Výroba cukru, piva, tuků, mýdla

- Recentní suroviny  jsou obnovitelné (např.: dřevo, cukrová třtina)

VÝROBA CUKRU:

- surovinou pro výrobu cukru je cukrová řepa, která obsahuje asi 15% sacharózy

 - Postup - nejdříve odstraníme praním hrubé nečistoty, pak řepu na řezačce nařežeme na řízky, ze kterých se vyluhovává cukerná difuzní šťáva (= při difuzi přechází cukrová šťáva z buněk cukrové řepy do vnějšího roztoku → přechod šťávy z koncentrovaného roztoku v buňkách cukrové řepy do zředěného vnějšího roztoku). Proběhne tzv. umrtvení buněk, při t = 70 - 80°C, při vyšší teplotě by do výsledné cukerné šťávy přecházely ve větším množství nežádoucí cukerné látky tzv. pektiny - způsobují zatuhnutí. Difuze probíhá protiproudně. Získá se cukerná šťáva kyselé povahy pH = 5- 6 obsahuje 14 - 18% sacharózy.

- Čištění difuzní šťávy -

 a) alkalizace v malaxérech - pomocí vápenného mléka (Ca(OH)₂) při vyšší teplotě, dojde k neutralizaci prostředí a vysráží se většina nežádoucích solí, kyselin, bílkovin a proteinů

b) saturace CO₂ - vysráží přebytek Ca(OH)₂ ve formě CaCO₃ a do sraženiny se strhnou nečistoty

c) následuje filtrace kalů na kalolisech

- dostáváme tzv. lehkou šťávu, která obsahuje 15% sacharózy

- zahuštění lehké šťávy probíhá v odparkách (soustava odparek, z nichž první je ta atmosférická a poslední vakuová) vzniká tzv. těžká šťáva, která obsahuje 60% sacharózy. Těžká šťáva se vaří několik hodin až vznikne přesycený roztok sacharózy ( cukrovina ), roztok přivádíme do krystalizátoru, kde vykrystalizuje surový cukr ( I. produkt). Zůstane matečný louh, ( tzv. zelený sirob), který lze znovu zpracovat = zředění, alkalizace, saturace, filtrace, zahuštění a vykrystalizování (II. produkt)

- Spojením I. a II. produktu získáme asi 90% původního obsahu sacharózy v řepě, zbylý obsah se už nezískává,protože se to nevyplatí

- vzniká odpad - melasa = sirup s obsahem až 50% sacharózy, kt. se využívá jako kultivační médium při výrobě lihu

- saturační kaly = hnojiva

- řízky = krmivo pro dobytek

- cukr získáváme krystalický,nebo se rozemele na moučku ( nepatrně ovlhčená moučka se zpracovává na tyčinky → naseká se a vzniká kostkový cukr)

- V areálu cukrovaru bývá vápenka, kde si cukrovar vyrábí CO₂ a CaO, ze kterého se vyrábí Ca(OH)₂ - vápenné mléko

RAFINACE CUKRU:

- surový cukr opláchneme a odstředíme

- pak následuje rozpuštění na roztok, někdy nová alkalizace i saturace, filtrace přes aktivní uhlí, odpaření a krystalizace

VÝROBA PIVA:

- pivo je alkoholický nápoj připravovaný ze sladu, chmele a vody

- část sladového cukru se přemění na ethanol a oxid uhličitý

- Výroba sladu - slad se získá z ječmenného zrna

  - namáčením zrna dojde k oživení metabolismu zrn a začnou probíhat biochemické reakce spojené s klíčením. Začne enzymatické štěpení škrobu na cukry. Máčení probíhá 2 - 3 dny. Pak následuje klíčení na velkých plochách (humnech) v několikacentimetrové vrstvě za občasného přehazování ( kvůli odvodu tepla). Klíčení probíhá 5 dnů. Klíčky jsou několik mm velké asi do poloviny zrna. Poté sušíme pomocí teplého vzduchu při teplotě 80°C ( až 100°C), při vyšší teplotě by došlo ke karamelizaci → slad pro černé pivo. Vzniklý slad se mechanicky zbavuje klíčků, nechá se několik měsíců odležet a pak se rozdrtí.

- Vaření piva - vyextrahování cukru a škrobu ze sladu, probíhá ve velkých nádobách ( kádích), probíhá na 2x (tzv. proces rmutování), t = do 75°C, Tím se získá roztok - sladina - ke sladině se přidá chmel, povaří se a vznikne mladina, ve které dojde ke stabilizaci a ukončení štěpných reakcí a k ovlivnění chuti. Mladina se zfiltruje  a ochladí při 5-7 °C a odpouští se do velkých otevřených kádí, kam se přivádí pivovarnické kvasinky. Proběhne hlavní kvašení, které trvá 7 dní, pak se provede filtrace → odstranění piv. kvasinek a stáčí se do velkých sudů. Při teplotě 5°C probíhá dokončení

= dokvašení, po dobu několika týdnů (někdy se provádí dosycování CO₂) Následuje filtrace přes křemelinové filtry a stáčí se do sudů a lahví. U piva se dělá konečná úprava, tzv. pasterizace = pivo projde na velmi krátkou dobu ohřevem až na teplotu 70°C.

- Stupňovitost piva - procenta extrahovatelných látek v mladině ( např.: 10-ti stupňové pivo obsahuje asi 6% cukru, který zkvasí), 10°- 3,5% alc, 11°- 4,5 -5,4% al.

TUKY:

- dělí se na - a) rostlinné (oleje)

b) živočišné (tuky)

- Tuky - estery vyšších mastných kyselin a glycerolu

 - vyšší mastné kyseliny - jsou nerozvětvené ( 16 - 18 uhlíků), dělí se na nasycené a nenasycené

-R1,R2,R3 - zbytky vyšších mastných kyselin

- nasycené  = tuky (tuhé)

- nenasycené = oleje ( kapalné)

- Vyšší mastné kyseliny - 1) nasycené - C₁₅H₃₁COOH - palmitová kyselina, C₁₇H₃₅COOH - stearová kyselina

2) nenasycené - C₁₇H₃₃COOH - olejová kyselina

- přírodní tuky obsahují doprovodné chemické složky ( bílkoviny ) a částečně i volné kys.

- stárnutím dochází u tuků k postupnému enzymatickému štěpení - žluknutí - na volné kys.

ROSTLINNÉ OLEJE:

a) vysychavé - lněný olej

b) polovysychavé - slunečnicový, řepkový, sójový olej

c) nevysychavé - olivový, podzemnicový olej

- vysychavost je dána adicí kyslíku na násobnou vazbu

- jodové číslo - charakterizuje nám množství dvojných vazeb (C=C), udává procento jódu, který je schopen se naadovat na určitou navážku oleje

- vysychavé oleje mají jodové číslo větší než 130

- Získávání olejů - semena se rozdrtí, vylisují extrahují

- lisováním se získává kvalitnější olej pro potravinářské účely

- lisy - šnekové, kontinuální

- extrakce - baterie extraktoru, pomocí benzínu, benzín se oddestiluje e olej se rafinuje

- Čištění olejů - okyselením zředěnou H₂SO₄ a pak NaOH odstraní emulgované složky ( bílkoviny)

- případné nežádoucí barevné složky se odstraní filtrací přes aktivní uhlí

- po rafinaci se provádí tzv. ztužování

- Ztužování - nasycování částí násobných vazeb C=C pomocí H₂, proces hydrogenace - exotermická katalytická reakce za zvýšeného tlaku, katalyzátor - práškový Ni, reakce probíhá diskontinuálně - kvůli různé kvalitě vstupních olejů

- Pro potravinářské účely se provádí ztužování to takové míry nasyc. vazeb C=C, aby výsledný tuk měl teplotu tání 37°C. V průběhu hydrogenace se provádí kontrola nasycování vodíkem pomocí jodového čísla.

- někdy se ze ztužených tuků vyrábějí tzv. emulgované tuky ( margarín), kdy se rozmíchá tuk s vodou ( za mírně zvýšené teploty)

- Využití tuků a olejů - potravinářství, mýdla, kosmetika, výroba glycerolu, výroba nižších mastných kyselin, i pro výrobu bionafty

VÝROBA MÝDLA:

- jedná se o amoniakální tenzid = povrchově aktivní látka, která snižuje povrchové napětí

- mýdla jsou sodná ( popř. draselná) → jsou to soli vyšších mastných kyselin RCOO^-Na⁺

- Výroba  - provádíme vaření tuků ( několik hodin) v přebytku roztoku NaOH do vytvoření čirého roztoku

- k roztoku se přidává NaCl → dojde k vysolení → vytvoření mýdla, které zůstane jako mýdlový koláč nad louhem, který obsahuje glycerol. Mýdlový koláč se oddělí, rozvaří, přetaví a přidají se kosmetické přísady.

- mýdla jsou účinná v tvrdé vodě, protože vznikají nerozpustné vápenaté soli vyšších mastných kyselin např.: (C₁₇H₃₅COO)₂Ca stearan vápenatý - sraženina

- draselná mýdla jsou mazlavá, tekutá → solvina