CUKRY

(sacharydy

)

SACHARYDY

C

n

(H

2

O)

n

[gr. sákchar = cukier]. W skład tych

związków wchodzą trzy pierwiastki: węgiel, wodór i
tlen, przy czym ogólny stosunek wodoru do tlenu jest
podobny jak w wodzie, tzn. 2:1. Stąd pochodzi nazwa
węglowodany.

Cukry powstają w zielonych częściach roślin z

dwutlenku węgla i wody jako produkt końcowy
fotosyntezy. Stanowią one główne źródło pożywienia
dla organizmów zwierzęcych nie mających zdolności
wykorzystania energii słonecznej do syntezy związków
chemicznych.

Pod względem budowy chemicznej dzielimy je na

cukry:

- proste (jednocukry, monosacharydy)

- złożone: dwucukry (disacharydy) i wielocukry
(polisacharydy)

CUKRY PROSTE

Monosacharydy [gr. mónos = jedyny + sákchar

= cukier] – są to sacharydy, które zawierają tylko dwie
grupy funkcyjne:

- karbonylową (aldehydową lub ketonową)

- grupy hydroksylowe (zazwyczaj jest ich kilka)

Są hydroksyaldehydami lub hydroksyketonami.

Monosacharydy zawierające grupę aldehydową (-CHO)
– aldozy
monosacharydy zawierające grupę ketonową (-CO) -
ketozy.

Cząsteczki monosacharydów zbudowane są

najczęściej z 3-7 atomów węgla, a najpowszechniej
występujące w przyrodzie zawierają 5-6 atomów
węgla.

W zależności od ilości atomów węgla w związku

monosacharydy dzielimy na: triozy, tetrozy, pentozy,
heksozy.

TRIOZY

KETOTRIOZ
A

ALDOTRIOZ
A

DIHYDROKSYACETON

D-ALDEHYD
GLICERYNOWY

TETROZY

KETOTETRO
ZA

ALDOTETROZ
A

D-ERYTRULOZA

D-TREOZA

PENTOZY

D-RYBOZA

D-ARABIONZA

D-RYBULOZA

HEKSOZY

D-GLUKOZA

D-ALLOZA

D-MANNOZA

D-GALAKTOZA

D-FRUKTOZA

D-PSIKOZA

D-SORBOZA

GLUKOZA

D-GLUKOZA

α-D-

GLUKOPIRANOZA

β-D-

GLUKOPIRANOZA

WŁAŚCIWOŚCI GLUKOZY

- Słodka, krystaliczna i bardzo dobrze rozpuszczalna w
wodzie

- Ulega fermentacji alkoholowej

- Daje pozytywne wyniki w próbie Trommera i w próbie
Tollensa (wykazuje własności redukujące wynikające z
obecności grupy –CHO )

- Inne łagodne utleniacze utleniają glukozę analogiczniej (np.
woda bromowa)

- Silny ulteniacz (np. HNO

3

) utlenia glukozę do kwasu

glukarowego)
- Tworzy estry (np. z H

3

PO

4

)

- Ulega redukcji wodorem w obecności katalizatora

palladowego

FRUKTOZA

Zwana także cukrem owocowym, w stanie wolnym występuje
w wielu owocach (łac. Fructus – owoc) oraz w
miodzie. W stanie związanym występuje np. w cukrze
buraczanym i niektórych wielocukrach. Jest to substancja
bezbarwna, znacznie słodsza od glukozy i bardzo dobrze
rozpuszczalna w wodzie.

α-D-FRUKTOZA

β-D-FRUKTOZA

DWUCUKRY

Disacharydy [gr. dis = podwójnie, sákchar =

cukier]. Są węglowodanami składającymi się z
dwóch jednostek monosacharydowych. Hydroliza
cząsteczki dwucukru prowadzi do utworzenia
dwóch cząsteczek cukru prostego.

Wyróżniamy cztery najważniejsze

disacharydy:

- maltoza (cukier słodowy)

- celobioza

- laktoza (cukier występujący w mleku)

- sacharoza (cukier występujący w trzcinie
cukrowej i burakach cukrowych)

WŁAŚCIWOŚCI DWUCUKRÓW

- Stałe, krystaliczne, słodkie, dobrze rozpuszczalne w wodzie

- W środowisku kwaśnym, lub obecności enzymów ulegają
hydrolizie

- Dwucukry, w których glikozydowa grupa –OH jest zablokowana
(sacharoza, trehaloza) nie wykazują własności redukujących, inne
dają pozytywne wyniki w próbie Trommera lub w próbie Tollensa

- Dwucukry redukujące wykazują mutarotację, tworzą również
glikozydy, dwucukry nieredukujące takich cech nie posiadają

PRODUKCJA CUKRU

1. Przywóz buraków do cukrowni

W Polsce ze względu na klimat i dużą ilość
opadów buraki cukrowe mają zapewnione bardzo
dobre warunki wzrostu, objawia się to w postaci
dużej masy samych roślin. Są to rośliny, które
wymagają

wielu

zabiegów

pielęgnacyjnych

podczas ich uprawy i specjalistycznej wiedzy.
Czasem zbiorów buraków z pola jest jesień, wtedy
w

cukrowniach

zaczynają

się

kampanie

cukrownicze trwające zazwyczaj 3-4 miesiące. Na
plac do cukrowni trafiają tylko korzenie roślin.
Liście pozostają na polu i stanowią cenny nawóz.

2. Mycie

Przygotowanie buraków do dalszej
obróbki na cukier polega przede
wszystkim na ich umyciu i oddzieleniu
od kamieni i innych zanieczyszczeń.
Maszyny, które wykonują te czynności
to tzw. „łapacze”. Są ich dwa rodzaje:
ciężkie, które zbierają kamienie i piasek
oraz lekkie do wychwytywania liści i
chwastów.

Po

usunięcie

tych

zanieczyszczeń buraki są jeszcze raz
dokładnie myte wodą.

3. Krojenie

Warunkiem

dalszej

części

procesu

technologicznego produkcji cukru jest skrojenie
buraków na tzw. krajankę. Krajanka ma w
przekroju

kształt

daszkowaty,

który

jest

optymalny

dla

najlepszego

przebiegu

następnego procesu – ekstrakcji.

4. Ekstrakcja - dyfuzja

Sacharoza, a więc cukier, zawarta jest w
komórkach buraków cukrowych stanowiąc
dla tej rośliny substancję zapasową.
Zadaniem cukrowników jest wydobycie
cukru z buraków. Aby to wykonać należy
zaparzyć

najpierw

krajankę

w

celu

uzyskania efektu denaturacji,
a więc naruszenia struktury żywej tkanki
buraków.

Następnym

etapem

jest

przeprowadzanie

ekstrakcji

przeciwprądowej

polegającej

na

przepuszczeniu przez krajankę odpowiednio
przygotowanej wody ekstrakcyjnej, do której
przenikają składniki soku komórkowego, w
tym głównie cukier. W procesie ekstrakcji
otrzymuje się tzw. sok surowy, który zawiera
13-15% cukru (przy 14,5-16,5% suchej
substancji).

5. Defekacja czyli oczyszczanie soku
surowego

Mleko

wapienne

i

gaz

saturacyjny

uzyskujemy

przez

wypalenie

kamienia

wapiennego.

W

wyniku

termicznego

rozkładu węglanu wapnia CaCO

3

uzyskuje

się wapno CaO oraz gaz saturacyjny. Wapno
następnie jest gaszone wodą i powstaje
mleko wapienne, które wykorzystuje się do
oczyszczania soku surowego. Dolanie mleka
wapiennego powoduje alkalizację soku i
koagulację koloidów. W wyniku ogrzewania
soku i poddania nawapnieniu głównemu (do
pH 12–12,5) następuje rozkład związków
przeszkadzających w uzyskaniu dobrej
jakości cukru.

6. Saturacja

Po defekacji głównej sok poddawany
jest węglanowaniu (saturacji) w
aparacie zwanym saturatorem, w
którym przez słup soku przepuszcza
się gaz saturacyjny. W soku tworzy
się

wówczas

drobnokrystaliczna

zawiesina węglanu wapniowego,
który

jest

doskonałym

pochłaniaczem

dla

niecukrów.

Saturacja wiąże się z obniżeniem
odczynu
pH do wartości około 10,8-11,2.

7. Filtrowanie

Wytworzoną zawiesinę (osad) węglanu
wapniowe-go wraz z zaadsorbowanymi
niecukrami filtruje się na różnego typu
urządzeniach. Najczęściej stosowane jest
najpierw

zagęszczanie

osadu

w

dekantatorach

(urządzeniach

do

sedymentacji osadu) następnie filtracja na
prasach

filtracyjnych

lub

filtrach

próżniowych. Tak oczyszczony sok nazywa
się sokiem rzadkim. Zawiera on ok. 14,5-
16% suchej substancji (w tym 13,5-15%
cukru). Odfiltrowany osad, zwany wapnem
defekosaturacyjnym,

jest

jednym

z

produktów

ubocznych

przemysłu

cukrowniczego

i

jest

stosowany

w

rolnictwie jako doskonały nawóz wapniowy
do odkwaszania gleby.

8. Zagęszczanie soków

Sok rzadki poddaje się zagęszczaniu w
aparatach wyparnych zwanych wyparkami.
Zagęszczanie prowadzi się w temperaturach
wrzenia,

jest

to

proces

prowadzony

kilkukrotnie. W pierwszym dziale wyparki
temp. osiąga 131°C, w końcowym ok. 85 °C
(dział ten pracuje pod ciśnieniem niższym
od atmosferycznego, stąd tak niska temp.
wrzenia). Wyparkę opuszcza tzw. sok gęsty,
który ma ok. 73-76% suchej substancji, w
tym ok. 68-71% cukru.

9

. Krystalizacja

Kryształy cukru uzyskuje się przez
prowadzenie krystalizacji w warnikach
przez dalsza zagęszcza-nie syropu czyli
soku gęstego i odparowywanie wody w
warunkach

stanu

przesycenia.

Przesycenie roztworu jest warunkiem
krystalizacji, czyli wytrącania cukru w
postaci kryształów. Krystali-zacja jest to
proces kształtowania się i osadzania
kryształów na obecnych w roztworze
drobinach

zwanych

ośrodkami

krystalizacji, w ten sposób powstaje tzw.
cukrzyca, czyli zawiesina kryształów
cukru i syropu.

10. Wirowanie

Wirowanie stosuje się w
cukrownictwie do oddzielenia
kryształów cukru od syropu między-
kryształowego z cukrzyc. W procesie
wirowania ciągłego stosuje się bębny
stożkowe o stożku rozszerzającym się
ku górze. Cukrzyca jest poda-wana na
dół bębna i dzięki sile odśrodkowej
przesuwa się ku jego górze. Syrop
międzykryszta-łowy (tzw. odciek)
przechodzi przez sito, w którym jest
wyłożony bęben wirówki i jest
odlewany, natomiast kryształy cukru
odsypuje się w dolnej części bębna.

11. Suszenie i chłodzenie

Cukier biały, który opuszcza wirówki, musi być poddany
dalszej obróbce, aby mógł być przechowywany przez długi
czas. Pierwszym zabiegiem jest suszenie gorącym powietrzem
w różnego rodzaju suszarkach. Następnie musi być
schłodzony do temp. ok. 20-25°C i posegregowany według
wielkości kryształów.

12. Pakowanie cukru

Sposób pakowania cukru zależy od potrzeb klientów. Część
wyprodukowanego cukru jest przerabiana na różnego
rodzaju asortymenty w cukrowniach, np. Cukier żelujący,
cukier puder, cukier w kostkach.

POLISACHARYDY

Polisacharydy (wielocukry) zbudowane są z monosacharydów (w
formie cyklicznej) połączonych ze sobą wiązaniami glikozydowymi,
tworząc łańcuchy proste lub rozgałęzione.

WŁAŚCIWOŚCI POLISACHARYDÓW

- Bezpostaciowe, nie krystalizują się, nie są słodkie, w
wodzie przeważnie nierozpuszczalne, niektóre z nich
tworzą roztwory koloidowe

- Nie wykazują własności redukujących

- Pod wpływem hydrolizy kwaśnej lub enzymatycznej
można rozłożyć je na cukry proste

- Niektóre polisacharydy składają się wyłącznie z
cukrów prostych, inne zawierają dodatkowe składniki
w

postaci

kwasów

uronowych

(polihydroksyaldehydokwasy)

SKROBIA

- Występuje w postaci granulek, których rozmiar i kształt jest
charakterystyczny dla rośliny, z której skrobię otrzymano.

- Granulki skrobi w naturalnej postaci nie rozpuszczają się w
zimnej wodzie, natomiast w przypadku, gdy zewnętrzna błona
zostanie rozerwana w wyniku rozcierania, pęcznieją w niej i
tworzą żel.

- Gdy granulkę skrobi w naturalnej postaci podda się działaniu
gorącej wody, wówczas rozpuszczalna część skrobi przenika
przez ściankę granulki.

- W gorącej wodzie granulki pęcznieją do takiej wielkości, że
pękają.

SKROBIA

- Zazwyczaj skrobia składa się w ok. 20% z frakcji rozpuszczalnej
w wodzie, zwanej amylozą:

i w 80% z frakcji nierozpuszczalnej w wodzie, zwanej

amylopektyną

CELULOZA

- Jest składnikiem ścian komórek roślinnych; drewno zawiera ok.
50% celulozy, bawełna 87-92% (celulozie w roślinach towarzyszy
jeszcze kilka pokrewnych jej związków

- Ma postać białych, przeświecających, elastycznych włokienek,
nierozpuszczalnych w wodzie

- Budowę chemiczną celulozy stanowią liniowe łańcuchy β-D-
glukopiranozy z wiązaniami β-1,4-glikozydowymi

WŁAŚCIWOŚCI CELULOZY

- Nie wykazuje własności redukujących

- Nieznaczne zmiany celulozy wywołują stężone ługi, np. 20%
roztwór NaOH wywołuje zjawisko merceryzacji (kurczenie się
niektórych włókien)

- Gotowana z dodatkiem stężonego H2SO4 ulega hydrolizie
poprzez celubiozą do β-D-glukopiranozy

- Oddzielenie celulozy od towarzyszących jej składników opiera
się na odporności celulozy na działanie różnych związków
chemicznych – do miazgi drzewnej dodaje się roztworu, np..
Ca(HSO

3

) pod zwiększonym ciśnieniem w temp. 120-160°C i w

tych warunkach, substancje towarzyszące celulozie ulegają
rozpuszczeniu, celuloza natomiast nie rozpuszcza się

PODSUMOWANIE

KONIEC

Maria Krawczyńska
kl. II b