SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA

V NITRE

FAKULTA BIOTECHNOLÓGIE A POTRAVINÁRSTVA

2119278

HODNOTENIE KVALITY CUKROVEJ REPY A JEJ

VPLYV NA TECHNOLÓGIU ZÍSKAVANIA SACHARÓZY

2010 Bc. Petronela ŠIMKOVÁ

SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA

1

V NITRE

FAKULTA BIOTECHNOLÓGIE A POTRAVINÁRSTVA

Názov fakultyNázov vysokej školy

Hodnotenie kvality cukrovej repy a jej vplyv na technológiu

získavania sacharózy

Diplomová práca

Študijný program: Technológia potravín

Študijný odbor:6.1.13 - Spracovanie poľnohospodárskych

produktov

Školiace pracovisko: Katedra (KSSRP)

Školiteľ: doc. Ing. Tatiana Bojňanská, CSc.

Nitra, 2010 Bc. Petronela Šimková

2

Čestné vyhlásenie

Podpísaná Petronela Šimková vyhlasujem, že som záverečnú prácu na tému „Hodnotenie

kvality cukrovej repy a jej vplyv na technológiu získavania sacharózy“ vypracovala

samostatne s použitím uvedenej literatúry.

Som si vedomá zákonných dôsledkov v prípade, ak uvedené údaje nie sú pravdivé.

V Nitre 12. apríla 2010

Petronela Šimková

3

Poďakovanie

Moje úprimné poďakovanie patrí predovšetkým vedúcej diplomovej práce

doc. Ing. Tatiane Bojňanskej, za užitočné rady, pripomienky, odbornú pomoc a trpezlivosť

pri vypracovaní diplomovej práce. Moje poďakovanie patrí aj pánovi Jozefovi Hainovi,

celému kolektívu laboratória cukrovaru, vedúcej laboratória - pani Vierke Bugáňovej

za osobné konzultácie, ale aj mojej rodine a všetkým, ktorí mi akýmkoľvek spôsobom

pomohli pri spracovaní tejto práce.

Abstrakt

4

Diplomová práca na tému ,,Hodnotenie kvality cukrovej repy a jej vplyv

na technológiu získavania sacharózy“ sa zaoberá najmä problematikou kvality cukrovej

repy a technológiou jej spracovania za účelom získavania sacharózy. V kapitole

Anatomická stavba je rozdelenie a popis jednotlivých častí buľvy cukrovej repy. Chemické

zloženie popisuje sacharidy, organické necukry a ďalšie zložky vyskytujúce sa v cukrovej

repe. Podrobnejšie popísanou kapitolou je Kvalita a požiadavky na cukrovú repu, kde sa

zaoberáme aj vzťahmi, pomocou ktorých vieme vypočítať faktory charakterizujúce kvalitu

cukrovej repy. V práci je popísaný celý technologický proces výroby cukru od zberu

cukrovej repy, cez výrobu repných rezkov, čistenie, zahusťovanie a ďalšie procesy až po

konečný produkt, ktorým je cukor. V rámci realizovaných analýz boli hodnotené vlastnosti

vedľajších produktov a medziproduktov vznikajúcich v priebehu technologického procesu.

Výsledky boli získané v cukrovare v Trenčianskej Teplej počas kampane 2008/2009 a sú

spracované v tabuľkovej, resp. grafickej forme. Sledované hodnoty nám umožnili posúdiť

technologickú kvalitu cukrovej repy a na základe výsledkov bol zhodnotený priebeh

cukrovarníckej kampane. Na základe zistených parametrov môžeme skonštatovať, že

vďaka správnej organizácii prebehla kampaň plynule, bez výrazných rušivých vplyvov. Aj

vďaka priaznivému počasiu mala dodávaná cukrová repa vyhovujúce parametre a následne

mohol výrobca pre spotrebiteľov vyrobiť cukor v najvyššej kvalite.

Kľúčové slová : cukor, cukrová repa, kvalita cukrovej repy, technológia výroby cukru.

Abstract

5

Diploma thesis „Quality of sugar-beet and its influence on technology to obtain

saccharose“ is about quality of sugar-beet and technology to treat sugar-beet for purpose of

obtaining saccharose. In a part about anatomical structure are described parts eyeball of

sugar-beet. Chemical composition described sugars, organic non-sugars and other parts in

sugar-beet. Part about quality and sugar-beet specifications includes relations by which we

know calculate quality of sugar-beet. The thesis includes complete technological process

sugar production from sugar beet-picking, scraping, condensation and other processes to

final product, which is sugar. In analyses we evaluated properties of secondary products

and intermediate products, which rise during the technological process. We obtained

results in beet sugar factory in Trenčianska Teplá during beet campaign 2008/2009 and the

results are in the thesis in chart form and graphic form. In conclusion we can say, that beet

campaign was without disturbing influences and producer could make a sugar in the best

quality.

Key words: sugar, sugar-beet, quality of sugar beet, sugar production technology.

6

Obsah

Úvod..................................................................................................................................9

1 Prehľad o súčasnom stave riešenej problematiky................................................11

1.1 Pôvod a história pestovania cukrovej repy...........................................................14

1.2 História a súčasný stav spoločnosti Považský cukor...........................................16

1.3 Cukor vo výžive a využite v potravinárstve.........................................................17

1.4 Suroviny na získavanie cukru..............................................................................22

1.4.1 Anatomická stavba cukrovej repy................................................................23

1.4.2 Chemické zloženie buľvy cukrovej repy......................................................24

1.4.3 Tvorba úrody repy s ohľadom na jej množstvo a kvalitu.............................29

1.4.4 Kvalita a požiadavky na cukrovú repu.........................................................29

1.5 Technológia spracovania cukrovej repy...............................................................37

1.5.1 Zber cukrovej repy, doprava a manipulácia s repou po zbere......................38

1.5.2 Skladovanie cukrovej repy na skládkach......................................................39

1.5.3 Plavenie a pranie repy...................................................................................41

1.5.4 Výroba repných rezkov................................................................................42

1.5.5 Ťaženie difúznej šťavy.................................................................................42

1.5.6 Čistenie štiav – epurácia...............................................................................44

1.5.7 Zahusťovanie ľahkej šťavy...........................................................................48

1.5.8 Varenie cukrovín..........................................................................................48

1.5.9 Odstreďovanie, balenie a skladovanie cukru................................................50

1.6 Zvyšky a odpady cukrovarníckeho priemyslu.....................................................51

1.7 Trhové druhy cukru..............................................................................................52

2 Cieľ práce ................................................................................................................54

3 Materiál a metodika ................................................................................................55

3.1 Materiál................................................................................................................55

3.2 Metodika..............................................................................................................58

3.2.1 Hodnotené parametre....................................................................................58

3.2.2 Ukazovatele technologickej kvality..............................................................58

4 Výsledky práce a diskusia.......................................................................................64

5 Záver ........................................................................................................................75

6 Použitá literatúra ....................................................................................................77

7 Prílohy ......................................................................................................................84

7

Úvod

Pestovanie cukrovej repy a výroba cukru na Slovensku má takmer dvestoročnú

tradíciu. Cukrová repa patrí medzi základné plodiny v poľnohospodárstve a z hľadiska

výroby reprodukovateľnej energie predstavuje v našich podmienkach najvýkonnejšieho

producenta obnoviteľnej energie zo všetkých kultúrnych plodín. Avšak aj napriek týmto

skutočnostiam sa pestovateľské plochy cukrovej repy v posledných rokoch rapídne

znížili. V súčasnom období vstupujeme do novej etapy vývoja, ktorá súvisí s integráciou

do európskych štruktúr. Cukrovarnícka výroba stojí pred procesom reštrukturalizácie

a koncentrácie výroby. Pri dosiahnutí priemerných európskych parametrov objemu

výroby cukru na jeden cukrovar budú postačovať pre domácu produkciu 2 – 3

cukrovary.

V podmienkach mierneho pásma je cukrová repa jedinou plodinou, ktorá je svojim

strategickým postavením určená na výrobu cukru, ktorý je dôležitou energetickou

zložkou potravy obyvateľstva. Cukor (sacharóza) je charakterizovaný ako vysoko čistý,

dlhodobo skladovateľný a dobre transportovateľný energetický nosič s mnohostranným

použitím, ktorý je možné využiť v dostatočnom množstve.

Pri technologickom spracovaní cukrovej repy získavame množstvo vedľajších

produktov, využitie ktorých je veľmi úzko späté s rastlinnou alebo živočíšnou výrobou.

Z 50 t cukrovej repy sa vyrobí približne 6,25 t cukru, 2,70 t rezkov, 2,10 t melasy, 2,50 t

saturačných kalov.

Cukrová repa má mimoriadny význam pre ekológiu a energetické bilancie

v poľnohospodárskej výrobe. Pozitívum jej ekologického pôsobenia spočíva najmä

v tom, že v porovnaní s inými plodinami spotrebúva podstatne vyššie množstvá CO2

a produkuje vyššie množstvá kyslíka. Kompletný porast cukrovej repy vyprodukuje z 1

ha také množstvo kyslíka, ktoré postačí na 1 rok pre 62 ľudí, čo znamená, že súčasná

pestovateľská plocha cukrovej repy predstavuje ročnú produkciu kyslíka približne pre 2

milióny obyvateľov. Z energetického hľadiska treba cukrovú repu považovať za

najproduktívnejšiu poľnú plodinu.

Porasty cukrovej repy majú tiež významnú agronomickú funkciu, pretože je

zaradená medzi hlboko koreniace plodiny, taktiež je spotrebiteľom uhlikatých hmôt

a vytvára priaznivé podmienky pre následné plodiny. Zároveň vytvára vhodnú štruktúru

pôdy a zlepšuje jej vlastnosti. Je plodinou, ktorá veľmi dobre hospodári s vodou

8

a priaznivo pôsobí na množstvo burín, pretože pri správnom pestovaní významne

odburiňuje pestovateľské plochy.

Cukrová repa vytvára optimálne podmienky pre nasledujúce plodiny a tým dáva

predpoklad zvyšovania úrod, a to najmä pri obilninách. Z enviromentálneho hľadiska

je v súčasnosti mimoriadne intenzívna chemická ochrana porastov na úrovni

cca 8 – 14 kg pesticídov na 1 ha pôdy nepriaznivá. Technológie pestovania v budúcom

období musia počítať s jej výraznou racionalizáciou.

Perspektívu pestovania cukrovej repy na Slovensku potvrdzuje aj vývoj v poslednom

desaťročí, z ktorého je zrejmé, že priemer úrod buliev z rokov 1991 – 1995 sa v rokoch

1996 – 2001 zvýšil o 21,3 % a cukornatosť i napriek veľmi nepriaznivému roku 1998

o relatívnych 2,52 %. V dôsledku toho sa produkcia polarizačného cukru

v porovnávaných obdobiach zvýšila v priemere o 24,8 % a produkcia rafinády

o 23,1 %.

V súčasnej dobe je základným predpokladom úspešného pestovania cukrovej repy

využitie vhodnej techniky, osiva a pesticídov, aby bola dosiahnutá technológia, ktorá

je ekonomicky najefektívnejšia, to znamená, že by to mala byť technológia

s minimálnym podielom ručnej práce, resp. bez podielu ručnej práce.

9

1 Prehľad o súčasnom stave riešenej problematiky

Súčasný stav na Slovensku a vo svete

Spotreba cukru sa za posledných 20 rokov výrazne mení. Kým v roku 1991 pripadlo

na 1 obyvateľa až 42,6 kg cukru, v roku 2001 bol pokles na hodnotu 26,6 kg na osobu, čo

je v porovnaní s rokom 2008 o 7,9 kg na osobu menej. Táto nízka spotreba bola

ovplyvnená vysokými spotrebiteľskými cenami. Mierny nárast bol zaznamenaný v rokoch

2003 – 2008, s výnimkou roku 2007, kedy pripadlo na 1 obyvateľa 29,8 kg cukru.

Za posledných 10 rokov pripadlo podľa ŠÚ SR v priemere na 1 obyvateľa 30,34 kg cukru.

Tab. 1 [Vývoj spotreby cukru na obyvateľa v kg za rok v SR]

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 199834,8 41,9 42,6 36,6 34,5 34,6 32,0 33,8 34,9 34,81999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 200830,5 31,5 26,6 27,6 27,0 30,2 34,0 31,7 29,8 34,5

Zdroj: Bojňanská, 2010

Na Slovensku bolo v roku 2008/09 vyrobených 101 846 t cukru z domácej produkcie

cukrovej repy, čo je najnižší objem výroby od roku 1993. Úroda polarizačného cukru

10,44 t.ha-1 je syntetickým ukazovateľom priemernej úrody buliev: 60,65 t.ha-1 a

cukornatosti 17,21 %. Úroda bieleho cukru dosiahla rekordnú hodnotu 9,24 t.ha-1.

Minimálna cena cukrovej repy štandardnej kvality (16 % cukornatosť) je daná NR (ES)

č. 318/2006, čl. 5. V hospodárskom roku 2007/08 klesla na 29,78 € za tonu. Po prepočte

špeciálnym kurzom, ktorý bol 33,829 Sk na 1€ (priemerný kurz za posledný mesiac

pred 1. októbrom), bola minimálna cena za tonu repy 979 Sk.

Pre hospodársky rok 2008/09 bola stanovená minimálna cena 27,83 € za tonu, v prepočte

platným kurzom 30,126 Sk na 1€, je minimálna cena 838,40 Sk/t (Meravá, 2009).

Od septembra 2008 do februára 2009 sa priviezlo na Slovensko 82 095 ton cukru, z toho

746 ton surového cukru prevažne z EÚ. Bieleho cukru bolo dovezeného 74 841 ton,

najviac z Poľska a z Česka. V rovnakom období bolo vyvezených celkom 29 664 ton

cukru, z toho 1 597 ton do Maďarska a 8 772 ton do Česka (Šulík et al., 2009).

V rokoch 2009/2010 by mohla podľa predpovedí analytikov spotreba cukru na svete

(167,13 mil. ton) prevýšiť produkciu (159,89 mil. ton) približne o 13,5 milióna ton. Deficit

10

v rokoch 2008/2009 bol 15,8 milióna ton cukru (German, 2010). Takáto situácia by mohla

ovplyvniť kvóty na zvýšenie pestovateľských plôch na svete, vrátane Slovenskej republiky.

Obr. 1 [Vývoj zahraničného obchodu so sladidlami]

0

50000

100000

150000

200000

250000

Dovezený cukor

Rok

Mno

žstv

o v

toná

ch

Zdroj: Meravá, 2009

Z Obr. 1 vyplýva, že za ostatné roky je tendencia znižovania vývozu a zvyšovania

dovozu cukru zo zahraničia. Množstvo dovezeného cukru bolo až do roku 2006/2007

niekoľkonásobne nižšie ako jeho vývoz. K zmene došlo od roku 2007/2008 v dôsledku

prijatia reformy v odvetví produkcie cukru EÚ, kedy začal dovoz prevyšovať množstvo

vyvezeného cukru a zároveň došlo aj k prudkému zníženiu produkcie a teda aj vývozu

do iných krajín.

Ministri poľnohospodárstva prijali Nariadenie Rady (ES) č. 318/2006 z 20. februára

2006 o spoločnej organizácii trhov v sektore cukru. Jej kľúčovými prvkami bolo zníženie

garantovanej minimálnej ceny cukru o 36 % zo 631,9 €/t v roku 2006/2007 na 404,4 €/t

v roku 2009/2010. Bola stanovená aj kompenzácia pre farmárov a založený

Reštrukturalizačný fond pre zastavenie produkcie nekonkurenčných producentov cukru

(Dostupné na internete: www.polnoinfo.sk).

11

Zo slovenských výrobcov cukru, ktorí cukor aj vyvážajú patria Slovenské cukrovary,

s. r. o. Sereď.

V súčasnosti cukrovarnícky režim funguje tak, že Slovensku poklesla kvóta z pôvodných

207 300 ton cukru na súčasných 112 tisíc ton cukru. Cukrovar v Trenčianskej Teplej má

kvótu na úrovni 68 159 ton, zvyšok pripadá cukrovaru v Seredi .

Na vývoz do tretích krajín je určený cukor, ktorý sa vyrobí nad normu kvótovaného

cukru, ktorý je k dispozícii pre slovenský a európsky trh.

Slovensko napriek súčasnej kvóte nie je samostatné vo výrobe cukru. Spotreba cukru

na Slovensku je približne 30 kg na osobu, čo je približne 150 tisíc ton v rámci Slovenska.

Kvóta je pritom 112 tisíc ton cukru Janíček (2010).

V Obrázkoch 2, 3 a 4 Kardoš (2009) znázorňuje výsledky cukrovarníckych kampaní

na Slovensku za hospodárske roky 1998/99 až 2008/09 nasledovne:

Obr. 2 [Výmera cukrovej repy (tis.ha)] Obr. 3 [Množstvo vyrobeného cukru (tis.t)]

1998/99

2000/01

2002/03

2004/05

2006/07

2008/090

5,00010,00015,00020,00025,00030,00035,00040,000

Výmera cukrovej repy (tis.ha)

1998/99

2000/01

2002/03

2004/05

2006/07

2008/090

50,000100,000150,000200,000250,000300,000

Množstvo vyrobeného cukru (tis.t)

Zdroj: Kardoš, 2009

12

Obr. 4 [Priemerná úroda cukrovej repy (t.ha-1), Cukornatosť (t.ha-1)]

1998/99

1999/00

2000/01

2001/02

2002/03

2003/04

2004/05

2005/06

2006/07

2007/08

2008/09

010203040506070

Priemerná úroda cukrovej repy (t.ha-1) Cukornatosť (t.ha-1)

Zdroj: Kardoš, 2009

Ako vyplýva z uvedených grafov, celková výmera cukrovej repy poklesla

v hospodárskom roku 2008/09 v porovnaní s predchádzajúcim rokom o 7883 ha. Tým

adekvátne poklesla aj celková úroda cukrovej repy a výroba cukru. Priemerná úroda

cukrovej repy 60,71 t/ha bola v podmienkach SR historicky rekordná. Dosiahnutá celková

výroba cukru 116 103 t je historicky najnižšia od roku 1989. Tento fakt spôsobila

skutočnosť, že po odchode spoločnosti Eastern Sugar, a. s., pracovali na Slovensku

v kampani 2008/2009 iba dva cukrovary, ktoré navyše významne znížili svoje výrobné

kvóty. Spracovateľská cukornatosť stúpla v hospodárskom roku 2008/09 z minuloročných

16,19 na 17,51 %.

1.1. Pôvod a história pestovania cukrovej repy

Zatiaľ čo trstinový cukor bol známy a používaný už od dávnych dôb, výroba i používanie

repného cukru je záležitosťou posledných troch storočí.

Cukor je jednou z najstarších pochutín a chuťových prísad a jeho použitie v Ázii

zaznamenávajú dejiny od dávnych čias. Jeho prvotná forma bol tekutý cukor, extrahovaný

z cukrovej trstiny. Európania boli kedysi pri sladení pokrmov odkázaní na med a ovocie.

Keď konečne „objavili“ cukrovú trstinu, opísali ju ako tŕstie, ktoré dáva med bez pomoci

včiel (Lambertová-Ortizová, 2005).

Prvé záznamy o skupine rastlín, známych ako Beta, boli objavené v gréckej literatúre

z obdobia okolo 420 rokov p. n. l. Tieto rastliny boli popísané ako "záhradné rastliny"

tmavých a svetlých odrôd. Postupne sa rozšírili do Francúzska a Španielska, kde ich

13

pestovali predovšetkým v kláštoroch, ale i chudobní roľníci. Okolo 15. storočia sa repa

pestovala v celej Európe.

Jej listy sa pôvodne využívali podobným spôsobom ako dnes špenát. Neskoršie sa veľmi

populárnou zeleninou stali jej buľvy, predovšetkým červenej odrody. V roku 1600 popísal

francúzsky agronóm Oliver de Serres, že "po uvarení je možné získať šťavu podobnú

cukrovému sirupu". V tej dobe sa však nikto nezaujímal o látku, ktorá týmto buľvám

prepožičiavala sladkú chuť.

Prvým medzníkom v histórii európskeho cukru bol významný objav nemeckého vedca

Andrease Marggrafa, ktorý v roku 1747 zistil, že kryštály sladkej chuti, ktoré získal

z repnej šťavy, sú identické s kryštálmi trstinového cukru. V roku 1801 potom bol

v Cunern v Dolnom Sliezsku postavený prvý cukrovar na svete (Dostupné na internete:

www.eufic.org/article/sk/4/36/artid/sugar-from-beet).

Cukor bol v tých časoch luxusným tovarom a dovoliť si ho mohla len šľachta.

V súčasnosti sa stal cukor z luxusného tovaru, ktorý bol v minulosti balený

do uzatvárateľných strieborných dóz, základným potravinárskym tovarom (Dostupné

na internete: www.nordzucker.sk/index.php?id=6).

Napriek Marggrafovmu objavu bola hlavnou surovinou na výrobu cukru až do začiatku

19. storočia cukrová trstina. V tej dobe, počas napoleonských vojen, došlo k blokáde a

prerušeniu tradičných obchodných spojení so zámorím a v roku 1806 trstinový cukor úplne

zmizol z európskych obchodov. V roku 1811 francúzski vedci venovali Napoleonovi dve

homole cukru vyrobeného z repy. Napoleon potom nariadil, že repa musí byť pestovaná

na 32 000 ha ornej pôdy a pomáhal pri zakladaní cukrovarov. V priebehu niekoľkých

rokov sa postavilo viac než 40 cukrovarov, hlavne v severnom Francúzsku, Nemecku,

Rakúsku, Rusku a Dánsku.

Po ukončení blokády európskych prístavov sa na trhu znovu objavil trstinový cukor

a v niektorých krajinách bola výroba repného cukru ukončená. Francúzska vláda však

ďalej podporovala jednak šľachtenie repy s cieľom dosiahnuť vyššiu cukornatosť, ako aj

zlepšenie technológie výroby cukru. Za tejto podpory sa repný cukor stal úspešným

konkurentom cukru trstinového.

V ďalších rokoch sa cukrovarníctvo rozvíjalo a dnes sa v Európe ročne dopestuje okolo

120 milión ton cukrovej repy, z ktorého sa vyrobí 16 miliónov ton bieleho cukru.

Hlavnými producentmi sú stále Francúzsko a Nemecko, ale repný cukor sa vyrába

vo všetkých krajinách EÚ s výnimkou Luxemburska. Približne 90 % celoeurópskej

14

spotreby cukru je pokrytých z týchto zdrojov, čo v porovnaní so stavom spred dvesto

rokov predstavuje obrovskú zmenu (Cooke, Scott, 1993).

1.2. História a súčasný stav spoločnosti Považský cukor

V roku 1900 bol položený základný kameň fabriky, vtedy ešte Považského cukrovaru a

už v nasledujúcom roku sa uskutočnila prvá cukrovarnícka kampaň, počas ktorej sa

spracovalo 700 ton repy za deň. Najvýznamnejšími osobnosťami, ktoré stáli pri zrode

účastinnej spoločnosti Považského cukrovaru, boli priemyselník Ernest Wolf

(1862 – 1935) a trenčiansky župan Július Szalavsky (1846 – 1936), ktorý bol prezidentom

spoločnosti 36 rokov.

V začiatkoch existencie Považský cukrovar zamestnával 66 stálych zamestnancov a

84 nájomných robotníkov. Počas kampane počet robotníkov stúpol na 700.

Považský cukrovar prešiel v priebehu svojho vývoja rôznymi organizačnými formami.

Od svojho vzniku až do roku 1948 bol účastinnou spoločnosťou. V nasledujúcom období

až do roku 1986 bol národným podnikom. V rokoch 1986 až 1989 mal štatút koncernového

štátneho podniku. Tesne po nežnej revolúcii mal dva roky visačku štátneho podniku a

od roku 1992 je akciovou spoločnosťou. Spolu s organizačnými zmenami v spoločnosti

dochádzalo v priebehu rokov k postupnému zvyšovaniu kapacity spracovania cukrovej

repy. Úmerne so zvyšovaním kapacity súviseli aj prestavby podniku až do súčasnej

modernej a kvalitnej technickej podoby.

Hlavným súčasným akcionárom firmy Považský cukor, a. s., je nemecká spoločnosť

NORDZUCKER AG. Spoločnosť Považský cukor prevádzkuje závod Trnava a závod

Trenčianska Teplá. Akciová spoločnosť Považský cukor zastáva na slovenskom trhu

vedúce postavenie z hľadiska objemu výroby cukru, šírky sortimentu a kvality výrobkov.

Predmetom podnikania je predovšetkým výroba cukru z cukrovej repy, popri ktorej sú

vedľajšími produktmi melasa, cukrovarnícke rezky a saturačné kaly

(Bložon, Gérer, 2004).

Priamo v podniku Trenčianska Teplá pracuje približne 110 stálych zamestnancov.

Ročne sa vyrobí približne 75 000 ton kvalitného kryštálového cukru európskej kvality.

Podľa (Haina, 2010) je v súčasnosti podnik schopný spracovať 5700 – 6000 ton cukrovej

repy za 24 hodín, z čoho sa vyrobí asi 770 ton cukru. Repu v tomto roku dodávalo

do cukrovaru 130 pestovateľov zo západného a stredného Slovenska (Obr. 5, Prílohy).

15

Cukrovar je rozdelený na hlavné spracovanie repy a na pomocné prevádzky, medzi ktoré

patria vápenka, kotolňa (príprava technologickej pary, využívanej na technologické účely

pri hlavnej výrobe), čistička odpadových vôd (spracúva plaviacu vodu, v ktorej sa

nachádzajú mechanické nečistoty) a skladové hospodárstvo cukru. Navyše má fabrika

vlastnú elektráreň, ktorá je schopná v plnej miere pokryť energetické nároky

(Bložon, Gérer, 2004).

1.3. Cukor vo výžive a využitie v potravinárstve

Slnečné svetlo dopadajúce na zemský povrch je zdrojom energie, ktorú využívajú

suchozemské aj vodné rastliny prostredníctvom chlorofylu na fotosyntetickú premenu

oxidu uhličitého a vody na najrozšírenejšie prírodné látky – sacharidy (Petruš, Petrušová,

2001).

Sumárnu rovnicu fotosyntézy je možné znázorniť nasledovne:

6CO2 + 12H2O = C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Sacharidy (cukry, glycidy) sú dôležité prírodné zlúčeniny, ktoré sa skladajú z atómov

uhlíka, vodíka a kyslíka. Vo všeobecnosti sú sacharidy nepostrádateľnou zložkou našej

potravy.  Zabezpečujú zdravé fungovanie ľudského gastrointestinálneho traktu (Petruš,

Petrušová, 2001, Pančík a Marcišová, 2007).

   Sacharidy sú základným zdrojom energie, ktorá sa uvoľňuje pri ich oxidácii zložitými

biochemickými reakciami. Tráviaci proces rozkladá sacharidy na glukózu, ktorá sa

vstrebáva v tenkom čreve a ďalej sa distribuuje krvnou cestou do svalových buniek ako

zdroj energie, do pečene a tukových buniek na uskladnenie (Čársky, 1986, Hellerová

a Heller, 2001).

V rastlinnom tele majú sacharidy najmä stavebnú funkciu. Celulóza tvorí podstatnú

súčasť stien rastlinných buniek, tzv. fibtilárnu kostru. Pre živočíšny organizmus sú

sacharidy hlavným zdrojom energie. Okrem uvedených biologických funkcií sú sacharidy

aj zásobné látky(škrob, glykogén), a to nielen na uvoľnenie energie, ale aj na syntézu

ďalších biologicky významných látok (Čársky, 1986).

V prírode sú sacharidy veľmi časté zlúčeniny. Vyskytujú sa najmä v rastlinách, kde ich

obsah v sušine môže byť až 80%. V živočíšnych organizmoch je ich obsah podstatne nižší

(v sušine do 2 %) (Tomáš et al., 2009).

16

Podľa Čárskeho (1986) sa sacharidy rozdeľujú nasledovne:

jednoduché - monosacharidy

Sacharidy oligosacharidy - disacharidy, trisacharidy... (do 10

zložené jednotiek)

polysacharidy

Z hľadiska stráviteľnosti a podobných vlastností Horniaková a Pajtáš (2007),

rozdeľujú sacharidy na skupinu sacharidov, ktoré sa štiepia fermentami vlastného

organizmu a na sacharidy, ktoré môžu byť štiepené len za prítomnosti mikroorganizmov.

BNLV ľahko stráviteľné - monosacharidy

štiepené enzýmami zvieraťa - disacharidy

Sacharidy - trisacharidy

- škrob

Vláknina ťažko stráviteľné - celulóza

štiepené mikrobiálnymi - hemicelulóza

enzýmami - pektíny

(lignín)

Pančík a Marcišová (2007) rozdeľujú sacharidy aj z ďalších hľadísk. Na základe

funkčnej skupiny monosacharidu, ktorú obsahujú, sa delia na:

1. aldózy - obsahujú vo svojej molekule aldehydickú skupinu (-C(=O)-H),

2. ketózy - obsahujú v molekule ketoskupinu (>C=O).

Podľa počtu atómov uhlíka:

triózy 3 atómy uhlíka v molekule,

tetrózy 4 atómy uhlíka v molekule,

pentózy s 5 uhlíkmi (napr. ribóza),

hexózy so 6 uhlíkmi v molekule.

Reguli a Martinkovičová (2006) hovoria o tom, že cukor (sacharóza) poskytuje pocit

sladkosti a je zdrojom energie; spája sa však s množstvom zdravotných problémov, vrátane

kazenia zubov, priberania na váhe a spôsobuje ťažkosti diabetikom.

17

Ako uvádza Pavelková et al. (2006), potraviny rastlinného pôvodu obsahujú v rôznom

množstve viaceré druhy sacharidov. V ovocí a zelenine sa vyskytuje väčšinou glukóza

(hroznový cukor) a fruktóza (ovocný cukor). V obilí, strukovinách a zemiakoch je najmä

škrob, ktorý má spomedzi všetkých sacharidov najväčší význam vo výžive človeka.

V niektorých živočíšnych potravinách, napr. v mlieku, sa nachádza hlavne laktóza

(mliečny cukor). V králičom a konskom mäse, ako aj v niektorých vnútornostiach

jatočného dobytka sa vyskytuje glykogén.

Okrem stráviteľných sacharidov sa v rastlinných potravinách nachádzajú aj nestráviteľné

sacharidy, napr. celulóza, pektínové a iné látky. Tieto látky nie sú zdrojom energie, majú

však v organizme inú dôležitú úlohu. Celulóza priaznivo ovplyvňuje črevné pohyby, a tým

aj celú činnosť tráviaceho systému. Pre ľudský organizmus sú z tohto hľadiska veľmi

cenné pektínové látky, ktoré majú priaznivý vplyv na premenu sacharidov a okrem toho aj

na činnosť tráviacich ústrojov. V ich prítomnosti sa potláča hnilobná mikroflóra čriev a

zrýchľujú sa peristaltické pohyby. Bohatým zdrojom celulózy a pektínových látok je

ovocie. Podľa Lebela et al. (2007), sa v strave nachádzajú sacharidy jednoduché a zložené

- polysacharidy. Zastúpenie sacharidov v ľudskej strave znázorňuje Tabuľka 2. Jednoduché

sacharidy majú sladkú alebo nasladlú chuť a sú v našej strave zastúpené vo veľkom počte.

Zložené sacharidy sladkú chuť nemajú. Zaraďuje sa k nim predovšetkým škrob.

Tab. 2 [Sacharidy v ľudskej strave]

Zložené sacharidy Jednoduché sacharidyNázov Zdroje v potrave Názov Zdroje v potrave

škrob

zemiaky, výrobky zo zemiakov

glukóza (hroznový cukor)

ovocie, ovocné šťavy

obilniny, výrobky z múky

fruktóza(ovocný cukor)

ovocie, ovocné šťavy

ryžasacharóza (repný cukor)

všetky bežné sladké výrobky; ovocie, ovocné šťavy

strukoviny

laktóza (mliečny cukor)

mlieko, niektoré mliečne výrobky

maltóza (sladový cukor)

pivo

Zdroj: Lebel a kol., 2007

18

Ďalšími zdrojmi zložených sacharidov, teda škrobov, sú celozrnné chleby a cereálie,

zelenina, kukurica, celozrnné cestoviny a ryža natural (Hellerová, Heller, 2001).

Podľa Kunovej (2004), pri nadbytku sacharidov v strave, najmä ak je energetický výdaj

organizmu malý, sa premieňajú sacharidy na tuky.

Zdrojom cukrov je najmä ovocie, múčne jedlá a zelenina. Do organizmu sa cukry

vstrebávajú najčastejšie vo forme glukózy (Pavelková et al., 2006). Glukóza je hlavným

cukrom nachádzajúcim sa v krvi človeka. Označuje sa aj ako krvný cukor a bez nej by

nebol život možný. Hladina (množstvo) glukózy, sa nazýva glykémia. Zdravý človek

dokáže udržiavať vo svojej krvi približne rovnaké množstvo glukózy. Hospodárenie

s glukózou v organizme riadi hlavne hormón – inzulín. Pri ochorení na Diabetes mellitus

(cukrovka) organizmus neprodukuje (alebo produkuje nedostatočne) inzulín, ktorý má

v tele dve funkcie. Dáva pokyn k ukladaniu glukózy do zásob v pečeni a otvára všetky

bunky v tele, aby do nich mohla vstúpiť glukóza, ktorá má byť následne chemicky spálená.

Tým získajú bunky z glukózy potrebnú energiu (Lebel et al., 2007).

Keď organizmus prijme v potrave viac ľahko stráviteľných cukrov, koncentrácia glukózy

v krvi vzrastie nad normálnu hodnotu a nastáva alimentárna hyperglykémia. Dôsledkom je

glykozúria (vylučovanie glukózy močom).

Prevažujúca cukrová strava vyčerpáva aj zásoby inzulínu v organizme, čo sa po dlhšom

čase prejaví ako cukrovka. V organizme človeka hladina glukózy v krvi niekedy poklesne

pod normálnu hodnotu. Tento stav sa nazýva hypoglykémia. Vyskytuje sa po namáhavej

telesnej práci i po nadmerných športových výkonoch. Sprievodnými znakmi sú hlad,

ketonúria, malátnosť, potenie, závraty, strata vedomia, svalové kŕče, niekedy môže nastať

aj smrť (Pavelková et al., 2006).

Sacharóza sa v najväčšej miere uplatňuje v potravinárstve, farmácii ale využitie nachádza

aj v priemyselnej výrobe. Na široké využitie cukru v potravinárskom priemysle poukazujú

(Muchová et al., 1999).

Sladidlá sa vo všeobecnosti používajú v nasledujúcich potravinách: nápoje (mliečne,

alkoholické, (ne)sýtené), cereálie (müsli…), cukrovinky, zákusky, plnky, polevy (zmrzlina,

sladká šľahačka), spracované ovocie a zelenina (lekváre, džemy, želé, konzervované

ovocie), liečivá, sirupy, šalátové dressing, pečené výrobky… (Reguli a Martinkovičová,

2006).

19

Spotreba cukru sa podľa Muchovej et al., (1999) delí na priamu (sladidlo) a nepriamu

(výrobky obsahujúce cukor). Cukor je zdrojom energie, predovšetkým takej, ktorú

organizmus okamžite potrebuje. Odborníci na výživu odporúčajú denne okolo 75 g

sacharózy, čo zodpovedá asi 28 kg na osobu ročne.

Cukry a všetky ostatné sladidlá majú aj výrazný senzorický účinok týkajúci sa chuti

a textúry (viskozita). Ich používanie je široké: mnohé kusové, kašovité a tekuté

konzervárenské výrobky sa bez sladidiel nemôžu zaobísť.

Cukor má okrem poskytovania sladkej chuti v potravinách množstvo ďalších funkcií:

dodáva textúru pekárskym výrobkom

udržiava vlhkosť koláčov

znižuje teplotu tuhnutia zmrzlín

je konzervačným prostriedkom v džemoch

zväčšuje objem likérov

zosilňuje ostrý pocit v nealkoholických nápojoch

dodáva objem pečeným výrobkom

Prírodné cukry sú osmoticky aktívne a v roztoku zvyšujú osmotický tlak, niekedy tak

radikálne, že cukry sa stávajú konzervačným činidlom (napr. pri sladenom ovocí).

Pri výrobe DIA výrobkov sa glukóza a sacharóza vrátane ich upravených foriem nesmú

používať (Reguli a Martinkovičová, 2006, Horčin, 2004).

Okrem sacharózy sa v potravinárstve využívajú čoraz častejšie alternatívne sladidlá alebo

náhrady sacharózy, ktoré môžeme rozdeliť na dve skupiny:

intenzívne (nesacharidické-nevýživové) sladidlá, ktorých sladivosť je viacnásobne

vyššia (sacharín a jeho soli Na+, K+, Ca2+, acesulfám K, aspartám) sa bežne

používajú ako stolové sladidlá a pri výrobe nápojov

objemové (sacharidické-výživové) sladidlá, ktoré majú podobnú sladivosť ako

sacharóza (sorbitol, xylitol, manitol, laktitol, maltitol), poskytujú menej kilojoulov ako

rovnaké množstvo sacharózy. Uplatňujú sa napr. pri výrobe pekárskych výrobkov

s nízkym obsahom energie (Dostupné na internete: www.ivvl.sk/stmat/taiex2. ppt).

20

1.4. Suroviny na získavanie cukru

Repa cukrová (Beta vulgaris L.) je dvojročná rastlina a na výrobu cukru sa využíva

koreň po prvom roku pestovania (Frančáková a Bojňanská, 1998).

Je to strategická plodina a z nej vyrobený repný cukor tvorí asi 30 % celosvetovej

produkcie cukru (zvyšok je cukor trstinový). Súčasná spotreba cukru u nás je rozdelená

na spotrebu určenú priamo pre obyvateľstvo (približne 50 %), pre potravinársky priemysel

(asi 45 %) a mimo potravinárskeho priemyslu (5 %) (Frančáková et al., 2002).

Repa cukrová, z ktorej sa v našich podmienkach získava finálny produkt – rafinovaný

cukor – je jednoúčelovou plodinou. Okrem finálneho výrobku sa využívajú aj odpady

a vedľajšie výrobné zvyšky (skrojky a vysladené rezky na kŕmenie, saturačný kal ako

hnojivo a melasa v chemickom a potravinárskom priemysle, resp. na kŕmenie)

(Frančáková et al., 2002).

Ďalšou významnou plodinou, z ktorej možno získavať cukor je cukrová trstina

(Saccharum officinarum.) Patrí do skupiny tráv a obsahuje asi 16 % cukrov, z čoho je asi

15 % sacharózy. Je to tropická rastlina, ktorá sa pestuje hlavne na plantážach v Západnej

Indii a Južnej Amerike. Táto trváca rastlina dorastá do výšky 6 metrov a obvykle má

priemer 2,5 – 5 cm a veľmi pripomína bambus (Lambertová-Ortizová, 2005; Linkešová,

Paveleková, 2007).

Zberá sa ručne sekaním mačetami alebo mechanicky kombajnmi ešte pred kvetom.

Spracovávajú sa steblá zbavené lístia (Obr. 6, Prílohy), pričom spracovanie sa musí

uskutočniť do 24 hodín od zberu, pretože inak dochádza k stratám vysušením a

mikrobiologickým rozkladom cukrov.

Po zbere sa cukrová trstina odváža do tovární na spracovanie. Trstina sa rozvlákni

(naseká) rotujúcimi nožmi a lisuje sa v sústave trojvalcových lisovacích stolíc alebo sa

trstinová šťava získava extrakciou. Vylisovaná, resp. vyextrahovaná trstinová šťava sa čistí

ľahšie ako repná šťava. Vzhľadom na vysoký obsah redukujúcich cukrov postačuje iba

mierne alkalické prostredie, a preto sa na vyzrážanie necukrov používa iba zriedené

vápenné mlieko (5 % CaO) (Linkešová, Paveleková, 2007). Vyzrážané necukry sa

odstránia dekantáciou a číra šťava sa zahustí vo vákuovej odparke a napokon sa očkuje

drobnými cukrovými kryštálikmi, ktoré podporujú kryštalizáciu. Po dosiahnutí príslušnej

veľkosti kryštálov sa zmes vleje do rýchlobežných odstrediviek. Ide skôr o rýchlo sa

otáčajúce sušičky, ktoré oddeľujú kryštály surového cukru od sirupovej bázy. Pri bielom

21

cukre sa biele kryštály oddeľujú od melasového sirupu a ďalej sa rafinujú kvôli farbe a

textúre. Hnedé cukry sa vyrábajú z rafinovaných bielych kryštálov, ktoré sa obaľujú

tenkou vrstvou melasy (Lambertová-Ortizová, 2005).

Ako ďalej uvádza Linkešová a Paveleková (2007), v trstinových cukrovaroch sa vyrába

iba surový cukor, rafinácia sa uskutočňuje v rafinériách. Trstinová melasa neobsahuje

betaín, preto sa môže použiť okrem kŕmenia aj na výrobu destilátov (pravého rumu).

1.4.1 Anatomická stavba cukrovej repy a jej súvislosť so spracovaním

Rastlina cukrovej repy sa skladá z nadzemnej a podzemnej časti. Nadzemná časť je

tvorená listami cukrovej repy, ktoré majú silné stopky a veľkú zvlnenú čepeľ.

Podzemnú časť tvorí buľva, ktorá sa skladá z osovej časti a koreňa. Osovú časť tvoria

epikotyl (hlava) a hypokotyl (krk) (Kulík et al., 2002).

Bretschneider (1980) uvádza, že sacharóza sa tvorí v asimilačnom aparáte – listoch,

v procese fotosyntézy. Tepelnú energiu (2825 kJ.mol-1) k tomu potrebnú dodáva slnečné

svetlo. Monosacharidy, ktoré sú výsledkom fotosyntézy sa účinkom enzýmov menia už

v listoch cukrovej repy na sacharózu a táto je transportovaná vodivým pletivom do buľvy.

Z hľadiska technologického spracovania sa po anatomickej stránke buľva rozdeľuje

na tri časti, a to:

hlava (epikotyl) – v prvom roku z nej vyrastá ružica listov, v druhom roku vyrastá

do kvetovej stonky. Táto časť zaberá asi 4 % hmotnosti buľvy. Obsahuje najmenej cukru

a najviac necukrov škodlivých pre výrobu, preto sa pri zbere spolu s listovou ružicou

orezáva – tzv. skrojky.

krk – tvorí prechod medzi hlavou a vlastným koreňom. Na tejto časti sa už

nenachádzajú listy ani vlásočnicové korienky. Dôležité je, že v tejto časti buľvy má repa

najväčšiu schopnosť vytvárať ochranné skorkovatelé pletivá, ktoré zabraňujú okrem iného

aj nadmernej strate vody z buľvy a udržujú potrebný turgor, čo je dôležité pri rezaní repy

(Muchová et al., 2008).

vlastný kolový koreň (radix) predstavuje asi 90 % hmotnosti a je surovinou

pre cukrovarnícky priemysel. V parenchymatických bunkách koreňa sú uložené hlavné

asimiláty cukrovej repy (Bretschneider, 1980). Musí spĺňať určité požiadavky, napr.

nesmie mať hlbokú koreňovú ryhu a veľa vlásočnicových korienkov, inak je sťažený

proces čistenia (Frančáková a Bojňanská, 1998).

22

1.4.2 Chemické zloženie buľvy cukrovej repy

Chemické zloženie cukrovej repy kolíše v závislosti od vlastností pôdy, odrody, použitej

agrotechniky, hnojenia, klimatických podmienok a ďalších možných činiteľov (Dudáš

et al., 1981).

Buľva cukrovej repy obsahuje asi 75 % vody a 25 % sušiny. Približne 5 % sušiny tvorí

repná dreň, 17,5 % cukry (predovšetkým sacharóza, ale aj invertný cukor a rafinóza) a

2,5 % necukry (ide o organické látky dusíkaté, organické látky bezdusíkaté a popoloviny -

význam majú predovšetkým rozpustné) (Frančáková a Bojňanská, 1998).

Černý et al. (1999) uvádzajú, že cukry predstavujú podstatnú časť sušiny repnej šťavy.

Najdôležitejším cukrom je disacharid sacharóza (Obr.7, Prílohy), ktorý z cukrovej repy

získavame difúziou, epuráciou, zahusťovaním a kryštalizáciou. Sacharóza dosahuje

v cukrovej repe koncentráciu v rozmedzí 15 – 18 %, max 20 – 22 %.

Sacharóza (C12H22O11) je disacharid zložený z molekuly glukózy a fruktózy Obr. 8, 9

(Prílohy). Je hlavným cukrom cukrovej repy, kvôli ktorému je pestovaná a spracovávaná.

Je významnou zložkou výživy človeka, rýchlo prechádza do organizmu, má príjemnú

sladkú chuť a energetickú hodnotu 16 540 - 16 750 kJ. kg-1 (Frančáková a Bojňanská,

1998).

Invertný cukor je zmes glukózy a fruktózy, v normálnej zdravej repe je jeho obsah malý

(0,05-0,2 %), za nepriaznivých podmienok sa však môže zvýšiť až na 1 %. V skrojkoch je

jeho obsah podstatne vyšší (1-5 %). Invertný cukor je opticky aktívny, otáča rovinu

polarizovaného svetla doľava (-20,03°), redukuje Fehlingov roztok a ľahko podlieha

alkoholickému alebo mliečnemu kvaseniu. Vzhľadom na to, že nekryštalizuje,

z technologického hľadiska ho považujeme za necukor (Frančáková a Bojňanská, 1998).

Invertný cukor sa nachádza v kvalitnej cukrovej repe v malých množstvách, avšak

pri nekvalitne skladovanej repe sa jeho obsah zvyšuje. Pri extrakčnom procese prechádza

invertný cukor z cukrovej repy do difúznej šťavy. V dôsledku mikrobiálnej aktivity počas

extrakcie dochádza k syntéze invertázy, ktorá následne štiepi sacharózu na invertný cukor,

čím sa jeho obsah v difúznej šťave ďalej zvyšuje. Invertný cukor sa počas čistenia štiav

degraduje na kyseliny a tak bezprostredne vplýva na straty cukru (Van der Poel et al.,

1998).

23

Rafinóza je trisacharid, ktorý je zložený z galaktózy, glukózy a fruktózy. Tento cukor sa

nachádza v cukrovej repe v pomerne malých množstvách, ktoré sa menia podľa pôdnych

a klimatických podmienok. Prechádza celou výrobou a hromadí sa v melase.

Z technologického hľadiska spracovania repy je tiež necukrom (Frančáková et al., 2002).

Je opticky aktívna, otáča rovinu polarizovaného svetla doprava (+123,01°) a skresľuje

(zväčšuje) polarizačnú hodnotu, čím je zdrojom neznámych strát. Negatívne ovplyvňuje

kryštalizáciu sacharózy (Frančáková a Bojňanská, 1998).

V buľve cukrovej repy nie je sacharóza rovnomerne uložená, nízky obsah cukru je

v hlave a bočných korienkoch, rovnako vonkajšie časti buľvy obsahujú menej cukru ako

vrstvy vnútorné. V miestach s najnižším obsahom cukru je najvyšší obsah necukrov

a naopak. Cukrová repa obsahuje 0,05 – 0,10 % redukujúcich cukrov. V priebehu

skladovania a v poškodených buľvách dochádza k zvyšovaniu ich množstva. Rovnako aj

pri nesprávnej difúzii sa ich obsah zvyšuje, najmä ak dôjde počas difúzie ku kontaminácii

mikroorganizmami, čo je spojené s poklesom pH. Obsah redukujúcich cukrov má podľa

Bretschneidera (1980), vplyv na polarimetrické stanovenie sacharózy, ako to vyplýva

z hodnôt [α]D20 uvedených v Tabuľke 3.

Tab. 3 [Fyzikálne vlastnosti monosacharidov]

Monosacharid Merná optická

otáčavosť

rovnovážna [α]D20

(°C)

Teplota topenia

tt

(°C)

Rozpustnosť

vo vode

c

(g 100g-1)

D - glukóza + 52,7 146 47,7 (t = 20 °C)

D - fruktóza -92,4 102 – 104 78,5 (t = 20 °C)

D - galaktóza + 80,2 167 68,3 (t = 20 °C)

L – arabinóza + 104,5 160 16,9 (t = 20 °C)

invertný cukor - 19,8

Zdroj: Bretschneider, 1980

Z hľadiska technologických vlastností cukrovej repy sú zaujímavé sprievodné látky

(necukry) obsiahnuté v repnej šťave, ktoré pri extrakcii sacharózy prechádzajú do surovej

šťavy, znižujú jej čistotu, zvyšujú množstvo melasy a negatívne ovplyvňujú výťažnosť

24

cukru. Necukry prítomné v repnej šťave delíme do troch skupín, a to organické látky

bezdusíkaté, organické látky dusíkaté a anorganické látky.

Anorganické necukry – popoloviny sú významnou zložkou cukrovej repy. Ich obsah a

zloženie v repe veľmi kolíše. Čím je repa zrelšia, tým obsahuje menej popolovín. Obsah

anorganických látok v cukrovej repe je dôležitým ukazovateľom jej technologickej akosti,

preto sa mu venuje zvýšená pozornosť. Z technologického hľadiska majú význam tie

minerálne látky, ktoré pri extrakcii cukru prechádzajú do šťavy, tzv. rozpustný popol.

Tvoria ho prevažne draselné a sodné soli organických kyselín, ktoré sú silne melasotvorné.

Cukrová repa obsahuje 0,4 – 0,6 % rozpustného popola. Tieto látky sa pri čerení vápnom

a saturácií oxidom uhličitým neodstránia, koncentrujú sa v melase, ktorá obsahuje

9 – 10 % popola (Rybáček, 1985).

Organické kyseliny sú prítomné najmä vo forme solí, iba malá časť sa vyskytuje ako

voľné kyseliny, ktoré spôsobujú, že repná šťava je slabo kyslá. Kyseliny a ich soli pôsobia

ako tlmivé roztoky a udržujú stabilné pH, nutné pre správnu funkciu buniek a pletív.

Reakcia čerstvej šťavy sa pohybuje v rozmedzí pH 6,2 – 6,6 (Friml, 1977).

V repe sú organické kyseliny obsiahnuté väčšinou v malých koncentráciách ako prechodné

alebo konečné produkty metabolizmu sacharidov. Do difúznej šťavy sa dostávajú buď

priamo z repy, alebo môžu vznikať počas spracovania. Medzi kyseliny, ktoré sa vyskytujú

priamo v cukrovej repe patrí kyselina citrónová, šťavelová, jablčná, jantárová, adipová,

vinná, mliečna, octová, mravčia (Bretschneider, 1980). Počas spracovania vznikajú v

difúznej šťave ďalšie organické kyseliny rozkladom sacharózy alebo invertného cukru

vplyvom pH a teploty, činnosťou mikroorganizmov a rozkladom prítomných necukrov

(Van der Poel et al., 1998).

Anorganické kyseliny sú zastúpené kyselinou fosforečnou, chlorovodíkovou, sírovou -

vo forme solí. Šťava cukrovej repy je kyslá (pH 6,0 - 6,5) a nesprávnym skladovaním

môže klesnúť až na pH 5,0 (Frančáková a Bojňanská, 1998).

Saponíny sa v repe vyskytujú v množstve okolo 0,3 %. Čistý saponín je vo vode takmer

nerozpustný. Pôsobením vody na repnú hmotu sa vo vode slabo rozpúšťa na koloidný

roztok. Vo vodných alkalických roztokoch sa rozpúšťa ľahko. Je silne povrchovo aktívny

a tvorí trvalú penu, ktorá sa nepriaznivo prejavuje počas saturácie.

25

Repné tuky sa nachádzajú v množstve 0,01 - 0,03 %. Kyselinovú zložku, ktorou je

glycerín esterifikovaný, tvorí kyselina olejová, eruková a palmitová.

Farbivá vznikajú v sladkých rezkoch a v difúznej šťave enzymatickou oxidáciou

vzdušným kyslíkom alebo neenzymatickou autooxidáciou fenolických zlúčenín. Veľký

význam majú tiež farbivá vznikajúce počas spracovania cukrovej repy, ktoré významne

technologicky a ekonomicky vplývajú na celú výrobu. Vznik týchto farbív je spojený

s rozkladom cukru a s poklesom pH, pretože sa adsorbujú na kryštáloch sacharózy, zvyšujú

straty cukru a znižujú jeho obchodnú hodnotu (Bretschneider, 1980).

Dusíkaté látky – v množstve okolo 1,0 - 1,2 % Bretschneider (1980) rozdeľuje

nasledovne:

dusíkaté látky (1,2 %)

bielkoviny (0,7 %) nebielkovinové látky (0,5 %)

aminokyseliny amidy a amoniak betaín

(0,2 %) (0,15 %) (0,15%)

Podľa Bretschneidera (1980), väčšina dusíkatých látok prechádza do difúznej šťavy, čo

je veľmi dôležité z technologického hľadiska. V priebehu epurácie sa odstránia bielkoviny,

niektoré aminokyseliny, aminy a amoniak, neodstráni sa betain, cholín, dusičnany, puríny

a väčšina aminokyselín. Dusíkaté látky, ktoré sa v priebehu epurácie neodstránia a prejdú

až do melasy, sú nazývané “škodlivý dusík“.

V cukrovej repe sú z hľadiska technologického spracovania dôležité bielkoviny, ktoré sú

prevažne globulárneho typu. Sú rozpustné vo vodných roztokoch solí nízkej koncentrácie.

Podieľajú sa na výstavbe rastlinných buniek. Sú pevne viazané na repnú dreň a pri lisovaní

len z časti prechádzajú do repnej šťavy. Vo vylisovanej repnej šťave sa nachádza len

0,06 – 0,10 % dusíka vo forme bielkovín. V priebehu extrakcie sladkých rezkov

pôsobením teploty 70 – 73 °C bielkoviny väčšinou koagulujú. K ich úplnému odstráneniu

dôjde pri čerení surovej šťavy vápnom (Rybáček, 1985).

26

Aminokyseliny a amidy nie je možné vyzrážať vápnom, preto prechádzajú takmer

bez zmeny až do melasy. K najdôležitejším patria: glutamín, asparagín, kyselina

glutamová, alanín, glycín, valín ... Varom v alkalickom prostredí sa rozkladajú na amoniak

a príslušné kyseliny, čím klesá alkalita odparovaných štiav (Dudáš, 1981; Frančáková

a Bojňanská, 1998).

Jednou z najdôležitejších dusíkatých látok repy je betaín, ktorý patrí medzi organické

zásady. Vzhľadom na svoju malú reaktivitu pri zahrievaní s vápnom sa nemení ani

pri vysokej teplote a prechádza celým technologickým procesom výroby cukru až

do melasy, kde sa hromadí v množstve 4 - 6 %, v závislosti od ročníka. V repe sa nachádza

0,1 - 0,2 % betaínu (Bretschneider, 1980).

Purínové zásady sú produktom rozkladu nukleových kyselín a zložitých bielkovín

bunkového jadra. V repe sú prítomné len v malom množstve. Patria sem adenín, guanín,

xantin, hypoxantin. Žiadna z týchto látok sa v priebehu epurácie neodstráni a všetky

prechádzajú až do melasy. Z hľadiska technologickej akosti cukrovej repy nemajú žiadny

význam (Rybáček 1985, Bretschneider, 1980).

Enzýmy sú makromolekulárne bielkovinové katalyzátory reakcií prebiehajúcich

v živom organizme cukrovej repy. Aktivita enzýmov sa dá vhodnou voľbou prostredia,

napr. teplotou, hodnotami pH a rôznymi chemikáliami stupňovať alebo naopak –

inhibovať. Medzi dôležité enzýmy obsiahnuté v cukrovej repe patria hydrolázy (najmä

invertáza) a fosfatázy.

V malom množstve sa v repe nachádzajú aj vitamíny – B1, B2, kyselina nikotínová (B3),

pantoténová (B5), kyselina cholová, pyridoxin (B6), biotin. Niektoré vitamíny prechádzajú

pri spracovaní buliev až do melasy a môžu ovplyvniť jej spracovateľnosť fermentačnými

postupmi (Rybáček, 1985).

1.4.3 Tvorba úrody repy s ohľadom na jej množstvo a kvalitu

27

Tvorba úrody cukrovej repy je zložitý proces, ktorého priebeh a výsledok je

ovplyvňovaný zložitosťou vzájomných vzťahov medzi rastlinami a podmienkami

prostredia (Černý et al., 2000).

Na tvorbe úrody sa podľa Kováčovej (1996), okrem geneticky podmienených činiteľov

a priebehu počasia zúčastňuje veľa vplyvov agrotechnickej povahy. Z nich dôležitú úlohu

má výživa. Výživa a hnojenie sa výrazne podieľajú na zvyšovaní úrody.

Formovanie úrody poľnohospodárskych plodín je proces veľmi zložitý. Jeho priebeh

a výsledok závisia od vzájomného pôsobenia rastlín s podmienkami vonkajšieho

prostredia. Dosahovanie optimálnych a stabilných úrod poľných plodín je podmienené

optimalizáciou základných agroekologických podmienok vzťahujúcich sa na jednotlivé

rastové fázy rastlín.

V rastových procesoch cukrovej repy ale i ostatných plodín sa v plnej miere odzrkadľujú

vývinové procesy organizmu a procesy látkovej premeny, pričom závislosť jednotlivých

článkov tohto reťazca od podmienok vonkajšieho prostredia je rôzna (Gizbullin,

Ponomarenko et al., 1996).

1.4.4 Kvalita a požiadavky na cukrovú repu

Podľa Skalického et al. (1994), technologická akosť cukrovej repy nie je len

záležitosťou jej cukornatosti a chemického zloženia. Ide o komplex biologických,

chemických, fyzikálno - chemických a mechanických vlastností repnej buľvy, ktoré

rozhodujú o jej rentabilnom a vhodnom skladovaní a továrenskom spracovaní

pri dosiahnutí vysokej výťažnosti bieleho cukru – rafinády.

Z biologických vlastností sú to hlavne tvar, veľkosť a hmotnosť buľvy, jej vyzretosť,

zdravotný stav a odolnosť voči skládkovým chorobám. Z chemických vlastností je

najdôležitejší obsah sacharózy (cukornatosť) a obsah necukrov, hlavne sodných

a draselných solí, dusíkatých látok a redukujúcich cukrov. Z fyzikálno – chemických

vlastností sú dôležité hlavne pH, turgor (osmotický tlak) bunkovej šťavy a jej farba.

Z mechanických vlastností má najväčší význam pružnosť, pevnosť a odpor k rezu

(Zahradníček et al., 2003).

Pri cukrovej repe ako plodine, ktorú používame na získavanie cukru, je kvalita

reprezentovaná tzv. technologickou kvalitou vyplývajúcou z účelu použitia tejto plodiny.

Aj napriek tomu, že rozhodujúcou je tzv. “vnútorná kvalita“, má svoje opodstatnenie aj

28

tzv. “vonkajšia kvalita“, ktorá je podmienená anatomickou stavbou a vlastnosťami týchto

súčastí.

Vnútorná kvalita cukrovej repy je daná pomerom medzi cukrom a škodlivými

necukrami. Tento pomer má pre vnútornú kvalitu základný význam. Škodlivé necukry

majú vplyv na výťažnosť bieleho cukru a na náklady na kryštalizáciu potrebnú

na dosiahnutie konštantnej kvality cukru. Okrem obsahu škodlivých necukrov má

rozhodujúci význam aj ich iónové zloženie, z ktorého potom vyplýva aj alkalita repy.

Základom pre celkové určenie technologickej alebo vnútornej kvality cukrovej repy

ostáva však obsah cukru. Cukry predstavujú podstatnú časť sušiny repnej šťavy.

Najdôležitejším cukrom je disacharid sacharóza, ktorý z cukrovej repy získavame difúziou,

epuráciou, zahusťovaním a kryštalizáciou. Rozloženie jednotlivých zložiek v repnej buľve

je rozdielne, čo treba brať do úvahy pri analýzach repných buliev (Bajči et al., 1997).

Podľa Schiwecka (1997), keď hovoríme o technologickej kvalite repy, myslíme

zvyčajne na jej chemické vlastnosti, t.j. na obsah cukru, dreň a rozpustné necukry.

Vlastnosti cukrovej repy a jej štiav určujúce kvalitu rozdelil Detter (1994) nasledovne:

1. Biologické

a) tvar koreňa (priľnavosť nečistôt)

b) uloženie v pôde (podiel hlavy)

c) rozvetvenie koreňa

d) odolnosť voči vybiehaniu

e) odroda (vyrovnanosť)

f) skladovateľnosť (straty cukru predychávaním)

2. Fyzikálne

a) odolnosť voči vonkajším vplyvom

b) vláknitosť (drevnatenie)

c) elasticita (lámavosť)

3. Chemické

a) cukornatosť

b) obsah sušiny

c) obsah necukrov - (K, Na, α – amino N, invertný cukor, rafináda, pektíny,

betaín, atď.)

29

Bubník a Kadlec (2002) považujú z hľadiska kvality cukrovej repy za najdôležitejšie

tzv. melasotvorné látky, ktoré majú schopnosť zvyšovať rozpustnosť sacharózy.

Kvantitatívne je melasotvornosť (alebo miera zadržania cukru v melase) vyjadrená

melasotvorným koeficientom necukrov MK. Je to bezrozmerné číslo vyjadrené

hmotnosťou cukru, ktorú jednotka hmotnosti necukru zadržuje v melase.

Z hľadiska melasotvornosti sa necukry rozdeľujú do troch skupín:

silne melasotvorné (MK > 2,4)

stredne melasotvorné (0,8 ≤ MK ≥ 1,1)

slabo melasotvorné (MK < 0,8)

Technologická kvalita cukrovej repy sa utvára na poli a jej dokonalá znalosť je dôležitá,

ako pre voľbu optimálneho termínu zberu, tak i pre šetrnú manipuláciu v pozberovom

období a jej racionálne skladovanie (Skalický et al., 1995).

Podľa Medveďa (1999), ak hodnotíme repu podľa jej cukornatosti, resp. úrody

digesčného cukru z ha, ide o hodnotenie obchodné, ktoré nevyjadruje úplne akosť repy

na spracovanie v cukrovare. Z hľadiska cukrovarníckeho sa hodnotí predovšetkým

cukornatosť a potom obsah necukrov, z ktorých významné miesto zaujímajú α – amino N,

K a Na. α – amino N (tzv. škodlivý N) je škodlivým balastom pri technologických

procesoch a pri čistení štiav. Draslík sa zaraďuje medzi popoloviny, ktoré ovplyvňujú

výťažnosť cukru i tvorbu melasy. V popolovinách má zo všetkých prítomných prvkov

najväčšie zastúpenie. Medzi popoloviny zaraďujeme aj sodík, ktorý je veľmi významným

činiteľom v technologickej akosti ako tvorca melasy. Cukor, ktorý z repy získavame,

spracovanie neruší, necukry, ktoré predstavujú v repe nepostrádateľnú súčasť, áno.

Príčinou zvýšeného obsahu necukrov v repe môže byť:

vysoká zásoba K, Na a N v pôde

vysoké hnojenie K alebo N

krátka vegetačná doba

veľký podiel solitérnych rastlín v medzerovitom poraste

odroda

nízky úrodový efekt dodaných živín do určitej miery predbieha tvorbu

biomasy

30

Cukrovarnícky priemysel vyžaduje surovinu určitých vlastností, ktorá má zaručiť

maximálnu výťažnosť a kvalitu finálneho produktu – bieleho cukru (Frančáková et al.,

1995).

Technologická hodnota cukrovej repy nie je určovaná jednou veličinou, ale celým

súborom jej vlastností, z ktorých niektoré zohrávajú rozhodujúcu úlohu.

Na základe týchto vlastností stanovených rozborom sa potom vypočítavajú ďalšie

veličiny, ktoré pomáhajú ozrejmiť jej technologickú hodnotu. Jednou z takýchto hodnôt je

kvocient čistoty repnej šťavy, nakoľko cukrovarníctvo je priemyslom, v ktorom ide

o zvyšovanie kvocientu čistoty.

Základnými analytickými veličinami pri posudzovaní technologickej hodnoty cukrovej

repy sú:

- cukornatosť (digescia, sacharizácia), stanovená polarimetricky v °S

- rozpustné popoloviny stanovené konduktometricky v % na repu

- obsah K a Na v mmol.100g-1 repy, stanovené plamennou fotometriou

- obsah alfa-amino-N v mmol.100g-1 repy, stanovený kolorimetricky (škodlivý N)

(Muchová et al., 2008).

Rovnako uvádzajú aj Frančáková et al. (1995), že technologická akosť cukrovej repy

nezávisí len od je cukornatosti a chemického zloženia.

Z hľadiska technologickej hodnoty je základným kritériom kvality buliev ich

cukornatosť (digescia), stanovená polarimetricky, čo znamená, že táto hodnota neudáva

obsah čistej sacharózy v repe, nakoľko výsledný nález ovplyvňujú aj niektoré opticky

aktívne zložky necukrov. Aj napriek tomu, že je cukornatosť repy významným kritériom

jej kvality, hľadali sa cesty na presnejšie vyjadrenie technologickej hodnoty tejto plodiny,

pretože výsledná kvalita je podmienená komplexom rôznych faktorov a ich vzťahov.

Za najvyššiu technologickú hodnotu cukrovej repy sa pokladá tá, pri ktorej sa umožní

maximálny zisk sacharózy prítomnej v šťave pri najnižších prevádzkových nákladoch.

Šandera a Drachovská sformulovali vzťahy na vyjadrenie technologickej hodnoty

(Muchová et al., 2008).

Za základnú hodnotu kvality repy treba pokladať výťažnosť bieleho cukru – B faktor.

Táto hodnota udáva výťažnosť (produkciu) bieleho cukru (rafinády) v % na hmotnosť

cukrovej repy.

31

Pre túto hodnotu boli sformulované nasledovné vzťahy:

podľa Šanderu a Drachovskej: B = Dg – St – 4 . Pp

podľa Ľudeckého: B = Dg – 4,25 Pp – 25 aN

podľa Oplatku: B = Dg – 1,0 - 4,25 Pp

kde: B - výťažnosť bieleho cukru (rafinády) v %

Dg - digescia (cukornatosť) cukrovej repy v °S stanovená polarimetricky

St - surovárenské straty cukru v % na repu

Pp - obsah konduktometrického popola v % na repu

aN - obsah amidického dusíka v % na repu (Frančáková et al., 2002).

Na výpočet B faktora potrebujeme poznať aj Pp – rozpustné popoloviny. Sú súčasťou

popolovín, ktoré vo výrobnom procese prechádzajú do šťavy a bránia kryštalizácii

(získavaniu) sacharózy. V procese konduktometrického satanovenia sa obsah rozpustného

popola vypočíta nasledovne: Pp = 658 . G . C

kde: G – nemeraná vodivosť v siemensoch (S)

C – konštanta elektródy (Tichý, 1989).

Reinefeld odvodil vzťah na výpočet produkcie bieleho cukru, nie na základe rozpustných

popolovín, ale na základe obsahu K, Na a α- amino N.

B = Dg – [(K + Na). 0,343 + αN . 0,094 + 0,29] % na repu

Ako uvádza Bubník a Kadlec (2002), obdobne sa na základe týchto zložiek počítajú

straty cukru v melase podľa vzťahu:

CM = 0,343 [K + Na] + 0,094 [αN] - 0,31 % na repu

Na základe viacročných pokusov v technickom zariadení cukrovaru, kde bola sledovaná

bilancia vstupov a výstupov pri spracovaní repy, vypracoval ,,Inštitút pre technológiu

cukru“ v Braunschweigu novú formulu pre hodnotenie kvality repy, ktorá nahrádza starú

Reinefeldovu rovnicu.

32

B = Dg – [0,12 . (Na + K) + 0,24 αN + 1,08] % na repu

t.j.: význam K + Na klesá o 65 %

význam αN stúpa o 270 %

Z hľadiska spracovania cukrovej repy má značný význam aj tzv. alkalický koeficient

daný vzťahom:

AK=(K+Na)α N

Táto hodnota je veľmi dôležitá z hľadiska udržania alkalickej reakcie v priebehu

spracovania cukrovej repy, aby sa zabránilo rozkladu sacharózy na invertný cukor.

Pre celkové posúdenie pestovateľského výsledku sa tiež bilancuje tzv. produkcia

polarizačného cukru a produkcia rafinády podľa nasledovných vzťahov:

Ppc = 0,01 . (Ub.P) [t.ha-1]

Pr = 0,01 . (Ub.BZ) [t.ha-1]

kde: Ppc – produkcia polarizačného cukru v t.ha-1

Ub - úroda buliev t.ha-1

P - polarizácia (cukornatosť) v °S

Pr - produkcia rafinády v t.ha-1

BZ - výťažnosť rafinády v % na repu (Bajči et al., 1997).

Miklovičová (2001) uvádza prehľad základných kvantitatívnych a kvalitatívnych

parametrov cukrovej repy:

Úroda buliev (ÚB) [t.ha-1]

Cukornatosť – digescia (Dg) v °S

Úroda polarizačného cukru (Úpc) [t.ha-1]

Straty cukru v melase (MS) v %

Výťažnosť rafinády (bieleho cukru) – (BZ) v %

Úroda rafinády (bieleho cukru) – (BC) [t.ha-1]

Obsah popolovín (K, Na) [mmol.100g-1]

Obsah α-amino N (αN) [mmol.100g-1]

33

Pre výťažnosť melasy – M faktor bol stanovený vzťah:

M = 8 . Pp alebo M = 11 . (Pp - 0,12)

Tento faktor udáva výťažnosť (produkciu) melasy s  polarizáciou 50 % na hmotnosť

cukrovej repy.

Dôležitou veličinou, ktorá umožňuje posúdiť technologickú hodnotu cukrovej repy,

odlíšiť odrodové, či druhové zatriedenie je MB faktor, ktorý vyjadruje množstvo

vyprodukovanej melasy na vyrobený biely cukor v percentách (Muchová et al., 2008).

Bajči et al. (1997) uvádzajú, že čím je MB faktor nižší, tým je kvalita cukrovej repy

ako suroviny pre získavanie cukru vyššia. Repa s vynikajúcou technologickou hodnotou

by mala mať túto hodnotu od 12 -18.

Tento faktor možno stanoviť zo vzťahu:

MB=100 . MB v % alebo MB= 800 . Pp

Dg – St – 4 . Pp v %

Na základe hodnôt MB faktora cukrovú repu možno posudzovať nasledovne:

technologická kvalita cukrovej repy hodnota MB faktora

vynikajúca technologická hodnota 12 - 18

dobrá kvalita v septembri 20 - 30

dobrá kvalita v októbri 18 - 25

nezrelá alebo defektná repa 25 - 40

veľmi zlá, nezrelá alebo napadnutá hnilobou 80 – 150

Rovnako možno podľa MB faktora zatriediť repu podľa jej druhov takto:

typ repy MB faktor

cukornaté typy (C - odrody) 23

úrodové typy (V - typy) 28

polocukrové repy 69 - 90

kŕmne repy 90 -120

(Muchová et al., 2008).

34

Ďalšie faktory charakterizujúce technologickú kvalitu cukrovej repy sú nasledovné:

Kvocient čistoty (Q) - je mierou čistoty cukornatej látky a charakterizuje percentuálny

obsah cukru v sušine:

100.P Q = ---------- Suš

kde: P – obsah sacharózy stanovený polarimetricky

S – koncentrácia sušiny v hmotnostných percentách

Rendement (Rdt) vyjadruje množstvo bieleho cukru v %, ktoré sa získa dokonalou

rafináciou surového cukru bez strát za predpokladu, že sa dosiahne melasa s nižšou

čistotou a vyšším popolom:

Rdt = P – 5 . Pp

Najdôležitejším znakom technologickej hodnoty cukrovej repy je cukornatosť (Dg).

Pod digesciou sa rozumie hmotnostné % sacharózy stanovené polarimetricky

(Tichý, 1989).

35

1.5 Technológia spracovania cukrovej repy

Technológia výroby cukru z cukrovej repy je náročná, pozostáva z radu za sebou idúcich

procesov a operácií:

REPA ↓

voda → plavenie, pranie, rezanie → listy, burina, kamene, hlina ↓

sladké rezky ↓

voda → extrakcia → vylúhované rezky ↓

difúzna šťava ↓

epurácia ↓

vápenné mlieko, CO2 → 1. saturácia, 2. saturácia, filtrácia → saturačný kal, CaCO3

↓ ľahká šťava

↓ odparovanie → voda

↓ ťažká šťava

↓ varenie 1. cukroviny

↓ zelený sirup

↓ varenie 2. cukroviny → čierny a zadinový sirup, melasa

↓ surový cukor

↓ rafinácia

↓ voda → afinácia, rozpúšťanie, odfarbenie, filtrácia, odstredenie → afinačný sirup ↓

1. a 2. klér ↓

varenie cukroviny ↓

KONZUMNÝ CUKOR (RAFINÁDA)

36

Základným produktom cukrovarníckej výroby je sacharóza (repný, resp. trstinový cukor).

Vedľajšími produktmi repného cukrovarníctva sú vylúhované rezky, melasa a saturačný

kal (Linkešová, Pavelková, 2007).

1.5.1 Zber cukrovej repy, doprava a manipulácia s repou po zbere

Podľa Bajčiho et al. (1997), jedným z dôležitých agrotechnických opatrení, ktoré

rozhodujú o výške úrody, kvalite a cukornatosti buliev je zber. Z fyziológie cukrovej repy

je známe, že k zásadným zmenám pri formovaní úrody dochádza v druhej polovici

vegetácie. Z doterajších pozorovaní sa zistilo, že cukrová repa dosahuje svoju

fyziologickú, a tým aj technologickú zrelosť v období okolo 185. dňa vegetácie, čo je

v našich podmienkach okolo 15. októbra. Tabuľka 4 poukazuje na vplyv vegetačnej doby

na tvorbu úrody.

Tab. 4 [Vplyv vegetačnej doby na tvorbu úrody]

Vegetačná doba Úroda buliev Cukornatosť v % Úroda

161 - 170 40,7 15,87 6,5

171 - 180 44,1 16,03 7,1

181 - 190 44,5 16,15 7,2

191 - 200 46 16,05 7,4

Zdroj: Šroller et al. (1997)

Podľa Kulíka (1997) cukrová repa prekonáva tri fázy zrelosti:

technologická zrelosť, ktorá je charakterizovaná cukornatosťou okolo 17,5 %,

s obsahom organických dusíkatých látok a bezdusíkatých látok 2,0 a obsahom

rozpustných popolovín 0,5 %.

fyziologická zrelosť, ktorá nasleduje koncom októbra, je charakterizovaná

tzv. ,,nulovým stavom“, t.j. fotosyntéza sa rovná dýchaniu. V tejto zrelosti sa

ukončí tvorba cukru.

botanicko – biologickú zrelosť repa dosahuje v druhom roku vegetácie.

37

Pri zbere je dôležité dodržiavať určité zásady:

ako prvú treba zberať repu napadnutú chorobami a škodcami, pretože

u takýchto porastov nie je možné počítať s prírastkami,

repu fyziologicky nevyzretú nepoužívať na dlhodobejšie skladovanie,

pri voľbe termínu zberu zohľadňovať odrodové vlastnosti,

termín zberu voliť podľa termínu sejby,

dbať na správnu techniku zberu, najmä na správne orezávanie a čo

najmenšie mechanické poškodenie (Bajči et al., 1997).

So zreteľom na zabezpečenie dobrej ekonomiky výroby a technologickej kvality

cukrovej repy sa požaduje, aby zrez buľvy bol prevedený podľa STN 46 2110 tak, že

buľva repy je zbavená listovej ružice a časti hlavy hladkým rezom tesne pod zelenými

pupeňmi, zaschnuté stopy po odpadnutí listov môžu byť ponechané. Zvlášť škodlivý je

nízky zrez buliev, pri ktorom najcukornatejšie partie buľvy končia v skrojkoch, kým

pre priemyselné spracovanie do cukrovaru je dodávaná ostávajúca menej kvalitná časť

buľvy (Skalický et al., 1995).

Doprava a manipulácia s repou po zbere

So zreteľom na zabezpečenie dobrej skladovateľnosti a minimalizáciu strát v období

medzi zberom a továrenským spracovaním repy je nutné dbať na šetrné zaobchádzanie

s repou na poli, pri jej nakladaní, doprave a ukladaní na skládku. Zvlášť je dôležité, aby

repa pri dvojfázovom zbere nebola ponechávaná v riadkoch na poli.

Repa na skladovanie by mala byť zbavená všetkých prímesí a nečistôt. Pri doprave repy

a jej manipulácii je nutné mať na pamäti, že akékoľvek mechanické poškodenie je spojené

so stratou cukru, súčasne je príčinou kontaminácie buliev fytopatogénnou mikroflórou.

Zahradníček et al. (2004) ďalej uvádzajú, že je účelné pred nakladaním repy na poli

do dopravných súprav oddeľovať hlinu a iné nečistoty a prímesi od buliev vhodnými

separátormi.

1.5.2 Skladovanie cukrovej repy na skládkach

Počas celej cukrovarníckej kampane, ktorá u nás trvá od septembra do decembra, musí

byť práca cukrovaru nepretržitá. Všetka cukrová repa sa po zbere priváža do cukrovaru

nákladnými autami.

38

Ako uvádza Skalický et al. (1995), pozberaná repa, t.j. buľva, z ktorej boli odstránené

listy s časťou hlavy (skrojky) je stále živý organizmus a má svoj špecifický

a bioenergeticky vysoko stratový metabolizmus, (výstižnejšie katabolizmus), kde hlavným

fyziologickým pochodom je dýchanie, pri ktorom sa biologicky spaľuje sacharóza (repa

predýchava cukor). Na tento proces pripadá pri dlhodobom skladovaní repy 70 – 80 %

všetkých strát cukru. Zostávajúcich 20 – 30 % predstavujú straty mikrobiologické,

spôsobené škodlivou činnosťou skládkových fytopatogénnych mikroorganizmov (prevažne

mikroskopické huby a bakteriálne hniloby).

Za normálnych podmienok pri bežnom skladovaní buliev cukrovej repy na skládke

priemerné denné straty hmotnosti buliev dosahujú 0,060 – 0,080 %, straty cukornatosti

0,015 – 0,030 % a straty polarizačného cukru 0,120 – 0,190 % (Dostupné na internete:

http://mech.uniag. sk/katedry/ksvs_stare/MVS1/17_04.pdf).

Na skladovanie je treba myslieť už pri zbere. Zahradníček (1994) upozorňuje, že

akékoľvek poranenie pozberanej repy je spojené so stratou cukru. V mieste poranenia

vykazuje buľva výrazne vyššiu intenzitu dýchania a straty cukru. Analogicky je poškodená

repa rýchle kontaminovaná skládkovými chorobami a nemožno ju dlhodobo skladovať.

Podľa Dudáša (1981) pôsobí na skladovateľnosť cukrovej repy rad vnútorných

a vonkajších činiteľov. Ich dokonalé poznanie je základnou podmienkou racionálnej

starostlivosti a preventívnej ochrany.

Z vnútorných činiteľov sú najdôležitejšie: Z vonkajších činiteľov sú to:

1. tvar buliev 1. teplota

2. veľkosť a hmotnosť buliev 2. poranenie repy

3. výška rezu 3.výživa repy

4. stupeň zrelosti 4. choroby a zdravotný stav

5. odroda 5. podiel prímesi a nečistôt

6. tvar a veľkosť repných hromád

Cieľom ochrany hroblí, ktoré sa formujú na okraji poľa, ale i na pevných skládkach, je

zmenšovanie strát počas skladovania suroviny, udržanie dobrej akosti a zväčšenie

možnosti očistenia suroviny od nečistôt. Za týmto účelom Považský cukor u svojich

pestovateľov podporuje prikrývanie priziem cukrovej repy ochrannou textíliou, čím

dosahuje zlepšenie mikroklímy v skladovanej cukrovej repe, v ktorej nedochádza

39

k premŕzaniu hlavnej vrstvy, čo zaručuje udržanie rovnomernej a homogénnej kvality

prizmy, nedochádza k naklíčeniu, hnilobám, zvyšovaniu teploty vo vnútri prizmy, a tým

k enormnému predýchaniu skladovanej cukrovej repy. Z toho potom vyplývajú menšie

straty pri cukornatosti, nižší obsah prímesí a lepšia manipulácia pri čistení a nakladaní

cukrovej repy (Šulík et al., 2008).

1.5.3 Plavenie a pranie repy

Cukrová repa sa do cukrovaru dováža na nákladných autách a tiež sa používajú autá

na prenos repy zo skládky k Riedingerovým kanálom. Z áut sa splavuje prúdom vody

mohutným čerpadlom Elfa, pričom sa prúdom vody súčasne prečisťuje. Riedingerovými

kanálmi, ktoré majú lapače listov a kameňov, sa dopravuje repa do práčky. Na zdvíhanie

repy do práčky sa používajú repné čerpadlá. Pred vstupom do práčky sa od repy musí

oddeliť znečistená plaviaca voda, aby sa nemiešala s čistou pracou vodou. Voda v práčke

postupuje v protismere pranej cukrovej repy. Pracia voda má mať teplotu 5 – 15 °C, pH 7 a

musí byť biologicky nezávadná. V repnej práčke sa má repa očistiť od zeminy a iných

nečistôt, majú sa zachytiť špecificky ťažšie (kamene, piesok) alebo ľahšie (listy, slama,

burina) predmety. Zeminy sa repa dobre zbavuje vtedy, ak je v koryte práčky málo vody, a

tak dochádza k vzájomnému treniu repy a tým sa čistí. Ťažšie a ľahšie prímesi sa oddeľujú

lepšie, keď je v koryte práčky veľa vody, t.j. keď repa pláva (Bojňanská a Frančáková,

1998).

Pomocou špeciálnych ventilov v práčke sa udržiava vyžadovaná hladina vody, v ktorej sa

repa mechanicky dôkladne a definitívne očistí od všetkých nečistôt. Keď repa prejde celým

procesom prania, prepravuje sa do zásobníkov repy (Bložon a Gérer, 2004).

V priebehu týchto operácií vznikajú hmotnostné straty cukru, najmä vylúhovaním

z poranených častí do plaviacej a pracej vody. Za normálnych podmienok sú tieto straty

malé, okolo 0,02 – 0,03 %. Straty odlamovaním korienkov predstavujú asi 1 %. Počas

týchto operách repa prijíma vodu v množstve 0,5 -1,5 %. Čas plavenia a prania ako aj

teploty používanej vody, majú vplyv na výšku strát cukru.

Vypraná repa sa dopravuje dopravníkmi, ktoré sú upravené tak, aby sa repa čo najmenej

poškodila, na rezanie, resp. váženie (Bojňanská a Frančáková, 1998).

40

1.5.4 Výroba repných rezkov

Na získanie cukru z repy difúziou je potrebné vyrobiť repné rezky (Obr.10, Prílohy)

vhodného tvaru a veľkosti, aby vysladenie prebehlo dokonale a rýchle. Tzv. sladké rezky

sa získavajú na rezačkách rozličných konštrukcií (Bretschneider, 1980).

Vypraná repa sa dopravuje dopravníkom do zásobníkov nad rezačkami. Výška vrstvy

repy nad nožmi doskových rezačiek býva asi 1,5 až 3,0 metre. Rezačky majú Gollerove

nože, ktoré sú polorezné, majú dva nože patriace k sebe, ktoré sú jeden voči druhému

posunuté. Tieto režú repu na tenké prúžky žliabkovitého tvaru. Nože sú uchytené

na kruhových doskách otáčajúcich sa okolo zvislej osi. Rezná rýchlosť nožov je 4 – 8 m.s -1

(Drdák a kol., 1996).

Rezačky majú dávať rezky s maximálnou plochou, s hladkým povrchom, majú tvoriť čo

najmenej drte a poškodzovať čo najmenej buniek. Táto požiadavka je veľmi dôležitá,

pretože čím je menej poškodených buniek, tým je vyšší kvocient čistoty získanej difúznej

šťavy. Pri dobrej práci rezačky sa poškodzuje asi 3 -5 % buniek úplne, 35 – 40 % čiastočne

a zvyšok tvoria nepoškodené bunky. Pre priebeh difúzneho procesu je rozhodujúca akosť

rezkov. Jej dôležitým parametrom je dĺžka 100 g vyjadrená v metroch, množstvo drte

v percentách a tvar rezkov. Tie majú byť optimálne dlhé, strednej hrúbky, žliabkovitého

tvaru, hladké a pružné. Z rezačky sa narezané sladké rezky dopravujú pásovým

dopravníkom do difúzerov. Doprava sladkých rezkov má byť podľa Dudáša et al. (1981)

čo najrýchlejšia.

Cukor uložený v uzavretých bunkách repy môžeme získať voľnou extrakciou

(vyplavením vodou) iba z otvorených buniek, teda narezaním (otvorením, poškodením

buniek rezom). V praxi sa takto získa asi 1/3 cukru z repy. Zvyšné 2/3 cukru sa získavajú

difúziou (Linkešová a Paveleková, 2007).

1.5.5 Ťaženie difúznej šťavy

Vylúhovanie cukru sa zakladá na fyzikálnochemických procesoch difúzie, osmózy

a dialýzy cukru, ktoré prebiehajú zohrievaním denaturovaného tkaniva cukrovej repy.

Procesom vylúhovania sa rezky vysladia na obsah asi 0,5 % cukru a získa sa veľmi čistá

difúzna šťava. Je nevyhnutné používať rezky dobre kvality, lebo efekt vysladenia závisí

od povrchu, ktorým rezky prichádzajú do styku s vodou. Tento povrch závisí od hrúbky

rezkov (Chmielakowa et al., 1973).

41

Difúziou sa rozumie schopnosť samovoľného vyrovnávania koncentrácie dvoch rozlične

koncentrovaných roztokov. Všetky difúzne procesy majú jeden spoločný znak, ktorým je

prechod hmoty z jednej fázy do druhej cez rozhranie fáz. Pri ťažení šťavy ide o prechod

z jednej kvapalnej fázy do druhej. Prechod hmoty sa uskutočňuje samovoľným prenikaním

častíc hmoty v smere ich klesajúcej koncentrácie v jednotlivých fázach. Prenikanie hmoty

sa riadi rovnakými zákonmi ako prestup tepla (Poláček, 1998).

Dudáš (1980) uvádza rovnicu, podľa ktorej Fick matematicky formuloval proces difúzie:

S=D. P C−cx

. τ

Táto rovnica stanovuje, že množstvo rozpustenej látky (S) difundujúcej cez vrstvu

rozpúšťadla je úmerné rozdielu koncentrácií (C – c) na hranici tejto vrstvy, času ¿), plochy

(P) vrstvy a nepriamo úmerné hrúbke vrstvy (x) t.j. dĺžke difúznej vrstvy. Koeficient

úmernosti (D) sa nazýva difúznym koeficientom a vyjadruje množstvo látky, ktorá za

jednotku času predifunduje jednotkou plochy pri jednotkovej vzdialenosti a pri

rozdiele koncentrácií rovnajúcom sa 1.

Mechanickými difúznymi zariadeniami je možné získať vysladené rezky s minimálnym

obsahom cukru 0,3 – 0,4 %, realizovať prácu bez difúznych a rezkolisných odpadových

vôd, získať ekonomicky únosný odťah difúznej šťavy max. 120 % na repu, čas difúzie

skrátiť na 60 min a minimalizovať obsluhu.

Mechanické difúzie majú nízku spotrebu energie a zabezpečujú dobrú akosť vysladených

rezkov z hľadiska ich využitia na kŕmne účely.

Difúzie, ktoré sa najčastejšie používajú, možno rozdeliť na:

vežové

žľabové

bubnové

Podľa Drdáka et al. (1996) sa u nás najčastejšie používajú žľabové difúzory s dvomi

závitovkami. Difúzor pracuje kontinuálnou činnosťou. Žľabový difúzor je uložený

s miernym sklonom. Závitovky posúvajú smerom do hora vylúhované rezky a proti

pohybu rezkov preteká vody. To zaručuje maximálne vylúhovanie rezkov. Zostatok cukru

42

vo vysladených rezkoch by mal byť nižší ako 0,3 %. Surovej šťavy sa získa 110 – 120 %

z hmotnosti repy. Surová šťava má teplotu asi 30 °C, jej sacharizácia býva 13 – 16 %.

Do difúzora sa privádza voda s teplotou 65 – 78 °C v množstve 30 – 40 % z hmotnosti

repy. Okrem toho sa do difúzora pridáva formalin a chlórové vápno na dezinfekciu.

Difúzna šťava sa v lapači drviny zbaví väčšiny drviny z rezkov a je vedená na epuráciu.

Odlučovaná drvina sa vracia do difúzora, kde sa zachytí v rezkoch. Vylúhované rezky sa

pásovým alebo hrablicovým dopravníkom dopravujú do rezkolisov. Obsah vody

vo vysladených rezkoch býva 20 – 25 %. Rezkolisová voda sa zohrieva, dezinfikuje

a vracia do extraktora na miesto s rovnakou koncentráciou šťavy. Zachytená drvina sa

pridáva do vylisovaných rezkov.

Dudáš (1980) dáva do pozornosti, že hlavným predstaviteľom bubnovej rotačnej difúzie

je difúzia RT. Jej podstatou je otáčavý bubon so závitnicou. Dĺžka bubna je 20 – 30 m a

jeho priemer 3,5 – 5,4 m. bubon má 26 – 40 otáčok za hodinu a priemerný čas zdržania

rezkov v difúzií je asi 80 min.

Vežová mechanická difúzia BMA – rezky sa dopravujú na spodok difúznej veže, odkiaľ

sa odťahuje difúzna šťava. Difúzna voda (70 – 80 °C) sa privádza do najvrchnejšej veže,

odkiaľ tiež vystupujú vysladené rezky. Difúzna veža má priemer 3 – 7 m a výšku

18 – 21 m. Rezky vo veži dopravujú závitnicové zariadenia a zadržovadlá zabraňujú ich

spätnému prepadávaniu (Bureš, 1984).

Vylisované cukrovarnícke rezky odchádzajú ako výživné krmivo do poľnohospodárskych

podnikov. Sušina rezkov sa pohybuje medzi 18 - 22 %.

1.5.6 Čistenie surovej difúznej šťavy – epurácia

Podľa Dudáša et al. (1981) cieľom čistenia je zbaviť difúznu šťavu necukrov, aby bola

výťažnosť cukru čo najvyššia a aby nevznikali ťažkosti pri odparovaní a kryštalizácií.

Pod pojmom epurácia sa rozumie úhrn pochodov, skladajúci sa z predčerenia a dočerenia,

I. II. saturácie a vyvárky s príslušnými mechanickými filtráciami. Na čistenie štiav sa

používa vápno a CO2. Čistením sa získa ľahká šťava.

Ľahká šťava obsahuje približne 12 – 15 % sušiny. Surová difúzna šťava je hnedočiernej

až čiernej farby. Jej sušina obsahuje 85-90% sacharózy a 10-15 % necukrových látok.

Necukrové látky tvoria hlavne minerály, rôzne kyseliny, bielkoviny, invertný cukor a

43

prírodné farbivá. Tieto látky odstraňujeme v procese epurácie (Dostupné na internete:

www.nordzucker.sk/index.php?id=6).

Hlavným cieľom epurácie difúznej šťavy je odstrániť čo najväčší podiel necukrov,

neutralizovať difúznu šťavu a zbaviť ju všetkých pevných látok. V priebehu epurácie sa

odstráni max 40 % necukrov. Zvyšok zostáva v šťavách a hromadí sa v sirupoch do takej

miery, že ďalšou kryštalizáciou už nemožno získať cukor. Tak sa získa cukrový roztok –

melasa, ktorá je vedľajším produktom cukrovarníckeho priemyslu (Dudáš et al. 1981).

Čerenie

Čerenie difúznej šťavy prebieha v 2 stupňoch (predčerenie a dočerenie). Prídavkom CaO

v množstve 1,2 – 2,0 % na repu vo forme vápenného mlieka. Vápno pridané pri čerení

otupí kyslú reakciu difúznej šťavy a zastaví tvorbu invertného cukru. Vyzráža, prípadne

koaguluje z difúznej šťavy necukry, najmä bielkoviny, pektíny, farbivá a kyseliny tvoriace

nerozpustné soli. Rozkladá niektoré necukry, najmä invertný cukor a amidy, deesterifikuje

pektíny a pôsobí dezinfekčne.

Vápno reaguje so sacharózou za vzniku vápenatých sacharátov, ktoré sa neskôr

pri saturácií rozkladajú. Pôsobením na tuky vznikajú vápenaté mydlá, ktoré sa podieľajú

na penení štiav. Na tento účinok by stačil prídavok 0,4 – 0,5 % CaO na repu, ale vzniknutý

kal by bol mazľavý a ťažko filtrovateľný. Je rozhodujúce, akým spôsobom sa pridávajú

prvé podiely CaO, preto sa čerí v dvoch stupňoch:

Predčerenie – cieľom je čo najúplnejšie vyzrážanie koloidných látok (bielkovín,

pektínov, farbív a ďalších) v dobre filtrujúcej a sedimentujúcej forme. Používa sa malé

množstvo CaO (0,25 -0,4 %) na repu (Dudáš et al. 1981).

Dočerenie – predčerená šťava sa zohreje na 85 °C a pridáva sa zvyšok vápna určeného

k epurácií. V priebehu dočerovania pokračujú rozkladné reakcie - najdôležitejší je

rozklad invertného cukru (Frančáková a Bojňanská 1998).

Tento nadbytok vápna sa pridáva jednak pre jeho chemické účinky – vzniknutý kal je

pórovitý (zlepšenie filtrácie), jednak pre jeho mechanické účinky – absorbuje (strháva)

rôzne necukry a farbivá, čím sa zvyšuje čistota. Vyčerená šťava ide na prvú saturáciu.

44

Saturácia

Podľa Dudáša et al. (1980), saturácia šťavy nasleduje po čerení a jej cieľom je odstrániť

z vyčerenej šťavy prebytok vápna vo forme CaCO3, na povrchu ktorého sa absorbujú

necukry. Saturuje sa pomocou CO2, ktorého pôsobením vzniká v saturovanej šťave

uhličitan vápenatý poľa rovnice:

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

I. saturácia – dočerená šťava postupuje do I. saturátora, kde sa privádza saturačný plyn,

ktorý obsahuje 28 – 33 obj. % CO2. Hlavnou úlohou je dočisťovanie šťavy - uplatnenie

kryštalického CaCO3 vzniknutého z nadbytku vápna ako adsorbenta. CaCO3 je aj výbornou

filtračnou hmotou a preto urýchľuje filtráciu. Saturuje sa asi 10 min na optimálnu alkalitu

0,08 – 0,10 % CaO pri teplote 85 – 88 °C.

Po I. saturácii nasleduje filtrácia, kedy sa šťava oddeľuje od vylúčeného kalu

v kalolisoch, vákuových filtroch alebo v iných moderných filtračných zariadeniach.

Najčastejšie sa používajú kalolisy, do ktorých sa prečerpáva šťava pod tlakom

po I. saturácii. Pri zlej filtrácií tlak stúpa. Keď sa kalolis naplní kalom, zastaví sa prívod

šťavy. Potom sa zatvoria kohútiky vodných dosiek, otvorí sa ventil na výsladovú vodu

a kal sa vysladí. Vysládzanie je nevyhnutné, pretože kal obsahuje 7 – 8 % cukru. Premýva

sa do vysladenia 0,7 – 0,8 % cukru (Drábik, 1972).

I. saturácia – tu sa dokončí proces tvorby CaCO3. Za druhú saturačnú vežu sa môže

zaradiť nádrž s intenzívnym miešaním, kde sa môžu dokončiť reakcie , ktoré neprebehli

v saturačnej veži. Predovšetkým sa tu rozpustný hydrogénuhličitan vápenatý Ca(HCO3)2

rozloží podľa rovnice:

Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2

Aj po II. saturácií nasleduje filtrácia - na kalolisoch. Ak v systéme nie je zaradená nádrž

s intenzívnym miešaním, nasleduje ohrev šťavy nad 100°C a expanzné vyváranie, kde sa

dokončí rozklad hydrogénuhličitanu vápenatého. Po vyvárke sa uskutočňuje posledná

filtrácia. Šťava je ďalej vedená pomocou čerpadla do ohrievačov pred odparkou. Takto sa

získa vyčistená ľahká šťava v množstve 110 – 120 % z hmotnosti repy so sacharizáciou

45

v závislosti od digescie 13 – 15 %. Ľahká šťava sa v ohrievači zohrieva minimálne

na teplotu varu v I. stupni odparky.

Pred odparkou môže ešte dochádzať k úprave ľahkej šťavy sírením, prídavkom ionexov,

tirnatriumfosfátu a k použitiu aktívneho uhlia na odfarbenie ľahkej šťavy (Drdák, 1996).

Cieľom filtrácie po II. saturácii je oddelenie kalu od čírej šťavy. Sfiltrovaná šťava sa

nazýva ľahká šťava (Drábik, 1972).

So zvyšujúcim sa kvocientom čistoty difúznej šťavy sa zvyšuje efekt odstránenia každej

skupiny necukrov aj celkový epuračný efekt. V priebehu epurácie sa podľa

Bretschneidera (1980) odstráni:

organické necukry 47 – 66 %

popoloviny 28 – 36 %

koloidne dispergované látky 88 – 95 %

pektínové látky 60 – 77 %

celkový dusík 20 – 30 %

dusík bielkovín 82 – 95 %

invertný cukor 84 – 94 %

Stanovenie efektu čistenia po I. saturácií nemá praktický význam. Čistota šťavy

po I. saturácií je nízka najmä preto, že šťava obsahuje ešte značné množstvo hydroxidu

vápenatého.

Kontrola saturácie sa vykoná meraním alkality I. a II. saturovanej šťavy. V Tabuľke 5 je

popísaná závislosť obsahu vápenatých solí na alkalite šťavy.

Tab. 5 [Závislosť obsahu vápenatých solí na alkalite šťavy]

Alkalita

(% CaO)

0,056 0,040 0,036 0,021 0,012 0,007

Obsah Ca2+ solí

(g CaO/100cm3)

0,026 0,024 0,020 0,014 0,016 0,021

Zdroj: Bretschneider, 1980

Alkalita sa meria po čerení, kedy vznikajú nerozpustné a rozpustné vápenaté soli. Ak je

v štiav prebytok rozpustných solí, dochádza ku vzniku prechodnej alkality (amoniakálna -

46

postupne sa stráca). Pri prebytku nerozpustných zlúčenín vzniká v šťavách prirodzená

(trvalá) alkalita (Frančáková a Bojňanská 1998).

Dodržiavanie alkalickej reakcie všetkých cukrovarníckych štiav a medziproduktov je

nevyhnutné, pretože sacharóza invertuje v kyslom prostredí.

1.5.7 Zahusťovanie ľahkej šťavy

Sacharóza sa z ľahkej šťavy izoluje v dvoch stupňoch. Najskôr sa v sústave spojených

odparovacích telies – odparke zahustí ľahká šťava na ťažkú (Dudáš et al. , 1980).

Šťava sa ohrieva vo výmenníkoch tepla, tzv. rýchloprúdnych zahrievačoch. Aby sa

kvapalina odparovala, musí sa jej plynule dodávať teplo a po vyrovnaní parciálneho tlaku

a tlaku nasýtených pár sa musí para odstraňovať. V odparkách, ktoré sa používajú, sa

sušina šťavy z pôvodných 15 % zvýši až na 70 %. Používajú sa 4 až 5 stupňové odparky

s nultým telesom, v ktorom sa zohrieva voda.

Ľahká šťava sa pred vstupom do I. stupňa odparky zahreje na teplotu asi 130°C

a dochádza k odparovaniu tzv. štiavnej pary, ktorá vyhrieva II. stupeň odparky.

Odparovanie v ďalších stupňoch odparky prebieha pri stálom znižovaní teploty. Posledným

členom odparky je kondenzátor, v ktorom sa dokončí zahusťovanie pri podtlaku a teplote

asi 90°C. Z odparky získame ťažkú šťavu so sacharizáciou okolo 65 – 70 % (Frančáková,

Bojňanská 1998).

Ťažká šťava, ktorá sa získa, sa ďalej zvarí v zrničoch na cukrovinu, t.j. na zmes kryštálov

sacharózy s materským sirupom (Dudáš et al. , 1980).

1.5.8 Varenie cukrovín

Ťažká šťava sa varením vo varostrojoch pri teplote 70 – 75 °C a podtlaku vycukorňuje

v trojproduktovom systéme varenia tak, aby sa vyťažilo maximum cukru. Trojproduktový

systém varenia pozostáva z varenia kryštálovej cukroviny, medziproduktovej cukroviny a

zadinovej cukroviny. Celý proces sa odohráva vo vákuu, kde sa zo zárodkov kryštálov

vytvoria čisté biele kryštály cukru (Bložon a Gérer, 2004).

Dudáš et al. (1980) uvádza, že vyrobená ťažká šťava sa vedie na druhý stupeň

zahusťovania, kde sa odparí ďalšia voda. Ťažká šťava z odparky sa zvaruje v zrničoch,

47

kde vykryštalizuje 70 – 75 % cukru. Získa sa zmes kryštálov cukru a sirupu, ktorá sa

nazýva cukrovina.

Sacharóza kryštalizuje len z presýtených roztokov, preto sa pri zvarovaní musí

dosiahnuť taký stupeň presýtenia, aby cukor čo najúplnejšie vykryštalizoval. Dôležitým

faktorom kvality pri výrobe cukrovín je koeficient nasýtenia cukornatých roztokov (Kn)

a koeficient presýtenia (Kp).

Rýchlosť kryštalizácie je daná množstvom vykryštalizovaného cukru za určitý čas

na určitej ploche. Ďalej je rýchlosť kryštalizácie priamo úmerná presýteniu cukornatých

roztokov, zvyšuje sa teplotou, znižuje sa so stúpajúcou viskozitou cukornatých roztokov

a s ich klesajúcou čistotou. Cukrovina sa zvaruje v priestore cukrovaru, ktorý sa nazýva

varňa. Má niekoľko podlaží. V najvyššom sú umiestnené nádrže na šťavy, sirupy a zrniče

(varostroje). V podlaží pod zrničmi sú miešačky a chladiče, najnižšie sa nachádzajú

odstredivky.

V cukrovarníctve sa na varenie cukrovín používajú stojaté zrniče s výhrevnou rúrkovou

komorou.

Podľa Frančákovej a Bojňanskej (1998) možno samotný proces kryštalizácie rozdeliť

do 2 stupňov: vznik kryštálov a rast kryštálov.

Zárodok vznikne tak, že sa molekuly sacharózy agregované do zhluku orientujú

do kryštalicky definovaného tvaru. K tvorbe nových zárodkov nemôže dôjsť

v metastabilnom pásme – tu dochádza iba k rastu kryštálov. Priebeh varenia v zrinči sa

sleduje podľa koeficientu presýtenia a aj hranice metastabilného pásma. Vedením

kryštalizácie v metastabilnej oblasti (jej hranica je ovplyvňovaná najmä teplotou,

koeficientom teploty a prítomnosťou tuhej fázy) sa môže zabrániť vzniku veľkého

množstva nežiaducich kryštálov.

Rast kryštálov je vysvetľovaný pomocou teórie difúzie a reakcie na fázovom rozhraní.

Sacharóza kryštalizuje v jednoklonnej sústave, v praxi sa ale získavajú kryštály veľmi

rozmanitých tvarov (dlhé kryštály, ihličkovité kryštály, zrastené zrná, zlepence,...).

Dudáš et al. (1980) uvádzajú, že vlastné varenie surovárenských cukrovín možno

rozdeliť na: prípravu na varenie, natiahnutie šťavy alebo sirupu a zahustenie základu.

Zrnenie je najdôležitejšou časťou varu a vykonáva sa otrasom alebo očkovaním. Úprava

zrna je prechodnou fázou medzi zrnením a navárkou. Naváranie je fázou, v ktorej zrno

narastá a vyčerpáva sa materský sirup, ktorý sa dopĺňa novými príťahmi. Cukrovina sa

po poslednom príťahu vysušuje na sacharizáciu 94 – 95°Bx. Potom nasleduje spúšťanie

48

varu a ošetrenie cukrovín v miešačke alebo v chladiči, kde cukrovina za neustáleho

miešania dozrieva.

1.5.9 Odstreďovanie, balenie a skladovanie cukru

Uvarená cukrovina sa ochladí a napúšťa do odstrediviek, kde sa od kryštálikov cukru

oddelí materský sirup – melasa. Cukor, ktorý sa takýmto spôsobom získa, sa nazýva

surový cukor a obsahuje ešte niektoré necukry v podobe popolovín a zbytky materského

sirupu, preto je aj žltohnedo sfarbený. Čistý biely cukor sa získava v procese rafinácie,

ktorá začína tzv. afináciou. Afinácia je proces, pri ktorom sa surový cukor rozmieša

v čistom cukornom sirupe, pričom sa z povrchu kryštálov surového cukru uvoľní materský

sirup a zvyšky ďalších prítomných necukrov, ktoré sa odstránia odstredením. Vzniknutá

afináda sa ďalej upravuje a odfarbuje aktívnym uhlím, ultramarínom alebo pomocou

iónomeničov a opäť sa varí na cukrovinu, ktorá po odstredení dáva rafinádu, t. j. prakticky

čistú, 99,8 % sacharózu Linkešová, Paveleková (2007).

Kryštál, ktorý sa získa odstredením, odchádza dopravníkom do sušičky, kde sa suší

pri teplote približne 85 °C prefiltrovaným teplým vzduchom, aby sa neznečistil. Vysušený

cukor nemôže ísť do sila horúci, preto sa chladí studeným vzduchom asi na 30 °C.

Schladený cukor odchádza do sila alebo do zásobníkov v baliarňach (Bložon, Gérer,

2004).

Podmienky pre skladovanie cukru sú:

Usušený cukor je pred prepracovaním a expedíciou skladovaný vo vakoch

po 1000 kg alebo vo vreciach po 50 kg.

Vaky a vrecia s cukrom sú ukladané do stohov v halových skladoch a nesmú sa

dotýkať stien a podlahy.

Teplota v sklade musí byť najviac 30°C a musí byť najmenej o 5°C vyššia ako je

denná priemerná vonkajšia teplota. Tým sa zabráni vlhnutiu cukru pri zmene

počasia.

Vlhkosť vzduchu v sklade musí byť najviac 70% (Konečná, Hájek, 2006).

Cukor sa balí nielen do malého spotrebiteľského balenia pre domácnosti, ale aj

do veľkých vakov pre priemysel. V Považskom cukrovare sa používajú: 1000 kg, 50 kg,

15 kg, 5 kg, 1 kg a 5 g balenia.

49

1.6 Zvyšky a odpady cukrovarníckeho priemyslu

V procese výroby repného cukru vznikajú výrobné zvyšky, medzi ktoré patria

vylúhované rezky, melasa, repné korienky a úlomky. Odpady sú reprezentované najmä

saturačným kalom a odpadovými vodami (Dudáš et al., 1980).

Vyextrahované cukrovarnícke rezky:

sú výborné krmivo

majú stráviteľnosť organickej hmoty porovnateľnú s jadrovým krmivom, ktorá je

cca 85 % (podiel nestráviteľného lignínu je veľmi nízky)

sú zložené z 80-tich % uhľohydrátov. Najväčší podiel v nich tvoria celulózy,

hemicelulózy a pektíny, ktoré sú mikrobiálne rozložiteľné. Vďaka pomalšiemu

odbúravaniu (v porovnaní s cukrom a škrobom) nehrozí nebezpečenstvo vzniku

acidóz

ako nositeľ energie sú ideálnym doplnením objemových krmív (seno a iné)

sú veľmi dobre skŕmiteľné dobytkom. Znamenajú tiež stimuláciu mikrobiálnej

činnosti zažívania a prispievajú ku schopnosti zvýšenia príjmu krmiva (Dostupné

na internete: www.nordzucker.sk/index.php?id=6).

Repné skrojky obsahujú 80 % vody, 2,5 % dusíkatých látok, 0,50% tukov,

10 % bezdusíkatých látok extraktívnych, 2,0 % vlákniny, 2,0 % popolovín. Používajú sa

na priame skrmovanie alebo silážovanie (Dudáš et al., 1980).

Melasa je sirup, ktorý vznikne odstredením zadinovej cukroviny. Je hnedej farby a má

ešte stále vysoký obsah cukru, asi 50 %. Obsahuje však necukrové látky, ktoré zabraňujú

ďalšej kryštalizácii cukru. Pomocou vyspelých technológií sa dá z melasy ešte vyťažiť

cukor, ale s tým sú spojené vysoké náklady, preto sa v cukrovare nerealizuje. Melasa sa

používa prevažne na zlepšenie kŕmnych zmesí, ale aj v kvasnom priemysle pri výrobe

alkoholu, kvasníc a kyseliny mliečnej. Zvyšok vzniknutý po kvasení sa môže tiež použiť

ako krmivo. Melasa obsahuje približne 80 – 86 % sušiny. Kvôli tomuto vysokému výskytu

sušiny je vysoko viskózna (Bložon, Gérer, 2004).

50

Repné korienky a úlomky obsahujú 8 – 13 % cukru. Získavajú sa v množstve asi

2 % na hmotnosť spracovanej repy.

Medzi odpadové vody sa radia vody plaviace, pracie, difúzne, rezkolisové a voda

z barometrickej kondenzácie (Dudáš et al. 1980).

1.7 Trhové druhy cukru

Považský cukor predstavil od novembra 2004 svoj známy a rozmanitý sortiment cukru

pod novou značkou SweetFamily. Ponúka cukor vhodný pre každú príležitosť

v osvedčenej kvalite a rozmanitosti.

Orientácia pri nakupovaní je jednoduchá. Praktický farebný systém umožňuje nájsť ten

správny cukor pre rozličné použitie. Známe modré obaly sú jasne zvýraznené rozličnými

farebnými odtieňmi, napr. červenou na želírovanie, ružovou na pečenie alebo žltou,

prípadne hnedou na nápoje. Na prvý pohľad je možné získať všetky dôležité informácie

o výhodách výrobkov a navyše i odkazy na ďalšie výrobky SweetFamily a ich použitie.

Obchodné balenia:

Kryštálový cukor je klasický – univerzálny sortiment. Je mimoriadne vhodný

na sladenie jedál a nápojov.

Práškový cukor sú snehovo biele, na prášok rozomleté kryštáliky cukru. Vďaka

dobrej rozpustnosti sa dá veľmi dobre využiť najmä na pečenie krehkého pečiva. Je

obzvlášť vhodný na ligotavé polevy a krémové plnky, ako aj na zdobenie a

dekorovanie.

Kockový cukor sa používa sa na sladenie kávy, čaju alebo iných horúcich nápojov.

Pri výrobe kockového cukru sa cukor navlhčí, zlisuje do tvaru kocky a opäť vysuší.

Želírovací cukor 1:1 je klasickým výrobkom medzi želírovacími cukrami. Využíva

sa na výrobu džemov, marmelád a žel. Želírovací cukor 1:1 obsahuje cukor, pektín,

kyselinu citrónovú a stužený palmový olej. Pektín je želírovacia látka a zodpovedá

za tuhú konzistenciu džemov a marmelád. Kyselina citrónová podporuje proces

želírovania a zvýrazňuje chuť ovocia. Palmový olej znižuje tvorbu peny pri varení.

51

Priemyselné balenia:

Hygienické balenie – tyčinky (1 kg)

Kryštálový cukor - 5kg, 15 kg, 25 kg a 50 kg, Big Bag balenie

Krupicový cukor - 15 kg, 25 kg, 50 kg, Big Bag balenie

Práškový cukor - 15 kg so škrobom

Práškový cukor - 15 kg bez škrobu

(Dostupné na internete: www.nordzucker.sk/index.php?id=6).

52

2 Cieľ práce

Cieľom predkladanej diplomovej práce bolo spracovať a vyhodnotiť výsledky získané

v spolupráci s kolektívom pracovníkov cukrovaru v Trenčianskej Teplej počas

cukrovarníckej kampane 2008/2009, konkrétne

- analyzovať kvalitu prijímanej cukrovej repy (cukornatosť),

- analyzovať sladké rezky (sušina, polarizácia),

- hodnotiť získanú difúznu šťavu (sacharizácia, polarizácia, kvocient čistoty, meranie

pH),

- merať polarizáciu vysladených rezkov,

- stanoviť polarizáciu saturačného kalu,

- merať alkality I. a II. saturovanej šťavy,

- vypočítať účinnosť čistiaceho procesu (epuračný efekt),

- hodnotiť kvalitu ťažkej šťavy (sacharizácia, polarizácia, kvocient čistoty, meranie pH).

Získané výsledky vyhodnotiť a urobiť príslušné závery týkajúce sa technologického procesu v Považskom cukrovare.

53

3 Materiál a metodika

3.1 Materiál

Vzorky na všetky stanovenia boli získané z cukrovej repy dovážanej do cukrovaru

v Trenčianskej Teplej od zmluvných pestovateľov priebežne počas celej kampane, ktorá

trvala od 17.9 do 28.12.2009. Boli odoberané z priebežne vznikajúcich medziproduktov

počas celého technologického procesu. Vzorky prinášali počas celého dňa pracovníci

zodpovední za jednotlivé úseky v procese výroby do laboratória na hodnotenie.

Pri dovoze repy do cukrovaru sa uskutočnil odber vzoriek pomocou mechanického

zariadenia na Rüpro stanici (Obr. 11, Prílohy), kde zodpovední pracovníci vykonali

rozbory na obsah minerálnych a rastlinných nečistôt a stanovili obsahu cukru podľa

ustanovení STN 46 2110. Na základe týchto parametrov bola pestovateľom stanovená cena

za dodanú repu. Ostatné požiadavky týkajúce sa príjmu cukrovej repy a ďalšie podmienky

sú uvedené v Zmluve o dodávke cukrovej repy na výrobu cukru na roky 2008/2009 až

2009/2010. Táto zmluva je k nahliadnutiu v prílohách.

Prehľad a charakteristika niektorých registrovaných odrôd cukrovej repy (Obr. 12 – 18),

ktoré boli pestované a privezené do cukrovaru a ďalej spracované zložitým

technologickým procesom až na konečný produkt, ktorým je cukor:

Arriba

Darcia

Esparanza

Esprit

Firenze

Impala

Taifun

Josephina

Laudis

Liana

Mandarin

Nancy

Noricum

Oliver

Patricia

Vexil

54

ANTINEA KWS Obr. 12 [Antinea KWS]

diploidná odroda tolerantná proti rizománii

vynikajúca odolnosť proti cerkospóre

C typ, bezkonkurenčná cukornatosť

rýchly počiatočný rast, veľmi skoro zakrýva

riadky

vhodná pre skoré až stredné termíny zberu

ESPERANZA Obr. 13 [Esperanza]

diploidná, rizomániatolerantná odroda

odolná proti múčnatke

zásluhou vysokej úrody buliev veľmi vysoká

úroda cukru

nízky obsah melasotvorných prvkov, najmä

alfa amino N

vysoká výťažnosť rafinády

vhodná pre všetky termíny zberu

VEXIL Obr. 14 [Vexil]

diploidná, rizomániatolerantná odroda

N - C typ

Veľmi dobrý zdravotný stav

rýchly počiatočný vývin

tmavozelený list

dobrá vyorávateľnosť

doporučená pre neskoré termíny zberu,

55

JOSEPHINA Obr. 15 [Josephina]

diploidná odroda s dvojitou toleranciou proti

rizománii a rizoktónii

kombinácia dobrej cukornatosti a úrody rafinády

vyvážený obsah melasotvorných prvkov

podstatne vylepšená odolnosť proti vybiehaniu

do kvetu

zlepšené pestovateľské vlastnosti

vysoká výkonnosť aj v nezamorených podmienkach

najmä pre plochy podozrivé z napadnutia riziktóniou

LUCIANA Obr. 16 [Luciana]

diploidná odroda, tolerantná proti rizománii a

cerkospóre

veľmi vysoká cukornatosť

mimoriadne sa hodí do oblastí s vysokým tlakom

cerkospóry ako napr. závlahy

hodí sa pre skoré termíny zberu

predávaná z EU listiny povolených odrôd

NEVENKA Obr. 17 [Nevenka]

výborná tolerancia proti rizománii

tolerantná aj k cerkospóre

rýchly počiatočný štart

vysoká úroda buliev v zamorených i

nezamorených podmienkach

vysoká cukornatosť, dobrá úroda cukru

vysoká úroda rafinády

robustná repa, dobre prekonáva stresové podmienky

vhodná pre stredné termíny zberu

56

IMPALA Obr. 18 [Impala]

diploidná rizomániatolerantná odroda, C typ

tolerancia proti cerkospóre

veľmi vysoká cukornatosť

nízky obsah melasotvorných prvkov,

predovšetkým alfa amino N

rýchle uzatvorenie riadkov vďaka rozložitému

postaveniu listov

doporučená pre skoré termíny zberu a pre podniky s nízkou cukornatosťou

pre plochy s vysokým obsahom N

3.2 Metodika

3.2.1 Hodnotené parametre

Polarizácia (%)

Sušina sladkých rezkov (%)

Sacharizácia (%)

Kvocient čistoty (%)

pH

Alkalita (g CaO/100 ml)

Epuračný efekt

Množstvo pridaného CaO

3.2.2 Ukazovatele technologickej kvality

Polarizácia sladkých rezkov (digescia za studena)

Polarizácia vyjadruje obsah chemicky čistej sacharózy v percentách. Využíva

schopnosť látok otáčať rovinu polarizovaného svetla. Na stanovenie sa používajú

polarimetre, ktorými sa stanovuje množstvo opticky aktívnych látok.

Optická otáčavosť je fyzikálna vlastnosť niektorých organických látok, ktoré vo vodnom

roztoku otáčajú rovinu polarizovaného svetla, t.j. svetla vzniknutého prechodom hranolom

57

islandského vápenca. Túto schopnosť majú najmä organické zlúčeniny s jedným alebo

viacerými asymetrickými atómami. Ide najmä o štvorväzbové atómy uhlíka v organických

zlúčeninách alebo atómy N, P, S. As, Si a pod. Opticky aktívne látky môžu byť

pravotočivé a ľavotočivé, sacharóza je pravotočivá (+66,54°).

Otáčanie roviny závisí nielen na povahe samotnej látky, ale aj na jej koncentrácií a iných

faktoroch (napr. hrúbka vrstvy, ktorou svetlo prechádza).

Postup: Vzorka zo sladkých rezkov pozostáva minimálne z 5 jednotlivých vzoriek,

spojených do jednej priemernej s veľkosťou 0,5 – 1 kg. Takúto vzorku sme dokonale

premiešali a asi 500 g pomleli na stroji a znova dôkladne premiešali.

Na stanovenie sme na pergamenový papier navážili presne 52,0 g rozdrobených

čerstvých rezkov, preniesli do mixovacej nádoby a zmiešali s 356,4 cm3 roztoku síranu

hlinitého (pri vzorke extrahovaných rezkov sa použije 356,4 cm3 demineralizovanej vody

a 20 cm3 Carrezovho roztoku I a II). Mixuje sa 2 min a získanú zmes sme prefiltrovali.

Filtrát sme preliali do kyvety vložili do polarimetra. Pred samotným meraním bolo

potrebné nastavenie polarimetra pomocou destilovanej vody na nulovú hodnotu. Výsledný

údaj udáva priamo obsah cukru v °S, kde 1 °S udáva 1 % sacharózy.

Stanovenie polarizácie saturačného kalu

Pre stanovenie polarizácie saturačného kalu sme tento dôkladne premiešali a odvážili

z neho 53,0 g na papier, vložili do mixéra, pridali 177 cm3 roztoku dusičnanu zinočnatého

a mixovali 2 min. Po sfiltrovaní sme polarizovli na polarimetri.

Vzorka difúznej šťavy sa pred stanovením neriedi, ťažká šťava sa zriedi 1:1 destilovanou

vodou a ak je potrebné, vyčerí sa oxidom hlinitým a luhom sodným. Ak je ťažká šťava

silne alkalická, tesne pred čerením je potrebná neutralizácia zriedenou kyselinou octovou

na indikátor fenolftaleín. Po doplnení a sfiltrovaní sa polarizuje.

Výpočet:

Extrahované rezky: % cukru = °S . 1,1

Saturačný kal: % cukru = °S . 0,5

Sušina sladkých rezkov

58

Stanovenie sušiny sladkých rezkov sa vykonáva použitím vážkovej analytickej metódy –

gravimetrie.

Na rozbor vzorky sme odobrali čerstvé rezky v množstve min 0,5 – 1 kg. Asi 200 g sme

dokonale premiešali a pomleli pomocou mlynčeka na mletie repy a okamžite ďalej

spracovali.

V hliníkovej vysušovačke sme rýchlo odvážili a rovnomerne po jej dne rozotreli 10,0 g

vzorky. Sušenie trvá 4 hodiny v skriňovej sušičke pri teplote 105 °C. Po sušení sme misku

znovu odvážili.

Výpočet:

WTS = 10 . (m1 – m2) alebo WTS = 100. (m1−m2)

m−m 2

kde: WTS – obsah sušiny

m1- hmotnosť vysušenej vzorky + misky

m2 – hmotnosť prázdnej misky

m – hmotnosť vzorky + misky pred sušením

Sacharizácia

Sacharizácia je koncentrácia sušiny v kvapalných cukrovarníckych látkach stanovená

nepriamo v roztoku látky. Vyjadruje hmotnostný percentuálny obsah zdanlivej sušiny

v cukrovom roztoku, teda sušiny všetkých látok (rozpustného cukru aj necukrov). Teplotou

sa sacharizácia mení, preto sa prepočítava na základnú teplotu, ktorá je 20 °C. Vyjadruje sa

v stupňoch Ballingových (°Bg) alebo Brixových (°Bx). Určuje sa sacharometrom,

refraktometrom alebo pyknometrom.

Refrakciou možno skúmanú látku identifikovať, určiť jej čistotu, koncentráciu a pod.

Sacharizácia sa stanovuje pri difúznej a ťažkej šťave Abbeho refraktometrom. Stanovenie

sušiny patrí medzi optické metódy stanovenia sušiny. Je to rýchla a jednoduchá metóda

a na analýzu stačí malé množstvo vzorky. Refraktometria je založená na meraní indexu

lomu, ktorého hodnota závisí:

1. od kvality prostredia (od koncentrácie rozpustených látok)

2. od vlnovej dĺžky použitého svetla

3. od teploty meranej vzorky.

59

Na odber vzoriek surovej a ťažkej šťavy boli použité odmerky alebo vzorkovacie

kadičky – saturačné skúmavky. Minimálne množstvo vzorky je približne 250 cm3. Vzorky

sme ochladili vo vodnom kúpeli na teplotu 20 °C a zo vzoriek surovej šťavy odstránili

penu. Ťažkú šťavu bolo nevyhnutné ochladiť, alebo zriediť v pomere 1:1

demineralizovanou vodou.

Pred samotným meraním vzorky sme refraktometer nastavili pomocou destilovanej vody

na nulovú hodnotu. Na hranol suchého refraktometra sme nakvapkali sklenou tyčinkou

3 – 5 kvapiek vzorky a odčítali počet dielikov s presnosťou na 0,1 dielika. Difúznu šťavu

sme pred stanovením sfiltrovali, aby bolo ostrejšie rozhranie. K odčítanej hodnote

v dielikoch sme v tabuľke (prepočet polarizácie neriedenej šťavy) vyhľadali hodnotu

sacharizácie (%).

Pri všetkých neriedených vzorkách sa výsledok odčítava priamo, vo vzorkách zriedených

v pomere 1:1 je nutné odčítanú hodnotu vynásobiť faktorom 2.

Stanovenie kvocientu čistoty

Kvocient čistoty je mierou čistoty cukornatej látky a charakterizuje percentuálny obsah

cukru v sušine. Vyjadruje sa číslom, ktoré znamená počet dielov cukru nachádzajúceho sa

v 100 dieloch sušiny.

Q= P .100S

(%)

kde: Q – kvocient čistoty v %

P – polarizácia v %

S – sacharizácia v %

Určovanie hodnoty pH

pH je záporný dekagický logaritmus koncentrácie vodíkových iónov.

Ak má roztok: pH < 7, označuje sa ako kyslý, > 7, zásaditý, = 7, neutrálny.

Pre presné merania pH hodnôt vodných roztokov sa v súčasnej dobe používa iba

potenciometria s využitím sklenenej elektródy ako merného člena. Podstatou uvedenej

metódy je veľmi presné meranie elektrického potenciálu medzi mernou (sklenenou) a

referenčnou elektródou. Ako referenčná elektróda sa dá využiť prakticky každá

elektróda II. typu, teda eletródy, ktorých potenciál zostáva konštantný pri zmene

60

prostredia, v ktorom je ponorená. Najčastejšie sa uplatňuje kalomelová alebo

argenchloridová porovnávacia eletróda.

Kyslosť merného roztoku určuje elektrický potenciál mernej sklenenej elektródy.

Základnú časť sklenenej eletródy tvorí tenká stena miniatúrnej banky zo špeciálneho skla.

Vnútorný objem banky je naplnený pufrom - roztokom s konštantnou hodnotou pH.

pH sme zisťovali vo vzorke difúznej a ťažkej šťavy, z ktorých sa na stanovenie odoberie

približne 250 ml. Všetky vzorky okrem ťažkej šťavy sme ochladili vo vodnom kúpeli

na teplotu asi 20°C. Zo vzoriek surovej šťavy sme odstránili penu, ťažkú šťavu zriedili

destilovanou vodou v pomere 1:1.

pH elektródu prepláchnutú demineralizovanou vodou sme ponorili do roztoku vzorky,

premiešali a po ustálení hodnoty merania následne odčítali.

V dvoch meraniach možno vzorky so stúpajúcimi hodnotami pH merať za sebou

bez toho, aby sa medzitým elektróda oplachovala. Po meraní treba pH elektródu dočista

opláchnuť dostatočným množstvom vody a následne ju do destilovanej vody aj ponoriť.

Hodnoty pH sa pri jednotlivých vzorkách odčítavajú priamo z pH metra.

Stanovenie alkality

Alkalita je celkové percentuálne množstvo alkalických látok stanovených titračne

kyselinou na indikátor fenolftalein, vyjadrených a odpovedajúcich hodnote % CaO.

Alkalimetria je neutralizačná metóda odmernej analýzy, ktorá sa využíva na stanovenie

látok kyslej povahy titráciou odmerným roztokom zásady.

Minimálne množstvo vzorky odobratej na stanovenie alkality I. saturácie je asi 250 cm3,

z II. saturácie sa odoberá približne 100 cm3.

Vzorky sme ochladili vo vodnom kúpeli na teplotu asi 20 °C. Vzorky z II. saturácie sa

používajú priamo, z I. saturácie sa filtrujú za horúca a alkalitu sme stanovili nasledovne:

Do porcelánovej misky sme odmerali 28 cm3 šťavy, pridali 2 – 3 kvapky fenolftaleínu

a ihneď titrovali 0,1 n kyselinou soľnou až do prechodu z červenej farby do odfarbenia.

Epuračný efekt

Epuračný efekt vyjadruje účinnosť čistiaceho procesu v percentách a vypočíta sa podľa

nasledujúceho vzťahu:

61

E ef = Q ŤŠ – Q DŠQ ŤŠ .(100−Q D Š) . 104 %

kde: QŤŠ – kvocient ťažkej šťavy

QDŠ – kvocient difúznej šťavy

62

4 Výsledky práce a diskusia

Hodnotenie výsledkov stanovovaných parametrov v priebehu cukrovarníckej kampane

2009/2010.

Nákup cukrovej repy v Považskom cukrovare bol zahájený 16.9.2009 a 17.9.2009 sa

začalo spracovanie. Výsledné priemerné denné hodnoty jednotlivých stanovení, ktoré sa

vykonali v laboratóriu Považského cukrovaru v Trenčianskej Teplej každý piatok počas

celej cukrovarníckej kampane sú uvedené v tabuľkách 6, 7, (Prílohy). Analytické postupy

pre jednotlivé analýzy sú popísané v časti ,,Materiál a metodika“.

Optimálne požiadavky ku všetkým technologickým parametrom určujú výrobní

manažéri, ktorí sú riadení spoločnosťou Nordzcuker Nemecko.

Stanovenie obsahu cukru v sladkých rezkoch a vysladených rezkoch slúžia ako podklad

pre bilanciu výroby a strát cukru.

Cukornatosť, a teda aj obsah sušiny sladkých rezkov cukrovej repy je ovplyvnený

mnohými faktormi, napr. použitou agrotechnikou jednotlivých pestovateľov, spôsobom

hnojenia, typom pestovanej odrody cukrovej repy a významným činiteľom je vplyv

počasia. Ako vyplýva z Obrázku 19, ktorý zaznamenáva priebeh cukornatosti sledovanej

každý deň počas celej kampane, cukornatosť repy dosiahla vynikajúce výsledky. Ani

v jedenom prípade cukornatosť neklesla pod hodnotu 16 %, dokonca začiatkom kampane

dosiahla najvyššiu hodnotu až 18,30 %.

Obr. 19 [Priemerné denné hodnoty cukornatosti v %]

17.09.26.09.05.10.14.10.23.10.01.11.10.11.19.11.28.11.07.12.16.12.25.12.14.50

15.00

15.50

16.00

16.50

17.00

17.50

18.00

18.50

Chart Title

63

V Zmluve o dodávke cukrovej repy na výrobu cukru na roky 2008/09 až 2009/10

(viď Prílohy), sú uvedené zmluvné množstvá, ktoré platia vždy pre štandardnú kvalitu

cukrovej repy t.j. 16,0 % cukornatosť pri dodávke. Pri odchýlkach cukornatosti sa upraví

cena v zmysle Nariadenia EK (ES) formou príplatkov a zrážok.

Priebeh počasia v prvých týždňoch vyorávky bol priaznivý, maximálne teploty dosiahli

približne 27 °C, čo z hľadiska zachovania vysokej kvality repy vyžadovalo nízke zásoby

vyoranej repy na skládke. Nákup „just in time“ fungoval až do 20.10. 2009. To sa

odzrkadlilo pri stanovení cukornatosti repy, ktorej hodnoty v tomto období dosiahli vysoké

percento. Maximálna priemerná denná cukornatosť bola zaznamenaná dňa 27.9. 2009, a to

až 18,30 %. Neskôr už cukornatosť mala klesajúcu tendenciu, až na výnimku dňa 11.10.

2009, kedy opäť vystúpila až na 18,05 %. Tieto výkyvy sú ovplyvnené aj tým, od ktorého

pestovateľa sa repa práve spracovala. V prvej polovici októbra cukornatosť dosahovala

nadpriemerné hodnoty, t.j. nad 17,00 %. Dažde v druhej dekáde októbra viedli k eliminácii

vlahového deficitu a pokračovali od prvej dekády novembra až po stav presýtenia vlahou

začiatkom decembra. V druhej polovici novembra následkom vysokých denných teplôt

(15°C) dochádzalo k rozkladu sacharózy v cukrovej repe na glukózu a fruktózu, čo sa

prejavilo v poklese cukornatosti spracovávanej repy približne o 1 %. Mrazy, ktoré nastali

začiatkom decembra, spôsobili stvrdnutie hliny na cukrovej repe a extrémne sťažili čistenie

suroviny. Cukornatosť repy sa v tomto období pohybovala v rozmedzí 16,0 – 16,9 %.

Pokles pod 16,00 % nebol zaznamenaný. Zber repy bol ukončený 7.12.2009 a až do konca

kampane bola repa uskladnená na poliach, odkiaľ sa postupne nákladnou automobilovou

dopravou zvážala do cukrovaru na spracovanie. Uskladnením dochádzalo k stratám sušiny

a vplyvom toho sa znižoval aj obsah cukru. Oteplenie na Vianoce umožnilo úspešne

ukončiť zvoz repy a vyriešilo veľmi ťažkú situáciu nákupu a spracovania. Pokiaľ je repa

nekvalitne skladovaná, zvyšuje sa množstvo invertného cukru, ktorý vzniká rozkladom

sacharózy (Dudáš, 1981).

Vplyv výdatných zrážok v  mesiacoch október a november sa prejavil aj na množstve

sušiny sladkých rezkov. Obrázok 20 znázorňuje zvýšenie obsahu vody v repe a pokles

podielu sušiny zhruba o 2 % v porovnaní s repou, ktorá sa vyorala na začiatku kampane.

Dosiahnutá priemerná hodnota sušiny sladkých rezkov v sledovanom období bola 24,1 %.

Výrobnými manažérmi spoločnosti bola stanovená minimálna požiadavka na sušinu

sladkých rezkov v množstve 19 %.

64

Obr. 20 [Sušina sladkých rezkov (%)]

2.10.9.10.

16.10.

23.10.

30.10.6.11.

13.11.

20. 11.

27. 11.

4. 12.

11. 12.

18. 12.

25.12.21

21.522

22.523

23.524

24.525

25.5

Sušina sladkých rezkov (%)

Vylúhovaním sladkých rezkov v procese difúzie získame difúznu šťavu obsahujúcu

15 – 20 % sušiny, v ktorej sa okrem sacharózy nachádza aj väčšie množstvo necukrov

(Bretschneider, 1980). Kvalitu difúznej šťavy sme kontrolovali určením sacharizácie

(Obr. 21), polarizácie, kvocientu čistoty a meraním pH. Na základe týchto stanovených

parametrov môžeme zhodnotiť, že naša difúzna šťava bola kvalitná vďaka vysokému

obsahu cukru v pôvodnej surovine a dodržiavaniu parametrov počas extrakcie.

Obr. 21 [Sacharizácia difúznej šťavy (%)]

2.10.9.10.

16.10.

23.10.

30.10.6.11.

13.11.

20. 11.

27. 11.

4. 12.

11. 12.

18. 12.

25.12.14.5

15.0

15.5

16.0

16.5

17.0

17.5

18.0

18.5

Sacharizácia difúznej šťavy (%)

Pri rozboroch difúznej šťavy bolo hlavným cieľom zisťovať kvalitu momentálne získanej

šťavy. Vzorky na stanovenie sacharizácie sa odoberali pravidelne, a to každých 6 hodín.

65

Sacharizácia vzoriek sa pohybovala v rozmedzí 15,8 – 18,1 %; priemerne 17,61 %.

Najvyššia hodnota sacharizácie bola zistená v prvej polovici sledovaného obdobia, a to

23.10.2009. Požiadavka na minimálnu hodnotu je 14 % a z hľadiska výťažnosti cukru je

dôležité, aby táto hodnota čo najvyššia.

Polarizácia difúznej šťavy sa v priebehu sledovaného obdobia (2. 10. – 25. 12. 2009)

pohybovala od maximálnej hodnoty 16,3 % po minimálnu hodnotu 14,4 %. Počas

sledovania sa hodnota polarizácie znižovala v závislosti od času, čo bolo spôsobené

znižujúcou sa cukornatosťou repy. Hodnoty polarizácie difúznej šťavy a sladkých rezkov

znázorňuje Obr. 22. Priemerná hodnota bola 15,48 %. Požiadavka cukrovaru na minimálnu

hodnotu polarizácie difúznej šťavy je 11 % a vo všetkých stanovených vzorkách difúznej

šťavy bola táto požiadavka splnená.

Obr. 22 [Polarizácia difúznej šťavy a sladkých rezkov]

2.10.9.10.

16.10.

23.10.

30.10.6.11.

13.11.

20. 11.

27. 11.

4. 12.

11. 12.

18. 12.

25.12.02468

101214161820

Polarizácia sladkých rezkov (%) Polarizácia difúznej šťavy (%)

Ďalším dôležitým ukazovateľom technologického procesu je kvocient čistoty difúznej

šťavy. Je vyjadrením kvality každej uvažovanej cukornatej látky v priebehu výroby a

vyjadruje všetky zmeny v priebehu technologického spracovania (pri epurácií, zváraní,

odstreďovaní, afinácií, delení sirupov, vyzrievaní a pod). Závisí od kvality repy a jej

zloženia, najmä množstva sacharózy a necukrov. Najväčšiu časť necukrov tvoria koloidné

látky, ktoré prechádzajú do difúznej šťavy v závislosti od činnosti difúzie v množstve asi

0,4 % na repu a sťažujú jej ďalšie spracovanie (Drábik, 1972).

66

Čím je hodnota kvocientu čistoty vyššia, tým lepšie je ďalšie technologické spracovanie

difúznej šťavy (napr. nižšia spotreba vápna pri čerení, lepšia filtrácia štiav, menšia spotreba

pary pri odparovaní štiav v odparke a pod.). Priemerná hodnota zo všetkých vzoriek bola

90,3 %, z čoho vyplýva, že tento faktor negatívne neovplyvňoval proces výroby. Najvyššia

nameraná hodnota v stanovovaných vzorkách bola 90,9 % a najnižšia 89,5 %. Požiadavka

minimálnej hodnoty, t.j. 83 %, stanovená spoločnosťou Nordzucker bola splnená.

Významným ukazovateľom bolo aj pH difúznej šťavy, ktoré bolo počas celej kampane

vyrovnané. Hodnoty pH sa pohybovali v rozmedzí 5,4 – 5,9. Sledovanie pH difúznej šťavy

je veľmi dôležité z hľadiska činnosti mikroorganizmov v nej. V sladkých rezkoch počas

extrakčného procesu prebiehajú nežiaduce mikrobiálne procesy, ktoré sú vážnym

problémom pri kontinuálnej prevádzke extraktorov. Odporúča sa použiť vhodné

dezinfekčné látky a dostatočne vysoké teploty, aby boli vytvorené nepriaznivé podmienky

pre činnosť mikroorganizmov, ktorých nežiaducou aktivitou dochádza k znižovaniu pH

a zvyšovaniu obsahu organických kyselín v difúznej šťave (Arpai a Bartl, 1997).

Hodnotením mikrobiálnej kontaminácie a jej vplyvom na straty cukru v cukrovarníckej

technológii sa zaoberali aj Bennár a kol. (2010). Sledovali výsledky pri použití rôznych

variantov dezinfekčného ošetrovania materiálu realizovaných pri extrakcii cukru. K

najväčšej mikrobiálnej záťaži počas extrakcie dochádza ku koncu kampane.

Na základe zrealizovaných pokusov a ich vyhodnotení potvrdili vzťah medzi

mikrobiálnou kontamináciou, stratami cukru a zhoršením technologických parametrov, ako

je pokles hodnoty pH, vzrast koncentrácie kyseliny mliečnej a glukózy, v difúznej šťave.

Zistili, že aplikáciou nového dezinfekčného produktu v priebehu extrakčného procesu pri

získavaní sacharózy z cukrovej repy, sa zabezpečia rovnaké výsledky, ako pri aplikácii

formalínu (môže negatívne vplývať na ľudský organizmus; v niektorých krajinách EÚ je

jeho používanie v potravinárskej výrobe zakázané). Straty cukru boli minimalizované a

prezentované výsledky potvrdili, že je možné kontrolovať priebeh extrakcie aj použitím

nových produktov založených na prírodnej báze.

Práve mikrobiologické pochody ovplyvňujú napr. straty cukru, ale majú vplyv aj

na ďalšie technologické problémy. Z týchto dôvodov sa musí difúzna šťava neutralizovať

približne na pH 6,0 – 6,3 (Bretschneider, 1980). Príliš nízka hodnota pH signalizuje väčší

prechod necukrov do difúznej šťavy. V Považskom cukrovare sa za optimálnu hodnotu

67

považuje pH 5,96. Všetky hodnoty, ktoré sme stanovili vyhovujú požiadavkám používanej

technológie.

Okrem difúznej šťavy sme hodnotili aj prvý vedľajší výrobný zvyšok – vysladené rezky,

v ktorých sme sledovali polarizáciu.

Obsah cukru vo vysladených rezkoch je ovplyvnený cukornatosťou repy. Repa s vyššou

cukornatosťou za rovnakých podmienok dáva väčšie straty cukru vo vysladených rezkoch.

Musia sa preto zvoliť také postupy, aby straty boli čo najmenšie (Bretschneider, 1980).

Pri stanovení polarizácie sladkých rezkov sme vzorky analyzovali 4 krát v priebehu dňa,

každý deň v rovnakom čase. Na základe výsledkov sa sledovalo, ako vlastne prebieha

vysládzanie rezkov a komplexne sa hodnotil priebeh difúzie. Rovnomerné vysládzanie

v rozmedzí 0,4 – 0,6 % hovorí o dobrej práci na difúzii a rovnomernom chode difúzie.

Akékoľvek odchýlky vo vysládzaní nad hodnotu 0,8 % svedčia o poruche alebo zlej práci

na difúzii (Bretschneider, 1980; Drábik, 1972). Počas sledovania polarizácie sladkých

rezkov v priebehu kampane sme zistili priemernú hodnotu 1,07 %. Sledované hodnoty

kolísali v rozmedzí 0,57 – 1,46 %. Príčinou poklesu polarizácie na hodnotu 0,57 % bola

pravdepodobne porucha vo výrobe, kedy intenzita rezania rezkov bola nízka, a preto rezky

museli zostať v extraktore dlhšiu dobu, v dôsledku čoho boli vysladené na nižšiu hodnotu.

Za optimálnu hodnotu polarizácie, ktorá je daná spoločnosťou Nordzucker, sa považuje

hodnota 0,812 %. Vyššia hodnota poukazuje na zvýšené straty cukru a riešením je úprava

podmienok extrakcie (zvýšenie teploty, prídavok vody, úprava pH a ďalšie).

Významným cukrovarníckym odpadom, ktorý sa získa filtráciou I. saturovanej šťavy je

saturačný kal. V poľnohospodárstve má široké uplatnenie. Polarizácia saturačného kalu

bola ďalším posudzovaným znakom. Ak sa v procese difúzie dosiahla maximálna

výťažnosť cukru, výsledná hodnota polarizácie saturačného kalu bude čo najnižšia.

Priemerná hodnota polarizácie v sledovaných vzorkách bola 1,13 %. Jednotlivé hodnoty

sa pohybovali v rozmedzí od najmenšej 0,8 % až po maximálnu, čo bolo 1,9 %. Podľa

Bretschneidera (1980), saturačný kal nesmie obsahovať viac ako 0,8 – 1,0 % cukru

vo vzorke. Uvádza, že ak by boli hodnoty vyššie, teoreticky by to mohlo ovplyvňovať

ekonomický výsledok celej výroby cukru. Sledované vzorky nesplnili požiadavky

citovaného autora, ale vyhovovali požiadavkám, ktoré sú stanovené spoločnosťou

Nordzucker, ktorá udáva vlastné požiadavky, a to, že saturačný kal nesmie obsahovať viac

68

ako 1,8 – 2,5 % cukru vo vzorke. Sledované vzorky dosiahli dokonca ešte lepšie výsledky

ako stanovuje interná norma cukrovaru.

Ak by bola polarizácia saturačného kalu vysoká, musí sa opakovane vysládzať

na filtroch, aby v ňom nezostávalo veľa cukru, pretože to predstavuje pre cukrovar

ekonomické straty spôsobené nedostatočnou výťažnosťou.

Zvýšený obsah cukru v saturačnom kale sťažuje prácu na kalolisoch, napr. vzniká mäkký

a mazľavý kal, nízka teplota a tlak vysládzacej vody, malé množstvo vysládzacej vody...

Takéto problémy sa počas stanovenia nevyskytli. Môžeme zhodnotiť, že aj keď polarizácia

saturačného kalu vystúpila na nepatrne vyššiu hodnotu ako uvádza Bretschneider (1980),

technologický proces nebol negatívne ovplyvnený.

Stanovením alkality sme získali informácie o tom, do akej miery sa šťava zbavila

necukrov. Hodnota alkality na I. saturácii je veľmi dôležitým činiteľom. Pri alkalite nad

0,1 % CaO je šťava nedosaturovaná, obsahuje ešte cukrokarbonáty vápenaté. Takáto šťava

sa zle filtruje a v zrazenine zostáva ešte cukor. Správne vysaturovaná šťava má 0,08 až 0,1

% CaO. Ďalším znižovaním alkality sa zvýši zafarbenosť, obsah vápenatých solí a zníži sa

kvocient čistoty. Ak poklesne alkalita I saturovanej šťavy pod 0,05 % CaO, šťava je silne

presaturovaná, má tmavšiu farbu (vplyvom rozkladného pôsobenia CO2 na

zrazeninu), veľa vápenatých solí, ale filtrácia prebieha bez problémov. Vysoká alkalita na

I. saturácii chráni odparku pred vznikom inkrustácií (Bretschneider, 1980; Drábik, 1972).

Alkalita po II. saturácii závisí na prítomnosti K2CO3, ktorého množstvo je rozhodujúce

pre vyzrážanie CaCO3. Pri normálnych šťavách zostane po vyzrážaní v šťave ešte určitý

podiel K2CO3 a tento nadbytok nazývame prirodzená alkalita. II. saturácia sa ukončí pri

optimálnej alkalite 0,21 % CaO, kedy je kvocient čistoty šťavy najväčší.

Alkality I. aj II. saturovanej šťavy sme merali každé dve hodiny. V sledovaných

vzorkách sme zistili priemernú alkalitu I. saturovanej šťavy 0,093 %, z čoho vyplýva, že

šťava bola dostatočne zbavená necukrov, a teda vzorky splnili požiadavky Považského

cukrovaru. Podľa Bretschneidera (1980) by sa hodnoty  II. saturovanej šťavy mali

pohybovať v rozmedzí 0,015 – 0,025 %. V Považskom cukrovare sú ale tieto optimálne

požiadavky pre II. saturovanú šťavu vyššie ako uvádza citovaný autor, t.j. 0,020 – 0,030 %.

Vo vzorkách sme stanovili priemernú hodnotu II saturovanej šťavy 0,022 %. Alkality

oboch štiav kritéria splnili, čím bolo umožnené „strhávanie “ necukrov v roztoku.

69

Na zhodnotenie účinnosti čistiacich procesov slúži výpočet epuračného efektu. Číselná

hodnota epuračného efektu udáva množstvo nečistôt v percentách, odstránených zo šťavy

počas epurácie. Hodnotu epuračného efektu ovplyvňuje predovšetkým akosť vstupnej

suroviny a kvocient čistoty difúznej šťavy, ktorého klesajúca hodnota ovplyvňuje (znižuje)

hodnotu epuračného efektu. Hodnoty epuračného efektu sa podľa Bretschneidera (1980)

majú pohybovať v rozmedzí od 35 – 40 %. Avšak v praxi sa hodnota epuračného efektu

pohybuje okolo 25 – 30 %, ako uvádza (Frančáková a Bojňanská 1998). Tento fakt je

ovplyvnený zložitosťou tejto časti výrobného procesu.

V sledovanom období bola vo vzorkách najvyššia dosiahnutá hodnota epuračného efektu

31,78 % koncom novembra a najnižšia hodnota bola zaznamenaná v polovici decembra,

a to iba 14,43 %, čo je výrazne nižšie, ako odporúča citovaný autor. Priebeh epuračného

efektu je zobrazený na Obr. 23.

Obr. 23 [Hodnota epuračného efektu]

2.10.9.10.

16.10.

23.10.

30.10.6.11.

13.11.

20. 11.

27. 11.

4. 12.

11. 12.

18. 12.

25.12.0

51015

202530

35

Hodnota epuračného efektu

Výrazný vplyv na epuračný má efekt nielen obsah necukrov, ale aj ich zloženie. Niektoré

necukry sa počas epurácie odstraňujú úplne, iné čiastočne (napr. škodlivé necukry).

Hodnoty epuračného efektu ovplyvňuje:

1. nízka akosť difúznej šťavy

2. nesprávna doba zdržania a teplota štiav

3. nízky prídavok vápna pri čerení

4. nedodržanie predpísaných alkalít I. a II. saturácie

5. nedokonalá filtrácia jednotlivých štiav (Bretschneider, 1980).

70

Čím je rozdiel medzi kvocientom čistoty difúznej šťavy a kvocientom čistoty ťažkej šťavy

väčší, tým je aj epuračný efekt väčší a naopak. Obr. 24 zobrazuje hodnoty kvocientu

difúznej a ťažkej šťavy.

Obr. 24 [Hodnoty kvocientu difúznej a ťažkej šťavy]

2.10.9.10.

16.10.

23.10.

30.10.6.11.

13.11.

20. 11.

27. 11.

4. 12.

11. 12.

18. 12.

25.12.87

88

89

90

91

92

93

94

95

Q čistoty difúznej šťavy Q čistoty ťažkej šťavy

Na základe uvedených výsledkov v tabuľke 8 (Prílohy) môžeme skonštatovať, že

epuračný efekt je údajom, pri ktorom dochádzalo k najväčšiemu kolísaniu v rámci celej

kampane. Tieto rozdiely súvisia pravdepodobne s problémami pri čistení difúznej šťavy

a sú ovplyvnené zložitou technológiou tejto časti výroby cukru.

Ľahká šťava sa upraví sírením, pridávaním ionexov, fosforečnanu sodného a následným

zahrievaním – odparovaním sa získa ťažká šťava.

Pre výpočet epuračného efektu, ktorý je dôležitým výsledným ukazovateľom epuračnej

linky, sme vykonali analýzy ťažkej šťavy, a to sacharizáciu a polarizáciu a výpočtom sme

stanovili kvocient čistoty ťažkej šťavy. Optimálne je, ak sa dosiahnuté hodnoty pohybujú

okolo 90,0 – 91,0 %. Cieľom však je, aby boli čo najvyššie, to znamená, že obsah

necukrov je minimálny.

Pri stanovení obsahu sacharózy ťažkej šťavy sme minimálnu a maximálnu hodnotu

zaznamenali v dvoch po sebe nasledujúcich týždňoch ku konci kampane (Tab. 8, Prílohy).

Boli to hodnoty 62,4 a 66,5 %. Výrazne výkyvy počas sledovaného obdobia sme

nezaznamenali. Spoločnosť Nordzucker stanovila minimálnu hranicu polarizácie difúznej

šťavy 57 – 59 %. Sledované vzorky dosiahli v porovnaní s touto požiadavkou vynikajúce

výsledky.

71

Sacharizácia ťažkej šťavy, ktorá je vyjadrením množstva sušiny všetkých látok

(rozpusteného cukru aj necukrov) v roztoku, sa v našich vzorkách pohybovala od

minimálne 67,7 až po maximálne 71,7 %, čo bolo už nad rámec požiadaviek cukrovaru,

ktorý má optimálne hodnoty stanovené v rozmedzí 68,0 – 71,0 %. Bretschneider (1980)

však uvádza, že sacharizácia ťažkej šťavy má byť 60 až 70 °Bx, pričom hodnoty okolo 70

°Bx sú maximálne. Ťažká šťava so sacharizáciou približne 70,2 °BX je pri teplote 30 °C

nasýtená, ochladením pod 30 °C sa stáva presýtenou a vzniká nebezpečenstvo kryštalizácie

cukru, ktorý sa následne usadzuje v potrubiach a čerpadlách. Šťava s vysokou

koncentráciou má vysokú viskozitu, čím je sťažená filtrácia. Aj napriek skutočnosti, že

sacharizácia vystúpila v jednom prípade na vyššiu hodnotu, ďalší priebeh technologického

procesu pokračoval bez výrazných ťažkostí.

Hodnota sacharizácie je ovplyvnená zložením buľvy cukrovej repy, rýchlosťou rezania

rezkov, ale aj podmienkami na odparovacej stanici (teplota, tlak a množstvo pary, čas).

Pri vyššej teplote získavame roztoky s vyššou hustotou, čím dochádza k zvýšeniu farby.

Z tohto dôvodu sa nezahusťuje na príliš vysoké hustoty, pretože by sa tým výrazne zhoršila

farba až po hotový produkt, čo je nežiaduce.

Ukazovateľ pH sme okrem difúznej šťavy merali aj vo vzorkách ťažkej šťavy. Hodnota

pH ťažkej šťavy podľa Bugáňovej (2010), závisí od alkality spracovávanej repy. V

priebehu epurácie dochádza k poklesu alkality, preto sa musí upravovať hydroxidom

sodným, na hodnotu maximálne pH 9,2. Ak by boli hodnoty veľmi vysoké alebo

naopak nízke, mohlo by sa to prejaviť v podobe ťažkosti pri varení cukru t.j. pri

kryštalizácii, alebo môže dochádzať k rozkladu sacharózy na glukózu a fruktózu čo je

nežiaduce.

V sledovaných vzorkách ťažkej šťavy sa priemerné denné hodnoty pH pohybovali

v rozmedzí 8,1 – 8,9. Optimálne pH by malo byť 8,79. Najnižšia hodnota bola

zaznamenaná začiatkom decembra, kedy aj alkalita II. saturovanej šťavy dosiahla v tento

deň najnižšiu hodnotu.

Prostredníctvom analytických rozborov a zhodnotených výsledkov uskutočnených

v chemickom laboratóriu cukrovaru v priebehu kampane 2008/09 môžeme skonštatovať,

že celý technologický proces výroby cukru v cukrovare v Trenčianskej Teplej prebiehal

nepretržite za optimálnych podmienok, bez výraznejších problémov. Celý systém bol

správne riadený od vyorávky repy na poli, až po samotné spracovanie v cukrovare, kde

bola aj vďaka pestovateľom privážaná repa s dobrými technologickými vlastnosťami,

72

o čom v konečnom dôsledku svedčia aj výsledky stanovovaných vzoriek z jednotlivých

úsekov výrobného procesu.

73

5 Záver

Počas kampane 2008/2009 boli hodnotené nasledovné medziprodukty a vedľajšie

výrobné zvyšky (sladké rezky, difúzna šťava, vysladené rezky, saturačný kal, I. a II.

saturovaná šťava).

Na základe vyhodnotenia získaných výsledkov môžeme skonštatovať nasledovné

zistenia:

- priemerná hodnota polarizácie sladkých rezkov bola 16,94 % a pohybovala sa

v rozmedzí od 15,93 do 17,68 %,

- sušina sladkých rezkov dosiahla minimálnu hodnotu 22,6 %, maximálnu 25,2 %,

v priemere 24,1 %,

- v rámci hodnotenia difúznej šťavy bolo zistené, že sacharizácia sa pohybovala od 15,8

do 18,1 %, priemerne 17,16 %,

- polarizácia difúznej šťavy dosiahla priemernú hodnotu 15,48 %, maximálna hodnota

bola 16,3 %, minimálna 14,4 %,

- kvocient čistoty dosiahol maximálnu hodnotu 90,9 %, minimálnu 89,5, priemerne

90,3 %,

- priemerná hodnota polarizácie vysladených rezkov bola 1,07 % a pohybovala sa

v rozmedzí od 0,57 do 1,46 %,

- priemerná hodnota polarizácie saturačného kalu bola 1,13 % a pohybovala sa

v rozmedzí od 0,8 do 1,9 %,

- alkalita I. saturovanej šťavy sa pohybovala od 0,086 po 0,098 g CaO/100 ml,

v priemere 0,093 g CaO/100 ml,

- alkalita II. saturovanej šťavy sa pohybovala od 0,021 po 0,024 g CaO/100 ml,

v priemere 0,022 g CaO/100 ml,

- priemerná hodnota epuračného efektu počas sledovaného obdobia bola 24,94 %, ale

pohybovala sa v širokom rozpätí od 14,43 – 31,78 %,

- v ťažkej šťave sa sledovala sacharizácia, ktorá dosiahla priemernú hodnotu 69,9 %,

ďalej polarizácia s priemernou hodnotou 64,92 % a kvocient čistoty s priemerom

92,9 %,

- pH difúznej šťavy sa pohybovalo v rozmedzí 8,1 – 8,9.

74

Na základe zistených parametrov môžeme skonštatovať, že vďaka správnej organizácii

prebehla kampaň plynule, bez výrazných rušivých vplyvov. Aj vďaka priaznivému počasiu

mala dodávaná cukrová repa vyhovujúce parametre a následne mohol výrobca

pre spotrebiteľov vyrobiť cukor v najvyššej kvalite.

75

PRÍLOHY

76

Obr. 5 [Pestovateľský rajón Považského cukru a.s.]

Obr. 6 [Stonky cukrovej trstiny]

77

Obr. 7 [Haworthov vzorec sacharózy]

Obr. 8 [Vzorce glukózy podľa Hawortha a Tollensa]

Obr. 9 [Vzorce fruktózy podľa Hawortha a Tollensa]

78

Obr. 10 [Repné rezky]

Obr.11 [Stanica na odber vzoriek]

6 Použitá literatúra

79

1. ARPAI, Ján. - BARTL, Vladimír. 1977. Potravinárska mikrobiológia. Bratislava :

ALFA, 1977. s. 226.

2. BAJČI, Pavol – PAČUTA, Vladimír – ČERNÝ, Ivan. 1997. Cukrová repa. Nitra :

ÚVTIP NOI, 1997. 111 s. ISBN 80-85330-35-0.

3. BARYGA, Andrzej. 2006. Vliv mikrobiologické čistoty bílého cukru na jeho využití

v potravinářském průmyslu. In Listy cukrovarnické a řeparské, roč. 122, 2006, č. 12,

s. 341 – 343, ISSN 1210-3306.

4. BENNÁR, Marek a i. 2010. Aplikácia beta chmeľových kyselín počas extrakčného

procesu v cukrovarníctve. In Potravinárstvo, roč. 4, 2010, s. 9-14.

5. BLOŽON, Branislav – GÉRER, Anton. 2004. Považský cukor na ceste upevnenia

líderskej pozície na slovenskom trhu. In AT&P journal, roč.11, 2004, č. 11, s. 6-8.

6. BOJŇANSKÁ, Tatiana. 2010. Cukor. In Epicure, 2010, č. 15, s. 50 – 54.

7. BRETSCHNEIDER, Rudolf. 1980. Technologie cukru. Surovárna a rafinerie.

Praha : STN/ Alfa. 1980, 423 s. ISBN 04-820-80.

8. BUBNÍK, Zdeněk – KADLEC, Pavel. 2002. Vyhodnocení kvality cukrovky pomocí

krystalizačních testů s ťežkou šťavou. In Chemické listy, roč. 96, 2002, č. 7, s. 625 –

630.

9. BUGÁŇOVÁ, Viera. 2010. Hodnotenie pH ťažkej šťavy. [elektronická pošta].

Správa pre: Petronela Šimková 2010-03-21. [cit. 2010-03-21]. Osobná komunikácia.

10. BUREŠ, Jozef. 1984. Technologie výroby cukru. Praha : ŠPN. 1984. 357 s.

11. Cooke, D. A. - Scott, R. K. 1993. The Beet Sugar Crop edited by D.A. Cooke and

R.K. Scott. 1. vyd. Londýn : Chapman and Hall, 1993. 675 s. ISBN 0-412-25130-2.

12. ČÁRSKY, Jozef. a i. 1986. Chémia. Bratislava : SPN. 1986. 249 s. ISBN 67-171-86.

80

13. ČERNÝ, Ivan – PAČUTA, Vladimír – Karabínová, Mária. 2009. Vplyv

antropogénnych faktorov na úrodu a digesciu cukrovej repy. In Poľnohospodárstvo,

roč. 46, 2000, č. 1, s. 21 – 33.

14. ČERNÝ, Ivan - PAČUTA, Vladimír – PULKRÁBEK, Jozef. 1999. Pestovanie

semenných okopanín. Nitra : ÚVTIP NOI, 1999. 105 s. ISBN 80-85330-68-7.

15. DETTER, Hans. 1994. Odrody cukrovej repy a kvalita cukrovej repy. In Kvalitné

osivo a odroda cukrovej repy - základ dobrej odrody. Nitra : VŠP Nitra, 1994. s. 25.

ISBN 80-236-0060-5.

16. DRÁBIK, Jozef. 1964. ABC cukrovarníka. Bratislava : SVTL, 1964. 164 s. ISBN

63-129-64.

17. DRDÁK, Milan. a i. 1996. Základy potravinárskych technológií. Bratislava : Malé

centrum. 1996, 512 s. ISBN 80-967064-1-1.

18. DUDÁŠ, František. 1981. Skladování a zpracování rostlinných výrobků. Praha :

SZN. 1981, 384s.

19. FRANČÁKOVÁ, Helena – BOJŇANSKÁ, Tatiana. 1998. Technológia spracovania

okopanín. Nitra : SPU, 1998. 79 s. ISBN 80-7137-477-6.

20. FRANČÁKOVÁ, Helena. a i. 2002. Hodnotenie poľnohospodárskych produktov.

Nitra : SPU, 2002. 171 s. ISBN 80-7137-980-8.

21. FRANČÁKOVÁ, Helena – MUCHOVÁ, Zdenka – HORČIN, Vojtech. 1995.

Požiadavky na kvalitu rastlinných produktov pri nákupe. Nitra : ÚVTIP NOI, 1995.

s. 44. ISBN 80-85330-24-5.

22. FRIML, Miroslav. 1977. Laboratorní kontrola cukrovarnické výroby. Praha: VÚPP.

1977, 249 s. ISBN 79-357-42-0.

81

23. GERMAN, Martin. 2010. Ceny poľnohospodárskych produktov dosahujú rekordné

úrovne. In Poľnoinfo.sk [online]. 2010 [cit. 2010-03-02]. Dostupné na:

<http://www.polnoinfo.sk/clanok/1463/z-ekonomiky/ceny-komodit/ceny-caju-a-

kakaa-dosahuju-rekordne-urovne/>.

24. GIZBULLIN, N. G. a i. 1996. Što dajut reguljatory rosta. In Sacharnaja svekla, 1996,

č. 5. s. 19 – 20.

25. HAIN, Jozef. 2010. Súčasný stav spoločnosti Považský cukor [elektronická pošta].

Správa pre: Petronela Šimková 2010-01-25. [cit. 2010-02-23]. Osobná komunikácia.

26. HELLEROVÁ, Rachel - HELLER, Richard Ferdinand. 2001. Nepriateľ štíhlej línie  -

sacharidy. Bratislava : Columbus, 2001. s. 39. ISBN 80-7136-062-7.

27. HORČIN, Vojtech. 2004. Konzervovanie potravín. Nitra : SPU, 2004. s. 34.

ISBN 80-8069-341-2.

28. HORNIAKOVÁ, Erika – PAJTÁŠ, Milan. 2007. Základy výživy. Nitra : SPU, 2007.

s. 14, ISBN 978-80-8069-879-9.

29. CHMIELAKOWA, Krystyna. a i. 1973. Cukrovarnícka príručka. Bratislava : ALFA,

1973. 815 s. ISBN 63-046-79.

30. JANÍČEK, Dušan. 2010. Vyvážame, i keď nedokážeme zabezpečiť sebestačnosť.

In Poľnoinfo.sk [online].2010 [cit. 2010-03-02]. Dostupné na:

<http://www.polnoinfo.sk/clanok/1522/z-ekonomiky/farmarova-nedela/vyvazame--i-

ked-nedokazeme-zabezpecit-sebestacnost/>.

31. KARDOŠ, Ivan. 2009. Výsledky cukrovarníckej kampane 2008/09 na Slovensku.

In Listy cukrovarnické a řepářské, roč. 125, 2009, č. 3, s.82 – 84.

32. KNAPCOVÁ, Ivana. 2008. Prídavné látky v potravinách a ich označovanie. [online].

2008. [cit. 2010-02-29]. Dostupné na: <www.ivvl.sk/stmat/ taiex2.ppt>.

82

33. KONEČNÁ Dagmar - HÁJEK Milan. 2006. Kde se používá fyzika a chemie .

Výroba cukru [online]. Olomouc – Hejčín : Projekty SIVPZ, 2006 [cit. 2010-3-07].

Dostupné na: <http://projektysipvz.gytool.cz/ProjektySIPVZ/Default.aspx?uid=373>.

34. KOVÁČOVÁ, Marta . 1996. Reakcia cukrovej repy na priebeh klimatických

podmienok. In Listy cukrovarnícke a řepařské. roč. 112, 1996, č. 7/8, s 213.

35. KULÍK, Dušan. a i. 2002. Technológia rastlinnej výroby. Nitra : SPU, 2002. 158 s.

ISBN 80-8069-089-8.

36. KUNOVÁ, Václava. 2004. Zdravá výživa. Praha : Garda, 2004. 136 s. ISBN 80- 247-

0736-5.

37. LAMBERTOVÁ ORTIZOVÁ, Elisabeth. 2005. Encyklopedie koření, bylinek a

pochutin - Jedinečné recepty mnoha chutí. Praha : Slovart, 2005. 288 s.

ISBN 80-7209-735-0.

38. LEBL, Jan. et al. 2007. Abeceda diabetu. Praha : Maxdorf, 2007. 184 s. ISBN 978-

80-7345-141-7.

39. LINKEŠOVÁ, Mária – PAVELKOVÁ, Ivona. 2007. Vybrané kapitoly z chemickej a

potravinárskej technologie. Trnava : Trnavská univerzita, 2007. 237 s.

ISBN 978-80-8082-170-8.

40. MEDVEĎ, Miroslav. Technologická kvalita cukrovej repy ako ju ovplyvňuje kvalita

pôdy. In Naše pole, roč. 3, 1999, č. 1, s. 18.

41. MERAVÁ, Eva. 2008. Cukrová repa. Cukor. Situačná a výhľadová správa k

30.9.2008. Bratislava : Výskumný ústav ekonomiky poľnohospodárstva

a potravinárstva. 2009. 37 s. ISBN 80-7137-517-4.

83

42. MIKLOVIČOVÁ, Jana. 2001. Základné pojmy cukrovej repy, ich značenie a výpočet

kvalitatívnych parametrov. In: Spravodaj repárov. Bratislava : Zväz pestovateľov

cukrovej repy Slovenska, Bučany, SELEKT VŠÚ a. s. Bučany, september 2001.

43. MUCHOVÁ, Zdenka. et al. 1999. Výroba zdravotne neškodných potravín. Nitra :

SPU,1999. 97 s. ISBN 80-7137-627-2.

44. MUCHOVÁ, Zdenka. et al. 2008. Hodnotenie surovín a potravín rastlinného

pôvodu. Nitra : SPU, 2008. 215 s. ISBN 978-80-552-0127-6.

45. PANČÍK, Peter – MARCIŠOVÁ, Denisa. 2007. Sacharidy. [online]. 2007. [cit.

2010-03-22]. Dostupné na: <http://www.bioweb.genezis.eu/index.php?cat= 10&file=

sacharidy&page=1>.

46. PAVELKOVÁ, Ivona. et al. 2006. Základy zdravej výživy. In: Teória a prax výchovy

k zdravej výžive v školách. Trnava : Trnavská univerzita, 2006. s. 28-29.

ISBN 80-8082-077-5.

47. PAVELKOVÁ, Ivona – PETERKOVÁ, Viera – FANČOVIČOVÁ, Jana – TRNKA,

Alfréd. 2004. Základy zdravej výživy. Trnava : Trnavská univerzita, 2004. 118 s.

ISBN 80-8082-066-X.

48. PETRUŠ, Ladislav – PETRUŠOVÁ, Mária. 2001. Sacharidy v poľnohospodárstve

a potravinárstve. Nitra : SPU, 2001. 128 s. ISBN 80-7137-824-0.

49. Plán reštrukturalizácie režimu cukru v EÚ považovaný za úspech . 2009. In Svetové

pôdohospodárstvo [online], roč. 11, 2009, č. 3, s 2 [cit. 2010-02-11]. Dostupné na

internete: <http://www.polnoinfo.sk/clanok/880/zo-sveta/svetove podohospodarstvo/

plan-restrukturalizacie-rezimu-cukru-v-eu-povazovany-za-uspech/>. ISSN 1335-

4310.

50. PONOMARENKO, S. P. et al.1996. Kompozicji biostimulatorov. In Sacharnaja

svekla, roč. 41, 1996, č. 5. s. 19 – 20.

84

51. Od repy k cukru. 2009. Považský cukor. [online]. 2009 [cit. 2010-03-05]. Dostupné

na: <http://www.nordzucker.sk/index.php?id=61>.

52. REGULI, Ján – MARTINKOVIČOVÁ, Mária. 2006. Potravinové aditíva. In.

Chemické rozhľady, roč. 7, 2006, č. 3, s. 169-175.

53. SCHIWECK, H. 1997. Vplyv kvality cukrovej repy na technologicko – hospodársky

výsledok pri výrobe cukru. In Druhá vedecká celoslovenská repárska konferencia.

Nitra : SPU 1997, s. 27 – 36.

54. SKALICKÝ, Jaroslav – ZAHRADNÍČEK, Josef – LOUČKA, Zdeněk. 1994.

Kritéria nákupu, manipulace, čistění a skladování cukrovky na stacionárních

pracovištích. Praha : ÚZPI,1994, s. 8 ISSN 0231-9470.

55. SKALICKÝ, Jaroslav – ZAHRADNÍČEK, Josef – LOUČKA, Zdeněk. 1995.

Kritéria nákupu, manipulace, čistění a skladování cukrovky na stacionárních

pracovištích. In Listy cukrovarnické a řepářské, roč. 111, 1995, č. 11, s. 306.

56. ŠULÍK, Richard. a i. 2008. Prikrývanie priziem – skúsenosti z repného rajónu. In

Infolisty Norzucker, roč. 13, 2008, č. 1, s. 3.

57. ŠULÍK, Richard. a i. 2009. Slovensko – import a export cukru. In Infolisty

Nordzucker, roč. 14, 2009, č. 2, s 8.

58. TANČINOVÁ, Dana. a i. 2005. Mikrobiológia potravín. Nitra : SPU, 2005. 144 s.

ISBN 80-8069-568-7.

59. TICHÝ, Igor. a i. 1989. Hodnotenie a využitie rastlinných produktov.

Bratislava : Príroda. 1989, 185 s. ISBN 80-07-00193-X.

60. TOMÁŠ, Ján - HRUŠKOVIČOVÁ, Anna – MUSILOVÁ Janette – BYSTRICKÁ.

Judita – TREBICHALSKÝ, Pavol. 2009. Organická chémia. Nitra : SPU, 2009.

s. 158. ISBN 978-80- 552-0182-5.  

85

61. VAN DER POEL, P. W. - SCHIWECK, H. - SCHWARTZ, T. 1998. Sugar

Technology. Beet and Cane Manufacture. Berlin: Verlag Dr. Albert Bartens KG,

1998, 1120 s., ISBN 3-87040-065X.

62. ZAHRADNÍČEK, Josef. – SOUKUP, Jiří. – KOTYK, Arnošt. 2003. Vliv vnejších

činitelů a metabolismus a technologickou jakost cukrovky vegetujíci a skladované.

In V. Celoslovenská vedecká repárska konferencia. Nitra : VES SPU, 2003, s. 52 –

53.

63. www.mech.uniag.sk. 2008. Ochrana buliev cukrovej repy po zbere. [online] [cit.

2010-02-17]. Dostupné na internete: <http://mech.uniag.sk/katedry/ksvs_stare

/MVS1/ 17_04.pdf>.

86