöntés → szűrés → bepárlás → kristályosítás → finomítás melasz → erjesztés → rum cukornád - Saccharum officinarum

5 2008. február 20.Cukorgyártás 5 Cukorgyártás - alapanyagok Felhalmozódás Földközi-tenger partjain vadon termő burgundi répából nemesítés által kitenyésztett változat felhalmozódás a megvastagodott gyökérben cukortartalom = f (éghajlat, talaj és egyéb tényezők) → 12-24% Összetétel, % rost5 cukor17 nemcukor3 víz75 Nemcukor anyagok növényi savak sói, fehérjék, aminosavak, betain, továbbá igen kis mennyiségben invertcukor, glükozidok, zsír, gyantaanyagok, nyálkaanyagok, enzimek cukorrépa - Beta maritima var. saccharifera

6 2008. február 20.Cukorgyártás 6 Cukorgyártás - technológia cukorrépából Lényerés - kivonás tisztított, felszeletelt cukorrépa + melegvíz: diffúzió  diffuzőr Létisztítás Meszezés: szennyezett cukoroldat + mész → a növényi savak oldhatatlan kálciumsók formájában kiválnak Kicsapás: mész fölösleg + CO 2 bevezetés → CaCO 3 Szűrés → barna színű cukoroldat Bepárlás és kristályosítás Vákuum bepárlás → kivált sárga nyerscukor kristályok Centrifugálás, forró gőz bevezetés elválasztás a sűrű barna anyalúgtól (melasz) a gőz a kristályokon lecsapódik és feloldja a melasz réteget, majd kicentrifugálódik Feloldás vízben, derítés csontszénnel Bepárlás → tiszta kristályok

7 2008. február 20.Cukorgyártás 7 Technológiai lépések Tárolás Előkészítés Tisztítás Tárolás szedés, feldolgozás: októbertől enzimtevékenység → cukortartalom csökkenése invertáz enzim → invert cukor → légzési enzimek bontják → hőmérséklet csökkentése → tárolás: 0-3°C → idényjellegű ipar, kampány: nap Előkészítés a beszállítás előtt fejelés: eltávolítják a répa kis cukortartalmú fej- és farok részét Tisztítás gyárba szállított cukorrépa → mintázás (K, Na, N-tartalom) tárolás un. prizmákba (levegőztetés) rakva vagy közvetlen feldolgozás → hosszú, árokszerű csatornákba: úsztatók a tárolt répát víz szállítja be a gyárépületbe → a mosógép megtisztítja a földtől, a kövektől és a gaztól

8 2008. február 20.Cukorgyártás 8 Technológiai lépések Szeletelés Lényerés Szeletelés tisztított répa → vágógépekbe → vékony csíkok, szeletek (háztető alak) → lé nyerés megkönnyítése diffúzió sebessége = f (répaszelet felülete, kidiffundálás útja) → finomabb aprítás túlzott aprítás → nem cukor anyagok kioldódása + kis mechanikai szilárdság miatt összetömörödés (nem átrjárható) → az aprítás mértékét optimalizálni kell szeletelés minősége (szilin szám): 100 g szeletke együttes hossza m-ben (durvább 8-12 m, finomabb m) Kilúgzás répaszelet (un. édes szelet): cukor az ép sejtek levében → kinyerés: a sejtfal felszakításával / diffúzióval diffúzió: minél kevesebb idegen anyag kinyerése a cukor mellett → tiszta vízzel plazmolízis: hőhatás → sejtfal membrán fehérjék elhalása → átjárható az oldott anyagok számára 50-60°C: lassú, 80°C: 10 perc, >80°C: sejtfal károsodás (megfő) optimális: 70-75°C pH 5,5-5,6 + Ca 2+ adagolás, hogy a pektin ne oldódjon ki

9 2008. február 20.Cukorgyártás 9 Technológiai lépések Diffúzió Fick: S – az F felületen átdiffundáló anyagmennyiség D – diffúziós állandó F – a felület, melyen a diffúzió végbemegy C – tömény oldat koncentrációja (répaszeletben) c – híg oldat koncentrációja (a kilúgzó lében) x – diffúziós réteg vastagsága t – diffúziós idő hajtóerő a konc. gradiens:  c/x, azaz az egységnyi távolságra eső konc. különbség Einstein: K – állandó = f(molekulaméret) T – absz. hőmérséklet  – a víz viszkozitása adott hőmérsékleten Lényerés szelethossz → F, x kilúgzó lé mennyisége / ellenáram → konc. gradiens:  c/x

10 2008. február 20.Cukorgyártás 10 Technológiai lépések Lényerés toronydiffúzőr perc diffúziós teknő perc forrázó teknő (80°C: plazmolízis + diffúzió) diffúziós torony 80°C: plazmolízis + diffúzió

11 2008. február 20.Cukorgyártás 11 Technológiai lépések Lélehúzás: 100 tömegrész répaszeltből hány tömegrész nyerslé, % Diffúzió → zöldes szürke / fekete nyerslé g/l cukoroldat pH 6,0-6,5 tisztaság: cukor/össz. sza % Létisztítás → nemcukor anyagok eltávolítása → kioldott szerves savak és alkáli sóik → rosszul oldódó Ca-só → anionok kicsapása → rosszul oldódó Ca-só → invertcukor → szerves sav → lében levő / keletkező színes anyagok eltávolítása Meszes-szénsavas eljárás nyerslé + mésztej (Ca(OH) 2 ) → nemcukor anyagok kicsapható formában → CO 2 bevezetés → CaCO 3 szűrő-derítő anyag → szaturálás → jól szűrhető nemcukor anyagok Létisztítás → minimális cukorveszteség → a keletkező anyagok ne gátolják - a cukorkinyerést - a bepárlást

12 2008. február 20.Cukorgyártás 12 Technológiai lépések Meszes-szénsavas eljárás mészkő égetés a cukorgyáron belül → mésztej és CO 2 eá. I. Előderítés 1,5-2,5 kg/m 3 CaO egyenérték mésztej → pH 10,8-11,2 → fehérjék, kolloidok kicsapása → oldott szerves savak és alkálisók egy része → rosszul oldodó Ca-só csapadék II. Főderítés/főmeszezés → az invertcukor és savamidok elroncsolása → a kicsapott iszap szűréséhez szükséges CaCO 3 -hoz elegendő mész biztosítása (+9-20 kg/m 3 egyenérték mésztej) III. Szénsavazás 1. CO 2 bevezetés → pH 10,8-11,2 → előderítés csapadéka+kivált CaCO 3 szűrése IV. Szénsavazás 2. szűrlet + további CO 2 bevezetés → Ca 2+ felesleg eltávolítása szűréssel Létisztítás

13 2008. február 20.Cukorgyártás 13 Technológiai lépések Derítés kolloidok a nyerslében:- töltés, hidrátburok (+ töltés: H +, K +, Na + ) kicsapási optimum: pH 3,5 és 10,8-11,2 savas → inverzió  lúgos kicsapás ( Ca 2+ ioncsere) Létisztítás - Derítés kolloid H +, K +, Na + + CaO Ca 2+

14 2008. február 20.Cukorgyártás 14 Technológiai lépések Előderítés Ca 2+ ioncsere =f(idő) egyenlőtlen / hirtelen meszezés → nem teljes Ca 2+ ioncsere → nyálkás, nehezen szűrhető csapadék → helyi túlmeszezés → kicsapódott kolloidok visszaoldódása  többlépcsős (un. progresszív) derítőberendezés későbbi fázisból nagy szemcseméretű CaCO 3 csapadék szuszpenzió visszavezetése → adszorbeál Létisztítás - Derítés

15 2008. február 20.Cukorgyártás 15 Technológiai lépések Főderítés/főmeszezés nagyobb mészadag rövidebb idő: néhány perc (  előderítés: perc) 75-85°C a folyamatban: invert cukor → szerves savak (szacharóz → szerves savak) (kicsapódott kolloid fehérje visszaoldódása túllúgozás esetén) az adagolt CaO → CaCO 3 szükséges a csapadék szűrhetővé tételéhez szaturáció → CaCO 3 nagyfelületű, adszorbeálja az invertbomlás és a nyerslé színes anyagait Létisztítás - Derítés

16 2008. február 20.Cukorgyártás 16 Technológiai lépések Szénsavazás/szaturáció CO 2 bevezetése 2 lépésben 1. CO 2 → optimális pH (pH 10,8-11,2) beállítása CO 2 → CaCO 3 → szűrési segédanyag → lé szűrés, tisztulás + szacharóz visszanyerése a Ca-szacharátokból CaCO 3 szemcseméret: szűréshez elég durva derítéshez elég finom, nagyfelületű CO 2 → Ca 2+ ionkonc.  szaturáció 1 lépésben → Ca 2+ ionkonc.  → koagulált kolloidok peptidizálódása (megkötött Ca 2+ ionok  1értékű ionok)  előderítés végső pH ( Ca 2+ ionkonc.) elérése → CO 2 bevezetés leáll → mésziszap szűrése szűrés: ülepítők / zagysűrítő szűrők → 25-30% sza. zagy → vákuumdobszűrő → ülepített lé → szűrés kovaföld / perlit szűrőrétegen 2. további CO 2 bevezetése a mésziszap eltávolítása után → minimális maradék Ca 2+ Létisztítás - Szénsavazás

17 2008. február 20.Cukorgyártás 17 Technológiai lépések Létisztítás

18 2008. február 20.Cukorgyártás 18 Technológiai lépések Ioncserés tisztítás ionos nemcukor anyagok eltávolítása: kation- és anioncserélő gyantákkal Ca 2+ és Mg 2+ hátrányosak a bepárlásnál: lerakódások előnyösek bepárlás után: szacharóz kristályosodási hajlama   bepárlás előtt: Ca 2+ → 2 Na + ioncsere bepárlás után: 2 Na + → Ca 2+ ioncsere Létisztítás - Ioncsere

19 2008. február 20.Cukorgyártás 19 Technológiai lépések Létisztítás → kg/m 3 cukorkonc. Bepárlás → kg/m 3 cukorkonc. 4 fokozatú bepárló nyomás alatti (>100°C) / vákuumrendszerű (65-70°C) / vegyes - kémiai változások: invertcukor és savamidok teljes bomlása mészsók és karbonátok bomlása cukor karamelizálódása → pH  ( → invertcukor képződése és bomlása + karamelizáció → lé sötétedése) - mészsók kirakódása a fűtőfelületre  szóda-adagolás → alkalitás pótlása Bepárlás

20 2008. február 20.Cukorgyártás 20 Kristálycukor gyártása sűrűlé → egyszeri kristályosítás túltelítettségi tényező: H – g cukor / g túltelített oldat H 1 – oldhatósági szám: g szacharóz / g tiszta víz adott hőmérsékleten túltelített oldat → gócképződés gócok / növekvő kristályok felületén átmeneti réteg (vonzás kifelé) azon kívül diffúziós réteg → ebből cukormolekulák lépnek a kristályrácsba  túltelítettség  → új molekulák vándorolnak a diffúziós rétegbe Szakaszos vákuumkészülékben (a cukor hőérzékenysége miatt): → 1,2-1,25 túltelítettség → cukorpor adagolása → egyenletesebb kristálynövekedés (  spontán gócképződés) → sűrűlé beszivatás → 1,1-1,15 túltelítettség → kristálynövekedés (  gócképződés) → elpárlás → beszivatás → elpárlás → beszivatás → elpárlás → 90-93% sza.-tartalom leengedett anyag → tárolás: pépkavaró → lehűlés: gyors túltelítődés → porképződés  hígítás vízzel / híg cukoroldattal

21 2008. február 20.Cukorgyártás 21 Kristálycukor gyártása pépkavaró → centrifugába → lefolyó anyalúg: zöldszörp → kristályok mosása vízzel és gőzzel: fedés (affinálás) → lefolyó cukros oldat: fehérszörp cukorkristályok oldódnak bele  tisztább, mint a zöldszörp 1. kristályosítás → I. termék (a lében levő cukor 50-55%-a): kristálycukor I. termék szörp → kristályosítás → centrifugálás → II. termék II. termék szörp → kristályosítás → centrifugálás → III. termék III. termék szörp: melasz I. termék: megfelelő tisztaság  kristálycukor II., III. termék → tisztítás: átkristályosítás / finomítás (átkristályosítás anyalúgja: fehérszörp) melasz: sok nemcukor anyag  a cukor kristályosítással nem nyerhető ki kb. 20% víz, 48% cukor, 32% nemcukor anyag tisztasági hányados: kb. 60% → takarmányozás, élesztő- és szeszgyártás nyersanyaga

22 2008. február 20.Cukorgyártás 22 Technológiai lépések Bepárlás

23 2008. február 20.Cukorgyártás 23 Cukorfinomítás Cukor → feloldás → kezelés felületaktív anyagokkal → kristályosítás → kristálycukor, kockacukor Feloldás: tiszta vízzel / híg lével gőzzel fűtött keverős edényben alkalitás beállítása mész adagolással 10 g/m 3 CaO értékre Tisztítás: csontszénnel / aktívszénnel / derítőgyantával csontszén: megköti a színanyagokat és sókat nem köti meg a fehérjéket / azok bomlástermékeit tornyok összekapcsolva → telep kimerült csontszén regenerálása: savas kezelés és izzítás szükséges mennyiség: II. és III. termék cukormennyiség %-a drága aktívszén: nagy C-tartalmú alapanyagból aktiválással N-tartalmú szennyeződések megkötése bekeverés a derítendő lébe → szűrés / szűrőfelületre rétegezés → derítendő oldat átnyomása szükséges mennyiség: cukormennyiség 0,05-0,4%-a színtelenítő gyanta: erősen szennyezett utótermék finomítására, híg oldatban (25-40% sza.) anioncserélők (megkötés semleges/savas, deszorpció lúgos közegben) Raffinálás

24 2008. február 20.Cukorgyártás 24 Felhasználás I. Édesítésre Kereskedelemben kapható cukor  Répacukor (közönséges répa 3-4 % cukor → nemesítés → 20-22%) fehér barna (fehér+melasz)  Nádcukor melasz-tartalommal (finomítatlan) II. Erjesztés → etanol

25 2008. február 20.Cukorgyártás 25 Magyarország 1808 Ercsi - mezőgazdasági cukorkészítő üzem (1806 napóleoni kontinentális zárlat → a nádcukor nem juthatott be Európába → répacukor gyártás) két cukorgyár építése (Nagyfödémes, Bátorkeszi) 1848 előtt döntően nagybirtokok cukorgyártó üzemeiben 1848 után osztrák ipari tőke nagyiparrá válás 1868 az osztrák érdekeltség mellett magyar és német tőke I. világháború kitöréséig Magyarországon 31 cukorgyár működött I. világháború után az új határok között 12 cukorgyár maradt II. világháborút követően a cukorgyárakat államosították 1979 Kabán létesített Hajdúsági Cukorgyár rendszerváltozáskor Magyarországon 12 cukorgyár működött privatizáció → osztrák, brit, francia többségi tulajdon 2007 már csak két működő gyár: Magyar Cukor Zrt. Kaposvár, Mátra Cukor Zrt. Szerencs cukorrépa


Letölteni ppt "Mez ő gazdasági iparok Cukorgyártás Dienes Dóra Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék."

Hasonló előadás


Google Hirdetések