CHARAKTERYSTYKA, PODZIAŁ I SKŁAD CHEMICZNY BURAKA

Burak cukrowy (Beta vulgaris ssp.) – odmiana buraka zwyczajnego - cukrodajna roślina przemysłowa należąca do rodziny komosowatych. Stanowi drugie na świecie (po trzcinie cukrowej) źródło cukru – 24% produkcji światowej.

Budowa korzenia:

• Kształt wrzecionowaty lub klinowaty o różnej długości

• Barwa korzeni biało – kremowa

• Masa korzenia 0,5 – 1kg

• Składa się z : liście, głowa, szyja, korzeń właściwy, ogonek, korzonki

Dostawy buraków do cukrowni rozpoczynają się zwykle w połowie października, kiedy osiągają one pełną dojrzałość i zawierają 16-19% sacharozy. W późniejszym okresie zmniejsza się nieco masa i dość szybko maleje zawartość cukru.

Dostarczane buraki powinny być:

• Ogłowione

• Świeże

• O masie nie mniejszej niż 0,1kg

• O zawartości cukru nie mniejszej niż 15%

• O zawartości zanieczyszczeń organicznych nie przekraczającej 1%

Głównym cukrem buraka jest sacharoza C12 H22 O11 dwucukier nieredukujący. Cząsteczka zbudowana jest z glukozy i fruktozy.

Średni podstawowy skład chemiczny buraka cukrowego:

• Woda ok. 75%

• Sucha substancja ok. 25%

• Cukier (sacharoza) 16-19%

• Związki białkowe 1-1,2%

• Sole mineralne 0,7%

W zależności od wielkości korzeni i procentowej zawartości w nich cukru wyróżniamy:

• Wysokocukrowe - niezbyt duży, wysmukły korzeń. Wysoka zawartość cukru ok. 22%

• Plenne – duża masa korzenia, dłuższy okres wegetacji niż wysokocukrowy, zawartość cukru ok. 17%

• Normalne – cechy korzeni pośrednie między wysokocukrowymi i plennymi, zawartość cukru 17-19%

PODZIAŁ NIECUKRÓW, ICH WŁAŚCIWOŚCI I WPŁYW NA PROCES PRODUKCYJNY CUKRU

Podział niecukrów w buraku:

• Niecukry nieszkodliwe – wszystkie składniki które nie rozpuszczają się w wodzie (miąższ) i nie przechodzą do soku dyfuzyjnego oraz te które są usuwane z niego w procesie defekosaturacji (białko, jony Fe2O3, Al2O3, MgO, P2O5, SiO2 i inne)

• Niecukry szkodliwe – w technologii cukiernictwa są to związki, które przechodzą z krajanki buraka do soku dyfuzyjnego, a następnie pozostają w soku przez wszystkie etapy oczyszczania i w końcu gromadzą się w melasie

Szkodliwość niecukrów to:

• Zwiększają lepkość soku (pektyny…)

• Ciemnienie soku (inwerty, aminokwasy)

• Utrudnianie krystalizacji sacharozy

Do niecukrów szkodliwych zalicza się także rozpuszczalną część związków pektynowych, które występują w większych ilościach w burakach nadpsutych i niedojrzałych.

ETAPY PRODUKCJI CUKRU

• Wstępna obróbka surowca

  • Spławianie – transport korzeni do przerobu, wstępne oczyszczenie i mycie korzeni, temperatura wody ok. 15 stopni, prędkość przepływu 0,6-0,7 m/s

  • Oczyszczanie korzeni – oddzielenie zanieczyszczeń mechanicznych, mineralnych, organicznych

  • Płukanie w płuczce – dokładne mycie korzeni wodą, oddzielenie przylegającej ziemi i piasku, dezynfekcja wodą chlorowaną. Mycie korzeni odbywa się przez ciągły przepływ wody w przeciwprądzie w temperaturze 15-20 stopni przez 8-10 minut

• Krajanie buraków – ma na celu ułatwienie wydobycia cukru z korzeni buraków. Rozdrobnienie buraków:

  • Zwiększa powierzchnię styku ich miąższu z wodą

  • Ułatwia dyfuzję cukru z tkanki

  • Skraca drogę wymywanego cukru do powierzchni krajanki

• Wydobycie soku z buraków (otrzymywanie soku surowego) – polega na ekstrakcji cukru z krajanki w procesie dyfuzji, czyli wyrównania stężenia cukru między sokiem komórkowym buraków i wodą. W cukrownictwie dyfuzję prowadzi się sposobem bateryjnym lub ciągłym z użyciem wody podgrzanej do temp 75-80 stopni. Podwyższona temperatura narusza ściany komórkowe tkanki buraczanej i ułatwia wydobycie sacharozy.

• Oczyszczanie soku dyfuzyjnego – sok surowy (dyfuzyjny) jest płynem mętnym, o barwie od szarej do ciemnobrunatnej. Oprócz sacharozy zawiera substancje rozpuszczalne w wodzie (kwasy, sole, inne cukry), substancje koloidowe (pektyny, białka, saponinę), barwniki i inne, bez zawiesiny miazgi buraczanej. Bezpośrednie zagęszczenie takiego soku, w celu koncentracji sacharozy dałoby syropy mętne, ciemno zabarwione, a proces krystalizacji byłby utrudniony. Ponadto sok o kwaśnym odczynie mógłby spowodować rozkład sacharozy do cukru inwertowanego. Także drobnoustroje, zawarte w soku mogłyby wywołać niepożądaną fermentacje i rozkład części cukru. Dlatego konieczne jest oczyszczanie soku dyfuzyjnego przed jego zagęszczaniem. Z soku usuwa się niecukry, nadaje mu odczyn alkaliczny i niszczy zawarte w nim drobnoustroje. Do oczyszczania stosuje się tlenek wapnia CaO (nawapnianie, defekacja). Usuwanie nadmiaru wapnia przeprowadza się przez wprowadzenie CO2 (nawęglanie, saturacja). W wyniku powyższych zabiegów powstaje osad który oddziela się w efekcie cedzenia.

  • Oddzielenie miazgi i włókienek w łapaczu miazgi

  • Defekacja wstępna

  • Defekacja główna

  • Saturacja I

  • Filtrowanie

  • Saturacja II

  • Filtrowanie i ewentualne siarkowanie

• Zagęszczanie soku rzadkiego – konieczne jest zagęszczenie soku przez odparowanie wody, aby doprowadzić cukier do krystalizacji. Zagęszczenie prowadzi się do stanu przesycenia. Proces pozgęszczania składa się z dwóch etapów:

  • w pierwszym etapie sok rzadki podgęszcza się do 65-70% zawartości cukru (zagęszczenie 5-6 krotne) uzyskany sok nie jest jeszcze przesyconym roztworem cukru

  • w drugim etapie sok podgęszczony zagęszcza się w warniku do stężenia około 94 stopnie Bx, uzyskując tzw. Cukrzycę

• podgęszczanie soku gęstego i krystalizacja cukru

  • zagęszczanie soku gęstego ma na celu doprowadzenie go do stanu nasycenia, a następnie przesycenia cukrem. Podgęszczanie odbywa się w warnikach (wyparkach jednodziałowych, pracujących pod ciśnieniem). Z soku gęstego uzyskuje się syrop.

  • Krystalizacja. Sok zagęszczony w warnikach nazywa się cukrzycą I. składa się ona z kryształów cukru i syropu międzykryształowego.

• Oddzielanie syropu międzykryształowego i wybielanie cukru – proces oddzielenia kryształów od syropu poprzedza się wymieszaniem cukrzycy w mieszadle. Oddzielenie prowadzi się za pomocą wirowania. Odwirowane kryształki wymagają wybielenia. Wybielanie polega na wymywaniu resztek syropu znajdującego się na powierzchni kryształów filtrowaną, gorącą, rozpyloną wodą lub parą wodną pod ciśnieniem. Cukier wybielony uzyskany z cukrzycy I określany jest jako krystaliczny cukier biały.

• Suszenie, segregowanie i magazynowanie cukru białego

UBOCZNE PRODUKTY PRZEMYSŁU CUKROWNICZEGO

Wysłodki – są to rozdrobnione kawałki korzeni buraków cukrowych (krajanki buraczanej), pozbawione prawie całkowicie cukru podczas procesu dyfuzji. Stanowią wartościową paszę dla zwierząt, szczególnie bydła. Wysłodki można poddawać procesowi suszenia, a następnie brykietowania (prasowania).

Melasa (melas) – jest to produkt uboczny, powstający przy produkcji cukru z buraków cukrowych lub trzciny cukrowej. Jest to odciek od cukrzycy III rzutu, zawierający sacharozę, której nie można już wykrystalizować, oraz niecukry, które nie zostały usunięte podczas przerobu. Jest to ciemnobrunatna ciecz o alkalicznym odczynie, dużej lepkości, swoistym karmelowym zapachu i słodko gorzkawym smaku.