Burak cukrowy
alternatywnym
surowcem do
pozyskiwania
bioproduktów
Jan Iciek
Politechnika Łódzka
Wydział Biotechnologii i Nauk o
Żywności
Burak cukrowy
alternatywnym
surowcem do
pozyskiwania
bioproduktów
Jan Iciek
Politechnika Łódzka
Wydział Biotechnologii i Nauk o
Żywności
Tabela 1. Produkcja biopaliw w UE.
KRAJ
BIODIESEL
BIOETANOL
2002
200
3
200
4
200
5
2002 200
3
2004
2005
2006
Niemcy
450
715
103
5
166
9
0
0
20
127
576
Francja
366
357
348
492
91
82
102
112
499
Włochy
210
273
320
396
0
0
0
0
33
Hiszpani
a
0
6
13
73
177
160
243
194
415
Czechy
69
70
60
133
5
0
0
0
0
Dania
10
41
70
71
0
0
0
0
0
Szwecja
1
1
1
1
50
52
127
52
55
Austria
25
32
57
85
0
0
0
0
0
Wielka
Brytania
3
9
9
51
0
0
0
0
0
Polska
0
0
0
100
60
60
57
36
107
Pozostał
e
0
0
20
113
70
70
45
87
73
Razem
1134 150
4
193
3
318
4
424
424
711
491
1758
Tabela 2. Stabilne ulgi w akcyzie w UE.
KRAJ
Ulga w
akcyzie na
bioetanol
[€/hl]
Ulga w
akcyzie na
biodiesel
[€/hl]
Czas trwania
programu
HISZPANIA
39
29,4
10
NIEMCY
65,45
47,04
6
SZWECJA
53
36
4
FRANCJA
37
33
9
WIELKA
BRYTANIA
29
29
6
POLSKA
38
26
brak
Tabela 3. Zapotrzebowanie na ziemię orną w
2010r. Na produkcję bioetanolu (i
biodiesla) UE 25 w zależności od
surowca.
Surowiec
Plon
[t/h
a]
Produkcj
a
bioetanol
u [l/t]
Produkcj
a
bioetanol
u [l/ha]
Zapotrzebowa
nie na ziemię
na bioetanol
[ha]
Istniejący
areał pod
poszczególne
uprawy [ha]
%
istniejący
areał w
UE pod
prod.
bioetanol
u
% ziemi
ornej
pod
potrzeb
y
biopaliw
Buraki
cukrowe
56
103
5768
2203537
2249000
98
2,2
Kukurydz
a
8,4
400
3360
3782738
6500000
58
3,7
Pszenica
5,8
384
2227
5706717
23563000
24
5,6
Żyto
3,5
360
1260
10087302
2568000
393
9,9
Rzepak
3,4
380
1292
8026316
4244118
189
7,9
Zapotrzebowanie na bioetanol w 2010: 1,271∙10
10
l; Zapotrzebowanie na biodiesel:
1,037∙10
10
l
Ziemia orna EU-25: 1,02∙10
10
ha
Tabela 4. Koszt surowca do produkcji 1 litra
bioetanolu
Surowiec
Plon
[t/ha]
Produkcja
bioetanolu
[l/t]
Produkcja
bioetanolu
[l/ha]
Cena 1t
surowca w
EUR
Koszt
surowca na
1 l
bioetanolu
EUR
Buraki
cukrowe
56
103
5768
33
0,32
Kukurydz
a
8,4
400
3360
150
0,38
Pszenica
5,8
384
2227
148
0,39
Żyto
3,5
352
1232
135
0,38
Rzepak
3,4
380
1292
250
0,66
Rys 1. Schemat łączący produkcję cukru z
produkcją etanolu.
Cel referatu
Celem autorów referatu jest przedstawienie
propozycji
alternatywnych
technologii
przerobu buraków cukrowych i produktów
ubocznych ich przetwórstwa, które będą
mogły
być
zrealizowane
w
polskich
cukrowniach bez ich poważnej modernizacji,
a także kilku propozycji potencjalnych
technologii, które po badaniach mogą być
wdrożone do przemysłu.
Rys. 2 Schemat blokowy produkcji
cukru z buraków cukrowych.
Buraki
Przygotowanie
buraków
do przerobu
Ekstrakcja
Oczyszczanie
Zagęszczanie
Wypalanie
wapna
CaCO
3
C
CaO
CO
2
Krystalizacja
3 stopniowa
Suszenie
Segregacja
Magazynowanie
Pakowanie
Magazynowanie
Cukier
Melas
Rys. 3 Schemat blokowy produkcji
zagęszczonego soku
surowego z buraków
cukrowych.
Buraki
Przygotowanie
buraków
do przerobu
Ekstrakcja
Zagęszczanie
Biokonwersja
Magazynowanie
Sok
surowy
Zag.
sok
surow
y
Rys. 4 Schemat produkcji
bioetanolu z buraków
cukrowych.
Buraki
Krojenie
i ekstrakcja
cukru
Przygotowanie
zacierów
Fermentacja
wg technologii
ekstrakcyjnej
np. „Biostil”
Rektyfikacja
Sok
surowy
Odwadnianie
CO
2
Wywa
r
Etanol
Wysłodk
i
Rys. 5. Schemat produkcji
drożdży paszowych z
wywaru.
Rys. 6. Schemat otrzymywania
paszowego preparatu L-
lizyny.
Namnażani
e szczepu
Fermentacja
główna
Koncentracj
a
Suszenie
i
granulacja
Woda
Szczep
Inokulu
m
Źródło sacharozy
(melas, sok,
syrop)
sacharozy
(melas, sok,
syrop)
Paszowy
preparat
L-lizyny
× HCl
Tabela 5. Potencjalne produkty
biokonwersji buraczanego
soku surowego.
Bioetanol
Biomasa drożdży lub bakterii do celów paszowych lub
produkcji preparatów białka, barwników, witamin itp.
Preparaty lizyny i innych aminokwasów.
Sorbitol, mannitol i inne niskokaloryczne środki słodzące o
strukturze alkoholi cukrowych lub bezwodników fruktozy.
Bioplastiki o strukturze polimerów polihydroksykwasów.
Polisacharydy bakteryjne: celuloza, dekstran, pululan,
mutan, alternan, reuteran itp.
Prebiotyczne oligosacharydy, głównie fruktooligosacharydy
i izomaltooligosacharydy
Tabela 6. Potencjalne produkty
biokonwersji melasu.
Etanol
Celuloza bakteryjna
Preparaty enzymatyczne
Preparaty farmaceutyczne (witaminy)
Szereg innych (melas jest stosunkowo tanim
składnikiem podłóż do hodowli drobnoustrojów)
Tabela 7. Możliwości zagospodarowania
wysłodków buraczanych na drodze
biokonwersji lub odpowiedniej
obróbki fizykochemicznej zawartych
w nich polisacharydów.
Biokonwersja
produktów
enzymatycznej
depolimeryzacji
polisacharydów
Kwas
ferulowy
–>
wanilina,
lignany
(nutraceutyki
przeciwdziałające chorobom serca
i układu pokarmowego)
Monosacharydy -> estry cukrów i
kwasów
tłuszczowych
(biosurfaktanty), farmaceutyki
Glukoza (i ksyloza)-> bioetanol
Wysłodki jako składnik podłoży do
hodowli drobnoustrojów
Produkcja
preparatów
enzymatycznych
Beztlenowa fermentacja
Biogaz
(wartość
energetyczna
około 35 MJ/m
3
)
Polisacharydy jako funkcjonalne
składniki żywności
Błonnik pokarmowy (celuloza,
hemicelulozy, pektyna), zabielacz
do kawy (oczyszczona celuloza lub
celuloza z dodatkiem pektyny),
stabilizator emulsji (pektyna)
W imieniu Pracowników
Wydziału Biotechnologii i Nauk
o Żywności Politechniki
Łódzkiej deklaruję chęć
współpracy w zakresie badań,
opracowania nowych
technologii oraz projektów
budowy nowych lub
modernizacji istniejących linii
technologicznych w
cukrowniach, gorzelniach i w
innych zakładach
przetwórstwa surowców
roślinnych.
Dziękuję
Państwu za
uwagę!