Već duže vremena zapaža se u našoj zemlji nedostatak savremenog udžbenika za obrazovanje kadrova za industriju šećera, a isto tako i pomanjkanje stručno obrađene materije koja može poslužiti za lakše savladavanje složene problematike proizvodnje šećera kadrovima u praksi.

Ovakvo stanje uslovljeno je svakako činjenicom što naša zemlja raspolaže ograničenom mogućnošću razvoja industrije šećera, i ima relativno mali broj kadrova koji koriste usko specijalističku literaturu. Međutim, zahvaljujući inicijativi Poslovnog udruženja industrije šećera i razumevanju koje su pokazale naše šećerane, stvorene su mogućnosti da se i u našoj zemlji publikuje prvi kompletniji udžbenik za ovu industrijsku granu.

Radeći na koncepciji udžbenika autori su pošli od činjenice da industrija šećera ne raspolaže mogućnošću obezbeđenja sredstava za više tehnoloških publikacija na raznim nivoima. Usled toga udžbenik je obrađen u vidu osnova tehnologije šećera, pri čemu su data objašnjenja osnovnih pojmova i teorijskih osnova za glavne faze tehnološkog postupka prerade repe, obrađene su karakteristike većine savremenih načina prerade u pojedinim fazama, nešto detaljnije su obrađene tehnologije pomoćnih proizvoda i nuzproizvoda, data su šira objašnjenja o materiji organizovanja pogona šećerane, i neophodne informacije o proizvodnji pare i energije i povezanosti industrije šećera s poljoprivredom.

Obrađujući materiju autori su naišli na niz teškoća među kojima je najveću činila terminologija, koja kod nas nije sređena ni za opšte tehničke pojmove, a pogotovo za specijalne termine užih tehnoloških područja. Primera radi navodimo termine za čišćenje difuznog soka: predlučenje, predkrečenje, predčišćenje, preddefekacija, ili glavno čišćenje, glavna defekacija itd. Konsultujući jezičke stručnjake autori su se odlučili za pojmove predefekacija i defekacija, slično francuskoj terminologiji. U nekim slučajevima zadržana je terminologija uobičajena u industrijskoj praksi iako ona nije potpuno ispravna, na primer: difuzna baterija, difuzni sok, otparna stanica i slično. Neke od termina autori su, prema sklonosti, proizvoljno koristili, kao što su suva materija i suva supstanca, ne opredeljujući se isključivo za jedan od njih.

Osim terminologije veliku teškoću činilo je pisanje udžbenika za dva nivoa i to, za visokokvalifikovanog specijalizovanog radnika i inženjera.

Zbog toga se u tekstu pojavljuje veći broj detaljnijih opisa aparata, uređaja ili postupaka od onog koji bi bio u udžbeniku isključivo za inženjere, dok su teorijske partije svedene na meru koja se može savladati na drugom stepenu specijalizovanih studija.

Dalju teškoću činilo je ujednačavanje stila pisanja u čemu autori, i pored velikih napora, nisu potpuno uspeli.

Na kraju autori osećaju obavezu da izraze zahvalnost inž. D. Đorđeviću i inž. S. Sekuliću koji su pri recenziji vrlo korisnim savetima omogućili da se pojedini delovi teksta znatno bolje srede ili objasne, a isto tako i B. Kamenoviću i inž. J. Viktoroviću koji su s velikom pažnjom pratili izradu ovog udžbenika.

Dr inž. Slobodan Šušić i inž. Emil. M. Guralj

Sadržaj

UVOD

A. Uloga ugljenih hidrata i saharoze u ishrani čoveka

B. Razvoj i današnje stanje proizvodnje i potrošnje šećera u svetu i SFR Jugoslaviji

C. Ekonomika gajenja šećerne repe

Literatura

1. GLAVA ŠEĆERNA REPA

A. Biološko-tehnološke osobine šećerne repe

B. Osnovi biosinteze saharoze

C. Proizvodnja šećerne repe za industriju

D. Zaštita šećerne repe od bolesti i štetočina

E. Vađenje šećerne repe

F. Dovoz repe s polja do fabrike

G. Čuvanje šećerne repe

H. Hemijski sastav šećerne repe

I.Tehnološke osobine osnovnih jedinjenja repe
1. Monosaharidi repe
2 Polisaharidi repe
a)Saharoza
b)Rafinoza
e)Kestoza
d)Celuloza
3. Lignin
4. Pektinske materije
5. Arabani i galaktani
6. Organske kiseline
7.Saponini
8.Bojene materije repe
9. Belančevine
10. Amkiokiseline
11.Amidi
12.Organske baze
13. Mineralna azotna jedinjenja
14. Masti repe
15.“Škodljivi azot“
16.Neorganski nešećeri repe
Literatura

2. GLAVA OSNOVI TEHNOLOŠKOG POSTUPKA PRERADE ŠEĆERNE REPE

Uvod

A.Priprema repe za ekstrakciju

B.Ekstrakcija šećera iz repinih rezanaca difuzijom

C.Čišćenje difuznog soka defekacijom i saturacijom

D.Koncentrovanje soka uparavanjem

E.Kristalizacija šećera
Literatura

3. GLAVA PRIPREMANJE ŠEĆERNE REPE ZA EKSTRAKCIJU

A.Dovoz i istovar repe

B.Skladištenje repe — repni kanali

C.Hvatači kamena i hvatači slame

D.Dizanje repe u fabriku

E.Pranje repe

F.Podizanje repe do vage

G.Merenje oprane repe

H.Rezanje repe
1.Mašine za rezanje repe
2.Noževi za rezanje repe
3.Kutije za noževe
4.Kvalitet rezanaca
5.Izračunavanje kapaciteta repnih rezalica
6.Oštrenje noževa
a)Oštrenje Königsfelder-noževa
b)Oštrenje Goller-noževa
I.Prerada korenčića
Literatura

4. GLAVA EKSTRAKCIJA SOKA IZ REPE — DIFUZIJA

A.Osnovni pojmovi o difuziji

B.Priprema repnih rezanaca za ekstrakciju

C.Tehnološki faktori za regulisanje difuzije
1.Principi dobijanja i količina difuznog soka
2.Brzina kretanja ekstrakcione tečnosti
3.Vreme trajanja difuzije
4.Kvalitet i osobine rezanaca
5.Osobine vode za ekstrakciju
6.Dejstvo mikroorganizama na difuziji

D.Diskontinualna ekstrakcija — difuzna baterija
1.Princip rada difuzne baterije
2.Priprema zakona Fika na rad difuzne baterije

E.Postupci za kontinualnu ekstrakciju
1.Klasifikacija kontinualnih difuznih aparata
2.Difuzni aparati s dirigovanim tokom rezanaca i soka
a) RT-difuzer — difuzer s ćelijama
b) De Smet-difuzer — difuzer s prskanjem soka
3. Difuzni aparati s dirigovanim tokom rezanaca
a) Olier-difuzer
b) Oppermann i Deichmann-difuzer
c)J-difuzer G. Oplatke
4.Difuzni aparati bez dirigovanog toka rezanaca
a)Stojeći cilindri
1.Difuzni toranj — BMA
2.Difuzni toranj Buckau-Wolf
b) Ležeće korito DdS-difuzer
5. Komparativna analiza podataka
F. Matematska teorija kontinuirane protustrujne ekstrakcije
1. Teorijski osnovi kontinualne protustrujne ekstrakcije zasnovani na zakonu A. Fika — Teorija P. M. Silina
2. Primena teorije P. M. Silina na rad difuzne baterije
3. Noviji pogledi na izračunavanje gubitaka na difuziji
4. Dalji razvoj teorije difuznih aparata

G. Principi sastavljanja bilansa na difuziji
1. Materijalni bilans na difuziji
2. Toplotni bilans na difuziji
3. Bilans vode na difuziji
Literatura

5. GLAVA ČIŠĆENJE DIFUZNOG SOKA

A. Problemi čišćenja difuznog soka

B. Tehnološke osobine jedinjenja važnih za čišćenje soka
1. Tehnološke osobine vode
2. Tehnološke osobine kalcijumhidroksida
3. Tehnološke osobine ugljene-kiseline
4. Tehnološke osobine kalcijumkarbonata

C. Principi čišćenja difuznog soka

D. Hemijske promene na defekaciji
1. Promene u sistemu: kalcijumhidroksid — saharoza — voda
2. Reakcije sa kalcijumovim jonom
3. Reakcije sa hidroksilnim jonom

E. Predefekacija

F. Progresivna predefekacija

G. Progresivna predefekacija sa stabilizacionim efektom Brieghel-Müllera

H. Vraćanje muljnog soka na predefekaciju

I. Defekacija

K. Prva saturacija
1. Osnovi tehnološkog postupka
2. Hemijske promene na prvoj saturaciji
L. Druga saturacija
1. Osnovi tehnološkog postupka
2. Hemijske promene na drugoj saturaciji
3. Sastav i osobine soka druge saturacije
4. Kvantitativne promene difuznog soka u toku čišćenja
a) Efekat čišćenja na defekaciji i saturaciji
b)Gubitak šećera na defekaciji i saturaciji

M. Defekosaturacija

Uvod
1. Defekosaturacija po metodi J. Dedeka, J. Vašatka i Dostala
2. Defekosaturacija po metodi Oplatke i Barcsaya
3. Defekosaturacija po metodi St. Böttgera
4. Defekosaturacija po metodi St. Böttgera i D. Beckera
a) Prva varijanta
b) Druga varijanta
5. Defekosaturacija po sistemu Dormagen
6. Defekosaturacija po sistemu Dorr-Oliver
7. Progresivna defekosaturacija po sistemu Schneider — BMA
8. Defekosaturacioni postupak Instituta za prehrambenu industriju u Novom Sadu
9. Defekosaturacija po S. Zagrodskom
10. Postupak čišćenja soka po O. Wiklundu i L. Lindbladu
N. Metode dopunskog čišćenja retkog soka
1. Sulfitacija retkog soka
2. Primena jonoizmenjivača za čišćenje šećernih sokova
a)Teorijski osnovi primene jonoizmenjivača
b)Princip čišćenja retkog soka pomoću jonoizmenjivača
c)Problemi primene jonoizmenjivača u industriji šećera
Literatura

6. GLAVA FILTRACIJA SOKOVA

A.Opšti pojmovi o filtraciji
Uvod
1.Teorijski osnovi filtracije
2.Parametri filtracije
a)Viskozitet
b)Temperatura
c)Pritisak
d)Talog
e)Trajanje filtracije

B.Aparati za filtraciju velikih količina taloga
1.Filtar-prese s ramovima
a)Opis konstrukcije filtar-prese
b)Rad na filtar-presama
c)Smetnje u radu na filtar-presama
2.Drugi tipovi filtara na pritisak

C. Kontinualna dekantacija i filtracija
1.Opšti pojmovi
2.Dekanteri
a)Statički dekanteri
b)Mehanički dekanteri
3.Kontinualni vakuum-filtri
a)Princip rada vakuum-filtara
b)Vakuum-filtri sa ćelijama
c)Vakuum-filtri bez ćelija
d)Upoređenje vakuum-filtara sa ćelijama i bez ćelija
e)Određivanje kapaciteta vakuum-filtara
f)Uređenje stanice za kontinualnu filtraciju
g)Prednosti kontinualne filtracije prema radu s filtar-presama
4. Kontrola filtracije
a)Određivanje filtracionog koeficijenta
b)Određivanje brzine sedimentacije
c)Određivanje zapremine mulja

D.Aparati za filtraciju malih količina taloga
1.Mehanički filtri
2.Keramički filtri
3.Naplavni filtri
a)Naplavni filtracioni materijal
b)Opis naplavnih filtara
E.Hidrocikloni
1.Teorijski osnovi rada hidrociklona
2.Konstrukcija hidrociklona
Literatura

7. GLAVA UPARAVANJE SOKA

A.Svrha i obim uparavanja

B.Izvori toplotne energije za uparavanje soka

C.Princip uparavanja soka i potrošnja pare

D.Opis aparata za uparavanje

E. Prenos toplote u uparivačima i parametri koji utiču na prenos
1. Statička visina soka u uparivaču
2. Visine i površine zagrevnih cevi
3. Prečnik cevi
4. Temperatura i viskozitet soka
5.Koncentracija soka
6.Inkrustacije na cevima
7.Nekondenzovani gasovi
8.Kondenzati
9.Predgrevanje soka

F.Otparna stanica sa višestrukim dejstvom (Multiple effect)

G. Otparna stanica pod vakuumom
1.Opis rada četvoročlane otparne stanice s O-tim telom
2.Korišćenje bridovih para
3. Približan proračun četvoročlane otparne stanice s 0-tim telom
4. Potrošnja pare na otparnoj stanici
5. Tačniji metod proračuna četvoročlane otparne stanice s 0-tim telom .
6. Izračunavanje zagrevne površine otparne stanice
H. Otparna stanica pod pritiskom
I.Tačniji metod proračuna tročlane otparne stanice pod pritiskom
K.Hemijski procesi na otparnoj stanici
1.Promene alkalnosti soka
2.Taloženje nekih komponenata soka
3.Povećanje obojenosti soka
L. Zagrevači sokova
M.Upotreba kondenzata u šećerani
1.Upotreba kondenzata za grejanje sokova
2.Upotreba kondenzata za razne svrhe u fabrici
a)Odvođenje kondenzata iz zagrevnih komora
b)Aparat za odvođenje kondenzata sa plovkom (kondenzni lonac)
c)Aparat za odvođenje kondenzata sistema „Niessner“
d)Kondenzni lonac sistema „Ulfheden“
N.Kompresija bridovih para
O.Barometarska kondenzacija
1.Izvori gasova koji dolaze u barometarsku kondenzaciju
a) Gasovi iz otparivača
b) Gasovi iz vode za kondenzaciju
c)Teorijska zapremina gasova
2.Vakuum-pumpe
3.Barometarska kolona
Literatura

8. GLAVA KRISTALIZACIJA ŠEĆERA

Uvod

A.Opšti pojmovi o rastvorima šećera
1.Čisti šećerni rastvori
2.Nečisti šećerni rastvori

B.Teorijski osnovi kristalizacije šećera
1.Nastajanje kristalnih centara
2.Brzina kristalizacije
a)Uticaj prezasićenosti rastvora na brzinu kristalizacije saharoze
b)Uticaj viskoziteta rastvora na brzinu kristalizacije saharoze
c)Uticaj mešanja rastvora na brzinu kristalizacije saharoze
d)Uticaj veličine i količine kristala u šećerovini na brzinu kristalizacije saharoze
e)Zaključak
3.Dalji razvoj teorije kristalizacije
4.Primena teorije faza na kristalizaciju šećernih rastvora

C.Vakuum-aparati
1.Opis vakuum-aparata
2.Kapacitet vakuum-aparata
3.Toplotna ekonomija pri kuvanju šećerovina
a)Suština uparavanja u vakum-aparatu
b)Toplotne osobine zagrevne pare
c)Transmisioni koeficijenti pri kuvanju šećerovina
d)Toplotne osobine šećerovine
e)Faktori toplotne ekonomije pri kuvanju šećerovina
f)Potrošnja pare u toku kuvanja šećerovina
g)Osnovni elementi toplotnog proračuna stanice za kuvanje šećerovina
4.Izračunavanje iskorišćenja šećera iz šećerovine

D.Tehnika kristalizacije šećera u praksi
1.Kuvanje šećera u vakuum-aparatima
a)Pripremne operacije
b)Kuvanje do pojave kristalnih centara
c)Unošenje kristalizacionih centara (jezgara) u sirup
d)Rastenje kristala
e)Dokuvavanje, stezanje i ispuštanje šećerovine
f)Trajanje kuvanja i organizacija rada na vakuum-stanici
g)Smetnje u toku kuvanja šećerovina
2.Produžavanje kristalizacije šećerovine u hladnjačama
a)Hlađenje i razblaživanje šećerovine
b)Hladnjače
c)Mešanje i hlađenje A-šećerovine
d)Mešanje i hlađenje B-šećerovine
e)Mešanje i hlađenje C-šećerovine
3.Kontrola kristalizacije
a)Konduktometrijska kontrola kristalizacije
b)Kontrola kristalizacije pogonskim refraktometrom
c)Kontrola kristalizacije meračem prezasićenosti
d)Kontrola kristalizacije pomoću „Sucroscopa“
e)Empirijska kontrola kristalizacije
E.Centrifuge
1.Princip rada centrifuga
2.Dejstvo centrifugalne sile
3.Opis centrifuge
a)Bubanj centrifuge
b)Zaštitna komora
c)Konstrukcija bubnja
d)Osovina centrifuge
e)Pogon centrifugalnog bubnja
f)Uređaj za kočenje centrifuge
g)Uređaj za puštanje šećerovine u centrifuge
4.Opis radnog ciklusa centrifuge
a)Punjenje bubnja centrifuge šećerovinom
b)Centrifugovanje i izdvajanje sirupa
c)Pranje kristala — afinacija
d)Deljenje sirupa
e)Kočenje centrifuge
f)Pražnjenje centrifuge
5.Kapacitet centrifuga
6.Automatizacija centrifuge
7.Kontinualne centrifuge
a)Kontinulana centrifuga sistema Escher-Wyss
b)Kontinualna centrifuga sistema Lehmann
F.Rad na stanici za kristalizaciju
1.Princip višestepene kristalizacije
2.Grafički prikaz višestepene kristalizacije
3.Proizvodnja sirovog šećera
a) Rad sa jednim proizvodom
b)Rad sa dva proizvoda uz vraćanje dela sirupa
c)Rad sa tri proizvoda
4.Proizvodnja belog šećera
a)Potrebne osobine gustog soka
b)Šeme kuvanja belog šećera sa tri proizvoda
c)Proizvodnja belog šećera kuvanjem četiri proizvoda
5. O uslovima postavljanja šema kuvanja šećera
6.Izračunavanje kvantitativnih odnosa za radnu šemu kuvanja
7.Rafinisanje sirovog šećera
a)Sastav sirovog šećera
b)Afinacija sirovog šećera
c)Priprema klera
d)Odbojavanje klera aktivnim ugljem
e)Proizvodi rafinerije

G.Obrada kristala posle izdvajanja na centrifugama
1.Transportovanje šećera do sušnice
2.Vlažnost šećera
3. Sušenje kristala
a)Sušnice u obliku bubnja
b)Turbinske sušnice sistema ,,Buttner“
4.Sortiranje kristala
5.Merenja i pakovanje kristalnog šećera
6.Skladištenje kristalnog šećera
7.Klasifikacija belog šećera
Literatura

9. GLAVA PROIZVODNJA KREČA, SATURACIONOG GASA I KREČNOG MLEKA

Uvod

A.Teorijski osnovi termičke disocijacije kalcijumkarbonata
1.Hemija termičkog razlaganja kalcijumkarbonata
2.Fizičke osobine kalcijumoksida i ugljendioksida
a) Fizičke osobine kalcijumoksida
b) Fizičke osobine ugljendioksida

B.Proizvodnja kreča i saturacionog gasa
1.Osobine i rad krečne peći
2.Konstrukcija i rad krečne peći
3.Puštanje u pogon krečne peći
4.Nedostaci u radu krečne peći
5.Kontrola rada krečne preći
a)Opšta kontrola
b)Primena podataka analize saturacionog gasa za kontrolu rada krečne peći
6.Priprema CO2 za saturaciju
7.Sastavljanje materijalnog bilansa za rad krečne peći
a)Izračunavanje potrebne količine krečnjaka
b)Izračunavanje potrebne količine vazduha i sastava saturacionog gasa

C.Proizvodnja krečnog mleka
Literatura

10. GLAVA PRERADA IZLUŽENIH REZANACA

A.Presovanje izluženih rezanaca
1.Opis vertikalne prese za rezance
2.Rad prese za izlužene rezance
3.Otpadna voda s presa za rezance

B.Sušenje izluženih rezanaca
Uvod
1.Opis rotacionog bubnja za sušenje rezanaca
2.Rad bubnja za sušenje rezanaca
3.Toplotna ekonomija pri sušenju izluženih rezanaca
4.Potrošnja toplote u bubnju za sušenje rezanaca
a)Gubitak toplote u peći sušnice
b)Utrošak toplote za zagrevanje suve supstance presovanih rezanaca
c)Utrošak toplote za zagrevanje vode u suvim rezancima
d)Utrošak toplote za isparavanje vode iz presovanih rezanaca i pregrevanje pare
e)Utrošak toplote za zagrevanje sekundarnog vazduha
f)Gubici toplote zračenjem i sprovodljivošću bubnja
g)Gubici toplote u dimnim gasovima
h)Toplotni bilans bubnja za sušenje presovanih rezanaca
5.Izolacija bubnja za sušenje
6.Kapacitet bubnja za sušenje rezanaca
7.Toplotni efekat bubnja za sušenje rezanaca
8.Korišćenje bubnja za sušenje drugih proizvoda
Literatura

11. GLAVA MELASA

A.Definicija i sastav melase

B.Teorijski osnovi obrazovanja melase
Uvod
1.Uticaj nešećera na rastvorljivost saharoze
a)Ispitivanja J. Dedeka
b)Ispitivanja I. Zukova, Brauna i H, Classena
c)Ispitivanja P, M. Silina i Z. A. Siline
2.Uticaj nešećera na brzinu kristalizacije saharoze

C.Proračun količine melase iz repe

D.Izdvajanje šećera iz melase
Uvod
1.Desaharifikacija melase pomoću kalcijumhidroksida
2.Desaharifikacija melase pomoću stroncijumhidroiksida
3.Desaharifikacija melase pomoću barijumhidroiksida
4.Desaharifikacija melase pomoću rastvarača .
5.Primena jonoizmenjivača za dejonizaciju melase
a)Postupak sa izdvajanjem dela jona
b)Assalini-postupak
c)Postupci dejonizacije melase katjonskim i anjonskim izmenjivačima ,
E.Iskorišćavanje šećera melase za biofermentacije
1.Neoksidativna vrenja pomoću kvasca
a)Dobijanje etilalkohola
b)Dobijanje kvasca
c)Dobijanje glicerina
2.Neoksidativna vrenja pomoću bakterija
3.Ostale biofermentacije
a)Oksidativna vrenja pomoću bakterija
b)Oksidativna vrenja pomoću plesni
F.Izdvajanje organskih nešećera
1.Dobijanje glutaminske kiseline
2.Dobijanje betaina
G.Izdavajanje soli
Literatura

12. GLAVA PARA I ENERGIJA

A.Proizvodnja toplote
Uvod
1.Opšta svojstva goriva
2.Vrste goriva
3.Kvalitet šljake
4. Sagorevanje
5.Ognjišta i rešetke
a)Principi u gradnji ognjišta
b)Rešetke za visokokalorične ugljeve
c)Ognjišta za ugljeve slabijeg kvaliteta
1.Stepenasta ložišta
2.Mehaničke rešetke sa potiskivanjem
3.Koritaste rešetke (Muldenrost)
6.Parni kotlovi
a)Kotlovi sa plamenim cevima
b)Kotlovi sa vodenim cevima
1.Kotlovi sa kosim cevima
a)Vodocevni kotlovi s nepodeljenim komorama
b)Vodocevni kotlovi sa podeljenim komorama ili sekcionalni kotlovi
2.Strmocevni kotlovi
7.Pregrejači pare
8.Korišćenje otpadne toplote
a)Ekonomizeri
b) Zagrevači vazduha
c)Niskotlačni kotlovi
d)Sušenje rezanaca pomoću dimnih gasova
9.Kontrola rada kotlovnice
10.Napojna voda
11.Zbirnici pare (Dampfspeicher)
B.Proizvodnja energije
1.Parne turbine
2.Elektrogeneratori
Literatura

13. GLAVA ORGANIZOVANJE POGONA ŠECERANE

A.Organizovanje i kontrola pogona u kampanji

1.Tehničko rukovodstvo fabrike
2.Rukovođenje pogonom i njegova kontrola
a)Služba analitičke kontrole pogona
b)Služba tehnološke kontrole pogona
c)Služba mašinske kontrole pogona
d)Služba elektrotehničke kontrole pogona
3.Regulacija automatizacija pogona
a)Automatizacija u industriji šećera
1.Signalizacija
2. Automatizacija tehnološkog postupka
b)Savremeno stanje automatizacije u industriji šećera
c)Automatizacija pomoćnih pogona
d)Ekonomika automatizacije u industriji šećera
1.Smanjenje potrebne radne snage
2.Uticaj automatizacije na proizvodnju šećera
3.Uticaj automatizacije na potrošnju goriva
4.Uticaj automatizacije na proizvodnost opreme
4. Racionalizacija proizvodnje šećera
5.Održavanje i remont fabričkih uređaja
6.Odbrana od požara
a)Opasnost od požara u šećerani
b)Uzroci nastajanja požara
c)Propisi za zaštitu zgrada od požara
d)Mere obezbeđenja fabrike od požara za vreme kampanje i remonta

B. Tehnološki pogonski bilansi

1. Bilans šećera
a)Principi proračuna iskorišćenja šećera
b)Pripreme za izradu bilansa i iskorišćenja šećera
c)Postupak pri izradi bilansa i iskorišćenja šećera
d)Dopuna bilansa i računa iskorišćenja šećera
2.Gubici šećera i uzroci grešaka pri njegovom određivanju
3.Bilans suve supstance repe
4.Bilans vode
a)Mesta potrošnje vode
b)Potrošnja vode za rad na repnim kanalima
c)Potrošnja vode za pranje repe
d)Potrošnja vode na difuziji
e)Potrošnja vođe za pranje i hlađenje CO2-gasa
f) Potrošnja vođe za gašenje kreča
g)Potrošnja vode za ispiranje mulja
h)Potrošnja vode za izradu muljne suspenzije
i)Potrošnja vode za pranje filtracionog platna
j)Potrošnja vode za hlađenje šećerovina
k)Potrošnja vode za barometarsku kondenzaciju
1.Otparna stanica i vakuum-aparati
2.Vakuum-filtri
1) Potrošnja vođe za pripremu klera
m) Potrošnja vode za centrifuge
n)Potrošnja vode za vakuum-pumpe sa vodenim prstenom
o) Potrošnja vode za napajanje parnih kotlova i hlađenje pare
p) Potrošnja vode na vakuum-aparatima
r)Potrošnja vode za hlađenje ulja za turbinu
s)Potrošnja vode za hlađenje ostalih mašina i uređaja
š)Potrošnja vode za hemijsku laboratoriju
t)Potrošnja vode za higijenske potrebe
u)Potrošnja sveže vođe za razne potrebe
v)Potrošnja tople vode za razne potrebe
z)Otpadne vode
5.Bilans toplotne energije

C.Proračun kvantitativne šeme tehnološkog postupka prerade repe

Uvod
1.Osnova za proračun kvantitativne šeme tehnološkog postupka
a)Kapacitet fabrike šećera
b)Gubici polarizacionog šećera
c)Gubitak šećera u melasi
d)Iskorišćenje belog kristala
e)Potrošnja kreča -za čišćenje difuznog soka
2.Proračun kvantitativne šeme do gustog soka
a)Podaci za difuzni sok
b)Podaci za sok sa predefekacije
c)Podaci za sok sa defekacije
d)Podaci za nefiltrovani sok prve saturacije
1.Količina vezanog CO2
2.Količina isparene vode
e)Podaci o filtraciji soka prve saturacije
f)Podaci o količini saturacionog mulja
g)Podaci za nefiltrovani sok druge saturacije
h)Podaci o soku posle obrade na ekspanderu
i)Podaci o gustom soku
3. Proračun kvantitativne šeme kuvanja tri proizvoda
a)Podaci za šećerovinu A-proizvoda
b)Podaci za šećerovinu B-proizvoda
c)Podaci za šećerovinu C-proizvoda
Literatura

14. GLAVA POVEZANOST INDUSTRIJE ŠEĆERA S POLJOPRIVREDOM

Uvod
A.Šećerna repa kao industrijska i poljoprivredna sirovina
B.Uticaj proizvodnje šećerne repe na stočnu proizvodnju
1.Krmna vrednost glava i lišća šećerne repe
2.Siliranje glava i lišća repe
3.Sušenje repinih glava i lišća
4. Upotreba izluženih rezanaca za stočnu hranu
a)Sirovi izluženi rezanci
b) Sušeni izluženi rezanci
c) Melasirani suvi izluženi rezanci
5. Krmna vrednost izluženih rezanaca
6. Krmna vrednost melase
7. Pregled krmne vrednosti nusproizvoda industrije šećera
Iskorišćavanje otpadaka industrije šećera
a)Zemlja sa repe
b) Saturacioni mulj
Literatura

15. GLAVA TABLICE

1.Zavisnost prinosa repe po 1 ha od gustoće biljaka i konačne težine korena
2.Prerada repe u različitim jedinicama vremena
3.Rastvorljivost šećera u vodi na raznim temperaturama izražena u %-tima šećera i delovima šećera na 1 deo vode
4.Rastvorljivost šećera u nečistim rastvorima na različitim temperaturama
5.Uporedne vrednosti procenata saharoze ili stepena Brixa (ili Ballinga), specifične težine rastvora na 20°/20° C i stepena Baumé (Bé)
6.Sadržaj CaO i Ca(OH)2 u krečnom mleku
7.Iskorišćenje kristalizovanog šećera u %-tima iz sokova sa kvocijentom čistoće Q1 ako matični sirup koji se izdvaja iz njihovih šećerovina ima kvocijent čistoće Q2
8.Povišenje tačke ključanja (°C) rastvora šećera različite čistoće i raznih koncentracija
9.Razlike u tački ključanja čiste vode i šećerovine kod vakuuma od 47 do 64 cm Hg stuba pri temperaturama ključanja šećerovine od 75° do 83° C .
10. Svojstva zasićene vodene pare u zavisnosti od pritiska
11. Svojstva zasićene vodene pare u zavisnosti od temperature
12. Toplotni sadržaj (i kcal/kg) pregrejane pare u zavisnosti od pritiska (p ata)i temperature (t°C)
13.Temperatura ključanja vode kod pritisaka nižih od atmosferskog

UVOD

Uloga ugljenih hidrata i saharoze u ishrani čoveka

U toku jednog dana čovek uzima s hranom 2 500 do 3 500 kalorija, koje su potrebne da bi se normalno vršile životne funkcije. Glavne energetske materije u ljudskoj ishrani svakako čine ugljeni hidrati, belančevine i masti, čije učešće u težinskom i kaloričkom smislu pokazuje tablica 1.

Iz gornjih podataka vidi se da ugljeni hidrati participiraju s dve trećine kalorija u ishrani ljudi, i da, prema tome, imaju prvorazredan prehrambeni značaj.

Glavni izvor ugljenih hidrata za ishranu ljudi predstavljaju skrobne sirovine (brašno) i njihovi proizvodi (hleb). One se u organima za varenje hidrolizuju pomoću fermenata na glukozu, i u takvom obliku služe kao energetske materije. Iskorišćenje skroba u ljudskom organizmu nije potpuno i iznosi oko 92%, jer se on nalazi u ćelijama, čije se membrane ne rastvaraju za vreme varenja.

Rastvorljivi ugljeni hidrati (glukoza, fruktoza, saharoza, maltoza) iskorišćuju se u ljudskom organizmu potpuno, pri čemu je korisna energija vrlo bliska toploti sagorevanja (oko 96%). Među njima posebno mesto zauzima saharoza, jer je vrlo rasprostranjena u prirodi, a nalazi se u znatnoj količini u šećernoj repi i šećernoj trsci (15—20%), koje služe kao sirovine za njenu proizvodnju. Od svih vrsta rastvorljivih ugljenih hidrata saharoza (šećer) se proizvodi u najvećoj količini, i ona već danas u svetu pokriva oko 8% kalorija u ishrani svakog čoveka, dok se u razvijenim zemljama njeno kalorično učešće u ishrani kreće i do 18%.

Saharoza je lako svarljiva, i njena resorpcija počinje u želucu već posle nekoliko minuta. Usled ovog ishrana saharozom omogućuje da se brzo nadoknadi izgubljena energija, na primer, kod teškog fizičkog rada. kod napornih sportova, ili kod bolesnika i rekonvalescenata, što ukazuje na činjenicu, da ona pored važnosti za ishranu ima i određeno fiziološko dejstvo, koje se često koristi i u terapeutske svrhe.

Saharoza je posle fruktoze najslađi šećer. Ako njenu slatkoću označimo sa 100, onda ostali šećeri imaju sledeće koeficijente:

• fruktoza173
• maltoza33
• glukoza53
• galaktoza32
• arabinoza35
• rafinoza22

Na osobinu slatkoće, koja se određuje organoleptički (subjektivan kriterijum), utiču temperatura i koncentracija. Tako, na primer, 3%-ni rastvor fruktoze ima koeficijent 130, a 20%-tni svega 107.

Iako je fruktoza slađa od saharoze, njen tehnološki značaj je znatno manji, jer se ona mnogo teže dobija, a čuvanje je vrlo komplikovano usled velike higroskopnosti kristala, koji se tope u vodi što je apsorbuju iz vazduha. Glukoza se dobija hidrolizom skroba, skuplja je od saharoze, ali po značenju među rastvorljivim ugljenim hidratima zauzima mesto odmah posle nje.
Kao najvažnije osobine saharoze mogu se istaći: velika hranljivost, brza i laka svarljivost uz potpunu resorpciju u organizmu, prijatan sladak ukus i vrlo velika postojanost. Zbog ovakvih osobina saharoza je zauzela mesto među najvažnijim prehrambenim proizvodima.

2. Glava Osnovi tehnološkog postupka prerade šećerne repe

Uvod

Pre nego što pređemo na razmatranje tehnološkog postupka prerade repe u detaljima potrebno je da se u opštim crtama upoznamo sa šemom rada fabrike šećera, da bismo dobili opšti uvid u kompleksnost ovakvog pogona, da bismo uočili logičku tehnološku povezanost pojedinih faza prerade, i da bismo se upoznali s tehnološkom terminologijom ove industrije, koja je neophodno potrebna za praćenje i razumevanje daljih izlaganja.

Radi preglednosti, tehnološki postupak prerade šećerne repe može se podeliti u pet osnovnih faza sa sledećim hronološkim redosledom:

1. Priprema repe za ekstrakciju.
2. Ekstrakcija šećera iz repinih rezanaca difuzijom.
3. Čišćenje difuznog soka defekacijom i saturacijom.
4. Koncentrovanje soka uparavanjem.
5. Kristalizacija šećera.

U daljem izlaganju iznećemo osnovne karakteristtke navedenih faza prerade repe u šećer.

A. Priprema repe za ekstrakciju

Priprema repe za ekstrakciju vrši se nizom operacija koje pokazuje šema na slici 1.

Sa prijemnih stanica, sabirnih punktova ili direktno sa polja repa se dovozi u fabriku na preradu železnicom, motornim drumskim vozilima i zapregom, a često i uskotraanom prugom ili vodom, tj. plovnim objektima. U fabričkom krugu repa se još jednom izmeri i istovaruje u repne silose (kanale). Repni silosi su otvorena betonska skladišta, kroz koja na najnižem mestu prolaze betonski kanali zvani kinete, sa padom prema fabričkoj zgradi O’d 10%o do 20%o, kroz njih se repa transportuje vodom u glavnu fabričku halu, na preradu. Za hidraulički transport, odnosno za plavljenje repe, upotrebljava se obično otpadna voda od barometarske kondenzacije u količini od 600% do 800% na količinu transportovane repe.

* Pod tehnološkim postupkom podrazumevaju se tehnološke operacije i tehnološki procesi koje obuhvata određena tehnologija.

U hidrauličke transportere dolazi prljava repa s primesom raznih nečistoća, od kojih se grube nečistoće odstranjuju već tokom transporta pomoću posebnih uređaja, kao što su hvatači kamena i hvatači slame i trave, koji su ugrađeni u glavnu kinetu neposredno ispred njenog ulaza u glavnu fabričku halu.

Već tokom transporta delimično oprana repa dolazi do uređaja koji je dižu u fabriku. Ovi uređaji su u obliku repnog točka ili mamutpumpe u starijim fabrikama, ili su to repne pumpe, u novijim fabrikama. Oni dižu repu u mašinu za pranje gde se ona temeljito opere čistom vodom i gde se odstrane sve nečistoće koje su ostale još posle hidrauličkog transporta repe u fabriku.

Mašina za pranje repe izbacuje opranu repu na mehaničke rešetke raznih sistema, na kojima se repa ocedi i gde se izdvoje još preostale nečistoće, sitni repini korenčići i ulomci koji su nastali tokom transporta i pranja repe.

Zavisno od visine na kojoj je mašina za pranje repe smeštena, oprana repa pada ili, u elevator, koji je diže u rezalice, ako je pralica repe smeštena u prizemlju; ako je pralica repe smeštena na spratu, iznad rezalica, onda oprana repa pada direktno u bunkere iznad rezalica. Kod starih sistema opreme čista repa meri se na automatskim „Chronos” vagama, pre ulaska u rezalice, a kod novih sistema repini rezanci se mere posle izlaza iz rezalica na kontinualnim vagama sa transportnom trakom.

Merenje i primanje repe u fabriku
↓
Istovar repe u repne silose
↓
Hidraulički transport repe u fabriku
↓
Izdvajanje slame i lišća
↓
Izdvajanje peska i kamena
↓
Dizanje repe u fabrici repni točak , repni elevator repna pumpa , mamut pumpa
↓
Pranje repe u mašini 70 pranje
↓
Izdvajanje korenčića i repnih ulomako
↓
Rezanje repe no rezance
↓
Merenje i transport reianaca na difuiiju

Sl. 1. Šema operacija pripreme repe za ekstrakciju

Repa se reže na specijalnim rezalicama za repu u rezance, koji se pomoću transportnih traka ili grabuljastih transportera prenose na difuziju.

B. Ekstrakcija secera iz repinih rezanaca difuzijom

Ekstrakcija šećera iz repinih rezanaca vrši se ili diskontinualno, po starijem klasičnom postupku u difuznoj bateriji, ili kontinualno, po novijem postupku u difuznim aparatima raznih konstrukcija. Količine proizvoda na difuziji po diskontinualnom i kontinualnom postupku pokazuje šema na slici 2.

Difuzna baterija se sastoji od 10 do 16 difuzera, od kojih se njih 8 do 14 nalaze u cirkulacionom sistemu ekstrakcije, dok su dva izvan pogona, jedan se puni a drugi prazni. Difuzeri su tako međusobno povezani da se voda za ekstrakciju kreće kroz sve difuzere, ali se pri tome svaki difuzer može iskopčati iz cirkulacionog kruga a da se tok cirkulacije ne prekine. Za pravilan tok difuzije potrebno je da se repini rezanci zagreju do temperature iznad 60° C. Ovo se vrši sa sokom koji se zagreva u sistemu kalorizatora ili parnih injektora, koji su ugrađeni između pojedinih difuzera, te zagrevaju sok prilikom prelaska iz jednog difuzera u drugi. Difuzionim postupkom dobija se difuzni ili sirovi sok, u koji prelazi glavna količina saharoze i znatan deo nešećera iz repe. Ovaj se sok odvodi na dalju preradu.

Diskontinualni
↓
Difuzna baterija
↓
Izluženi rezanci 50% na repu
↓
Voda od preso za reiance
↓
Difuzna otpadna voda
↓
Presovanje izluženih rezanaca na 16% suve materijet 30% na repu Voda od presa za rezance
↓
Transport presovanih rezanaca u sušnicu
↓
Sušenje rezanaca na 90% suve materije 5,8 % na repu
↓
Transport suvih rezanaca u sktadište i uskladištenje
↕
Kontinualni
↓
Kontinualni difuzni aparat
↓
Izluženi rezanci 65%-55% na repu
↓
Presovanje izluženih rezanaca na 16% suve materijet 30% na repu Voda od presa za rezance
↓
Transport presovanih rezanaca u sušnicu
↓
Sušenje rezanaca na 90% suve materije 5,8 % na repu
↓
Transport suvih rezanaca u sktadište i uskladištenje

Sl. 2. Sema proizvoda pri diskontinualnoj i kontinualnoj difuziji

Izostavljeno iz prikaza

Posle završene ekstrakcije u difuznoj bateriji iz poslednje posude izbacuju se izluženi rezanci i difuzna otpadna voda. Izluženi rezanci sa 4,5% suve materije odlaze obično na presovanje i sušenje, a otpadna difuzna voda se pušta u kanal. Kod rada sa kontinualnim difuznim aparatima iz difuzera izlaze samo izluženi rezanci sa 8% do 9% suve materije a nema difuzne otpadne vode. Izluženi rezanci se cede na 16% — 18% suve materije, zatim se suše dok im se vlaga ne smanji na 10%, i predstavljaju veoma traženu stočnu hranu. Otpadna voda od presa za rezance čisti se i vraća na difuziju.

Mehaničko čišćenje
↓
Hvatač mrva
↓
Merenje difuznog soka
↓
Hemijsko čišćenje
↓
Predefekacija dodatak 0,3% CaO na repu
↓
Zagrevanje na 90° C
↓
Defekacija dodotak ffi % CaO na repu
↓
Saturacija sa CO2 − gosom do 0,08% CaO na regu
↓
Dekantacija saturocionog soka
↓
Filtracija I saturacionog soko
↓
Dodatno filtrocija bistrog i filtrovanoa I saturacionog soka
↓
Zagrevanje soka na 95-102°C
↓
I Saturacija sa CO2 − gasom da O,01%-0,02% CaO na repu
↓
Filtracija II saturacioncg soka
↓
Retki sok

Sl. 3. Šema čišćenja difuznog soka

Prilikom ekstrakcije dobija se difuzni sok Sa 13% — 16% saharoze u koji prelazi do 98% saharoze iz repe.

C. Čišćenje difuznog soka defekacijom i saturacijom

Difuzni sok, koji se dobija 105% — 125% od težine repe sadrži pored saharoze, nešećera u rastvorenom i koloidnom stanju, i mrve od rezanaca kao mehaničku nečistoću. Koloidi smetaju kristalizaciji šećera iz rastvora i otežavaju koncentrovanje rastvora šećera, dok rastvoreni nešećeri povećavaju rastvorljivost saharoze u vodi i uzrokuju obrazovanje melase. Iz gore navedenih razloga difuzni sok se mehanički, a zatim hemijski čisti u većini slučajeva po šemi koju pokazuje slika 3.

Radi odvajanja grubih nečistoća i delića rezanaca difuzni sok se pušta preko sita u hvatačima mrva, a zatim odlazi na hemijsko čišćenje.

Čišćenje hemijskim putem vrši se u dve faze: u prvoj fazi koja se zove defekacija soku se postepeno dodaje 1,5% — 2,0% CaO u obliku krečnog mleka, a u drugoj fazi, koja se zove saturacija, uvodi se u smešu soka i krečnog mleka ugljendioksid, pomoću kog se Ca(OH)2 prevodi u CaCO3. Posle toga se izdvojeni talog sa koloidima i istaloženim i adsorbovanim nešećerima filtruje preko filtar-presa ili vakuum-filtara.

U praksi se defekacija vrši u dva stepena. U prvom stepenu nazvanom predefekacija, izmerenom difuzinom soku se -dodaje 0,2% — 0,3% kreča, zatim se u drugom stepenu, koji se zove defekacija, smeša zagreje na 90° C, pa se u posebnoj posudi dodaje ostatak od 1,3% — 1,7% kreča.

Defekovani sok odlazi na saturaciju, koja je takođe podeljena na dva stepena. U prvom stepenu, nazvanom prva saturacija, najveći deo Ca(OH)2 prevodi se u CaCO3 uvođenjem u sok saturacionog gasa, koji sadrži do 40% CO2 i dobija se u posebnoj jamskoj krečnoj peći, kao pomoćnom pogonu kod prerade šećerne repe. Pri ovoj saturaciji količina kreča u soku padne na 0,06% — 0,08%. Tako obrađen sok zove se muljni sok, i on se prema starom tehnološkom postupku, prebacuje na filtar-prese, gde se procedi pod pritiskom do 3 atm, ili prema novijem tehnološkom postupku, odlazi najpre u dekantere gđe se sedimentacijom izdvaja 80% bistrog soka, dok se ostatak od 20% zgušnjenog muljnog soka filtruje preko vakuum-filtara. Izbistreni sok i filtrat dobijen filtracijom zgušnjenog muljnog soka mešaju se i odlaze na dopunsku filtraciju preko filtarpresa ili naplavnih filtara.

Posle prve saturacije filtrovani sok se zagreje na 90° C do 102° C i odlazi na drugu saturaciju. U ovoj fazi završava se proces saturacije time što se daljim uvođenjem saturacionog gasa snižava alkalnost soka na 0,01% — 0,02% CaO. Ovako saturovani sok opet se cedi preko filtara raznih sistema.

Tokom čišćenja snižava se koncentracija difuznog soka usled dodavanja krečnog mleka u defekaciji, kao i usled dođavanja filtrata koji nastaje priliko-m ispiranja saturacionog mulja vodo-m, tako đa se posle druge saturacije dobija vrlo razblažen sok, koji se zove retki sok i čiji se sadržaj suve materije kreće od 10° do 15° Bx, odnosno o-d 10% do 15%.

Kreč i saturacioni gas koji su potrebni za čišćenje difuznog soka proizvode se pečenjem krečniaka pomoću sagorevanja koksa u jamskoj krečnoj peći. Količina utrošenog krečnjaka za pečenje kreča zavisi od potrošnje kalciju-moksida na defekaciji, a kreće se normalno do 4% u odnosu na preradenu repu, dok se količina koksa potrebnog za pečenje kreča kreće normalno do 10% na utrošenu količinu krečnjaka. Pečeni kreč se gasi (hidratiše) u krečno mleko gustoće 20° Be, koje se propuštanjem kroz sito a zatim kroz bateriju hidro-ciklona čisti od peska i negašenih ostataka kreča i odlazi na sazrevanje u sabirni rezervoar, čisto krečno mleko pumpa se u automatske razdeljivače ili odmerne sudove za defekaciju u fabrici. Saturacioni gas iz krečne peći, koji se uglavnom sastoji iz ugljendioksida, azota i nešto kiseonika, čisti se od pepela sa vodom, odlazi na pumpu za saturacioni gas, koja ga pod o-dređenim pritiskom ubacuje u posude za saturaciju.

Saturacioni mulj iz prve i druge saturacije ispira se toplom vodom do sadržaja šećera oko 1,0% i izbacuje se u deponije mulja izvan fabričke zgrade. Saturacioni mulj se upotrebljava kao dobro krečno đubrivo;

U novije vreme razrađeni su za čišćenje soka kontinualni i potpuno automatizovani postupci, koji se zasnivaju na istovremenoj obradi soka s krečnim mlekom i C02-gasom, tj. istovremeno se vrše i defekacija i saturacija i zato se oni nazivaju defekosaturacionim postupcima. Ovi načini pokazuju naročito dobre rezultate pri prerađi pokvarene repe.

D. Koncentrovanje soka uparavanjem

Retki sok sa 10° — 15° Bx koncentruje se uparavanjem do gustoće od 60° — 65°Bx, što se obavlja u otparnim stanicama sa višestrukim dejstvom, tj. pritisak se od prvog do poslednjeg tela otparne stanice postepeno snižava, tako da se parom dobijenom uparavanjem soka u prethodnom telu greje naredno telo otparne stanice, pri čemu uparava količina vode iz soka koja je adekvatna količini dovedene zagrevne pare. Koristeći se ovim principom jedan kilogram pare uveden u prvo telo upari na otparnoj stanici 2,0 —2,5 kg vode iz soka. Kvantitativne promene pri uparavanju retkog soka pokazuje šema na slici 4.

Otparnih stanica ima dva tipa. Jedne otparne stanice rade na principu vakuuma, koji se stvara kondenzacijom pare iz poslednjeg tela u barometarskoj kondenzaciji. Druge otparne stanice rade na istom principu kao i stanice pod vakuumom s tom razlikom što su sva otparivačka tela pod pritiskom većim od atmosferskog. Kod ovih stanica para i LZ poslednjih tela upotrebljava se za zagrevanje sokova, što nije slučaj s prvim stanicama. Otparne stanice pod pritiskom ekonomičnije su, jer kod njih nema gubitaka pare na barometarskoj kondenzaciji, kao kod otparnih stanica s vakuumom.

RETKI SOK 10-15 °Bx 130 kg na 100 Kg Repe
↓
Zagrevanje soka na temperaturu
↓
KLJUČANJA U I TELU OTPARNE STANICE
↓
OTPARNA STANICA OTPARAVANJE 90-100 Kg VOOE NA 100 Kg REPE
↓
GUSTI SOK $A 60-66 °Bx OKO 30 Kg HA 100 Kg REPE
↓
FILTRACIJA GUSTOG SOKA

Sl. 4. Šema kvantitativnih promena pri uparavanju retkog soka

Izostavljeno iz prikaza

Sok koji izlazi iz poslednjeg tela otparne stanice ima koncentraciju 60° — 66°Bx i zove se gusti sok. Gusti soik se filtruje i sfcuplja u sabirnim rezervoarima na stanici za kristalizaciju radi dalje prerade na šećer.

E. Kristalizacija šećera

Dobijeni gusti sok dalje se koncentruje uparavanjem, sve dok rastvor ne postane toliko prezasićen da u njemu počne kristalizacija šećera. Kako povećanjem koncentracije šećera u rastvoru raste i tačka ključanja rastvora to se, da bi se izbegla karamelizacija i gubici šećera pri kristalizaciji, ukuvavanje vrši pod vakuumom i pri nižim temperaturama. Za ovu fazu tehnološkog postupka postavlja se šema kuvanja, kojom se određuje u koliko će se stepeni vršiti kristalizacija šećera kuvanjem soka, odnosno sirupa. Šema kristalizacije treba da bude što jednostavnija, da se sirupi što manje vraćaju u prethođni stepen kuvanja, jer se time smanjuje potrošnja toplote i gubici šećera u ovoj fazi rada. Pošto se šećer obično kuva u tri stepena kristalizacije, pri čemu se dobijaju tri šećerovine (A, B i C), dajemo ovde jedan od često primenjivanih primera koji pokazuje šema na slici 5.

Smeša gustog soka i klere, tj. šećernog rastvora dobijenog rastvaranjem afinovanog B i C šećera, kuva se u vakuum-aparatima za šećerovinu A-proizvoda do koncentracije 92° — 93°Bx. A-šećerovina se ispušta iz vakuum-aparata u otvorene hladnjače sa mešalicama, gde se završava kristalizacij a, a zatim odlazi preko razdelnog korita sa mešalicom na centrifuga za kristal, u kojima se kristali saharoze odele od matičnog siruipa, properu se parom, suše se, sortiraju se na vibracionim sitima prema veličini, pakuju se u vreće ili u manja pakovanja i slažu se u magacinu kao konzumni kristalni šećer.

Matični sirup pomešan sa sirupom od pranja kristala ponovo se uparava u drugoj bateriji vakuum-aparata do koncentracije 93° — 94°Bx čime se dobija šećerovina B-proizvoda, ili kraće, B-šećerovina. Ona se iz vakuum-aparata pušta u otvorene hiladnjače bilo sa prirodnim ili veštačkim hlađenjem, a zatim odlazi preko razdelnog korita na centrifuge za B-proizvod. Pošto se B-šećer odvoji od matičnog ili zelenog sirupa, on se u centrifugama ispere hladnom vodom. Isprani šećer se zove afinada; ona se rastvara u vodi do koncentracije 60°Bx, odbojava se aktivnim ugljem, filtruje se i uzima se za kuvanje A-šećerovine. Pri ispiranju B-šećera vodom dobija se afinacioni ili beli sirup, koji se odvojeno hvata i vraća natrag za kuvanje B-šećerovine.

Zeleni sirup od B-šećerovine ponovo se kuva u vakuum-aparatima za C-proizvod, koncentruje se do 93° — 95°Bx, pri čemu se dobija Cšećerovina, koja se pušta u hladnjače zatvorenog tipa sa umetnim hlađenjem pomoću vode. Posle završetka kristalizacij e pri hlađenju, koja obično traje oko 48 časova i završava se na temperaturi od 40° C do 50° C, C-šećerovina se opet zagreje do 60° C i pušta se preko razdelnog korita na centrifuge za C-proizvod. Na centrifugama se izdvaja poslednji matični sirup, nazvan melasa, iz kojega se ostatak šećera ne može više dobiti redovnom kristalizacij om, pa se melasa skladišti u velikim cisternama na dvorištu fabrike i upotrebljava se kao sirovina za druge industrije.

Sirovi šećer C-proizvoda ispušta se iz centrifuga, meša se sa zelenim sirupom od B-proizvoda, prebacuje se u hladnjače za B-šećerovinu i dalje se prerađuje zajedno sa B-šećerom. Sirovi šećer Cn proizvoda može se takođe rastvoriti u retkom soku do koncentracije 65°Bx, pri čemu se dobija druga klera koja se upotrebljava za kuvanje B-šećerovine.

Ako fabrika osim konzumnog kristalnog šećera proizvodi i rafinisani šećer u obliku kristala i kocaka, onda se ova faza postupka sastoji od kuvanja četiri šećerovine, odnosno vrši se kristalizacija u četiri stepena. U tom slučaju osim napred navedene tri šećerovine kuva se i četvrta, koja se zove rafinadna šećerovina. Ona se kuva od sirupa najboljeg kvaliteta, tj. od očišćene, odbojene i filtrovane klere sa čistoćom preko 99%, bez dodavanja drugih sokova i sirupa. Rafinadna šećerovina se kuva do koncentracije 90° — 92°Bx, pušta se u hladnjače sa umetoim hlađenjem, centrifuguje se, a izdvojeni rafinadni sirup meša se sa gustim sokom i upotrebljava se za kuvanje A-šećerovine. Proizvodi li se rafinadni kristal on se po izlasku iz centrifuga obrađuje na isti način kao i konzumni kristal, ali ako se proizvode kocke, onda iz centrifuga izlazi vlažno šećerno brašno, od kojega se po posebnom postupku proizvodi šećer u kockama.

Zbirni rezervoar za gusti sok
↓
Vakuum-aparati za A -proizvodnju šećerovina koncentracije 92°Bx
↓
Afinada Priprema klere Filtracija klere Beli sirup
↓
Hladnjače za A − šečerovinu
↓
Centnfuge za kristal
↓
Sirupi od knstala
↓
Kristalni šečer sušenje sortiranje pakovanje uskladištenje
↓
Vakuum-aparati za 8 − proivodnju šećerovina koncentracije 93°Bx
↓
Hladnjača za B − šećerovinu
↓
Centrifuge za B − proizvod
↓
Zeleni sirup
↓
Vakuum-aparati za C − proizvod
↓
Šecerovina koncentraaje 99°Bx
↓
Hladnjače C-proizvoda
↓
Centrifuge
↓
Melasa ili Sirovi C − šećer

Sl. 5. Šema dobijanja konzumnog šećera kuvanjem tri šećerovine

Izostavljeno iz prikaza

Literatura

1. R. A. McGinnis: Beet-sugar Technology, New York, 1951
2. Tl. M. CUAUH: TexHOJiorMa cBeKJiocaxapnoro M pac|jMHaflHoro npoM3BOflCTBa, MoCKBa, 1958.
3. S. K. Sušić: Tehnologija životnih namirnica, I Deo, Tehnologija šećera, Beograd 1962.

11. Glava Melasa

A. Definicija i sastav melase

U industriji šećera pod melasom se smatra poslednji matični sirup koji nastaje pri višestepenoj kristalizaciji gustog soka dobijenog preradom repe.

Melasa predstavlja jako viskoznu mrku tečnost koja sadrži oko 50% saharoze. Ova činjenica ima poseban praktičan značaj, jer se melase dobija oko 4% na repu, što znači da pri prosečnom sadržaju šećera u repi, od 16% do 18%, ostaje u melasi oko 11% do 13% od ukupne količine saharoze koja se ne može dobiti u kristalnom obliku. Melasa, pored šećera, sadrži oko 30% do 35% nešećera i oko 15% do 20% vode.

S obzirom na činjenicu da melasa sadrži veliku količimu saharoze koja za industriju šećera predstavlja gubitak, postojala je još u početku razvoja ove industrije tendencija da se objasne uzroci njenog nastajanja i da se pronađu uslovi u kojima bi se što manje obrazovala.

U vezi s prednjim dao je Li. Claassen (1) definiciju za teorijsku i praktičnu melasu. Pod melasom u teorijskom smislu on smatra tečnu smešu šećera, nešećera i vode iz koje se ni pod povoljnim fizičkim uslovima ni u dužem vremenskom periodu ne može dobiti saharoza u obliku relativno čistih kristala, dok pod „praktičnom melasom” smatra poslednji sirup iz kojeg se ni pod povoljnim tehničkim uslovima ne može, u toku daljeg koncentrovanja kuvanjem, dobiti toliki deo saharoze da njena proizvodnja ima ekonomsku opravdanost.

Iz gornjih definicija se vidi da je problem obrazovanja melase neposredno vezan s problemom kristalizacije saharoze iz nečistih rastvora, odnosno s problemom uticaja nešećemih materija na saharozu u vodenim rastvorima.

U pogledu sastava melase može se uzeti da je pod normalnim uslovima prerade repe odnos osnovnih komponenata ovaj:

• Saharoza oko 50%
• Nešećeri oko 30%
• Voda oko 20%

Od nešećera u melasi se nalazi oko 10% soli, među kojima kalijumcve soli predstavljaju glavni sastavni deo. Ostatak nešećera sastoji se

od organskih supstanci od kojih najveći deo otpada na organska azotna jedinjenja. Srednji hemijski sastav melase koja sadrži 83,5% suve supstance i 16,5% vode pokazuje tablica 1.

TABLICA 1. Srednji hemijski sastav melase sa 83,5% suve supstance i 16,5% vode

Organske supstance u%		Mineralne supstance u %
Saharoza	51,0	K2O	4,30
Rafinoza	1,0	Na2O	0,90
Invertni šećer	0,5	CaO	0,26
Belančevine	5,0	MgO	0,14
Glutaminska kiselina	4,0	SiO2	0,10
Betain	6,0	AI2O3	0,07
Ostala N-jedinjenja	1,5	Fe2O3	0,02
Organske kiseline	1,5	CO2-	3,50
Ostale organske supstance	1,5	SO42-	0,55
–	–	Cl-	1,60
Svega	72,0	PO43 –	0,06
–	–	Svega	11,50

Ukupno suve supstance: 72,0 + 11,5 = 83,5

Ovde se može reći da u normalnim melasama i pored znatno usavršenih analitičkih metoda postoji znatan broj organskih jedinjenja koja ni do danas nisu identifikovana.

B. Teorijski osnovi obrazovanja melase

Uvod

O uticaju nešećera na saharozu u vodenim rastvorima postoji vanredno bogata literatura koja obrađuje problem kristalizacije saharoze IZ nečistih rastvora i problem obrazovanja melase. Iz ovih studija može se izvesti osnovni zaključak da na obrazovanje melase utiču dva faktora, hemijski i fizički. Hemijski faktor ispoljava se u povećanju rastvorljivosti saharoze u prisustvu nešećera većinom na bazi obrazovanja lakorastvorljivih adicionih jedinjenja, usled čega se povećava koeficijent zasićenosti, dok se fizički faktor odražava u povećanju viskoziteta šećernih rastvora zbog prisustva velike količine nešećera, što utiče na snižavanje brzine kristalizacije saharoze.

Nedostatak ranijih istraživanja bio je u tome što su autori pokušali da definišu nešećere koji utiču na obrazovanje melase koristeći se mnogobrojnim analizama fabričkih melasa čiji kvocijenti čistoće u znatnoj meri zavise od specifičnih osobina repe i načina njene prerade, usled čega je upotrebljavanje bilo nemoguće. Ovaj način ispitivanja dao je rezultate kada su se počele proučavati veštačke melase nastale pod istim eksperimentalnim uslovima dobijene kristalizacijom nečistih šećernih rastvora određenog sastava.

Dalji nedostatak bio je u tome što su autori objašnjavali nastajanje melase uticajem određene vrste nešećera. Tako, na primer, K. AncLrlik (2) smatra da na obrazovanje melase utiče „štetni azot”, i on gubitke šećera u melasi izračunava množenjem njegove količine sa 25. Suprotno tome, K. Smolenski (2) smatra da na obrazovanje melase isključivi uticaj imaju mineralne supstance (pepeo), te izračunava količinu šećera u melasi množenjem sadržaja pepela s koeficijentom 5. Na toj osnovi i danas se izračunava randman sirovog šećera, ali pošto je praksa pokazala da su odstupanja od te vrednosti velika, napušta se taj način obračuna iskorišćenja saharoze pri preradi sirovog šećera.

Polazeći od činjenice da melase čije soli sadrže veću količinu kalcijuma imaju manji kvocijent čistoće, J. Dedek (3) je ustanovio da kalcijum ne veže šećer u melasi, već samo kalijum i natrijum, i to tako da svaki jon veže jednu molekulu saharoze. Ova pretpostavka izgleda verovatnija od one koju je postavio K. Smolenski, i zato se ona zadržala do najnovijeg vremena u raznim varijantama, iako je u suprotnosti s njom činjenica da se pri kraju prerade repe povećavaju gubici šećera u melasi, dok se u toku čuvanja repe ne povećava količina kalijuma i natrijuma.

S obzirom na izloženo i na činjenicu da na količinu melase ima uticaj i mehanička obrada .poslednje šećerovine, koja u znatnoj meri zavisi od viskoziteta matičnog sirupa, danas se obrazovanje melase može sagledavati sa mehaničkih, fizičkih i hemijskih aspekata, i zato ćemo se ovde na neke elemente detaljnije osvrnuti.

1. Uticaj nešećera na rastvorljivost saharoze

A. Marschall (Maršal) (4) je već 1870. godine razlikovao supstance koje negativno deluju na obrazovanje melase na taj način što isoljuju saharozu, zatim supstance koje su indiferentne, i najzad supstance koje pozitivno deluju na obrazovanje melase, jer povećavaju rastvorljivost saharoze. Nešto kasnije je E. Durin (Diren) (5) ustanovio da kalcijum u malim koncentracijama smanjuje rastvorljivost saharoze, dok je pri većim koncentracijama povećava. Ovi radovi dali su povod A. Herzfeldu (6) za studiozna ispitivanja rastvorljivosti saharoze u vodi i o uticaju soli na njenu rastvorljivost. Kasnija ispitivanja među kojima se naročito ističu radovi J. Zukova (7) i S. Lehedeva (8), unela su više svetlosti u problem rastvorljivosti saharoze u prisustvu raznih soli. Na primer, Žukovljeva ispitivanja su pokazala da male količine nešećera na nižim temperaturama od 30° do 40° C nemaju osobinu obrazovanja melase, nego deluju baš suprotno time što utiču u pravcu snižavanja rastvorljivosti saharoze i pomažu njeno taloženje.

S povišavanjem temperature i s povećavanjem koncentracije istih nešećera zapaža se i povećanje njihove sposobnosti za obrazovanje melase utoliko što se povećava rastvorljivost saharoze, a to znači da se povećava i vrednost koeficijenta zasićenosti. Uticaj određenih nešećera i temperature na koeficijente zasićenosti šećernih rastvora, prema ispitivanjima Žukova i Lebedeva, pokazuju podaci u tablici 2.

Uticaj nešećera i temperature na koeficijente zasićenosti šećernih rastvora prema Žukovu i Lebedevu

N E Š E Ć E R I	Temperatura u °C	Koeficijent čistoće
		85%	90%	95%
KCl	30	1,094	1,026	0.991
NaCl	30	1,065	0,980	0,958
KHO3	30	0,980	0,990	0,984
KBr	30	1,042	1,007	0,984
CaCh	30	0.886	0,863	0.893
Betain	30	0,940	0,960	0,991
Kali j umglutaminat	30	—	1.061	1,030
Natrij umglutaminat	30	—	1,036	1,026
KCl	50	1,141	1.050	1,010
NaCl	50	1,260	1.036	0.987
KNOs	50	1.004	1,005	1,004
KBr	50	1,077	1,032	1,006
CaCl2	50	0,920	0,874	1,000
Betain	50	—	1,024	1,017
Kaliijumglutaminat	50	—	1,090	1,087
Natri j umglutaminat	50	—	1,049	1,053
KCl	70	1,250	1,110	1,037
NaCl	70	1,362	1,120	1,023
KNOs	70	1,052	1,030	1,010
KBr	70	1,133	1.064	1.024
CaCb	70	0,997	0,901	0.908
Betain	70	—	1.036	1,026
Kalijumglutaminat	70	—	1,049	1,053
Natrijumglutaminat	70	—	1,050	1,033

Koristeći podatke J. Zukova i S. Lebedeva, O. Spengler i F. Todt (2) izrazili su dejstvo navedenih soli na rastvorljivost saharoze i sposobnost obrazovanja melase dijagramom na slici 1, u kojem je odnos molova šećera prema molovima vode nanesen na ordinatu, a odnos molova soli prema molovima vode dat je na apscisi.

Iz dijagrama na slici 1. vidi se da je opadanje sposobnosti obrazovanja melase proporcionalno porastu hidrofilnosti soli, odnosno njihovoj sposobnosti stvaranja hidrata u vodenom rastvoru. Pojava isoljavanja može se objasniti time što joni nešećera obrazuju hidrate, usled čega se smanjuje slobodna količina vode koja rastvara šećer, što dovodi i do smanjenja količine rastvorenog šećera.

Međutim, joni soli nemaju samo sposobnost hidratisanja, nego i sposobnost vezivanja za molekule šećera, što znači da će vezivanje sa saharozom biti utoliko intenzivnije ukoliko se hidratacija smanjuje. Afinitet soli prema saharozi raste s povećanjem njihove koncentracije, i on u određenom momentu može biti veći od afiniteta hidratacije, što znači da se s povećanjem koncentracije soli povećava i njihova sposobnost za obrazovanje melase. Pošto su ispitivanja vršena na temperaturama od 30° C, 50° C i 70° C, iz dijagrama se može još zaključiti da koeficijenti zasićenosti šećernih rastvora rastu s porastom temperature, a opadaju s porastom kvocijenta čistoće.

Sl. 1. Uticaj KCl, NaCl, KNO3, KBr i CaCl2 na rastvorijivost saharoze prerna O. Spengleru i F. Todtu

a) Ispitivanja J. Dedeka

Ispitujući sposobnost nešećera za obrazovanje melase, J. Dedek (2) je primenio pravilo faza. Pri tom je došao do faznog trougla, koji pokazuje slika 2.

Uglovi faznog trougla, kao i u poglavlju o kristalizaciji, odgovaraju: prvi čistoj vodi, drugi 100%-tnoj saharozi, a treći 100%-tnim nešećerima. Prema tome, svaka tačka trougla odgovara određenoj smeši vode, šećera i nešećera. Uzmemo li, na primer, tačku A, normale iz nje na strane trougla označavaju delove pojedinih komponenata smeše, što znači da AB označava količinu vode, AC količinu šećera i AD količinu nešećera. Ako se u dijagram ucrta procentualni sastav zasićenih rastvora šećera sa različitim sadržajem nešećera, dobiće se izvesna kriva, koja je za slučaj u dijagramu označena sa PT. Na desnoj strani krive nalaze se prezasićeni rastvori, na levoj nezasićeni, dok kriva označava zasićene rastvore. Uparava li se zasićen rastvor, na primer, onaj označen tačkom O, količina vode će se smamjivati, dok odnos nešećera i šećera ostaje nepromenjen, što znači da će se tačka O pomicati po luku krive PT dok ne dospe u oblast prezasićenih rastvora označenu tačkom Oi. Prava povučena s vrha trougla „voda” kroz tačku Oi neće seći krivu PT kao u tački O, nego će je samo doticati, i od te tačke neće se više dobijati prezasićeni rastvori bez obzira na koncentrovanje rastvora. Tu, dakle, prestaje kristalizacija i u toj zoni nastaje prava melasa.

Opisanim načinom J. Dedek je dobio prave melase iz zasićenih šećernih rastvora u prisustvu određenih vrsta nešećera kao što su K2COH. CH3COONa, LiCO3, dok su mnogi nešećeri i pri ovim uslovima davali prezasićene rastvore koji su kristalisali.

b) Ispitivanja I. Zukova, Brauna i H. Claassena

Sastav nešećera u fabričkim sokovima i njihovo dejstvo na obrazovanje melase ispitivali su I. Zukov (7), Braun (2) i H. Claassen (9). Prva dva autora su ispitivali nešećere u otpadnim lugovima posle desaharifikacije melase pomoću stroncijumhidroksida, dok je Claassen ispitivanja vršio na fabričkim melasama. Grafički pregled rezultata ovih ispitivanja pokazuje dijagram na slici 3.

Iz dijagrama na slici 3. vidi se da dejstvo nešećera na obrazovanje melase raste s padom kvocijenta čistoće ili s povećanjem njihove količine, pri čemu tok krivih u zoni kvocijenata čistoće 50% do 60% ima tendenciju beskonačnog usmerenja. Ovo omogućuje da se zaključi da postoje prave melase, čija čistoća zavisi od temperature utoliko što njenim snižavanjem opada i kvocijent čistoće.

U rastvorima s visokim kvocijentom čistoće nešećeri ispoljavaju osobinu isoljavanja i daju, naročito ina nižim temperaturama, koeficijente zasićenosti niže od 1,0. Na primer, iz krivih po Žukovu na temperaturi od 30° C i pri Q = 80% nailazimo na koeficijente zasićenosti reda veličine 0,93, a pri Q = 70% koeficijenti imaju veličinu 0,97 na 30° C, 1,02 na 50° C i 1,14 na 70° C.

Sl. 3. Uticaj nešećera melase na koeficijente zasićenosti šećernih rastvora .prema podacima Zukova, Brauna i Klasena

Izostavljeno iz prikaza

Uporede li se krive po Žukovu sa krivama po Braunu, vidi se da Braun dobija veće vrednosti za koeficijente zasićenosti. Do ovog dolazi zato što osobine nešećera koje su autori ispitivali nisu jednake. Naime, odnos karbonatnog pepela prema organskim nešećerima u melasi iznosi u Braunovim uzorcima 1,54 a u uzorcima Žukova 1,72, što znači da melase koje je ispitivao Zukov imaju mnogo više organskih nešećera, a oni znatno slabije utiču na obrazovanje melase od neorganskih nešećera.

Rezultati Claassenovih ispitivanja ukazuju na činjenicu da se u jednoj te istoj fabrici pojavljuju u raznim godinama melase s različitim koeficijentima zasićenosti, što je svakako u vezi sa sastavom nešećera u repi.

U vezi s problemom melase A. Herzfeld (10) smatra da se ne može govoriti o supstancama koje negativno deluju na obrazovanje melase, pošto svaka strana supstanca pri koncentrovanju rastvara kristališe kao i saharoza ako je pređena granica njene rastvorljivosti. Prema tome, kod nečistih šećernih rastvora mora da postoji granica iznad koje se kristalizacijom ne može dobiti čista saharoza, a ona predstavlja bitan kriterijum za bilo koju melasu.

Radi ilustracije ovog stava pretpostavimo da melasa sadrži nešećere koji ne utiču na rastvorljivost saharoze, što znači da njen koeficijent zasićenosti iznosi 1,0. Ovakvi nešećeri trebalo bi da budu indiferentni u pogleđu obrazovanja melase. Međutim, ako ovakav rastvor sadrži 82% suve supstance i 18% vode, može se izračunati njegov kvocijent čistoće na 40° C, jer je poz-nato da se na toj temperaturi u jednom delu vode, pri koeficijentu zasićenosti 1,0 nalazi 2,38 delova saharoze. Uzimajući prednje vrednosti u obračun, dolazi se do podatka o kvocijentu čistoće zamišljene nor-

Q = 18,0 2,38 100 / 82 = 52,2%

Ovde se može još navesti da sve vrste nešećera povećavaju sadržaj suve supstance, usled čega se povećava viskozitet šećernih rastvora. Kada viskozitet pređe određenu granicu, iz šećerne suspenzije se ne mogu odvojiti kristali običnim centrifugovanjem, pa i takva smeša predstavlja u stvari melasu.

Na osnovu izloženog može se zaključiti da svi nešećeri uslovljavaju obrazovanje melase, i da je razlika samo u tome što se kvocijent čistoće normalne melase menja u zavisnosti od količine pozitivnih, indiferentnih i negativnih supstanci u pogledu uticaja na rastvorljivost saharoze, i zato on zavisi od sumarnog koeficijenta zasićenosti saharoze.

c) Ispitivanja P. M. Silina i Z. A. Siline

U daljoj etapi ispitivanja dejstva nešećera na obrazovanje melase P. M. Silin i Z. A. Silina (11) pokušali su odgovoriti na pitanje koliko kg šećera zadržava u melasi 1 kg raznih vrsta nešećera. Polazna tačka ovih ispitivanja bio je normalni kvocijent čistoće bilo koje melase označen sa Q0 i njemu odgovarajući koeficijent obrazovanja melase M0

Da bi ispitivairja imala praktičan značaj, autori su sposobnost obrazovanja melase za svaki nešećer određivali u proizvodnim uslovima. Za to su bilo kojoj melasi određivali normalni kvocijent čistoće (Qo)’ posle čega su izračunavali odgovarajući koeficijent obrazovanja melase pomoću obrasca:

M0 = Q0 / 100 — Q0

Analiziranoj melasi autori su dodali izvesnu količinu ispitivanog nešećera, na primer, NaCl, a zatim su joj ponovo odredili normalan kvocijent čistoće, koji je sada imao drugu vrednost Qi, i izračunali koeficijent obrazovanja melase, koji se, takođe, izmenio na Mi.

Na osnovu prednjeg, može se zaključiti da 100 kg pomešanih nešećera melase (posle dodavanja NaCl) veže u njoj 100 Mi kg šećera. Pomešanih 100 kg nešećera sadrži n kg dodatog nešećera (NaCl), koji je tačno izmeren i zato je n poznato, i (100 — n) kg prvobitnih nešećera melase. Dodati NaCl veže nM kg šećera, gde M označava traženi koeficijent obrazovanja malase za NaCl, dok (100 — n) kg prvobitnih nešećera vežu (100 — — n)M0 kg šećera. Polazeći od iznetog objašnjenja, jasno je da se količina vezanog šećera može prikazati jednačinom:

100M1 = nM + (100 — n)Mo 2.

iz koje se može izračunati koeficijent obrazovanja melase za dodatu nešećernu supstancu (ovde NaCl) pomoću obrasca:

M=Mo + 100/n — (M1-M0) 3.

Iznetim načinom autori su odredili sposobnost obrazovanja melase za 25 raznih vrsta nešećera, čije vrednosti pokazuju podaci u tablici 3.

TABLICA 3. Koeficijent sposobnosti obrazovanja melase M za razne nešećere prema P. M . Silimi i Z. A. Silinoj

N E Š E Ć E R	Koeticijent M	N E Š E Ć E R	Koeticijent M
NaCl	2,58	K-laktam	1,02
KCl	2,48	Ca-laktan	—0,14
CaCl	0,56	Na-glutaminat	0,93
NaNCl3	0,42	K-glutaminat	0,99
KNO3	0,96	Ca-glutaminat	0,18
Ca(NO3)2	1,14	K-tirozinat	0,90
Na2CO3	2,88	Ca-tirozinat	0,11
K2C03	3,38	Na-laktat	0,81
NaOH	4,61	Betain	1,03
NaCH3COO	2,71	Inventni šećer	0,19
KCH3COO	2,85	Na-proizvodi razlaganja	0,55
Ca(CH3COO)2	— 0,55	Kinverta	0,70

Na osnovu dobijenih podataka autori su izveli sledeće zaključke:

1. Sposobnost obrazovanja melase ne može se pripisivati bilo kojem nešećeru, jer sve vrste nešećera imaju na tu pojavu određen uticaj.
2. Ne mogu se osobine za obrazovanje melase pripisivati isključivo katijonima, na primer, kalijuma ili natrijuma, jer i anijoni imaju velik uticaj. Ovo potvrđuju podaci iz tablice 3, iz kojih se vidi da soli kalijuma i natrijuma s raznim ainijonima imaju koeficijente M raznih veličina, a, prema tome, i razni uticaj na obrazovanje melase.
3. Ranije definisane štetne azotne supstance ne pokazuju naročitu sposobnost za obrazovanje melase. Na primer, soli glutaminske kiseline, tirozina i betain imaju koeficijente M u granici od 0,11 do 1,03. Ovo je u potpunoj saglasnosti s pojavama u praksi, koje se ispoljavaju u tome što repa bogatija na štetnim azotnim supstancama daje melasu sa niskim kvocijentom čistoće.
4. Upoređivanjem osobine za obrazovanje melase raznih katijona s istim anijonima može se zaključiti da su najaktivnije soli kalijuma, zatim natrijuma, a najmanji uticaj imaju soli kalcijuma.
5. Dejstvo različitih anijona na obrazovanje melase može se prikazati sledećim degresivnim poretkom: OH~, C032-, CH3COO-, Cl—, zatim dolaze anijoni glutaminske kiseline, tirozina, mlečne kiseline, kiselih proizvoda razlaganja inverta i najzad NO3-. Najveći uticaj na obrazovanje melase imaju alkalni hidroksidi, koji se odražava i na brzinu kristalizacije saharoze pri kuvanju šećerovina.
6. S obzirom na aktivnost za obrazovanje melase, nešećeri se mogu podeliti u tri grupe:

 

1. na jake, sa koeficijentom obrazovanja melase M većim od 2,4, među koje spadaju: alkalni hidroksidi i karbonati, acetati i hloridi alkalnih metala;
2. na srednje, sa koeficijentom obrazovanja melase M većim od 0,8 a manjim od 1,1, među koje spadaju betain, i kalijumove u natrijumove soli aminokiselina i mlečne kiseline; i
3. na slabe, sa koeficijentom obrazovanja melase M manjim od 0,8, među koje spadaju invertni šećer i soli proizvoda koji nastaju njegovim razlaganjem, kalcijumove soli raznih kiselina i NaNCl2.

Interesantno je da neki nešećeri iz poslednje grupe imaju čak negativne osobine prema obrazovanju melase. Ovo se objašnjava velikom hidrofilnošću njihovih jona koji vezuju deo vode i utiču na taloženje saharoze. Međutim, baš zbog toga oni znatno povišavaju viskozitet šećernih rastvora, zbog čega se mora sniziti količina suve supstance u melasi, što se postiže dodavanjem veće količine vode poslednjem proizvodu od normalne, a to prouzrokuje rastvaranje saharoze. Prema tome, ako se uzme u obzir promena viskoziteta, to i kalcijumove soli imaju pozitivne melasoobrazujuće osobine.

Brzina kristalizacije neke supstance iz prezasićenih rastvora zavisi od dva faktora (8 glava), od brzine difuzije molekula iz tečnosti do površine kristala, i od brzine njihovog orijentisanja i ugrađivanja u kristalnu rešetku. Pri ovome je brzina đifuzije molekula obrnuto proporcionalna viskozitetu rastvora.

Na osnovu prednjih zapažanja, C. Scheibler (Sajbler) (12) je još 1868. godine došao na misao da se kao supstance koje oibrazuju melasu mogu smatrati samo one koje same ne kristališu, ali zato snizuju pokretljivost tečnosti do te mere da se molekule saharoze ne mogu slagati jedne na druge. Međutim, odmah se može podvući da su novija ispitivanja pokazala (13) (14) da se razlike u brzini kristalizacije saharoze kod nečistih rastvora ne mogu svesti samo na promene viskoziteta, jer znatan uticaj ima i mehanizam ugrađivanja molekula saharoze u kristalnu rešetku.

Da bismo videli uticaj čistoće šećernih rastvora raznih koeficijenata prezasićenosti na brzinu kristalizacije izraženu u mg/min/m2, poslužićemo se podacima M. I. Nahmanoviča i I. F. Zelikmana (15), koje za temperaturu od 70° C pokazuje tablica 4.

TABLICA 4. Brzina kristalizacije saharoze u mg/min/m2 na temperaturi od 70° C pri različitim kvocijentima čistoće sirupa

Kvocijent	Koeficijenti prezasićenosti
čistoće	1,03	1,06	1,09 1	1,12	1,15
100	1 120	2 350	4 050	6 900	–
92	620	1 540	2 390	2 850	3 300
80	235	415	580	710	840
70	40	65	85	105	125

Iz podataka u tablici 4. vidi se da se brzina kristalizacij e saharoze progresavno smanjuje s porastom količine nešećera u rastvoru; ona, prema tome, opada utoliko više ukoliko je kvocijent čistoće šećernog rastvora niži.

C. Proračun količine melase iz repe

Poznavanje količine melase, koja će se dobiti iz prerađivane repe, ima velik ekonomski značaj i može da utiče na plan proizvodnje svake šećerane. Zato su tehnolozi proučavali načine pomoću kojih bi se količina melase još za vreme kampainje mogla unapred teorijski proračunati, da bi se na vreme pronašli i otklonili uzroci eventualnog povećanja njene količine pri preradi repe. Za tu svrhu se ranije upotrebljavao faktor pepela, koji prema Smolenskom, iznosi u melasi 5, ili faktor „štetnog azota”, koji, prema Andrliku, iznosi 25. Međutim, najnovija ispitivanja, naročito

O. Wiklunda (16), pokazala su da se ovi faktori u raznim zemljama znatno razlikuju i da se ne mogu jedinstveno primenjivati.

U cilju proračunavanja količine melase pomoću rezultata analize gustog soka, njegove količine i melasnog faktora, koji se izračunava po obrascu:

Mf = Qm / 100-Qm

gde Qm označava kvocijent čistoće melase, K. Andrlik je dao sledeći obrazac:

Šm = Nš M1 Gs / 100

gde Šm označava šećer u melasi izražen u %-tima na repu, Nš količinu nešećera u gustom soku, koja predstavlja razliku: ° Bx — Pol, Mf melasni faktor, Gs % gustog soka na repu.

Prema H. Claassenu (17), na količinu melase koja će se dobiti pri preradi repe, imaju uticaja sledeći faktori:

1. polarizacija repe,
2. kvocijent čistoće gustog soka, ili šećerovine A-proizvoda,
3. iskorišćenje (randman) sirovog šećera,
4. razblaženje šećerovine poslednjeg (C) proizvcđa, i
5. kvocijent čistoće odcentrifugovane melase.

Polazeći od gornje postavke, H. Claassen je za izračunavanje količine melase dao sledeći obrazac:

M = (1-100 Qr-Qm / Qr(100-Qm) 2(D-2))

gde M označava količinu melase sa polarizacijom 50% u %-tima na repu, Qr prividni kvocijent čistoće gustog soka, Qm prividni kvocijent čistoće melase, D digestiju repe, a Z ukupne gubitke pri preradi repe izražene u %-tima na repu.

Iz kvocijenata čistoće gustog soka i melase H. Claassen izračunava količine šećera u melasi u %-tima na digestiju repe pomoću sledećeg obrasca:

Šm= Qm(100-Qr)/Qr(100-Qm) 100 6.

gde Šm označava količinu šećera u melasi izraženu u %-tima na digestiju repe, a ostale vrednosti imaju isto značenje kao u prethodnom obrascu.

Na osnovu proračunavanja H. Claassen je, dalje, dao dijagrame za izračunavanje melase pri proizvodnji sirovog i belog šećera, polazeći od pretpostavke da je randman sirovog šećera 90% do 91%, da je polarizacija melase 48,0%, i da ukupni gubici šećera pri preradi repe iznose l,0% računato na repu. Kod promenljivih faktora za polarizaciju repe uzeta je vrednost dobijena odbijanjem 1% ukupnih gubitaka, na osnovu koje je proračunato iskorišćenje na A-šećerovini s kvocijentima čistoće između 91% i 95% pri sadržaju suve supstance 92,0%. Pomoću odgovarajućih obrazaca izračunato je iskorišćenje kristalnog šećera iz šećerovina pod pretpostavkom da se pri dobrom radu dobija melasa sa kvocijentom čistoće Q = 60,0%, a pri slabijem radu Q = 63,0%. Dijagram za određivanje količine melase u %-tima na repu u zavisnosti od digestije repe i kvocijenta čistoće gustog soka i melase pri proizvodnji belog šećera, prema H. Claassenu, pokazuje slika 4.

Sl. 4. Dijagram za određivanje količine melase u %-tima na repu pri proizvodnji belog šećera (Claassen)

Izostavljeno iz prikaza

Primena dijagrama vidi se na sledećem primera. Pri preradi repe s digestijom od 18,0!% i gustog soka (ili A-šećerovine) s kvocijentom čistoće Q = 93,0% može se u dijagramu odmah očitati da se pri dobrom radu (Qm = 60,0%) kod proizvodnje belog šećera dobija 4,05% melase na repu, a pri slabijem radu (Qm = 63,0%) 4,50% melase na repu.

Dijagram za određivanje količine melase pri proizvodnji sirovog šećera u zavisnosti od digestije repe i kvocijenta čistoće gustog soka (ili A-šećerovine) i melase pokazuje slika 5.

Sl. 5. Dijagram za određivanje količine melase u % otima na repu pri proizvodnji sirovog šećera (Claassen)

Izostavljeno iz prikaza

Iz dijagrama na slici 5. vidi se da se pod istim uslovima kao u gornjem primeru, kod proizvodnje sirovog šećera, dobija pri dobrom radu 2,5%, a pri slabijem radu 3,2% melase na repu.

K. Sandera (18) izračunava količinu melase u %-tima na repu po-moću kvocijenta čistoće gustog soka i njegove električne sprovodljivosti na 100 polarizacionih delova (p’), pri čemu za digestiju od 17,5% do 18,0% uzima 2P’, a za digestiju ispod 17,5% uzima vrednost 0,12p’. Njegov obrazac glasi:

M= 0,12p’ 100-Q/Q (D-Z)

gde 0,12p’ označava da se prerađuje repa s digestijom ispod 17,5% i odgovarajuću električnu sprovodljivost (p’), Q kvocijent čistoće gustog soka, D digestiju repe, i Z ukupne gubitke šećera pri preradi repe izražene u %-tima na repu.

Iz obimnog statističkog materijala o sastavu švedskih melasa, koje je obradio O. Wiklund (16), izlazi da je odnos molova šećera prema ekvivalentima alkalnih metala gotovo konstantan i da on kod dobro određenih melasa iznosi oko 1,15. Na ovu pravilnost upozorio je još znatno ranije J. Dedek (3), ističući da se navedeni odnos kreće oko vrednosti 1.

Potvrdu za švedska zapažanja dao je R. Carolan (Karolan) (19) ispitujući irske melase. Uzimajući u obzir i sadržaj kalcijuma koji se u irskim melasama nalazi u relativno većoj količini, autor je našao sledeći odnos:

Molovi saharoze / Molovi (K + Na + Ca) = 1,10

Iz vrednosti gornjeg odnosa izlazi da se aktivnost kalcijuma ne može ceniti prema njegovoj valentnosti, usled čega melase u kojima su joni alkalnih metala zamenjeni kalcijumovim imaju nižu polarizaciju i, srazmerno tome, niži kvocijent čistoće. Zaključak izveden iz formulacije R. Carolana u principu je potvrdio G. Quentin (Kventin) (20). On je ispitujući razne alkalno -metalne jone i kalcijum i upoređujući vrednosti niza melasa, došao do sledećih odnosa:

Molovi saharoze / Ekvivalenti K = 0,74,

Molovi saharoze / Ekvivalenti Na = 0,69,

Molovi saharoze / Ekvivalenti Ca = 0,46.

Ispitujući nemačke melase, F. Schneider, A. Emmerich (Emerih) i E. Reinefeld (21) došli su do sledećih sređnjih odnosa:

Molovi saharoze / Ekvivalenti (K + Na) = 1,15

Molovi saharoze / Molovi (K + Na + Ca) = 1,11,

koji se vrlo dobro slažu s odgovarajućim rezultatima koje su dobili 0. Wiklund i R. Carolan.

Upoređivanjem rezultata analiza melase iz raznih komnanija u raznim zemljama izgleda da će se na prednjoj osnovi doći do pogodne metode za izračunavanje količina melasa, koja će teorijski i praktično biti najbliža stvarnosti.

D. Izdvajanje šećera iz melase

Uvod

Polazeći od činjenice da se u melasi nalazi relativno velika količina saharoze, interesovanje tehnologa usmereno je već duže vremena upravcu pronalaženja pogodnih metoda za izdvajanje šećera iz melase s ciljem da i taj deo šećera dobije veću vrednost i da se postigne veća rentabilnost proizvodnje šećera iz repe. Ovo nastojanje dovelo je do razvoja metoda izdvajanja šećera iz melase.

Dosadašnje metode izdvajanja šećera iz melase mogu se podeliti u dve grupe. U prvu grupu spadaju metode koje imaju cilj da se iz melase najpre odstrane nešećeri, da se na taj način dobiju rastvori šećera veće čistoće i da se zatim šećer izdvoji po uobičajenom tehnološkom postupku. Od starijih metoda ove grupe možemo navesti metodu izdvajanja nešećera osmozom, metodu tretiranja melase alkoholom i elektroličku metodu, dok od najnovijih metoda u ovu grupu spada metoda dejonizacije melase primenom jonoizmenjivača. Od starijih metoda samo se osmoza primenjivala izvesno vreme u industrijskim razmerama, ali je brzo napuštena, dok su druge dve metode ostale na nivou laboratorijskih ispitivanja. Metoda dejonizacije melase pomoću jonizmenjivača prešla je već okvire laboratorijskih ispitivanja i počinje da se primenjuje u industrijskim razmerama.

U drugu grupu spadaju hemijske metode desaharifikacije melase, koje se zasnivaju na osobini saharoze da sa jonima zemnoalkalnih metala Ca, Sr, Ba, daje teškorastvorljiva jedinjenja tipa saharata. Ove metode našle su primenu u industriji šećera i danas se u nekim zemljama primenjuju za izdvajanje šećera iz melase.

S obzirom na činjenicu da metode druge grupe imaju relativno dugu industrijsku tradiciju, osvrnućemo se u prvom redu ukratko na njihove karakteristike.

1. Desaharifikacija melase pomoću kalcijumhidroksida

Iz literature je poznato da dodavanjem sitno mlevenog CaO šećernom rastvoru nastaje sistem: Ca(OH)2+saharoza + vođa, u kojem dolazi do sledećih hemijskih reakcija:

CaO +H2O Ca(OH)2

Ca(OH)2 + C12H22O11 → Ca(OH)2 H2O + C12H22O11 CaO (rastvorljiv)

2Ca(OH)2 + Cl2H22O11 → 2H2O + C12H22O11 2CaO(rastvorljiv)

3Ca(OH)2 + C12H22O11 → 3H2O + C12H22O11 3CaO (nerastvorljiv)

3(C12H22O11 CaO) → 2C12H22O11 + C12H22O11 3CaO (nerastvorljiv)

3(C12H22O11 2CaO) → C12H22O11 + 2(C12H22O11 3CaO) (nerastvorljiv)

Između tri identifikovana saharata nerastvorljiv je samo C12H22O11 3CaO, koji se taloži zagrevanjem mono i bikalcijumsaharata. Ovako dobijen trikalcijumsaharat manje je rastvorljiv na višoj temperaturi nego na nižoj. Ovaj način dobijanja trikalcijumsaharata zasnovan na prednjim hemijskim reakcijama, ne primenjuje se u industrijskoj praksi.

Drugi način dobijanja trikalcijum saharata zasniva se na dodavanju sitno mlevenog CaO hladnom razblaženom rastvoru melase koji sadrži 6% — 10% saharoze. Ovo taloženje je utoliko potpunije ukoliko je niža temperatura i hladno istaloženi saharat pri zagrevanju se razlaže na Ca(OH)2 i saharozu. Pošto hladno istaloženi saharat ima upravo suprotne osobine od saharata dobijenog prvim načinom, pretpostavlja se da je kođ drugog načina u pitanju koloidno-hemijska reakcija obrazovanja nerastvorljivog kalcijumovog saharata. Na principu hladnog taloženja kalcijumsaharata zasniva se industrijski postu, pak koji se naziva Steffenovim postupkom, prema autoru koji ga je prvi uveo 1880. godine u inđustrijsku praksu. Principijelnu šemu spparacije saharoze po Steffenovom postupku pokazuje slika 6.

Sl. 6. Šema separacije saharoze iz melase po postupku Steffena

Izostavljeno iz prikaza

Postupak izdvajanja saharoze taloženjem pomoću CaO sastoji se u sledećem. Melasa se najpre razblaži na 10° — 12° Bx, a zatim se pušta u mešalice, gde se pomoću vode hladi i održava na temperaturi od 10° do 14° C. Posle toga se melasi dodaje čist sitno samleven i prosejan kreč, i to u malim dozama. Pošto se pri dodavanju CaO oslobađa toplota, a temperatura za vreme taloženja saharata ne sme preći 14° C, to se temperaturski režim održava intenzivnim mešanjem suspenzije i pumpanjem smeše preko hladnjaka s cevima. U početku se CaO rastvara i reaguje sa saharozom dajući rastvorljivi monokalcijumsaharat C12H22O11 CaO, a pri đaljem dođavanju nastaje nerastvorljivi trikalcijumsaharat na bazi istaknutih koloiđnih reakcija, pri čemu koncentracija rastvora opada. Kada koncentracija rastvora padne na oko 6°Bx, a alkalitet soka đostigne vrednost od 0,6% do 0,9% CaO, taloženje saharata praktično je završeno. Na sprovođenje procesa taloženja saharoze presudan uticaj ima ravnomerna raspodela fino mlevenog kreča i održavanje dovoljno niske temperature.

Pod tim uslovima dobija se čist saharat i postiže se bolje iskorišćenje belog šećera. Potrošnja CaO prema šećeru iznosi oko 100%, što približno odgovara količini kreča koja se obično upotrebljava za čišćenje sokova.

Izdvojeni kalcijumsaharat filtruje se na filtar-presama čiji su ramovi široki 80 mm do 100 mm, ali se on može filtrovati i na vakuum-filtrima. Talog je zrnatog oblika i lako se ispira. On se razmuti u hladnoj vodi i upotrebljava se kao saharatno mleko za čišćenje difuznog soka umesto krečnog mleka. Filtrat predstavlja matični lug koji se dobija u količini od 800% do 1000% na šećer u melasi. On sadrži još oko 0,5% šećera, što pređstavlja 4% — 5% od ukupne količine šećera u melasi.

Prvi lug (matični) tretira se na isti način kao i melasa, tj. dodaje mu se, uz hlađenje, kreona prašina, pri čemu se ostatak šećera istaloži u obliku saharata. Saharat se otfiltruje i meša se s prvim talogom, dok se filtrat, koji predstavlja sekundarni lug, tretira kao otpadna voda. Kada se saharatna suspenzija u vrućoj vodi saturiše, taloži se CaC03, pri čemu se dobija šećerni rastvor sa kvocijentom čistoće od 92% — 95%. Melasa od šećerne trske nije pogodna za desaharifikaciju sa CaO, jer sadrži veliku količinu invertnog šećera koji odlazi u otpadni lug. Smatra se da za primenu Steffenovog postupka melasa ne sme imati invertnog šećera više od 0,4%.

Melasa se po ovom postupku obično prerađuje u toku kampanje, dakle, uporedo s repom. Izvan kampanje prerada je moguća samo u rafinerijama sirovog šećera dok su ove u pogonu. Ako se desaharifikacija pažljivo sprovede, može se iz 100 kg melase đobiti oko 40 kg šećera. Rentabilnost primene ovog postupka zavisi od cene konzumnog šećera i od cene melase. Pri visokoj ceni melase i niskoj ceni šećera đesaharifikacija melase se ne isplaćuje. Među negativne strane ovog postupka mogu se ubrojati velika količina otpadnih lugova i velika potrošnja vode za hlađenje.

U Evropi se postupak po Steffenu za preradu melase vrlo malo primenjuje, ali se zato u Americi (SAD) tim načinom prerađuje gotovo 80% melase dobijene preradom šećerne repe.

2. Desaharifikacija melase pomoću stroncijum hidroksida

Pomeša li se vruć zasićen rastvor stroncijumhidroksida sa rastvorom šećera, istaložiće se pri hlađenju uz stalno mešanje momostroncijumsaharat sastava C12H22O11 SrO 5 H2O. Ovaj saharat se znatno rastvara u vodi.

Međutim, ako se u ključali rastvor šećera dodaje toliko Sr(OH)2 da njegov molarni odnos prema saharozi prelazi vrednost od 2 : 1, dobiće se teškorastvorljivi bistromcijumsaharat sastava

C12H22O11 2 SrO.

Ovaj saharat je kristalnog oblika, malo se rastvara u vodi, u alkalisanoj vodi praktično je nerastvorljiv, ali se lako rastvara u šećernim rastvorima.

Pomeša li se stroncijumhidroksid Sr(OH)2 8H2O sa dovoljnom količinom vruće razblažene melase, stvoriće se posle kratkog vremena talog bistroncijumsaharata C12H22O11 2 SrO. Ako se otfiltrovani saharat rashlađuje u vodenoj suspenziji, razložiće se on na kristalni i teško rastvorljivi Sr(OH)2 8H2O i šećer koji ostaje u rastvoru. Saturacijom ovog rastvora s CO2 taloži se neizdvojeni Sr(OH)2 u obliku SrC03, koji se otfiltruje, pri čemu se dobija filtrat koji predstavlja gotovo čist šećerni rastvor. Izdvojeni SrC03 peče se u pečima, pri čemu se dobija SrO, koji se s vodom prevodi u Sr(OH)2 8H2O, meša se sa stroncijumhidroksidom istaloženim kristalizacijom i upotrebljava se za novo taloženje bistroncijumsaharata. Uprošćenu šemu desaharifikacije melase pomoću Sr(OH)2 8H2O pokazuje slika 7.

Sl. 7. Šema desaharifikacije melase i pomoću Sr(OH)2

Izostavljeno iz prikaza

Tehnološki postupak sastoji se u sledećem. Razblažena vruća melasa pušta se iz posude za melasu u reaktor. U njega se dodaje Sr(OH)2, koji se doprema iz sabirnog bunkera pomoću pokretnih visećih vagoneta. Vagoneti ujedno služe i kao dozatori. Posle završene reakcije filtruje se suspenzija saharata i luga na niskotlačnim filtrima, ođakle lug odlazi u posudu za kristalizaciju, a saharat se prebacuje u male rezervoare, u koje se dođaje potrebna količina vode. Rezervoari prolaze kroz rashladni kanal, u kojem se temperatura kreće od 0° do -f 5° C. Posle 48 časova Sr(OH)2 iskristališe i smeša se propušta preko centrifuga. Sr(OH)2 se iz centrifuga prebacuje u bunker a lug odlazi u saturater, u kojem se ostaci Sr(OH)2 istalože u obliku SrCOs, posle čega se suspenzija filtruje. Sa filtara SrCOs se prebacuje u peć za pečenje SrO, dok šećerni rastvor odlazi na preradu. Prvi lug, posle izdvajanja stroncijumsaharata, odlazi na kristalizaciju Sr(OH)2, koji se prebacuje u bunker, zatim se saturiše, pri čemu se izdvoji ostatak stronciuma u obliku karbonata, koji se otfiltruje i odlazi u peć za pečenje SrC03. Otpadni lug se pušta u kanal ili se đalje prerađuje.

Posle pečenja SrCO3 dobija se SrO, koji se rastvara u rotirajućem bubnju i prelazi u Sr(OH)2. Pošto je on prilično teško rastvorljiv, njegovo stepenasto izluživanje vrši se u rezervoaru, pri čemu se talože nečistoće koje potiču iz melase pod đejstvom alkalne reakcije. Tako očišćeni lug teče u kristalizacione posude. Posle kristalizacije Sr(OH)2 8H2O se prebacuje u bunker, a ostatak luga upotrebljava se za pranje kristala Sr(OH)2 i za gašen]e (hidrataciju) SrO.

Prema ovom postupku može se iz melase izdvojiti 90% šećera, tako da se na 100 kg melase dobija 45 kg čistog šećera.

Iz džibre koja ostaje posle prerade mogu se dobiti razne kalijumove i natrijumove soli. Po ovom postupku radi u Evropi rafinerija šećera Dessau u Nemačkoj, i iz 1000 kg melase dobija sleđeće pronzvode: 400 kg šećera, 80 kg sekundarne melase, 15 kg (NH4)2S04, 26 kg KCN, 46 kg K2CO3, 11,5 kg Na2CO3, 3 kg K2SO4 i 10,5 kg KCl.

3. Desaharifikacija melase pomoću barijumhidroksida

Kuvanjem šećernog rastvora sa barijumhiđroksidom nastaje monobarijumsaharat sledećeg sastava

C12H22O11 BaO

Barijumsaharat se taloži u obliku zrnatog taloga koji je u vodi, koja sadrži Ba(OH)2, praktično nerastvorljiv, lako se cedi i ispira. Barijumsaharat se taloži iz šećernih rastvora svih koncentraeija, a postojan je i u hladnoj i u toploj smeši.

Kod ovog postupka najveći problem predstavlja regeneracija BaC03 u BaO, jer je za termičku disocijaciju BaC03 potrebna temperatura od 1500° C. U Italiji se za tu svrhu upotrebljavaju elektropeći koje troše vrlo mnogo električne energije.

Za regeneraciju BaC03 u Americi se primenjuje postupak Dequide (Dekid), koji se sastoji u tome da se BaCOs meša sa kvarcnim peskom 1 zagreva; pri tome on već na 1200°C prelazi u tribarijumsilikat po jednačini:

3 BaCO3 + SiO2 → 3 BaO SiO2 + 3 CO2

Tribarijumsilikat se u vodi raspada na barijumsilikat i barijumhidroksid po reakcionoj šemi:

3 BaO SiO2 + 2 H2O → BaO SiO2 + 2 Ba(OH)2

Barijumhidroksid se upotrebljava za obradu melase a barijumsilikat se meša sa BaC03 i peče u pećima, koje se u Americi većinom greju zemnim uljem ili gasovima. Semu desaharifikacije melase pomoću Ba(OH)2, po kojoj radi šećerana u Džonstaunu (SAD), pokazuje slika 8.

Tehnološki postupak desaharifikacije melase teče na sledeći način. Melasa se razblažuje vodom u dve mešalice (8) do sadržaja suve supstance 64% — 65% uz istovremeno zagrevanje na 78° — 80° C. Za razblaživanje melase upotrebljavaju se vode od ispiranja barijumsaharata. Na taj način pripremljena melasa meša se sa zagrejanim rastvorom Ba(OH)2. Smeša zagrejana na 80° C pušta se u tri kaskadno poredana reaktora (9) u kojima se odvija reakcija između saharoze i Ba(OH)2 i dolazi do taloženja monobarijumsaharata. Količina upotrebljenog Ba(OH)2 iznosi oko 60% — 65% u odnosu na količinu šećera u melasi. Mešanje i cirkulacija smeše u reaktorima vrši se pomoću ugrađenih mešalica i uduvavan.em komprimovanog vazduha. Reakcija traje oko jedan čas. Suspenzija barijumsaharata sadrži oko 25% saharoze i oko 15% BaO.

Dobijeni saharat se odvaja od matičnog luga filtracijom na vakuumfiltrima po Mooru (11). Ramovi iz Moor-filtara sa saharatnom masom koja je na njih prilepljena prenose se u posude za ispiranje saharata (11/2 i 4)

Sl. 8. Šema desahardfikacije melase pomoću Ba(OH)2

1 — rotaciona peć za regeneraciju BaCO3 preko 3BaO SiO2; 2 — mlin sa kuglama; 2a — transportni puž sa sitom; 3 — mešalice za grejanje barijumsilikata; 4 — baterija dekantera po Dorru; 5 — hladnjaci sa cev’ma; 6 —vakuum-filtar sa prevlakom od metalnog sita; 7 — posuda za rastvaranje barijumhidroksida; 8 — mešalice za razblaživanje mela.se sa vodom i belim lugom; 9 — vertikalni reaktori za smešu melase i barijumhidroksida; 10 — rezervoar čistog rastvora Ba(OH)ž; 11 — kace za rastvaranje čistog barijumsaharata (1 i 5); 11 — kace za ispiranje saharata na ramavima Moor-filtara (2 i 4); 11 — Moor-filtri (3); 12 — saturateri za saturaciju barijumsaharata s COa; 13 — vakuum-filtri za odvajanje BaC03 od šećernog soka: 13a — mešalice filtrovanog soka sa NaaS04; 14 — filtar-prese za odvajanje šećernog soka od BaS04; 15 — saturacija crnih Ba-lugova iz Moor-filtara; 16 — dekanter po Dorru; 17 — vakuum-filtar; 18 — rezervoari-mešalice za susipenziju BaSiOjs i BaCOs; 19 — vakuum-filtri; 20 — druga peć za regeneraciju; 21 — mešalice za gašenje BaO; 22 — dekanter po Dorru; 23 — saturater rastvora Ba(OH)2; 24 — vakuum-filtar u koje ulazi i voda od ispiranja vakuum-filtara (19). Ispiranje saharatne naslage traje 20 — 25 minuta, posle čega se ramovi s talogom prenose u krajnje posude (11/1 i 5), u kojima se skida talog sa filtracionog platna. Filtracione marame se zatim operu čistom vođom i ponovo se upotrebljavaju.

Crni lug iz Moor-filtara (11/3) odlazi na saturaciju (15), a beli lug iz posuda za ispiranje prebacuje se u posudu (8) i služi za razblaživanje melase.

Cisti isprani barijumsaharat dolazi na saturaciju sa CO2(12), gde se taloži BaCO3 i oslobađa saharoza. Saturacija traje oko 15 do 20 minuta i vrši se do alkaliteta 0,002n% BaO. Suspenzija sa saturacije odlazi na vakuum-filtre. Izdvojeni BaC03 posle ispiranja odlazi ponovo na regeneraciju, dok se filtrat prebacuje u mešalicu (13a), gde mu se dodaje Na2SO3 radi potpunog taloženja Ba2+-jona u obliku BaS04. Istaloženi BaS04 otfiltruje se preko filtarpresa (14) od čistog šećernog rastvora, koji ima sledeće karakteristike: sadržaj suve supstance oko 22%, kvocijent čistoće iznosi oko 95%, alkalitet oko pH 8,5. Ovaj sok se koncentruje i kristališe na uobičajeni način.

Crni lug iz Moor-filtara saturiše se sa CO2-gasom i odlazi na dekantere po Dooru (16), a zatim na vakuum-filtre (17), na kojima se odvoji talog BaC03. Filtrat i dekantovani sok sadrže 15% suve supstance, 1,3% šećera, i imaju alkalitet 0,03% BaO. Ovaj lug se pušta u kanal ili se upotrebljava kao sirovina za dobijanje kalijumovih i natrijumovih soli.

Barijumkarbonat iz crnog luga meša se sa BaC03 dobijenim na saturaciji barijumsaharata, sa baritnom vodom i sa barijumsilikatom iz baterije dekantera, i to tačno po određenom propisu, što se obavlja u četiri posude (18). Smeša iz mešalice (18) filtruje se na vakuum-filtrima (19). Filtrat sa tih filtara upotrebljava se za pranje saharata na ramovima Moor-filtara, a višak odlazi na saturaciju zajedno sa crnim lugom. Talog sa vakuum-filtara (19), koji sadrži 55% do 60% suve supstance, peče se u drugoj peći za regeneraciju (20). Dobijeni klinker dolazi u mešalice (21), gde se gasi vodom, a zatim se pušta u dekantere po Dorru (22). Izbistrena tečnost odlazi na saturaciju (23) i filtraciju (24), pri čemu se filtrat kao otpadni lug pušta u kanalizaciju, dok se talog vraća u mešalicu (18).

Regeneracija i pečenje BaCO3 vrši se u rotacionim pećima (1) prečnika 2,4 m i dužine 48 m. Peći se lože mazutom ili zemnim gasovima. Temperatura u ognjištu treba da bude 1 150° C, a dimnih gasova 350° C. Pečena smeša iz peći sastoji se od BaO, tribarijumsilikata i BaCO3. Ona se izvlači kroz dve komore, meri se na automatskim vagama i pušta u mlin sa kuglama (2). Samleveni klinker odlazi na transportni puž sa sitom kroz koje ispadaju sitni delovi i preko punog dna odlaze u pogon. a krupniji delovi vraćaju se natrag u mlin. U mlin se, osim toga, ubacuje i baritni mulj iz dekantera koji sadrži oko 11% Ba(OH)2.

Sitna baritna suspenzija ulazi u tri kaskadno postavljene i međusobno povezane mešalice (3), u koje se radi boljeg mešanja uduvava komprimovani vazduh. Pri temperaturi od 75° C baritna suspenzija prelazi iz jedne mešalice u drugu, pri čemu se Ba(OH)2 ispira i rastvara, tako da rastvor u poslednjoj posudi ima oko 17% BaO.

Dalje ispiranje i odeljivanje čvrste od tečne faze vrši se u kaskadno postavljenoj bateriji dekantera po Dorru. U najniže postavljeni dekanter ulazi suspenzija iz mešalica, a u najviši ulazi vruća voda i filtrat s vakuumfiltara (6), gde se filtruje Ba(OFI)2. Ispiranje u dekanterima obavlja se u protustruji tako što se rastvor iz viših dekantera preliva u niže i struji odozgo nadole, dok se suspenzija pomoću pumpi prebacuje iz nižih posuda u više i struji u suprotnom pravcu. U najnižem dekanteru dobija se rastvor sa 16% do 18% BaO, dok se u najvišem dekanteru nalazi monobarijumsilikat, koji se s BaC03 vraća u peći za regeneraciju.

Barijumhidroksid se izdvaja na taj način što se rastvor propušta preko baterije kaskadno postavljenih hladnjaka, gde se ohladi sa 75° C na 20° do 30° C, pri čemu ispada talog koji se filtruje preko vakuum-filtara (6). Talog Ba(OH)2 sa filtra rastvara se u rezervoaru (7) u vrućoj vođi i sa sadržajem od 24% Ba(OH)2 pumpa se u rezervoar (10), odakle ide za taloženje saharata iz melase.

Slaba strana ovog postupka je u tome što je vrlo skup, jer je skup barijumoksid i njegova regeneracija. Pored toga, gubici šećera su nešto veći nego kođ postupka sa Sr(011)2, tako da iskorišćenje šećera iz melase iznosi, kao kod Steffenovog postupka, oko 80%.

Sagledavajući postupke desaharifikacije melase u celini, može se reći da njihova rentabilnost zavisi od cene melase, od cene šećera, od troškova postupka i od investicija. Pod pretpostavkom da je iskorišćenje šećera 40% na melasu u Nemačkoj je postavljen obrazac za rentabilitet desaharifikacije, koji ima sledeće odnose:

R = W 40 /100 (M + F + V) 8.

Gde W označava cenu belog šećera, M cenu melase, F troškove proizvodnje (desaharifikaci’ja), V kamate i amortizaciju investicija, a R dobitak na 100 kg melase. Ako uzmemo za primer da bi u našim prilikama gornji simboli imali sledeće vrednosti: W = 14 000 din/<3, M = 3 000 din/q, F = 800 din/q i V = 800 din/q, rentabilitet desaharifikacije melase imao bi sledeću veličinu:

R = 14 000 0,4 (3 000 + 800 + 800) = 1 000 din/q melase.

Pri ceni šećera od 12 000 đin/q i ceni melase od 3 500 din/q već bi na desaharifikaciji došlo do gubitka od 300 din/q melase.

4. Desaharifikacija melase pomoću rastvarača

Metode desaharifikacije melase pomoću rastvarača ispituju se od polovine 19. veka, ali ni do danas nisu ušle u industrijsku praksu. Od njih možemo spomenuti postupak tretiranja melase koncentrovanom sirćetnom kiselinom po metodi Wernickea (Vernike), zatim postupke s organskim rastvaračima i to BMA-postupak, BASF-postupak i druge. Svi ovi postupci su vrlo skupi, i zbog toga nisu interesantni za praksu.

5. Primena jonoizmenjivaca za dejonizaciju melase

Suština fizičkog i hemijskog dejstva jonoizmenjivača na šećerne sokove objašnjena je u poglavlju o čišćenju sokova. Izlažući principe tretiranja retkog soka jonoizmenjivačima, videli smo da se može postići ili potpuna demineralizacija soka ili zamena samo određene grupe jona, što zavisi od obima i načina obrade soka. Pored retkog soka jonoizmenjivačima se može tretirati i sirup A-šećerovine. Međutim, bilo da se tretira redak sok ili sirup od A-šećerovine, dobijaju se minimalne količine melase koja ima potpuno različite osobine od normalne melase. ili se dobija melasa s mnogo nižim kvocijentom čistoće.

U novije vreme pojavilo se više postupaka za delimičnu ili potpunu dejonizaciju melase pomoću jonoizmenjivača, pa iako se oni još nalaze u stadiju ispitivanja i usavršavanja, osvrnućemo se ovde na neke od onih koji se već primenjuju u praksi.

Tretiranje melase jonoizmenjivačima sprovodi se, u principu, na dva načina. Po jednom se joni K+ i Na+ zamenjuju jonima NH4+, Ca2+ i Mg2+, čime se snizuje čistoća melase i smanjuju gubici šećera u melasi, dok se po drugom melasa tretira s katijonskim i anijonskim izmenjivačima, pri čemu se postiže potpuna demineralizacija. Koji će se od ova dva načina upotrebiti, odlučuju ekonomski faktori.

a) Postupak sa izdvajanjem dela jona

Kod primene joinoizmenjivača postoji mogućnost da se jedan deo jona izdvoji iz šećernog rastvora a da pri tom ne dođe do reakcije između njih i jonoizmenjivačke smole. Propušta li se šećerni rastvor kroz filtar napunjen jonoizmenjivaokom smolom zasićenom natrijumovim jonima, difundovaće u čestice smole molekule saharoze, dok će joni iz rastvora ostati u međuprostorima. Usled toga prvi deo filtrata sadrži veliku količinu jona, a malu količinu saharoze. Ako se posle toga pere filtar vodom. dobija se filtrat s velikom količinom saharoze i znatno manjom količinom jona. Pošto se ovim postupkom izdvajaju joni od nejonizovanih supstanci, on je nazvan izdvajanjem jona. Navedenim načinom tretiraju se melase u Americi na više mesta, za što se upotrebljava jonoizmenjivačka smola ,,Dowex 50”.

Pošto joni kalcijuma i magnezijuma nisu pogodni za izdvajanje, oni se u normalnom ciklusu zamene u melasi Na+-jonima, i tek tada se sprovodi opisano izdvajanje jona. Pri tome se u filtar pušta postepeno voda i razblažena melasa, dok se temperatura drži na 80° C. Filtrat se deli na tri frakcije tako da se prva frakcija pušta u kanal, druga se vraća na razblaživanje melase, a treća, koja je delimično očišćena, odlazi na dalju oko 5%.

Ovde dajemo kairakteristike j’ednog ciklusa. Za tretiranje 100 1 razblažene melase 1 : 1 upotrebljava se 0,31 m3 jonoizmenjivačke smole. Posle melase u filtar se pušta 180 1 vode. Ovakvim tretiranjem melase dobija se: 100 1 otpadnog luga, 50 1 tečnosti za razblaživanje melase i 227 1 frakcije očišćenog soka sa kvocijentom čistoće 75%. Gubici šećera iznose oko 5%.

b) Assalini-postupak

U postupku Assalini kombinuje se izdvajanje jona sa delimičnom aemineralizacijom, a raai se pri sobnoj temperaturi. Postupak se sastoji u sledećem. Razblažena meiasa podeli se na dva dela, od kojih se prvi propušta kroz anijonski, a arugi kroz katijonski izmenjivač. Kod svakog dela tretirane melase dobijaju se tri frakcije. Prve frakcije su otpadni lugovi koji se puštaju u kanal, druge ise frakcije mešaju i upotrebljavaju za razblaživanje melase, a treće frakcije se, takoiđe, mešaju, pri čemu se dobija slaboalkalni rastvor šećera koji se prerađuje na šećer.

Kod Assalini-postupka za preradu 100 tona melase dnevno potrebni su filtri sa zapreminom jonoizmerijivačkih smola od 64 m3. Filtri rade sa 11 ciklusa dnevno, pri čemu se dofoija 405 m3 očišćeno’g šećermog rastvora sa pravom čistoćom od 78!>/’o. Računa se da se iz 100 t oriiginalne melase dobija 25,5 t belog šećera i 44 t sekundarne melase.

Potrošnja sredstava za regeneraciju vrlo je mala, pa se na 100 t melase troši 2,5 t NaOH i 5 t sumporne kiseline.

Za dobijanje 25,5 t belog šećera postupkom potpune demineralizacije melase pomoću jonoizmenjivača bilo bi potrebno oforaditi 58 t melase, pri čemu bi se dobilo svega 6 t sekundarne melase, dok bi očišćeni sok imao kvocijent čistoće 93,3%. Međutim, za regeneraciju smole trošilo bi se oko 8,5 t sumporne kiseline i oko 9 t NaOH. Kao što se vidi, razlike su znatne između Assalini-postupka i postupka potpune demineralizacije melase; dok je kod prvog postupka relativno malo iskorišćenje šećera, ali je i mala potrošnja sredstava za regeneraciju, dotle je kod drugog poistupka veliko iskoirišćenje šećera, ali je zato i potrošnja hemikalija za regeneraoiju smole vrlo velika. Za glavni nedostatak Assalini-postupka smatra se slabo iskorišćenje šećera.

Ovde možemo navesti da se smanjenje gubitaka šećera u melasi može postići tretiranjem retkog soka posefonim vrstama jonoizmeinjivača, pri čemu se Na+-jon zamenjuje jonima amonijuma, kalcijuma i magnezijuma.

Kod S.C.C. postupka SSVo jona alkalnih metala zamenjuje se amonijumovim jonima koji se u daljem postupku zamenjuju Ca2+-jonima. Ovim načinom dobijaju se melase sa Q = 45%, što, upoređujući s melasom koja ima Q = 60%, znači povećanje iskorišćenja šećera iz repe za oko 1%.

G. Quentin zamenjuje jone K+ i Na+ sa Ca2+ i Mg2+ jonima i postiže takođe znatno sniženje kvocijenta čistoće melase.

c) Postupci dejonizacije melase katijonskim i anijonskim izmenjivačima

Danas postoji već znatan broj postupaka za potpunu đemineralizaciju melase. Oni se zasnivaju na tome što se razblažena melasa propušta najpre kroz reaktor sa katijonskim izmenjivačima, a zatim kroz reaktor s anijonskim izmenjivačima. Kod tih postupaka dobija se očišćen sok sa kvocijentom čistoće Q oko 94%, iskorišćenje šećera iz melase iznosi 88°h. do 90%, dok sekundarne melase ostaje oko 10%.

Kad se sagleda u celini problem primene jonoizmenjivača za dejonizaciju melase i povećanje iskorišćenja šećera na toj osnovi, može se reći da on uglavnom zavisi od ođnosa cena šećera prema ceni melase, od troškova dopunskih investicija, od cene jonoizmenjivaokih smola i, naročito, od troškova njihove regeneracije, koji su danas još uvek vrlo visoki. Usled toga đalja istraživanja kreću se u pravcu da se dobiju smole što većeg jonoizmenjivačkog kapaciteta i da pri tom regeneracija bude što jeftiniia.

Da bi se postigla rentabilnost primene jonoizmenjivača za dobijanje šećera iz melase, upotrebljavaju se često otpadni lugovi s jonoizmenjivačkih procesa za izdvajanje aminokiselina, koje imaju dobru prođu i visoku cenu.

Poznato je da u normalnim godinama melase sadrže oko 4% glutaminske kiseline, koja se nalazi u ofoliku bezvodne ciklične pirolidon karbonske kiseline. Polazeći od toga, A. Carruthers i J. F. T. Oldjield (22) izradili su postupak za izdvajanje glutaminske kiseline u kristalima čistoće 99,8%, i to iz otpadnih lugova anijonskog izmenjivača. Iskorišćenje iznosi oko 2,25% glutaminske kiseline na prerađenu melasu.

E. Iskorišćavanje šećera melase za biofermentacije

Melasa služi kao vrlo dobra sirovina za biofermentacije, koje se vrše pomoću kvasca, bakterija i plesni. Biofermentacioni procesi mogu se vršiti. u prisustvu vazduha, tj. aerobno, pri čemu kiseonik služi kao oksidacionim sredstvo, ili se vrše bez pristupa vazduha, tj. anaerobno, dakle, bez oksidativnog dejstva kiseonika iz vazduha. Na osnovu toga mogu se tehnoioški interesantne biofermentacije podeliti na neoksidativna i oksidativna vrenja pri kojima dolazi do hemijskih promena saharoze i nastajanja niza tehnološki važnih proizvoda.

1. Neoksidativna vrenta pomoću kvasca

a) Dobijanje etilalkohola

Među biofermentacijama alkoholno vrenje ima najveći ekonomski značaj. Etilalkohol se upotrebljava u prvom redu za izradu alkoholnih pića, zatim služi kao rastvarač u hemijskoj industriji, kao želirajuće sredstvo u industriji eksploziva, a može da se dodaje benzinu za pogon motornih vozila.

Tehnologija dobijanja alkohola iz melase sastoji se u sledećem. Melasa se razblaži vodom na 20% do 25% suve supstance, zakiseli sumpornom kiseiinom do pH 4,8 do 5,4, čime se stvore povoljni uslovi za vrenje, a zatim se steriliše zagrevanjem na 80° C. Ovako spremljenom rastvoru dodaju se amonijumsulfat i superfosfat, kao soli potrebne za razmnožavanje kvasca, a zatim se rastvor ohladi i tada mu se dodaje odgovarajuća vrsta kvasca radi vrenja.

Pod dejstvom invertaze kvasca u prvom redu se invertuje saharoza na glukozu i fruktozu, a zatim one pod dejstvom čitavog niza fermenata i kofermenata vrlo složenim procesom prelaze u etilalkohol i ugljendioksid. U opštem uprošćenom obliku može se tok vrenja pomoću kvasca prikazati sledećim jednačinama:

C12H22O11 + H2O = C6H12O6 + C6H12O6 1.
Saharoza Glukoza Fruktoza

2C6H12O6 = 4C2H5OH + 4CO2 2.

U savremenoj industriji alkoholno vrenje se sprovodi kontinualnim postupcima. Iz melase s 50% šećera teorijski bi trebalo da se dobije oko 67,8 1 etilalkohola na 100 kg, ali je u proizvodnim uslovima iskorišćenje manje i iznosi 58 do 60 L/100 kg melase.

Posle vrenja etilalkohol se izdvaja frakcionovanom destilacijom, pri čemu se dobija i izvesna količina patočnih ulja koja imaju, takođe, određenu tehnološku primenu. Zaostala džibra se može dalje prerađivati, pri čemu se posebnim tehnološkim postupcima mogu izdvajati glutaminska kiselina, betain i mineralne soli, ili služi kao sirovina za proizvodnju stočnog kvasca.

b) Dobijanje kvasca

Za proizvodnju kvasca melasa se razblažuje do 5% suve supstance. zakiseljava se sumpornom kiselinom kao kod alkoholnog vrenja, dodaje se amonijumsulfat i sumporfosfat. i podvrgava vrenju. U ovom slučaju vrenje se sprovodi pod uslovima koji stimuliraju razmnožavanje kvasca i otežavaju obrazovanje etilalkohola. Za ubrzavanje rasta i razmnožavanje kvasca proces vreoja sprovodi se postupkom dolivanja uz produvavanje vazduha.

Iskorišćenje presovanog pekarskog kvasca sa sadržajem od oko 25% suve supstance iznosi 100 kg na 100 kg melase. S obzirom na činjenicu da se u suvoj supstanci kvasca nalazi 40% do 60% sirovih belančevina i oko 3% masti i da je kvasac, pored toga, bogat vitaminima, on se danas ne upotrebljava isključivo za proizvodnju hleba, nego se sve više proizvodi kao vrlo dobra hrana za domaće životinje.

U novije vreme upotrebljavaju se s,pecijalne vrste kvasca, kao, na primer, Rhodotorula gracilis, za biohemijsku sintezu masti, kod kojih se iskorišćenje masti na suvu supstancu kvasca kreće oko 40%, a u izuzetnim slučajevima čak do 60%.

c) Dobijanje glicerina

U toku alkoholnog vrenja pojavljuju se kao međuproizvodi glicerin i acetaldehid. Znajući za ovu okolnost, proces vrenja može se tako sprovoditi da on bude zaustavljen u međustadijumu, pri čemu se pretežno dobija glicerin i acetaldehid uz malu količinu etilalkohola. Tok proizvodnje glicerina može se prikazati sledećom uopštenom jednačinom:

C6H12O6 = C3H3(OH)3 + CH3CHO + CO2 3.

Heksoza Glicerin Acetaldehid

Da bi se vrenje sprovelo po gornjoj šemi, mora se nastali acetaldehid vezati, što se obično vrši pomoću natrijumsulfita, pri čemu se na svakih 100 kg saharoze u rastvoru dodaje oko 40 kg Na2S03. Iskorišćenje glicerina u odnosu na šećer u melasi iznosi najviše 20% do 25%. Za vrenje je potrebno dodati oko 10% kvasca na težinu šećera, ali se on posle pranja kiselinom može nekoliko puta upotrebiti za izvođenje istog biofermentacionog procesa.

Glicerin se upotrebljava u tekstilnoj, farmaceutskoj i grafičkoj industriji, a takođe i za proizvodnju eksploziva (dinamita).

Ovde se može navesti da je biosintetska proizvodnja glicerina napuštena zbog relativno slabe ekonomičnosti.

2. Neoksidativna vrenja pomoću bakterija

Među neoksidativnim biofermentacijama pomoću bakterija, koje imaju praktičan značaj, navodimo sledeće:

a) Mlečnokiseio vrenje sprovodi se pomoću Lactobacillus Delbrucki. i teče po uopštenoj jeanačini:

C6H12O6 = 2C3H6O3 4.

b) Butanol-acetonsko vrenje sprovodi se pomoću raznih vrsta bakterija, od kojih se najčešće upotrebljava Clostridium acetobutylicum. Tok butanol-acetonskog vrenja može se prikazati sledećom šemom:

C6H12O6 Heksoza

CH3—CHO Acetaldehid

CH3—CHOH—CH2CHO Acetaldol

CH3—CH2—CH2—COOH Buterna kiselma

CH3—CH2—CH2—CH2OH Butanol

ili

CH3—COOH Sirćetna kiselina

CH3—CO—CH2COOH Acetsirćetna kiselina

CH3—CO—CHs Aceton

c) Buternokiselo vrenje sprovodi se pomoću buternokiselinskih bakterija, pri čemu pored buterne kiseline nastaje CO2 i H2, tako da se uopšteni tok vrenja može prikazati jednačinom:

C6H12O6 = C4H8O2 + 2CO2 + 2H2 5.

Heksoza Buterna kiselina

Iskorišćenje buterne kiseline kreće se do 47% u odnosu na ukupnu količinu šećera. Ona se koristi kao zamena za mlečnu kiselinu u industriji kože i za proizvodnju estara za izradu parfema .

3. Ostale biofermentacije

a) Oksidativna vrenja pomoću bakterija

1. Sirćetnokiselo vrenje vrši se uz učešće kiseonika i može se prikazati uopštenom jednačinom:

C6H12O6 + 2O2 = 2CH3COOH + 2CO2 + 2H2O 6.

Heksoza Sirćetna kiselina

2. Dioksiacetonsko vrenje takođe spada u oksidativna vrenja, pri kojem, pored dioksiacetona, nastaje i acetaldehid. Reakcioni tok može se prikazati uopštenom jednačinom:

2C6H12O6 + O2 = CH2—CO—CH2 + 2CH3CHO + 2CO2 + 2H2O 7.

Heksoza OH OH Acetaldehid

Dioksiaceton

b) Oksidativna vrenja pomoću plesni

1. Limunskokiselo vrenje spada među najvažnija u ovoj grupi zato što se limunska kiselina upotrebljava u nekim granama industrije životnih namirnica (bombome, bezalkoholna pića), a takođe i u tekstilnoj industriji, naročito pri štampanju tkanina s bojama. Reakcionu šemu obrazovanja limunske kiseline pokazuje sledeća jednačina:

2C6H12O6 + 3O2 = 2C6H8O5 + 4H2O 8.

Iskorišćenje na limunskoj kiselini kreće se do 60% u odnosu na prevreli šećer, i njena proizvodnja biofermentativnim putem ima ekonomskog oipravdanja. Ovo potvrđuje činjenica da je od 10 700 t limunske kiseline proizvedeno 1942 u SAD 80% dobijeno fermentativnim putem.

2. Oksalnokiselo vrenje spada u grupu intenzivno oksidativinih vrenja, čiji se uopšteni tok može prikazati sledećom jednačinom:

2C6H12O6 + 9O2 = 6C2H2O1 + 6H2O 9.

Heksoza Oksalna kiselina

3. Glukonskokiselo vrenje vrši se pomoću posebnih vrsta plesni uz učešće kiseonika, pri čemu se reakcioni tok može prikazati sledećom jednačinom:

2C6H12O6 + 02 = 2C6H12O6 10.

Glukoza Glukonska kiselina

4. Fumarnokiselo vrenje vrši se takođe uz učešće kiseonika, i teče po sledećoj uopštenoj reakcionoj šemi:

C6H12O6 + 3O2 = CH—COOH − CH—COOH + 2CO2 + 4H2O 11.

Heksoza Fumarna kiseiina