Copyright © pohodanovapec.cz 
Cukrovka patřící do čeledi laskavcovitých je dvouletá rostlina. V prvním roce růstové fáze se tvoří tělo kořene, takzvaná „řepa“, která se používá pro získávání cukru. Cukrovka je dvouletá užitková rostlina, dosahuje nejvyššího obsahu cukru na podzim (říjen) prvního roku růstu.
Cukrová řepa, ze které se cukr vyrábí, se sklízí na podzim. Sklizeň zpravidla začíná koncem září a končí koncem listopadu. Po vyorání se cukrovka nechává na okrajích polí a do cukrovaru se naváží postupně. Cukrovka se po dopravení do cukrovaru velkoprostorovými nákladními auty váží, berou se z ní vzorky pro stanovení obsahu cukru a hlíny a poté se uloží na skládku.
Sklizeň & skladování: Cukrovka se po sklizni zemědělci shromáždí na místech určené pro cukrovku (venkovní skladování) nebo se dodává přímo do závodu. Při převzetí ve skladě závodu se cukrovka zváží a pomocí naklápěcích plošin (vozidlo se vyklopí) vyloží. Následně se otočnými a výškově nastavitelnými dopravními pásy vytvoří hromada řepy. Tam zůstává řepa až do zpracování.
Je důležité vytvořit optimální skladovací podmínky pro cukrovou řepu, protože se jinak sníží obsah cukru. Optimální skladovací teplota je od -3 do 5°C. Je-li příliš teplo, je činnost látkové výměny vyšší, je-li příliš chladno, zmrzne řepa. Zpracování zmrzlé cukrovky je sice bezproblémové, nicméně cukrovka by neměla roztát během skladování, protože následné rozmrazení vede k rychlému rozkladu.
Na začátku výrobního procesu se povrch řepy opere v řepné pračce, což je koryto s vodou a otáčejícími se lopatami. Hlína usadí a voda se znovu vrací na plavení a praní. Po kampani se hlína vytěží a vrací se zpět na pole zemědělcům.
Po prvním umytí a meziuskladnění v řepném bunkru se cukrovka konečně dopraví ke zpracování. Řezací stroje rozdrtí cukrovku na proužky „řízky“, která mají obsah cukru od 16 do 20 procent. Řepné řízky, ze kterých byl vylouhován cukr, vystupují z difuze ve formě vodnaté kaše.
Řízky jsou po vstupu do tzv. difuze, což je velká válcová nádoba usazená mírně šikmo, hrnuty v difuzi nahoru proti shora postupující teplé vodě. Cukr se získává (extrahuje) z řízků horkou vodou (cca 70°C) v protiproudu - řízky jsou dopravovány proti vodnímu proudu zespodu nahoru - (extrakce). Vzniká surová šťáva. Obsahuje kolem 98 procent cukru obsaženého v cukrovce, jako i organické a anorganické látky z řepy (tzv. necukerné látky).
Pro výrobu cukru je nutné co nejvíce anorganických solí a organických látek před krystalizací odstranit. Pro výrobu vápenného mléka má každý cukrovar svoji vápenku, ve které si pálí pálené vápno z vápence a koksu a toto vápno pak smícháním s vodou přemění na vápenné mléko. Necukerné látky v surové šťávě se vážou na přírodní látky vápno a kysličník uhličitý, vyrobené ve vlastní vápence a vysráží se.
Tím se vysráží velká část necukrů a spojí se s nimi do sraženiny, která je však velmi špatně filtrovatelná. Proto se používá oxid uhličitý, který vzniká pálením vápence. Oxid uhličitý se vhání do šťávy s obsaženým vápenným mlékem a tím se vytvoří velmi jemná sraženina uhličitanu vápenatého, který na sebe naváže sražené necukry.
Vysrážené nerozpustné necukerné látky a vápno se ve filtračním zařízení odfiltrují. Filtrát je označen jako lehká šťáva, zbytek ve filtru karbonové vápno. Toto představuje cenný zlepšovací prostředek do půdy, který je znovu dodán do půdy.
Lehká šťáva se zahušťuje vícestupňovým odpařováním. Vzniká těžká šťáva. Odparka v cukrovaru je soustava velkých stojatých válcových nádob, kde se lehká šťáva odpařuje v pěti po sobě jdoucích stupních. S pomocí jedné tuny páry se odpaří ze šťávy až pět tun vody. Z odparky pak odchází tzv. brýdy ve formě několika druhů par s různými tlaky a teplotami. Tyto páry, tzv. brýdy, se pak dále využívají pro náhřevy šťáv v čistícím procesu a při vaření cukru v zrničích.
Na výrobu cukru je potřeba velké množství energie, které je pokryto provozem vlastní elektrárny. Pára vyrobená ve vysokotlakých kotlích slouží v turbogenerátorech na výrobu vlastní energie. Turbínová odpadní pára se používá jako procesní pára (kogenerace) na vytápění odpařovací stanice.
Těžká šťáva se dále zahušťuje ve vakuovém vařícím zařízení. Krystalizace se spouští přidáním („naočkováním“) jemně mletého cukru. Dalším zahuštěním rostou krystaly až do požadované velikosti. Těžká šťáva vycházející z odparky má asi 63 % cukru, což stále nestačí na krystalizaci cukru. Vzniká tak tzv. jednotný nátah, což je silně koncentrovaný roztok cukru, který ale stále není schopný samovolné krystalizace.
Jednotný nátah se znovu brýdami, čili párami vycházejícími z odparky, zahřívá a odpařuje na tzv. zrničích, což jsou velké nádoby o objemu asi 40-45 000 litrů, aby se snížil bod varu, protože jinak by docházelo k hnědnutí cukru. Jednotný nátah se vaří až do okamžiku, kdy je zrnič plný směsi šťávy a krystalů cukru. Této směsi se říká cukrovina, což je směs krystalů cukru a sirobu (zbytkové šťávy).
Hlavní fází oddělení krystalů cukru od sirupu je odstřeďování. Krystaly cukru se oddělí od sirupu odstřeďováním. Oddělený sirup se podrobí ještě dvěma dalším stupňům krystalizace. Z odstřeďování meziproduktového cukru se získává tzv. meziproduktový cukr, který není tak bílý jako cukr získaný v prvním stupni a proto se vrací zpět do výroby.
jídla vhodná na přípravu dopředu
Po třech řadách vaření a odstředění odcházejí z procesu siroby, které stále obsahují velké množství cukru. Sirob odcházející z třetí, zadinové řady odstředivek, se nazývá melasa. Oddělený sirup poslední fáze krystalizace je označován jako melasa. Melasa obsahuje nevykrystalizovatelný cukr (6 až 9 procent cukru z cukrovky) a z řepy pocházející rozpustné necukerné látky.
Takto získané čisté krystaly cukru se jeví bíle rozptylem světla v krystalech. Bílý cukr má obsah sacharózy minimálně 99,7 procent. Zbytek je de facto vlhkost. Bílý cukr se suší v proudu vzduchu, chladí a skladuje v silech. V různých formách balený pro domácnost i pro průmysl nastupuje cukr jako důležitý potravinářský a nápojový prostředek svou cestu ke spotřebiteli.
Bioetanolový program: Cílem programu je nepotravinářské využití zemědělských plodin z produkčních oblastí k výrobě kvasného lihu (bioetanolu) a jeho následné použití jako pohonné hmoty. Etanol nahrazuje v palivu antidetonační činidlo, jakým dosud bylo olovo nebo některé aromatické uhlovodíky, jejichž spaliny jsou vysoce škodlivé. Etanol je možné přidávat do benzínu čistý v koncentraci 5 %, nebo ho použít k výrobě tzv. ETBE jako náhrady za současně používaný MTBE.
Ze všech uvažovaných variant se zdá nejvýhodnější přidávání 10% ETBE do bezolovnatého benzínu (výhledově 15%), což představuje cca 4,5% čistého etanolu (výhledově 6,75%). Na výrobu ETBE by bylo možno zpracovat za jeden rok 650.000 hl bezvodého kvasného lihu. To by dalo možnost zpracování cca 68.000 t cukrové řepy s obděláváním cca 17.000 ha.
V současné době se bioetanol vyrábí zhruba okolo 19,60 Kč za 1 litr, za předpokladu optimalizace technologií bude možno vytvořit podmínky pro snížení ceny čistého lihu na cca 13,50 Kč/l. Pro výrobu etanolu z cukrovky se v současné době používá výhradně melasa. Z původních cca 16,5 % cukru v řepě přechází do melasy a přes ni do výroby lihu pouhých 2,2 % cukru.
Bioetanol z melasy: V současných výrobních podmínkách je schopen průmyslový lihovar s roční kapacitou kolem 75 tis. hl rafinovaného etanolu vyrobit 1 t této suroviny za 24.850,- Kč, což je v přepočtu 19,63 Kč za 1 litr bezvodého lihu. Za předpokladu optimalizace technologií, využití odpadů, tvorbě cen surovin způsobem obvyklým v zemích EU bude možno vytvořit podmínky pro snížení ceny lihu na cca 13,50 Kč za 1 litr.
Bioetanol z dalších řepných produktů: Kvůli problémům s nadprodukcí cukru nelze výrobu nepotravinářského etanolu vázat jen na melasu, ale je třeba hledat způsob, jak pro fermentaci využít všechen polarizační cukr (p. c.). V okruhu zájmu zůstala surová, lehká a těžká šťáva. V těžké šťávě i lehké šťávě je možné využít více cukru než v melase, což zvyšuje efektivitu využití řepy pro etanol.
Dosavadní režim průmyslových lihovarů by bylo možné pro výrobu palivového bioetanolu zachovat pouze v případě, že v nich bude zpracovávána těžká šťáva. Jedině pak by se mohly zásobit surovinou na celou kampaň dopředu. To je umožněno dobrou skladovatelností těžké šťávy, která se blíží skladovatelnosti melasy.
Ze všech možností propojení cukrovaru a lihovaru, které přicházejí v úvahu, vychází nejlépe varianta velkého cukrovaru, který má ve svém areálu lihovar, potrubím ho zásobuje lehkou šťávou, a zároveň vyrábí cukr a melasu, kterou dále v období mimo cukrovarnickou kampaň zpracovává na líh. Výhodou modelů, kde cukrovar a lihovar jsou součástí jednoho výrobního komplexu, je možnost společného využití některých stanic, např. čistírny odpadních vod, kotelny a úpravny vody, elektrárny (jednotný systém energetický a parní), režijních středisek atd.
Dopady do státního rozpočtu: Podle MZe ČR by výroba lihu ze zemědělských produktů přišla státní rozpočet na 1,071 miliardy korun. Tato částka by vyrovnala cenové rozdíly mezi levnějším dosud dováženým metanolem a tímto relativně dražším bioetanolem. Zdrojem pro financování těchto rozdílů by měl být výnos ze spotřební daně za uhlovodíková paliva. K pokrytí potřebné částky stačí zvýšení této spotřební daně o 553,- Kč na tunu, což je proti současné úrovni této sazby zvýšení o 4,3 %.
Ministerstvo zemědělství proto navrhlo vládě, aby při sestavování státního rozpočtu uvolnila půl miliardy korun na spuštění bioetanolového programu. Vláda by se zároveň měla zaručit, že tento program bude dotovat do roku 2015. Půlmiliardová podpora využití lihu by měla na druhé straně přinést státu zvýšení daně z příjmu firem nejméně o 160 mil. Kč (lihovary, zemědělci) a snížení dotace na údržbu krajiny o 75 mil. Kč. Přibližně o 280 mil. Kč by měla klesnout i potřeba dovozů nyní používaných složek benzinů v obchodní bilanci.
Výroba bioetanolu a její ekonomika: V současné době lze náš lihovarnický průmysl rozdělit do dvou skupin. První skupinu tvoří velké množství drobných zemědělských lihovarů, které zpracovávají vesměs škrobnatý materiál (brambory a obilí). Druhá skupina je tvořena osmi velkými průmyslovými lihovary, které pro výrobu etanolu využívají melasu jako odpad cukrovarnického průmyslu, a po zbytek provozu čistí surový líh ze zemědělských lihovarů.
| Ukazatel | Hodnota / poznámka |
|---|---|
| Současná cena bioetanolu (bez optimalizace) | cca 19,60 Kč/l |
| Možná cena po optimalizaci | cca 13,50 Kč/l |
| Potřeba ploch pro 650 000 hl etanolu (obilí) | cca 45 000 ha |
| Potřeba ploch pro 650 000 hl etanolu (řepa) | cca 17 000 ha |
| Roční produkce lihu u průmyslových lihovarů (nominální) | 80-130 tis. hl |
Alcohol vzniká kvašením cukrů pomocí kvasinek. Z chemického hlediska je běžný potravinářský cukr sacharóza - látka složená z glukózy a fruktózy, které jsou pro kvasinky ideálním „palivem“. Kvasinky jsou živé organizmy, získávající energii štěpením cukru. Pokud nemají dostatek kyslíku, nemohou z cukru extrahovat veškerou energii, a namísto toho vylučují etanol, vlastně jako odpadní produkt.
Pro správný průběh procesu kvašení potřebují kvasinky také aminokyseliny, enzymy a minerály, neboli živné látky. Balení dobrých turbo-kvasinek obsahuje všechny tyto důležité růstové složky dohromady a tuto směs nazýváme „živné kvasinky“. Pokud provádíme fermentaci čistého cukru pouze pomocí obyčejných kvasinek, získáme jen malé množství alkoholu. Je to proto, že kvasinky potřebují nejen cukr, ale i všechny ostatní výživné látky.
Běžné kvasinky jsou schopny zpracovat cukry na zhruba 12-14 % alkoholu (a poté odumírají z „otravy“ vyprodukovaným alkoholem). Tomu odpovídá max. hodnota celkového cukru v kvasu, cca 24°Brix cukru v ovoci před zkvašováním (24 kg cukrů na 100 kg ovoce). Z jednoho dílu cukru vzniknou teoreticky 2 díly lihu a 2 díly CO2.
Čím kvalitnější a přirozenější zdroj cukru, tím lepší základ pro fermentaci. Jako zásadní je třeba uvést spojitost mezi obsahem cukru v ovoci a mezi obsahem jiných senzonických látek. Mezi těmito obsahy platí přímá úměra. Čím je ovoce zralejší tím více obsahuje látek, které dávají charakter vzniklé pálence a tím více obsahují cukru, který ve výsledku znamená její množství.
Přidáním cukru rafinovaného se logicky nemůže obsah aromatických látek nijak zvýšit a výsledný destilát je slabé vůně a chuťově prázdný. Cukr způsobí jen zředění chuťových vlastností pálenky. Přidání cukru se především zvýší množství vypáleného destilátu. Kdo někdy podomácku vyráběl ovocná vína ví, že je snadné vyrobit sladké dezertní víno, které je trvanlivé, ale bolí po něm hlava. Naopak, chceme-li víno lehké, suché, bývá problém s výrobou i uchováním.
Pro využití veškerého polarizačního cukru v řepě je další alternativou fermentace lehké šťávy. Jedná se o materiál, který prošel epurací (čištěním), ale dosud nebyl zahuštěn. Pro přípravu zápary ho již tedy není nutné ředit jako melasu nebo těžkou šťávu. Použití lehké šťávy k výrobě bioetanolu nebylo dosud odzkoušeno a vyčísleno. V roce 1996 proběhly v lihovaru Chrudim poloprovozní zkoušky výroby bioetanolu z těžké šťávy, které prokázaly její bezproblémovou použitelnost pro tento účel.
V lihovaru však díky tomu nastupuje práce s heterogenním materiálem, který obsahuje problematické koloidy, zbytky řepných pletiv, zeminy, kontaminující mikroorganismy aj. Polarizace tohoto materiálu se pohybuje mezi 13 a 15 %, čistota kolem 90 %.
Je zřejmé, že výroba bioetanolu z cukrovky není technicky neřešitelná, ale je de facto otázkou politického rozhodnutí. V současné době při přísně ekonomickém pohledu mohou zemědělské plodiny těžko konkurovat fosilním zdrojům. To si dobře uvědomují vyspělé země Evropy i Ameriky, a proto ze státních prostředků podporují využívání obnovitelných zdrojů energie (dotace do různých úrovní systému výroby a využití).
Důvodů pro takovou politiku je několik. Jedním z nich je např. stabilizace venkova, zachování kultur a využití redundantních zemědělských ploch. Efektivní výrobou cukru nebo etanolu technologičtí dodavatelé pomáhají průmyslu nejen zvýšit jeho efektivitu, ale také minimalizovat jeho dopad na životní prostředí.
Kelvion se zavázal poskytovat řešení, která snižují ekologickou stopu potravinářského a nápojového průmyslu a zároveň zajišťují kvalitu a bezpečnost konečných produktů. Naše pokročilé výměníky tepla pomáhají snižovat spotřebu energie a optimalizovat zpracování, což podporuje produkci etanolu jako udržitelné přísady do paliv a potravinářských výrobků.
Copyright © pohodanovapec.cz
