Walory buraków cukrowych, jako surowca

Transkrypt

1 Walory buraków cukrowych, jako surowca przemysłowego Stanisław Wawro Radosław Gruska, Halina Kalinowska Politechnika Łódzka Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności Instytut Chemicznej Technologii Żywności Zakład Cukrownictwa

2 Skład chemiczny dojrzałych buraków cukrowych [%]. Sucha substancja ok. 25 Związki azotowe Cukry: Sacharoza Rafinoza Inwert Popiół, w tym: K 2 O Na 2 O CaO MgO P 2 O 5 Kwasy bezazotowe: Kwas szczawiowy Kwas jabłkowy Kwas cytrynowy Kwas mlekowy Inne kwasy ,05 1,00 0,1 0,5 0,7 0,1 0,3 0,01 0,10 0,01 0,10 0,02 0,10 0,01 0,10 0,02 0,07 0,02 0,07 0,08 0,15 0,002 0,020 0,03 0,06 (w przeliczeniu na N): Azot ogólny Azot białkowy rozp. Azot peptydowy Azot azotanowy Azot amidowy Azot amonowy Azot betainowy Azot aminokwasowy w tym azot glutaminowy 0,1 0,2 0,1 ślady 0,004 0,013 0,015 0,01 0,03 0,03 0,01 Saponiny 0,15 Pektyny 2,4 Celuloza i hemicelulozy 2,3

3 RAFINOZA α-galaktozydaza SACHAROZA + GALAKTOZA

4 Skład chemiczny wysłodków świeżych [% w/w]. Woda Sacharoza 0,4 0,6 Celuloza + hemiceluloza 2,4 1,6 Pektyna 2,4 2,7 Białka 0,5 0,7 Inne związki azotowe 0,1 Tłuszcze 0,05 Inne związki bezazotowe 0,1 Popiół 0,2 0,3

5 Plon buraków w Polsce [t/ha]

6 Najistotniejsze różnice w technologii otrzymywania cukru z trzciny cukrowej i buraków cukrowych: pozyskiwanie soku, oczyszczanie soku, zaopatrzenie energetyczne.

7 Schemat blokowy produkcji cukru z buraków cukrowych. Sok gęsty Warniki A Cukrzyca A Wirówki A Cukrzyca B Warniki B Odciek A Cukier A Wirówki B Cukier B Produkt Odciek B Fermentacja Wywar 7

8 Wysłodki jako paliwo. WYSŁODKI fermentacja wyżymanie biogaz wysłodki wyżęte odsiarczanie paliwo ENERGIA podsuszanie paliwo

9 Dynamika odwadniania wysłodków Temp. 62 C. 100 melas 100 Masa wysłodków, kg woda "re sztkowa" miąższ wysłodki melas Sucha substancja, % Czas kontaktu, min

10 Schemat odwadniania wysłodków melasem. Wysłodki świeże Melas świeży Melas zagęszczony REAKTOR ZAGĘSZCZANIE Woda Wysłodki odwodnione Melas rozcieńczony

11 Produkcja etanolu z różnych roślin uprawnych w zależności od intensywności produkcji Gatunek Pszenica ozima Pszenżyto ozime Żyto Kukurydza Ziemniaki przemysłowe Buraki cukrowe Plon [dt/ha] 35 Wydajność etanolu [l/dt] 38 Etanol [l/ha]

12 Porównanie wydajności etanolu z różnych surowców. 100 Wydajność etanolu z ha [%] Żyto Pszenżyto Pszenica Ziemniaki Kukurydza Buraki

13 Schemat blokowy produkcji zagęszczonego soku surowego z buraków cukrowych. Buraki Przygotowanie buraków do przerobu Ekstrakcja Sok surowy Zagęszczanie Biokonwersja Zag. sok surowy Magazynowanie

14 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

15 Możliwości zagospodarowania wysłodków buraczanych na drodze biokonwersji lub odpowiedniej obróbki fizykochemicznej zawartych w nich polisacharydów. Biokonwersja produktów enzymatycznej depolimeryzacji polisacharydów Wysłodki jako składnik podłoży do hodowli drobnoustrojów Beztlenowa fermentacja Polisacharydy jako funkcjonalne składniki żywności Kwas ferulowy wanilina, lignany (nutraceutyki przeciwdziałające chorobom serca i układu pokarmowego) Monosacharydy estry cukrów i kwasów tłuszczowych (biosurfaktanty), farmaceutyki Glukoza (i ksyloza) bioetanol Produkcja preparatów enzymatycznych Biogaz (wartość energetyczna około 35 MJ/m 3 ) Błonnik pokarmowy (celuloza, hemicelulozy, pektyna), zabielacz do kawy (oczyszczona celuloza lub celuloza z dodatkiem pektyny), stabilizator emulsji (pektyna)

16 PODSUMOWANIE 1. Buraki cukrowe pozostają rośliną dającą najwyższy plon węglowodanów z jednostki powierzchni uprawowej. W przyszłości dzięki rozwojowi inżynierii genetycznej można oczekiwać bardziej doskonałych odmian, pozwalających na zmniejszenie kosztów produkcji surowca i jego zakupu, a przez to zwiększenie konkurencyjności cukru buraczanego). 2. Buraki należy traktować jako potencjalne źródło otrzymywania bioetanolu. Produkcję bioetanolu można prowadzić stosując technologię skojarzoną z technologią uzyskiwania cukru lub traktując buraki jako dostarczyciela substratu tylko do produkcji etanolu (sacharoza, celuloaza).

17 PODSUMOWANIE 3. Buraki cukrowe to również źródło surowców do produkcji pasz, polisacharydów, oligosacharydów, witamin, enzymów, błonnika, pektyn, tworzyw biodegradowalnych, surfaktantów, produktów kosmetycznych. 4. Wydają się celowe działania zmierzające do intensyfikacji lobbingu na rzecz uprawy buraków cukrowych w Europie, co pozwoliłoby na: utrzymanie produkcji cukru na poziomie bliskim pokrycia jego zapotrzebowania, zapewnienie surowca do otrzymywania bioetanolu, zahamowanie wzrastającego udziału zbóż w strukturze zasiewów, co będzie miało pozytywny wpływ na glebę i poprawę gospodarki płodozmianowej.