Як називається цукор із буряків

За матеріалами статті на тему «Виробництво цукру та біоетанолу з цукрових буряків та жому» («Production of beet sugar and bio-ethanol from sugar beet and its bagasse») журналу «Міжнародний журнал інженерних тенденцій та технологій» («International Journal of Engineering Trends and Technology») №4, січень 2017 р.

Одна з відмінностей між виробництвом бурякового та тростинного цукру полягає у споживанні та виробництві енергії з точки зору побічних продуктів. За відносно короткий період, протягом якого цукрові буряки збираються та надходять на переробку, завод із виробництва бурякового цукру працює в середньому лише 90 днів на рік. А завод із переробки цукрової тростини працює довше, оскільки після виробництва цукру-сирцю протягом приблизно 5 місяців процес його рафінування може відбуватися на тому ж заводі та тривати ще декілька місяців. Відповідно, витрати на виробництво бурякового цукру значно нижчі, порівняно з тростинним цукром, а виробництво побічних продуктів, таких як меляси (патоки), жому та твердих частинок цукрових буряків з легкістю компенсують значну частину цих витрат.

Паливна здатність та аналіз виробництва палива з цукрових буряків

Цукрові культури, включаючи цукрову тростину (Saccharum оfficinarum), цукровий буряк (Beta vulgaris) та цукрове сорго (Sorghum bicolor L. Moench) є гарною сировиною для виробництва відновлюваних джерел енергії через їх доступність, оскільки вони є культурами, які мають високий вміст цукру та забезпечують найвищий вихід цукру з гектару.

Цукровий буряк містить велику кількість сахарози, яка легко ферментується за допомогою багатьох мікроб, а також є одним із найбільш ефективних джерел виробництва етанолу. Виробництво біоетанолу з цукрових буряків зменшує викиди парникових газів у повітря, порівняно з кукурудзою чи тростиною. У процесі ферментації також можна отримати й інші види біопалива, включаючи біометанол, біобутанол, біометан та біоводень, багато з яких мають кращу питому енергію, ніж етанол. Окрім того, виробництво енергії з відновлюваних природних ресурсів стає все більш затребуваним. У цьому плані цукрові буряки використовуються як сировина для виробництва біопалива, особливо етанолу. Після вилучення цукру буряки можна безпосередньо переробляти в етанол, використовуючи будь-який традиційний або промисловий метод. На відміну від крохмальних культур, які повинні пройти додаткові етапи переробки для отримання зброджуваних цукрів.

Досягнення в галузі біоконверсії лігноцелюлози дозволили використовувати бадилля та жом цукрових буряків для виробництва біоенергії. Наприклад, у виробництві етанолу використовується буряковий жом та культури-біокаталізатори для розчинення пектину та целюлози, а потім цукри перетворюються за допомогою ферментів цвілевий грибів. Останнім часом етанол став найпоширенішим видом біопалива, але продовжуються дослідження технологій виробництва біопалива другого покоління, такого як водень, метан, метанол і бутанол, і найкращою сировиною для виробництва кожного з них визнано цукровий буряк та побічні продукти його переробки. Тобто, продукти з високою доданою вартістю та побічна продукція бурякоцукрового виробництва відіграють важливу роль у галузі відновлюваної енергетики.

Цукор із цукрових буряків

Цукровий буряк (Beta vulgaris L.) — це одна із найбільш поширених у світі культур для виробництва цукру після цукрової тростини (Saccharum officinarum L.). Цукровий буряк має високий вміст цукру, який коливається від 16% до 20%, головним чином, залежно від умов вирощування культури. Цукор, розчинні сухі речовини, утримання вологи та механічні властивості є важливими параметрами при визначенні придатності нових виведених сортів цукрових буряків. Взагалі кажучи, механічні властивості цукрових буряків є важливими при розробці та впровадженні обладнання для їх збирання, очищення, зберігання, транспортування та переробки.

Хімічний склад, особливо вміст цукру, є основним критерієм для селекціонерів, виробників та переробників цукрових буряків. Буряки з утримуванням високого вмісту вологи зазвичай мають менший вміст цукру, в результаті чого збільшується вартість їх перевезення. У селекції цукрових буряків вміст цукру та утримування вологи зазвичай досліджуються наприкінці вегетаційного сезону. Поляриметрія та рефрактометрія — найкращі методи визначення вмісту вологи та цукру в буряках. Поляриметрія — це найпоширеніший метод для аналізу вмісту цукру в бурякоцукровій галузі. З іншого боку, рефрактометрія зазвичай використовується для визначення вмісту розчинних сухих речовин в отриманому соку. У природі зустрічається дуже мало цукрів, які широко використовуються у якості підсолоджувачів. Окрім цукру (сахарози), іншими важливими цукрами є глюкоза (крохмальний цукор або крохмальний сироп), інвертний цукор (еквімолярна суміш глюкози та фруктози), мальтоза, лактоза та фруктоза. Сахароза зустрічається в природі в більшості зелених насаджень, листі та стеблах (цукрова тростина — 12-26%, цукрова кукурудза — 12-17%, цукрове пшоно — 7-15%, пальмовий сік — 3-6%), у фруктах та насінні (кісточкові плоди, такі як персики, яблука, гарбузи, кероби або ‘хліб Святого Іоанна’, ананаси, кокоси, волоські горіхи, каштани), а також у кореневих і кореневищах (солодка картопля — 2-3%, арахіс — 4-12%, цибуля — 10-11%, цукровий буряк — 16-26% та виведені сорти — 3-20%). Двома найважливішими видами сировини для виробництва цукру є цукрова тростина (Saccharum officinarum) та цукровий буряк (Beta vulgaris ssp. Vulgaris varaltissima).

Концепція цукрових буряків у виробництві біоетанолу

Дефіцит енергії, високі ціни на нафту та зміни клімату збільшують значимість та необхідність в проведенні нових досліджень та пошуків альтернативних енергетичних ресурсів, щоб підтримувати економічний розвиток та ріст населення. Етанол — це відновлюване біопаливо, вироблене з різних видів сировини та може використовуватися як єдине джерело палива або часткова заміна органічного палива, а буряковий жом — головний побічний продукт бурякоцукрової галузі — потенційна сировина для виробництва біопалива. Він містить 20-25% целюлози, 25-36% геміцелюлози, 20-25% пектину, 10-15% білка та 1-2% лігніну.

Після відміни системи квот в Євросоюзі Європейська цукрова галузь переживає період змін та інновацій, що значною мірою впливає на реформування виробництва цукру. Тобто, розглядається можливість перевести значну частину цукрових буряків на виробництво відновлюваної енергії, головним чином, біоетанолу, а потім подати заявку на отримання енергетичної дотації. Виробництво біоетанолу з цукрових буряків виглядає досить перспективним варіантом через обмеження джерел органічного палива та зростаючу залежність ЄС від імпортної нафти. Промислові об’єкти, розроблені для спільного виробництва цукру та біоетанолу, мають просторову перевагу, оскільки основні побічні продукти або, навіть, відходи одного виробничого процесу (наприклад, меляса або цукровий сироп при виробництві цукру) можуть використовуватися у якості сировини для виробництва біоетанолу. Виробництво біоетанолу з буряка технічно можливе на більшості бурякоцукрових заводів із відповідними оновленнями та доповненнями обладнання.

Етанол здебільшого відомий як основне альтернативне джерело енергії, яке може вироблятися як з біомаси, так і сільськогосподарської продукції. У світі етанол виробляється насамперед із цукрової тростини, цукрових буряків, кукурудзи та крохмалю. У даний час цукрова галузь акцентує увагу на альтернативному рішенні з високим виходом готового продукту і безвідходному процесі виробництва етанолу з цукрових буряків, а також із його побічної продукції, такої як меляса та жом. Дуже важливою проблемою ефективності використання цукрових буряків в енергетичних цілях є отримання найвищих показників, що співвідносяться з їх врожайністю.

Цукровий буряк— одна із культур, які дають найвищий вихід цукру з гектару. Із цієї причини це ідеальна сировина для виробництва етанолу, який може використовуватися як зелена енергія. У процесі переробки цукрових буряків у якості побічних продуктів отримуємо патоку (мелясу) та жом, які використовуються як сировина для виробництва етанолу, пекарських дріжджів та лимонної кислоти. Екологічно безпечні технології стають все більш популярними через збільшення забруднення навколишнього середовища. Однією з них є процес виробництва етанолу з використанням ферментації бурякового жому. Меляса — це побічний продукт бурякоцукрової галузі, який отримується в кінці процесу переробки цукрових буряків, тому витрати на її виробництво значно вищі, ніж собівартість виробництва бурякового жому. Крім того, склад меляси та проміжних продуктів переробки цукрових буряків залежить від різних факторів, таких як якість буряків та технологічний процес рафінування цукру. Отже, оптимізація виробництва етанолу з проміжних та побічних продуктів переробки цукрових буряків на переробних заводах є важливим кроком у збільшенні обсягів виробництва етанолу. У зв’язку зі скороченням економічної підтримки виробництва цукру основні зусилля були спрямовані на пошуки нових способів використання цукрових буряків окрім харчової промисловості.

Біоетанол — високооктанове біопаливо, яке виробляється за рахунок ферментації кукурудзи, картоплі, зерна (пшениці, ячменю та жита), цукрових буряків, цукрової тростини та рослинних залишків. Біоетанол зазвичай використовується в транспортній галузі у якості альтернативної заміни пального для транспорту або в суміші з бензином (з’єднання етанолу та ізобутилену (ETBE)). З’єднання метанолу та ізобутилену (MTBE), яке використовується для збільшення октанового числа, було заборонено в США та Канаді через шкідливі викиди в повітря, викликавши збільшення попиту на біоетанол. ETBE (45% біоетанолу та 55% ізобутилену) починає застосовуватись у багатьох країнах замість MTBE.

Етанол можу використовуватися у суміші з бензином у коефіцієнті 5%, 10% та 85%. Змішування 85% етанолу з бензином може використовуватися лише в конкретних типах двигунів, тоді як додавання 5% і 10% етанолу в бензин можна використовувати без жодних модифікацій двигуна. Етанол виробляється із сільськогосподарської сировини, включаючи цукор та крохмаль, за допомогою процесу ферментації. Ціни на сировину, що використовується для виробництва етанолу, потужність виробництва, врожайність цукрових буряків, а також отримання побічної продукції значно кращі, порівняно з іншими альтернативними ресурсами (див. Таблиця 2).

Таблиця 2. Виробництво етанолу з деяких сільськогосподарських культур

Тритикале (гібрид жита та пшениці)

Використання етанолу в якості біопалива має багато переваг, у тому числі:

• підтримує економіку сільського господарства;
• забезпечує більшу додану вартість шляхом збільшення виробництва цукрових буряків на 10-15%;
• приносить користь іншим галузям шляхом використання побічної продукції;
• гарантує економічно вигідну торгівлю сільськогосподарською продукцією та іншими товарами;
• зменшує імпортну залежність шляхом виробництва відновлюваних видів палива з власної сировини;
• скорочує забруднення навколишнього середовища та токсичні викиди в повітря.

Волокнистий жом є найважливішим побічним продуктом переробки цукрових буряків, так як він є основною сировиною для виробництва біопалива та зеленої енергії. Сирий, сухий та пресований (віджатий) буряковий жом із додаванням меляси або без неї — гарна сировина для виробництва кормів для тварин. Меляса як цінний побічний продукт цукрового виробництва існує в ряді категорій: харчова меляса, тростинна та бурякова патока (меляса) та рафінадна патока. Вона використовується як добавка до кормів для тварин, при промисловому виробництві рому та інших спиртних напоїв, пекарських дріжджів, лимонної кислоти та в інших процесах ферментації. Жом містить залишковий цукор в обсязі приблизно 0,2% від сухої маси буряка. Його віджимають, сушать на стрічкових сушарках та гранулюють. Він застосовується як корм для ВРХ. Перед сушінням у жом додають 2-3% меляси та, іноді, для збагачення азотом, також додається сечовина.

У даний час жом також використовується як потенційна сировина для виробництва відновлюваних, вуглецево-нейтральних, твердих, рідких та газоподібних видів біопалива, у якості альтернативних енергетичних ресурсів, а також біологічної альтернативи хімікатам та ресурсам нафтового походження. Унікальною перевагою бурякового жому перед зерновими та целюлозними культурами є те, що процес його переробки значно простіший, оскільки цукровий сироп легко ферментативний. Крім того, бурякова галузь також має налагоджені системи сільськогосподарського виробництва з добре розвиненою логістикою та структурою переробки, і в даний час паливний етанол виробляється з цукрових культур, в основному, в процесі ферментації бурякового соку, або бурякового жому, чи меляси. Високий вміст цукру в буряковій мелясі дозволяє використовувати її для ферментації, тоді як жом є дешевим сировинним джерелом для виробництва ферментів. Альтернативні види палива допомагають зменшити залежність від імпортної нафти. Біоетанол може слугувати заміною органічного палива. Буряковий жом є привабливою сировиною для виробництва етанолу, оскільки є побічним продуктом бурякоцукрової галузі. Виробництво біоетанолу з цукрових буряків може стати новим способом виробництва біоенергії.

Цукрові буряки використовуються, в основному, як сировина для виробництва цукру в бурякоцукровій галузі. Вони містять 13-20% цукру, що є максимальним показником серед усіх уже відомих альтернативних видів цукрової сировини. Багатий на клітковину буряковий жом використовується для виробництва біопалива. Окрім жому, побічним продуктом переробки цукрових буряків також є меляса, яка широко використовуються у якості кормової добавки для ВРХ, для виробництва енергії, біопалива, екологічного та фармацевтичного виробництва. Цукрові буряки можливо вирощувати в різних кліматичних умовах та на різних типах ґрунтів. Їх адаптація сприяє не лише виробництву цукру, але й підтримує населення виробничих регіонів, створюючи нові робочі місця, забезпечує корисним кормом тварин, стимулює виробництво відновлюваної енергії та підвищує загальну продуктивність праці. Як правило, цукровий буряк є найкращою високопродуктивною сировиною для цукрової галузі, порівняно з іншими видами цукрової сировини. Таким чином, вирощування та використання цукрових буряків стимулює економічний розвиток країни в різних напрямках.

Як називається цукор із буряків

Цукровий буряк — одна з головних цукроносних культур у світі, яка має неабияке значення для забезпечення ринкового попиту. Розвинені країни вже давно почали займатися вирощуванням альтернативних «цукрових» культур, у тому числі й цукрових буряків, та виробляти з них цукор, щоб забезпечити попит та покращити економіку країни шляхом експорту. Крім того, цукровий буряк вважається найкращою сировиною для виробництва цукру, оскільки він містить більшу кількість (16-20%) сахарози, на відміну від цукрової тростини. Окрім цукру, основного продукту, з цукрового буряка можна отримати такі побічні продукти, як жом та мелясу (патоку), які відіграють важливу роль у вирішенні енергетичної кризи, особливо як альтернативна сировина для виробництва зеленої енергії. Тобто, замкнутий цикл виробництва необхідний для забезпечення максимального виходу цукру, рентабельності переробного заводу та ефективного виробництва біопалива, такого як етанол. Окрім цукру та біопалива, цукрові буряки можуть використовуватися для виробництва багатьох інших побічних продуктів із високою доданою вартістю, таких як продукти харчування, пластмаса, корми для тварин, карбонізовані матеріали, що використовуються як екологічний спосіб для видалення важких металів у воді та очищення стічних вод, а також у фармацевтиці.

За матеріалами статті на тему «Виробництво цукру та біоетанолу з цукрових буряків та жому» («Production of beet sugar and bio-ethanol from sugar beet and its bagasse») журналу «Міжнародний журнал інженерних тенденцій та технологій» («International Journal of Engineering Trends and Technology») №4, січень 2017 р.

Цукор — один із найпопулярніших продуктів на світовому ринку. Цукор (так звана сахароза) — це вуглевод, який зустрічається в природі в більшості фруктів та овочів. Це основний продукт фотосинтезу, процесу, за допомогою якого рослини перетворюють енергію сонячного світла у харчові продукти, такі як цукор. Відповідна добре відома фотохімічна реакція, яка відбувається в рослинах, показана в наступній реакції:

Сахароза зустрічається у великих кількостях у цукрових буряках та цукровій тростині, з яких її виділяють та використовують як підсолоджувач в побутових умовах, а також як промислову сировину для виробництва таких хімічних речовин, як етанол, ацетон, ацетальдегід, тощо. Цукор — загальний термін для класу підсолоджуючих речовин, що використовуються як харчові інгредієнти в харчовій промисловості. Як натуральна поживна речовина, цукор, також відомий як сахароза, є життєво-важливим компонентом нашого щоденного раціону.

Цукор — це речовина, попит на яку ніколи не зникне, і яка має широке застосування у харчовій галузі, а також у хімічних та біохімічних реакціях, за допомогою яких перетворюється на інші корисні продукти. Вважається хорошим джерелом енергії, а також широко використовується в продуктах харчування, виконуючи функції підсолоджувача та смакової добавки. Лише 5% цукру використовуються для виробництва нехарчової продукції при хімічних або біохімічних перетвореннях сахарози, яка біологічно розкладається і є нетоксичною. Також існують можливості виробництва, що виходять із анаеробного метаболічного розпаду (ферментації) молекул сахарози в біоетанол, який використовується як паливо або добавка до палива, та типові продукти ферментації, такі як дріжджі, органічні розчинники та кислоти (лимонна та молочна кислота), оцет та амінокислоти. Цукор поділяється на тростинний та буряковий з урахуванням унікальних характеристик виробництва. Загалом виробництво бурякового цукру є більш конкурентоспроможним, порівняно з тростинним цукром. У регіонах-виробниках цукрових буряків виробництво тростинного цукру замінили на буряковий цукор, що дозволяє збільшити виробничі та переробні потужності місцевих заводів. Буряковий цукор, який виробляється на бурякопереробних заводах, і тростинний цукор, який виробляється на тростинних заводах, є ідеальними замінниками один одного, але їх виробничі процеси абсолютно різні.

Майже три тисячі років тому людство почало використовувати цукор (сахарозу) для підсолоджування їжі. До 1750 року виробництво цукру існувало за рахунок цукрової тростини, яка вирощувалася в тропічних і субтропічних регіонах та поставлялася по всьому світу. У 1880 роках німецький хімік Андреас Марґграф вилучив перший цукор із буряка (Beta Vulgaris), цукровий буряк поступово замінив тростину та став основною сировиною для виробництва цукру в Континентальній Європі. Крім того, спочатку цукровий буряк вирощували в основному для використання в якості корму для тварин, а пізніше виявлений в ньому цукор виявився аналогічним до тростинного цукру. Зазвичай у багатьох країнах цукор виробляється у великих обсягах як із цукрової тростини (Saccharum officinarum), так і з цукрового буряка (Beta vulgaris), вони є конкурентами і вирощуються у різних погодно-кліматичних умовах.

Інші види сировини для виробництва цукру можуть включати солодкі м’ясисті плоди фінікової пальми (Алжир, Ірак), які містять до 81% цукру в складі твердих речовин, пальмовий цукор, отриманий з різних видів пальм, таких як пальмірська пальма, сагова пальма або тодді-пальма, кокосова та ніпа пальма, які ростуть в Індії, Шрі-Ланці, Малайзії, Філіппінах і т.д.

Вміст цукру в цих видах сировини дуже низький та становить близько 5% із незначною кількістю рафінози та декількома іншими олігосахаридами невідомої структури. Такий цукор продається в концентрованому вигляді або як кленовий сироп чи кленовий цукор. Ароматичні речовини є важливими складовими цих продуктів. Сироп також містить різні кислоти, наприклад, лимонну, яблучну, фумарову, гліколеву та янтарну кислоти. У світовому масштабі цукор виробляється із цукрової тростини, пальм, кокосів, цукрових буряків та кукурудзи (використовується лише для виробництва підсолоджувачів).

Цукровий буряк, як правило, вважається культурою, яка вирощується в помірному кліматичному поясі, але завдяки виведенню нових сортів він також став потенційною товарною сільськогосподарською культурою для тропічних і субтропічних регіонів. Цукровий буряк містить достатню концентрацію цукру для його ефективного вилучення та виробництва. Цукрові буряки дуже стійкі до різних ґрунтово-кліматичних умов, їх, навіть, можна вирощувати на маргінальних землях. Програми селекції буряків враховують живлення, вміст цукру, врожайність та стійкість до хвороб/шкідників. Цукровий буряк — коренеплідна культура, яка вирощується в більш прохолодному кліматі. Цукор — це речовина, яка безпосередньо міститься в цукрових буряках і виділяється з нього у вигляді водянистого розчину за допомогою вилуговування, уварювання або віджимання і кристалізується в процесі випаровування води. Сахароза — це параметр, який визначається, в основному, в лабораторних умовах.

Цукровий буряк (Beta vulgaris) — це технічна культура, яка вирощується на комерційній основі як гібрид, із кореня якого вилучається цукор, основна його складова. Крім того, весь буряк, включаючи його побічні продукти, такі як гичку, мелясу та жом, можна використовувати у якості кормів для тварин або сировини для виробництва спиртів.

Склад і використання цукрових буряків та жому

Цукровий буряк — це одна з основних цукрових культур у світі. Рослина бере свій початок із прибережних районів Середземномор’я, звідки поширюється на північні прибережні території, де її завжди вважали дуже стійкою та продуктивною культурою. Буряковий жом є основним побічним продуктом у виробництві бурякового цукру. Він складається зі знецукреної бурякової стружки, яка зазвичай висушується та переробляється на корм для тварин. Сухий жом є цінним кормом для ВРХ, оскільки в його склад входять вуглеводи, білки та мінерали, що також важливо для процесу ферментації, за допомогою якого виробляється енергія. Жом містить приблизно 20% целюлози, в його склад також входить основний полісахарид — пектин, галактуронова кислота, раміноза, арабіноза, галактоза, метанол та оцтова кислота. Пектин відомий своїм позитивним впливом на здоров’я та організм людини — скорочує рівень холестерину та стабілізує рівень глюкози в крові. Цей вплив, ймовірно, залежить від здатності пектину утворювати в’язкі розчини. Крім того, цукрові буряки містять близько 75% води, 18% цукру, 5% клітинних стінок та 2% інших компонентів. Після вилучення цукру рештки клітинних стінок, що залишилися, під назвою жом, використовуються для отримання волокон цукрових буряків, які є натуральним харчовим волокном із високим вмістом клітковини. Високий вміст харчових волокон у цукрових буряках, у поєднанні з поглинанням води, забезпечує низьку енергетичну цінність, що зменшує калорійність їжі. Волокна забезпечують здоров’я травної системи, а також можуть запобігати або зменшувати розвиток ожиріння.

Буряковий жом має безліч переваг для побутових та промислових видів діяльності, які включають його використання у якості корму для тварин, у виробництві волоконної продукції, головним чином целюлози та паперу, для синтезу активованого вугілля та виробництва палива, такого як біоетанол. Залишки целюлози можна використовувати як високоякісну сировину для процесу ферментації у якості інгібіторних сполук. Буряковий жом має дуже високий вміст вуглеводів (~80%), що складаються переважно з глюкози (26%) у вигляді целюлози з арабінозою (23%) та галактуроновою кислотою (15%) у формі пектину. На відміну від багатьох промислових відходів лігноцелюлози, яка має дуже низький вміст лігніну (~1-2%), буряковий жом відносно легко піддається переробці, а легкі умови, в яких відбувається екстракція цукру (60 °С, 75% води), роблять його потенційною сировиною для виділення цукрів та їх подальшого перетворення у продукти з високою доданою вартістю. Буряковий жом — це побічний продукт бурякоцукрового виробництва, який використовується, в основному, в годівлі ВРХ. Його склад говорить про те, що його можна використовувати для виробництва продуктів із високою доданою вартістю.

Таблиця 1. Зброджувані цукри у буряковому жомі

Порівняння цукрових буряків та цукрової тростини

Буряк і тростина дещо відрізняються за вмістом цукру (буряк зазвичай містить 18% цукру, а тростини — близько 13%), але помітно відрізняються за кількістю нецукрів (буряковий сік містить близько 2,5% нецукрів, а тростинний сік — близько 5%), крім того буряк містить близько 5% клітковини, а тростина — близько 10%. Таким чином, відмінності в їх складі вимагають різних способів вилучення цукру з буряка та тростини. Відмінностей у вирощуванні, складі та переробці цих культур достатньо для їх розділення на дві окремі галузі. Бурякоцукрова галузь відіграє важливу роль в економіці країн, які виробляють буряковий цукор, багато людей займаються вирощуванням цукрових буряків, виробництвом цукру та працюють в суміжних галузях.

Цукрові буряки вирощуються в помірному кліматі на родючих ґрунтах, а їх вегетаційний період триває близько п’яти місяців. У плані вирощування добре відомі основні переваги цукрових буряків, порівняно з цукровою тростиною: коротший цикл вирощування (приблизно 5 місяців), менша потреба у воді (приблизно 1/3 до 1/2 води, необхідної для вирощування, на відміну від цукрової тростини), а також більше виробництво цукру та етанолу, порівняно з тростиною.

Урожайність та вміст цукру

Потенціал урожайності цукрових буряків (Beta vulgaris L.) залежить від декількох факторів. Інтенсивність сонячного випромінювання, задіяного у процесі фотосинтезу, температура під час важливих періодів розвитку культури та розподіл опадів — основні обмежуючі фактори росту та розвитку рослини. Відомо, що азот є важливою поживною речовиною, нестача якої призводить до скорочення врожайності цукрових буряків.

Вміст цукру в буряках може коливатися від 16 до 20%, а в тростині становить 13-16%. Більший вміст цукру та побічні продукти виробництва бурякового цукру збільшують значимість та цінність цукрових буряків, порівняно з тростиною. Норма вилучення цукру залежить від його вмісту в буряках під час їх надходження на переробку на цукровий завод. Як правило, цукровий буряк повинен мати вміст цукру 16%, що дасть можливість отримати 130 кг цукру з 1 т буряків, перероблених на цукровому заводі, а ідеальна ефективність — 82,5%.

Яка б сировина для виробництва цукру не використовувалася, цукор накопичується в рослині природним шляхом, за допомогою фотосинтезу, і основною метою роботи цукрового заводу є відокремлення усього цукру від нецукрової речовини. Під час вилучення цукру з тростини збільшуються експлуатаційні витрати через переробку та рафінування продукту, а також знецукрення побічних продуктів, а у випадку цукрових буряків максимальне виробництво цукру досягається без додаткової обробки. Процес вилучення цукру з цукрової тростини здійснюється в два етапи: спочатку на віджимному пресі для цукрової тростини, а потім шляхом рафінування. Технологія бурякоцукрового виробництва подібна до технології виробництва тростинного цукру, але відбувається як один безперервний процес без участі цукру-сирцю. Буряковий цукор, який виробляється на заводах із переробки цукрових буряків, і тростинний цукор, який виробляється на тростинних заводах, є ідеальними замінниками один одного, але технологічні процеси їх виробництва абсолютно різні.

Побічні продукти бурякоцукрового виробництва

Буряковий жом — це побічний продукт бурякоцукрової галузі, що має високий вміст геміцелюлози та целюлози та низький вміст лігніну. Буряковий жом, у поєднанні з біополімером та полілактидною кислотою, утворює полімерні композити, що мають подібні до пластмаси властивості при розтягуванні. Жом можна пластифікувати і використовувати як сополімер. Пектин, вилучений з жому, також використовується в пластикових пакувальних матеріалах. У деяких випадках пектин можна використовувати для захисту активних інгредієнтів від термічного впливу під час їх переробки в тонку пакувальну плівку для харчових продуктів. Після вилучення цукру та патоки з буряка, жом переробляється на корм для ВРХ. Цукровий буряк, як правило, вирощується разом з іншими культурами в 3-5-річних сівозмінах. Сівозміна, в яку входить цукровий буряк, покращує родючість ґрунту, обмежує розвиток захворювань, а також збільшує врожайність і якість буряка.

Вуглецеві сполуки для видалення забруднювачів

Забруднення водних ресурсів токсичними речовинами є актуальною проблемою для навколишнього середовища. У плані екологічно чистого хімічного підходу, використання агроматеріалів має певні переваги, включаючи низьку собівартість, регенерацію біосорбентів та потенційне відновлення важких металів. В’язка здатність жому є іонообмінником, його можна вдосконалити і зробити більш цінною сировиною на ринку. У цьому питанні біовугілля виробляється при високій температурі спалювання біомаси, залишаючи лише вуглець (карбонізація). Біовугілля підвищує родючість ґрунту та здатність утримання води, а також виконує функції недорогого абсорбенту, оскільки має високу спорідненість до важких металів. У той час як будь-яка біомаса може бути карбонізована, припускається, що сільськогосподарські відходи можуть стати ще більш придатними до їх переробки на продукцію з високою доданою вартістю.

Використовуючи повільний піроліз (600 °C), залишки цукрових буряків можуть бути карбонізовані, і було доведено, що вони можуть затримувати фосфати, а при високотемпературному піролізі (500-700 °C) з використанням ZnCl₂-активованого бурякового жому було отримано активоване вугілля, що було успішним у видаленні нітратів із води. Перетворення лінгоцелюлози у вуглець методом дегідратації сірчаної кислоти може поглинати важкі метали, особливо Cr (VI). Буряковий жом можна карбонізувати і використовувати для знебарвлення цукрових сиропів.

Меляса — це некристалізований сироп, що отримується під час переробки цукрових буряків. Це — одна із видів сировини, яка використовується для виробництва спирту за допомогою бродіння. Це — кінцевий побічний продукт, отриманий під час виробництва цукру шляхом повторного випаровування, кристалізації та центрифугування соків цукрової тростини чи цукрових буряків. Тростинна патока (меляса) є побічним продуктом виробництва або рафінування цукру (сахарози) з цукрової тростини. Вона повинна містити не менше 46% інвертних цукрів. Бурякова патока (меляса) є побічним продуктом виробництва цукру (сахарози) з цукрових буряків. Вона містить не менше 48% загальних цукрів.

Шлях від буряка до цукру: як працює Глобинський цукровий завод агропромхолдингу «Астарта-Київ»

Цукровий завод у Глобиному — одне з кращих підприємств цукрової галузі в Україні. На Глобинському заводі за добу переробляють понад шість тис. тонн цукрових буряків, виготовляючи близько 50 тисяч тонн білого цукру високої якості за виробничий сезон.

Сезон цукроваріння цьогоріч розпочався 25 вересня. Колектив із понад п’ятисот осіб з радістю приступив до улюбленої солодкої справи — варіння цукру. У цей період Глобинський цукровий завод працює цілодобово.

Шлях на підприємстві цукровий буряк починає з сировинного відділення. Завод приймає на переробку власний «астартівський» урожай, і буряки інших фермерських господарств.

Глобинський цукровий завод

Далі коренеплоди бере на пробу лабораторія вхідного контролю. Перевіряють цукристість та загальний вміст зеленої маси і грунту. Схвалений контролем буряк вивантажують у спеціальні ями, де з допомогою гідротранспортеру і насосів він потрапляє у мийне відділення.

Там буряки обробляють водою. Очищені коренеплоди по конвеєру направляють до бурякового відділення — «башти», яка знаходиться над іншими переробними цехами.

Мийне відділення використовує технічну воду, яку беруть з орендованого підприємством ставка у дозованій кількості. На підприємстві передбачена система очистки технічної води та її повторне використання.

Буряки у приймальному відділенні

Оператор слідкує за миттям буряків

Після бункера буряки потрапляють під ножі бурякорізок, які подрібнюють коренеплоди на стружку. Чим більше розмір буряків, тим легше досягти оптимальної довжини стружки та кращого вилучення цукру з неї.

— Під бункером буряків розташовані різки, які роблять стружку. Ми маємо два дифузійних апарати. У них подається стружка, сюди ж подають живильну воду і таким чином ми вимиваємо із стружки цукор, проходить процес дифузії. Коли стружка піднялася нагору, великим черпачним колесом жом виводиться назовні. А сік забирається в сокоочисне відділення. Жом, який виводиться, потрапляє на преси глибокого віджимання. Ними вичавлюють рідину, жомопресову воду, яка має цукор. Її повертають на завод для подальшої технологічної обробки, — пояснює головний технолог заводу.

Цукор виробляють з очищеного соку, який уварюють до стану сиропу, та клеровки, яка є розчином жовтого цукру. Перед тим, як потрапити на уварювання сироп та клеровка проходять фільтрацію.

Центрифуги, де з патоки виділяють кристали цукру

Цех, де отримують сік, сироп і клеровку

У продуктовому цеху, де варять цукор, шляхом декількох стадій варіння у вакуумних апаратах цукровмісні продукти перетворюються на утфель. Потім його направляють на центрифуги, де виділяють і промивають кристали цукру та відводять патоки. Після того вологий цукровий пісок потрапляє на сушку, а патоки на виробництво жовтого цукру ІІ та ІIІ продуктів.

У сушильному відділенні з цукру видаляють феродомішки. Сухий продукт, готовий до вживання автоматично сиплеться у бункери пакувального цеху. Цукор фасують у 50-кілограмові мішки, зашивають і конвеєром подають до складів готової продукції. Зі складу № 1 йде перерозподіл цукру на машини, вагони та інші склади підприємства.

Весь процес від прийому буряків до відвантаження готової продукції максимально автоматизований. З лабораторії вхідного контролю відслідковують шлях кожної партії цукрового буряку. Також є виробнича й аналітична лабораторії, де беруть аналізи проміжного та визначають якість кінцевого продукту. У кожному цеху за процесом наглядають оператори за допомогою спеціальних комп’ютерних програм.

За рахунок високотехнологічного обладнання та контролю якості завод виробляє цукор високої якості.

— Ми співпрацюємо з фабриками, які мають свої коріння за кордоном: «Данон», «Лакталіс», «Якобс», «Монлеліс», «Сандора». Це споживачі з високими європейськими вимогами до цукру. І ми робимо все, щоб їм відповідати, — зазначає завідуюча лабораторією.

Цукор у сушильному відділенні

Глобинський цукровий завод заснували в 1910 році. Це велике підприємство, яке зберігає столітні традиції та впроваджує високі стандарти якості виробництва й умов праці. На заводі дбають про пенсіонерів та ветеранів праці.

На заводі пам’ятають історію підприємства

— Профспілковий комітет займається питаннями ветеранів і пенсіонерів нашого виробництва, зокрема надає матеріальну допомогу. Наприклад, у нас є 95-річний ветеран війни Скорик Іван Сергійович. Ми допомогли придбати для його оселі новий газовий котел. А в рамках преміювання до Дня харчовика пенсіонери, як і працівники підприємства, отримують цукор, — розповідає голова профкому.