INIS-mf
PROGRESÍVNI
TECHNOLOGIE
V POTRAVINÁŘSKÉM
PRŮMYSLU
Sborník r e f e r á t ů ze školení po t raviná ťských technologů konaného ve dnech 22. a 23. dubna 1987 v ÚKDŽ - Praha
—11150
VUPP
Pobočka ČSVTS Střediska technických informací Praha
PROGRESÍVNI
TECHNOLOGIE
V POTRAVINÁŘSKÉM
PRŮMYSLU
Sborník r e f e r á t ů z* školení potravinářských technologů konaného ve dnech 22. a 23, dubna 1987 v ÚKDŽ - Praha
O B S A H
Stra, J VO i
< . « . . , , . . , , „ „ . . . . . c . ...:... . . . . . a . ......... . . , . . . « «
3
1 n.,. V. Kíi del a5 CS c . Hlavní -iruhy, principy a použitelnost membránových technik fi.
P« Brckeš,
Využitie
......,....,........o..,.,..
CSc.
ultrafiltracie
a problémy s n i n spojené Ing.
v
prieir/sl? o.......c'..,.oJ.c..a.o.».
18
J . Kučera
Ultrafiltračné
membrány v y v i n u t é
£? í^h funl-cr^ v l a s t n o s t i I n 2;.
5
V o Visačky,
vo VU L1X0
.„......,...,....<
c
.....
c
30
CSc.
Líceno c t i u p l a t n ě n i , ] a u l t r a f i i t r á c i e v biotechnolo.íi-.acli
.............».....r.........c
35
in:.-, Vo Huíek
Využití jV.'írrľú ráno re cochnologie v ::ilékárenij]:ér" průmyslu .................>.<>.....
43
1 iig. Ä o Králi č til: Pouäiti ultrafil",race v konzervárenském průmyslu. ,
SO
Ing. To Le.inek, C S c Výhledy uí;,ití merúbránové techniky v nápojovém pL^ůmyslu ...,...........:.......... «.
67
- 2 -
Strana Cákl Využití membránových procesu f drůbežářském průmyslu
„
72
In^. Ií, Poskočilová Ľxtruzní technologie v potravinářském průmyslu <,,*..„,.... .. ........
80
In'g. J, Holas, CSc. Extruze v cereálním průmyslu CSR
85
..........
J. Poprac, CSo. Uplatnenie extrúznej technológie v podmienkach VEJ MPP ................ o ....
'90
Ing, Jo Sedláčková Radiační ošetření potravin
96
.................
RUDr. J. Zuska, CSc. Využití ionizujícího záření k desinsekci potravín, krmiv a dalších skladovaných produktu ................. c..... o Prof t J. Parkas Světový stav techniky a perspektivy ozařování potravin ..„.<>. *<,.„...
113
124
UVOí Rozvoj potravinářské techniky se zaměřuje na m?tody výroby a konzervace potravin, kt?ré zajišíují komplexní zpracování zemědělských surovin při racionální srotřebě energie a vcdy současní při zachování jakosti vyráběných potravin a minimalizaci ztrát. V .zahraničí v posledních letech došlo k velkému rozvoji moderních fyzikálních postupů, které splňují uvedené požadavky. Pro školící seminář byly vybrány následující tři tematické, okruhy: nezbraňové proce3y, extruzní technika a využití ionizujícího záření pro ošetření potravin. Membránové J3roce3y zaznamenaly v posledních letech značný rozvoj ja'r v oblasti vývoje nových typů membrán, tak i v aplikačních možnostech. Zvýšený zájem o jejich využití v potravinářském průmyslu byl zejména motivován úsporami energie a současně i nutností, dodržovat předpisy prc ochranu životního prostředí. V potravinářském průmyslu -doznaly největšího rozšíření ultrafÁltrace a reverzní osmósa. Aplikační možnosti především ul-trafiltrace jsou rozsáhlé", a to ve většin* potravinářských o— borů. Další využití těchto procesů je při čištění průmyslových vod, při zpracování vedlejších produktů a odpadů. Tím se vytváří základ pro bezodpadové technologie. V GSSR se v rámci některých potravinářských oborů řeší využití membránových procesů. Do provozu bylo již zavedeno několik aplikací (např. v průmyslu konzervárenském, drůbežářském, mlékárenském). Výzkumně se řeší i problematika vývoje menťbrán. Rozvoji extruzní technologie se věnuje v celém světě velká pozornost. Důvodem je celá řada předností, které t.ito technologie má v porovnání s klasickými způsoby tepelné úpravy po-
— L —
t r 3 v i n á ^ P k ý r r c u r r v i n . J e d n á se p ř e d e v š í m o m o ž n o s t z p r a c o v á n í rirďkf'ho s o r t i m e n t u p o t r a v i n á ř s k ý c h s u r o v i n , v y s o k o u p r o d u k t i vitu rrdce, nír.KOu s p o t r e b u energie apod. E x t r u z n í t e c h n o l o g i e je b e z o d p a d o v o u t e c h n o l o g i í . 7 \ V R se v;.'v o,j a výroba extrur.ních l i n e k , vývoj n o v ý c h e x t r u d o v a n ý c h výrobců a výrkum e x t r u ^ n í n o p r o a e s u r e M v r á m c i vý:;kĽ-r:iu po káráno k-':ho p r ů m y s l u , ô o r t i m e n t e x t r u d o v a n ý c h v ý r o b k u L-e vy raní -xz .a :í ::ení'-h :: do vo::u i v y v i n u t ý c h v r á m c i p e k á r e n oíío'ko p r ý n y H l u . :.'ejména v p o s l e d n í c h l e t e c h u n á s vyrostl zájec o e :•:% r a.".n. í Lecnnoloŕie i v jiný.'h p o t r a v i n á ř s k ý c h o b o r e c h a tím i c :::cv:no.-:T výroby Širšího s o r t i m e n t u v ý r o b k ů , c e j m e n a pre- i i e i. r. í u c e 1 y. V .:ahr-?ni^í naiŕlo u p l a t n e n í pro r-l::né ú č e l y n ě k o l i k d r u h í eleti ronafi:neJ"i •">:-;óho ::áŕení. M e j v ř t š í h o u p l a t n ě n í *o;:nalo i o n i z u j í c í Ľárer.í v o-ilaáti o c h r a n y p o t r a v i n pred j e j i c h c n e h o d n o — cením. Radiac'ní -.ro.:es se j Ľ v í jako p e r s p e k t i v n í ,"• n e v y ž a d u j e klasický d r u h enerrie a cŕi H právne a p l i k a c i d á v e k n e a a n e o h á v á rejiďua v p o t r a v i n á c h . Ponorné m a l ý m i d á v k a m i i o n i s u j í c í h o zářen:, lze p r c : l o u ŕ i t p k l e a o v a t e l n o s t p o t r a v i n s n a d n o -podléhajíc í c h :;kár.e. iiača otázek s p o j e n á s touto t e c h n o l o g i í o š e t ř e n í p o t r a v i n je ve ř-vetí jič v y ř e š e n a (napr. d á v k y i:áření, l e g i s l a t i v n í pořade v k.y a p o d . ) . ;"e ;;cQi<-; jedrioc:nř:cná s t a n o v i s k a jsou v oblasti p ř i j a t e l n o s t i radiačně ořetřenýcií p o t r a v i n s p o t ř e b i t e l i apod. ,. +
V C£áR ee tato p r o b l e m a t i k a v ý z k u m n é s l e d u j e již řadu let s cílem v y u ž i t í v p o t r a v i n á r ^ k é n p r ů m y s l u a pro d a l š í a p l i k a c e .
- 5-
Ing. Vlastimil K ô d e 1 a Ustav makromolekulami chemie 6SAV, F ~r Q h Hlavní_druh^^ prinoip^ a_použitelnost membránových technik 0 becně o membránovýc h technikách Membránové teohniky jsou poměrně novým, velmi účinným technologickým prostředkem pro dělení plynných i kapalných směsí, disperzí a roztoků. Obecně platí, že membránovými procesy dosahujeme; 1. Vyčištění roztoků, směsí, dispersí od nežádoucích složek, 2. Zahuštění žádoucích, resp. oddělovaných složek systémů. Nezbytnou podmínkou existence membránových technik je rozvoj umělých separačních membrán. Ve fázi realizace kladou membránové techniky (procesy) zpětné požadavky na vlastnosti membrán. Separačni membránou rogumíme pasivní nebo aktivní bariéru průchodu částic (iontů, molekul, koloidů) meai dvěma prostředími. Pro membránu je tedy typický transport, a to transport výběrový, selektivní. Míru selektivity transportu označujeme jako P^rase^-iliľií.'ii Psrmselektivita může představovat preferenci rospouětědla před rozpuřtěnou látkou nebo naopak, preferenci aniontu před kationty nebo naopak, preferenci dispergovaných částic určité velikosti před částicemi jiné velikosti, preferenoi jednoho druhu iontů před jinými, preferenci nabitých částio před nenabitými apod. Proto mají separaôní membrány cílevědomě a výběrově zdokonalené transportní vlastnosti nebo — v obráceném smyslu — zadržovací schopnost. Druh zadržované a transportované částice, jakož i fyzikální princip zadržení - transportu je příznačný pro určitý membránový proces. Aby nastal transport membránou, je nutné aplikovat hnací silu,
- 6-
tj. vhodný potenciálový gradient. Používané gradienty
JSOUÍ
1. Elektrického potenciálu. 2J. Chemického potenciálu. 3. Tlaku. 4. Teploty. 5. Tíhy (tíhového zrychlení). V některýcn procesecn je používána .i kombinace hnacích sil. Jako temer všude ve vědě a techiuce* ty~o mezní případy jsou sice nejnadějnější, avšak nejobtížněji uskuteaaitelné a teoreticky zpracovatelné. Jednotlivé '^^^^ojj^roc^e3j^se mezi sebou fyzikálně liší použitou hnací siloa a druhem membrány 5 áe3^5 složení a struktura'musí zbrričíbvet požadovanou pena— selektivitu. Membrány, určené pro je'lnotlivé procesy, jsou vzájemně ne.zaměnitelné. Fokud z'!ůranujeir.e . umělé membrány, "bereme tím ohled na existenci biologie.:^ch nemhrán, které zpro— středku j í transport látek jednak ne;: i bunkami a tělními tekutinami, jednak uvratř V^nek nezi organeláini a protoplasniou. Pro Umělé i "biologické membrány platí obdobné fyzikální zákonitosti* Materiálem pro umělé inenťbránv jsou různé druhy polymerů, ve zvláštních případech i anorganické látky* jako speciální skla, úsady jejxně-.zr^cr.ého ZrO 2 ne filtrech (tzv. dynanické membrány) , porézní keramika s poro/.itcu upravenou sraženinami komplexních slouôenin. Polymery jsuu přírodní, upravené ne"bo umělé. Tvary membrán sledují cc největší kompaktnost zařízení a co nejvyšší výkon z plochy: 1. Ploché listyj upevňují se dc speciálních rámů s kanálky pro přívod nástřiku a odvod permeátu. Rámy s membránami jsou seřa;íován#y--£l5J svazků. 2. Trubicové (tubulární) moduly - oodobné filtračním svíčkám.
3. Spiráln* linuté (Rogovy) noduly. Nástřik přichází mezi dve nerr: "rány,' po okrajích slepené, oddálené rozdělovači sítkou. IJezi dvoji^o^i syatťm je
y
ne;Ľbrán je sb- -rná síxka pro perneát, celý
svinut.
4. "Dutá vláknno vnojčíra p runt; r u --10 yum, ? dutinou o prunern 20 /im. '/vačky dutých vláken se na dvcu koncích zapolymeru(í j í do uníl pryskyřice. Část pryskyřice se mechanicky odstraní a dutiny vláken ae tím otevřou. 5. Kadlce. 6. Kapalné memlsrány. lle-a r ránové procesy jsou vhodné pro řešení separaSních pro— "bléimi, mají však i svá principiální omezením Můžeme definovat « ~ejich výhody a nevýhody: 1. Nepotř^ruj í pro vlastní separacní činnost chemikálie. 2. Nezaaolu;jí druhotně průmyslové a odpadní vody. 3. Fežno umocňují účinnost separace nad 90 £, často 99 fj? 4. IVioŽňíaií- rekupdrani ^enných látek z provozů. 5« Umožňují frakcionaci látek, zpravidla komhinací procesů, 6. Jscu energeticky rsporne, 7. Jsou provozní levné, nenáročné na místo a prostor, 8. Příslušná zařízení se snadno dají vyrobit jako nobilní. Nevýhody: 1. Jscu technicky náročné, proto jsou pořizovací náklady snažné, 2. Dopo3ud většinou závislé na dovozu. 3. Prakticky dosažitelné koncentrace jsou onezeny fyzikálními zákonitostmi. První z nevýhod je pouze relativní, druhá dočasná, třetí nevyhnutelná.
Hlavní nenibrár.ovŕ
prenosy
2 ; r; S -
1. P Pře vi-.n v '"irui: * rvn..'.: OÍ"Í'; v : ; . ;.-.1„a r ; -3:esecľ; ;;po"-ívJ dění
řástir
1
/.ovív-:^ výb-"rove
s
zadržování i'
vyvolán-*-:: e:; oki ror-vr i " ••:;,> role::.,
v prou
< :>t.> r. n. -.ilc-kt ro;;* -^ i~i:;,' .--ÍVÍ rakto r. c ú n c v í c* r o : ;.u-' •.•n ' <-' ^OJTT-V a dá se v po-
"Elektrodialý-.a'ŕ:?.)
travinárske';:!
r-r-'jľiyslu p o u ŕ í t k
od s o l e n í
svrcv-í-1-;;.- pred. její.-ri
d a l š í m zpracovuií::. a .-: rŕ£prar- v
vc-iy .': n/::?:;,'•.": c-ôahern soľ í r. v;'
ciiDJíích s i l n - ;, i r^poler.ycŕ: v o i .
.-".e~""r'_;ny pro
j s o u -iiontovŕ, výr-'-nnr'-ho ° h a r a k : e r u . merní m a t e r i á l
o^^ar.u^íoí
to znz^en-í,
>uň "unk^r.í = . k:;;:-lny kynei-'.
pre i-u^ti;-' pro
a aníon3kt; vní , r•:• ' •:~ -.1 i ! •" , ^rop::"":". .'.arír.eni
"brán, upnut y r-h do rč.::.-<. a odvod d i l u i u - ,
resp.
K zařízení aktivní
patrí
Používají
se
se s t ř í d a j í sahujíoílic které nají
o p-i t ren;.':-:: :-:-:r.'!lky
kcvintrátu.
prívod
nástřiku
; t-?;-nos.r:iméňo proudu.
nr'-Jr:"?, ^ o r p s d l a .
_-;;.." r:/.;/ y c ; p l o d u : r.?r/--r;'r.y, ti^k.rvlyt
pr;
o v.r:: T-: ,"••; u " í s - - n mečí dvě " Katión- •
.;.•_••".%- u-i.3lecl;i-;' s t ř í d a v ě . ' l i s t v . Vo svršku aennrár.
ŕ r. D V Í " Í ?* /.P h.'.;:ř t o v . i c í .
O:Í;J l o v j r ; '
37^ ie
J
r
'-:or;c r;.-
k^tio^ty,
.";"-:-1:.'-".í r-.. SVQ;:KU 200 - 400 niezi—
pří ;:1 u ŕ n ' potru " í ,
výhroän-'
současní
~'~c :.r.:. ;;:i:y. ? r i r c i p
pŕiro.í^n-' \z . ; : d r " ; ľ
a snion'^:*,' v:.í
(napr.
>
c
ploché e l e k t r o d y ,
'-lyselo
(nar.ŕ. -"ľ [y-.-';, ,.0V. *• 7.7 rour. v á
isembrár.y k a t i ona kt i vní . t ; , ľ.,
-,e ,ide o po.ly4
-SCVH) nero ^--sa-ii^-
naznačen na o;;r.
eloť.-^rodialvnu
" " á a t ř i k r o z t o k u o"h-
se de.;-5 do ;:>edovac ich. komor,
: :
sr: . ro:r. '-:--; .-:! ad n.-' ej ••: ktrorl? ř:^.ionaktivní membránu,
směrera k záporne.e ] c / i r o d - .r.o rbrdnu" k a t i o n a k t i v n í . V e l e k t r i c k é m potenciální," poli Jauštovacícli
putují
komor, kde - výhleden
n a r a z í na e l e k t r o s t a t i c k y tický
spád
i o n t y k príslu'Ťnyn e i e k t r o ó á a do
naj^'tí T
t ř e b a e n e r g i e .V
ke s t r í d a v é n u
ř a z e n í neEibrán —
nepropustnou membránu. Chí.r-ákteris-
na jedni' ko.:ioře (dví- neubrány) je
sa-
r
;:hruna L>0 /h/ekviva_.cnt
jsou 2Y,
převedené
spo-
aoli:
-9
-_
_
(\'!s
U 1
Kš-- :ľ ; rrru;-s- .-' hustota (to ) , 1- j° Faradayova -tens taut a ^fe.;r.- ,. .-: :.r.:.""', H ' ,je specifický odpor komory (pro svazek mem— '
Í
*r-;ú: .''"' -; , .-..: r - koncentračních a zředovacích k o no r, ohn n ) , A ••: . •• ••':.-;,, .•>;••, v y b r á n y
(m) Ô %
,',e proudováícoulor/ihická)
iWnr.fo \. J o.-. •-'::.•: jmenovaná veličina zahrnuje .hlavní a vedlejší V I L V - . -.K- rl.-.-ne ze vztahu (2) : ? c rost r n- - (?..- . - D - (D k + »„) -r(2) na proudovou účinnost je r.řejn? p?ei:>"•;' ^ť^ls , .-. ^n.ta v katipnaktivr.i neinhráně ^,. a aniontu -í •-•.->ráně ía . Ideálni t je rovno 1, Oneone je X :'r. v-í 11 i •I." 4t.-,í je hustota disooiovaných skupin v raembrá— J & ---' ven působícím na n, je rozdíl koncentrací me1/ *
•
••
'•;'<-- - i . ;
1
t ov
:-:ŕedovací komorou Ä c . , tlouštka menbrány £!> :< a zojjrc'no difúzni koeficienty kationaktivní a anionak. tivní me^r:-lny ľ v a D . které ovládají zpětnou difúzi.*- Snsžíne-li se totíi áoaáhnout co největšího zahuštění a zředění, rvStSuje r,í hra".í aíla nežádoucí dáfn™e a dosažený rozdíl koncentrgoí se rjnir.uje. Difúzi podporuje hotnavost niembrány, kte— . rá rosv? s rostoucím množstvím disociovaných a jiných "hydrofil"— nich skupin. V-- ?."hotnalé nemhráně dochází též ke strhávání molekul vody ionty a zvyšuje se tak elektroosmotický přenos vody d D sahuptova-í honory, Fyzikálně zákonité omezení dosažitelné koncentrace zahučtěného roztoku c. „„ potom je: r
'•* p
) " 1 -1 -~:
''kone
"" T r "A- -
-
*"
^"
"" '- ~ ~
'
^'
••'.•.•-í.-:-i vr.:'. r ^ s r » anionakti-v—
x ~~~. - v
ní
• ..
v
-•:•.•.-.'.. r.--- .-ani
I a ve.,'' T)
.
- TO-:.o::?n transportní . -•-.-_•• vo:--.
a *"•
Irány
(mol k ' s spotřebu
• / . . ;, •;;•'• c.k'í '•'o:-"'i2itelná trace
koncen-
•.• .'-.>':•• t l u s t o u n e u b r á n u . U a -
^
r^hv
),
I t i o u š t k a EeiD-
- * .:'' cc ; r : nírki-xi
:-• •
čís—
.'.ľ'.;^,; -Í.-JÍ •:onccrx*.rací r o z t o k ů • .' • •• : ' " z. ". ••' ;. ľ .ŕ s ct a v c í c h na njecíbránu .
8 vedení vrak: s? t jnaliracr-
:"
.'•:-:.:.'. .J r o z p o r n ý m i požadavky ;• • , . ~;o:L-rozí±3y
!.-tri/.u 1
se
^sou n u t n é ,
opti-
0,01 - 0,5
6
, * fí prevážne KCI, což
. '„va:
:orí surovinu pro odscle-
j e a yi O
h v U34 pro tento účel l^ alkalickýc 1 ! ^ o l í Stě
DiV-ít.*--
P r o t e i n y
-. : .
x
t .iou a vápenaté
•
• ••"- •;• -<•
v
:
řiili;:
je—
soli.
iRE^ránáchvápenaté s o l i vních membrán jako ŕos.\-
fáty.
ronytín kyselinou,
ň n o r " r : r ú ••• ' .•
teinové
:k-ař,
n
- ď-..
proudu cbr^.^e.-..-:• c c delší
o 1 e k ť r o T; r T, r c :
pťo—
í .r-cásti i působení ~O"" O
byl
•
vyv inut a v p r s i i použit
í transportem ^trans-
p o r t d^r.l.v ' [.o^ ' Tieinixier-;] í -:•>';•
vody r.^rcdp^avujc s vlastní problémy. Při
1
o d a o l e n í noŕci-'..- r..* i : ř^ir.C -. D-i;- jde zhruba o rostoky 0,5 molárn í , p ř i o d c o I r; r,. :=' t-. ,/i' "::j;; 0. C 5 nonnální. Je třeba pamatovat na pred b K ± n o:;. :::.. , - Í ^ * 2 $ c-hu? n_vJ;j;:' í, r no jako TO ." : • v, zarazenv neut r á l n i
'"+íí^. •';-""''"'i";~ port deflation) je uspořádáDu, .'.t 'uísto BníonaKtivních. membrán jsou ^ P O r í ^ a í r;:"-~bráay. Výhodou p r o t i ED při
zprsrc^in:
r o\ --: -;'*.:viřs!< ;j<>.r roztoků ,i e t o , 7 e ráporne n a b i t é
moietcui;.- proxcir--. r.' u l p í v a j í membrána:.-, nebezpečí
na kladné n e b i t ý c h
k :•':-•' :..;'•' p r o s t o n e j s o u .
ľ>-lä
zena vvkor.r.c--• Kľ) . Zly;": • • • < s3 t e t i ^ ; p ř í i i e v\ -ŕr; č V;Í,: Í i o n t y
totou
v blír. kc^ti
;
v-lkou
sxcupn-'' o..i:;or konery,
rosHLlfcd
vrrostou
VO---1;. . ;-.i3,^n .v:; ÍÍ d c n a t u r a c e
ve z t r á t o v Jr. re..:!::1;:. n í merr/nrány ?
" H . ; ^ ; 's.o?r>ý?.i r
rií;;,
mizí
fyzikálně
ome-
proudovou h u s -
nemohou být dcpl—
tepelné s t r a t y , proteinů.
I n t o nobczpoíí z p ů s o b u j í fj;;ci
popř.
?e~/brany takový mm tempem,
r.yr'.'•;.Ä ••;• :• . ••;.•":i , -irA přiro"f-:nou tiirrarA
že ani nšny?
klesá,
'i o >e^~r-í l i m i t n í h o proudu, kterým je 1
anionaktivních
nastává
ED pak opět
pracuje
anionaktiv-
,1° cohuzování t r a n s p o r t e m .
Nevýhod c r< ',r>:\oio j.-r oce? c ."e rů.rsí proudová uSinnost
(í
v ne-
a t r á í ŕ í i fíeľľi^riiľ;-'. TÍV ro?řlo óře vodovému S í s l u ve volná z: r o z t o k u ) , k a t i o n t y ?P ó.o^xixn-'í. ô. o :~ -"edo vac: í ?.'p iconor a jimi Je £ á l ° r i t ; : : . ^ nost ší
>r:~\:. r , .r^?p s
U S i n n O fit í
1.3
: -^ -r n ĹC ko- ei:o;io^ioii;,'';n úvah, ;T
;iv t
V" ••• - -.re.T: brány,
:. ::r^č.r-,y::.".•
e n
h o d í se toho,
specificky
záporne íUabitv
koloidy
^Í^L!''^'™—111^"8
však t a k é
~ lmorn^ p o u ž i t a i
ty aktivity
- voda se
klesá
jako škodlivý
ko p ř i '3D, tedy
odstraňuje
komora je
vzhledem
s u s p e n z i Jiter?
v gravitačním
jev
poli
p ř i ED, byla
ke r-koncentrování enaymů bez s ionty/ée s ř e d e v a c í resp.
bodě n e u t r á l n í ;?:i7y;::y zůstanou ve z ř e a o v s c í a 7abu?ío;soí
Využívá
k anode, n a r a z í
konc?ntrovanš j s i
komor "ahuíícv:->:'í .-hi« ?,atín;oc objemné, žovecí
systémy.
koloidů,
se s p o a em.
-yLa uvedena
c
suspenzí
putují
ne..?, n á s t ř i k
hmotnější
podél rne m b rá n y a o d t a h uje 1.4
s men-
r e s p , mikroporécních_
(zředění)
e:iy rovnŕ'.;/ pro n í k t e r-.-^ b i o l o g i c k é
zo n a p r .
nezbyt-
k a t i o n a k t i v n í c h . membrán pro
rc;:to i-'i e l e r t r o l y t ů ?
na neprostupnou, neubráni: a v y t v o r í jako
nebo se s p o k o j i t
!
n e u t r á l n i r'-, rr; ^ :;.•• ;r? n r r o z a h u é t ŕ n í +
zda převáží
ú-.; :• .:"'. c.:.',
^.l^^^^r^S,!'- •"< ' "• •-i"-:_ ľ0'-" '•?^ ^
zahuStt;:í
do d i l u á t u .
v
ztrá-
komory do
ízoelektrickém
komoře. Pojeía
zře-
zde p o u ž i t ve stejném smyslu
k iontům.
ja-
1.5
Elektrof orc-za s nuceným tokem dělí koloidy dle velikosti
sítovým efektem na membránách s řízenou porozitou, řazených od nástřiku směrem k anodě. 2.
Membráno v é_pr o £e£?y využíva_j_ící_gradientu_chemick£ho potenciálu
2.1 Dialýza, je založena na rozdílu koncentrací a sítovém efektu membrány. Materiál pro membránu je regenerovaná celulóza. Při dialýze se oddělují malé molekuly a ionty od velkých, např. elektrolyty od proteinů. Transport je řízen Fickovými zákony. Zvláštním případem iialýzy je hemodialýza (umělá ledvina), kterou se z krve odstraňují škodlivé metabolity, především moSovi— na? kreatinin a kyselina močová. Vhodnou formou membrány je hadice a ploché listy. Transport se děje. ze separované směsi do čisté až velmi čisté vody. 2.2 Csmoza je membránový proces, při němž rozpouštědlo proudí přes semipermeabilní membránu do roztoku a zřeďuje ho. Nemusí jít vysloveně o čisté rozpouštědlo a roztok, k osmoze dochází i při styku dvou různě koncentrovaných roztoků se semipermeabilní membránou. Tento typ membrány je propustný pouze pro rozpouštědlo. Semipermealillita je relativní pojem, protože platí vždy k určité rozpuštěné látce nebo k určité velikosti molekuly v. roztoku. Osmóza se vyskytuje v živé přírodě, kde udržuje turgor buněk. Stojí na rozhraní dvou tříd membránových procesů , protože je na jedné straně vyvolána rozdílem koncentrací, na druhé straně pak je podmíněna rozdílem osmotických tlaků u , která jsou ovšem funkcí koncentrace.
T=
i cH T ,
(4)
kde i je osmotický koeficient a £ koncentrace roztoku. Přímá osmóza se dá v poutravinařském průmyslu použít k zahušíování přírodních šíáv bez zvýšení teploty: Je—li šíáva u— vedena do styku s koncentrovaným roztokem (např. sacharózy), proudí voda přes membránu a zřeáuje cukerný roztok, který se regeneruje odpařením vody teplem. Výhodou je zachování fyziologických vlastností šíáv.
- 13 2.3
3.
Usnadněný transport - setkáváme se s ním v iontově selektivních elektrodách, v jejichž membránách je zakotven selektivní nosič. Membránové procesy v_gradiěntu~tiaku~
3.1 Reverzní osmoža vychází ze zákonitosti vzniku osmozy. Je-li v systému, v něnž probíhá osmóza mezp. čistým rozpouštědr lem a roztokem, hladina $§3%Ř$eiiň právě osmotic kému tlaku, • osmóza se zastsví. Zvýší-li se dále tlak nad roztokem, začne rozpouštědlo proudit z roztoku do čistého rozpouštědla. Tento proces je právě reverzní osmóza (HO). Využívá se jí technicky jednak pro získání permeátu - zpravidla vyčištěné nebo odsolená vody, jednak pro zahuštění roztoků cenných látek. Membrány pro R0 zadržují částice o velikosti iontů (např. Na^l) a malých organických molekul (např. cukrů). Jsou výrazně anizotropní, to znamená, že separují pouze z jedné strany, což je důsledkem jejich asymetrické struktury. Na příčném řezu, resp. lomu lze elektronovou mikroskopií rozeznat hustou aktivní vrstvu, silnou asi 10 um, a porézní část - podložku. Tato struktura je výhodná pro výkon membrány — tenká aktivní vrstva má malý hydraulický odpor, není. však samonosná. Porézní vrstva má pouze podpornou funkci. Vlastnosti RO lze dokázat na rovnicích toku rozpuštěné látky J a vody J :
/4
(mol B
-l)
(5)
kde D a D jsou difúzni koeficienty seli a vody (m s ), c a č"w koncentrace soli a vody v membráně (mol m " ; ) , A x tlouštka membrány (m), v w parciální objem vody v roztoku (m').,/^p a £Šfc rozdíly pracovních tlaků a 'ósmotických tlaků na dvou stranách membrány (N m ). Z rovnic (5) a (6) především plyne, že tok soli nezávisí na tlaka, kdežto tok vody ano. Prakticky to znamená, že selektivita membrány pro vodu je tím větší, čím větší je roziíl pra-
c. c v r.-. .-.•
1 e
"
' : • •
rov..'
•"'.:;
.
:
v.".-cor.
•••"•' r ' . r. .
'•-
;
;
t i our+.-••-• - "•'
'
n e j t er± •.'•;' f ä k ' / . •.
;:^ r a r e r , i .
.*.•_: ? v i P J' n í '
. \ : z.
' '-"".G
:••::•>"•'
;•;•'•
-5.-
"i G j í
/•"- v ' h o o n á co r
•. _
7
'
- Ľ ^ í ' ' ^í "
t í r. vr t."-/ , a
t i n ' v • * .'••:'
;:•-.-•*".:":/1-:, a1";/ :Íc r u ? i l a
,' •
•. :
;
v i * - k a > c . r "••:.*•" v o o. y
,'•
n o ^ t .
•Í.
.. ;• • . ' /
':•.; •
,
ľ..
•. .-:on<: n'• pro t o k
*„•-..•..>
j';).,
.-• :•. •..;-..
,••••-: í
(-:•'
:
v. ••• • ' ;. ir.Ľje
.'•/• •' . " ••.
s
'-.•Iti-iv.
obsahem
takže
klesá
Orvy^lýni
-c i . .í!'.!:.-/ • ve
další "r: ro: ,.-.--;•
•••• .; v. o u . "-'^.ii
ve t v a r u
list-A,
-\:.-'
a d-.Íle jako
ne:.•:•'•;.-••
výĽKuniu j e
.-.:.-; u l y ,
:
tá vlákna . C :':. : ;
•.; o v,;-.-.:- " : : l i ; ř ;
filtra-í
•-? •' ©; 'jak-:
:
,; - >. --T:.-
.^;ilcír::í^
dif UKní.'iO í c r "r vody
ných l á t o k .
:
užíván/
\C
jednak
nikro-
vyplývá
fyzikální prevážne
,'viskocnín)
pri
. i-i s,: 1
r• • 'r-.;."íl.. :'-'; \:C p o u ž í v á ••••••
••".:-.,• -i
1
tokem
c s ^ o t : r ':; ;:
K"-.:
ce nev.-'ni ka,| /
.-.-.
v;í
oa 0,.~'3 ... ;""•' C , 4
odpadních
'.•' :••••--."
i;r:"Iáv;
proMh&i. de t l a k u
:
rc.--to!vij r:.j -ľ"'':"._, , :, o\\"L, ;
vod.
Tlaky
Obecne
platí,
?o s t r o j a ř s f c ť
3 - 4 MPa, t o
s y t I - 1,2
MFa. Tomu
'";-j^0„ ; 0 ,-Ľ ľ;I I \ a 9 3 0 . ;
":•••. a i . I . :. v.. oc-iTir- k o n c e n t r a c e
jsou
po-
výrohce ,
uiož.ioatmi
r ; : . ' lovonóí:o r o z t o k u .
o•"•-•."•" n..-•;..ŕ/-.r.'.:
že o 3.T. o t i •':.":;'
k získávání cen-
1
-ŕ
č o v i n a ,
'.l.T-iV'-
• ::••';'•" r--'3ŕ. n i r . k; f :ľii
že Zv p">/3 /VM',
vídá
du-
(ry-::;.'.,; ^ '. ' T not r') vi r. i <.
ná,
řada
ploccých
apod.
•;". - :• \ Í o K3:"rin3ci
Odií ŠnOň t ;; rc "-,.':
raate-
C'. Odolné m-?ri-
J
? P V V;".!V
brány
vo-
ono ODTÍĽUJIL, podl^ŕ—
•-- 6 i ny:": bn
há vrak i:y:: roi . •
hydrofil-
r.-otor.-;
.•.. ;. \ or • irr.ii,-.:.
t r á n y v-:, i:.'! ."•:
vrst-
s
"-r.'-.
•••.•:•-','
o ••.
d y v r.-r:.': r-'.n
r i a l err;
r>
stránsnameodpo-
0 , 4 «5 m o pro ná
- 15 -
střik mezní, protože se v průběhu separace zvyšují. Výaaamní dodavatelé dodá7ají'RO zařízení dc 8 MPa. Takové tlaky jsou nutné např. pro odsolení mořské vody, která má osmotický tlak okolo 2,7 MPa.. S použitím RO se setkáváme při zpracování syrovátky (laktóza), odvodňování pomerančové šíávy, kávy, javorového sirupu, cukerných roztoků (též jejich odsolování), čiřtění bílkovin a laktózy ze syrovátky propouštěním mléčné kyseliny a soli. Takováto záměrně nedokonalá RO je umožňována přípravou membrán, totiž jejím posledním stupněm - temperováním. Záměrně nízko nebo krátce temperované membrány (pod 90 °C a pod 5 mirjz acetátu celulózy jsou mezistupněm mezi membránami pro ultrafiltraci a RO. Vyr?bí-li se RO membrány z polymeru s discciovatelnými skupinami," je efekt zadržení iontů zvýšen tzv. Donnanovou exkluzí, v podstatě elektrostatickým působením. 3.2 Ultrafiltrace (Uí1) pracuje na principu zadržení částic sítovým efektem při viskozním toku podporovaném tlakem. Membrány mají řízenou porozitu, takže u nich lze definovat dělicí řez (s určitým rozptylem). Rozpuštěné, látky jsou zadržovány nejen sítovým efektem, nýbrž i van der Waalsovými neto elektrostatickými silami, působícími ze stěn pórů. Viskózni tok se komninuje s nezbytnou difúzí, jak lze ukázat na transportní rovnici (z Poieeuillova a 1. Fickova zákona): r
c. I\ p •
kde
i
£
do . .i
(
7
)
E o ™ 3 e zjavná porczita membrány, r průměrný polomer pórů (m), c. koncentrace a D. difúzni koeficient transportoyané slúžky i v memtráně,'£\p tlakový spád na membráně, n viskozita prostredí v pórech (J s m~ ) , £\.x tlouríka membrány (neuvedené rozmery viz výše ) . Membrány pro DP 3e dají vyrábět ze stejných a
- 16 -
ještě řady dalších materiálů jako membrány pro R0, majívČsaLt menší požadavky na botnavost. Při výrobě se nastavují dělicí řezy (např. dle molekulových hmot 5000, 10000, 20000) koncentrací licího roztoku. Postačuje tlakový spád do 0,f> MPa. Z tohoto hlediska je UF ve srovnání s HO mnohem výhodnější proees —7 —5 J ©v»šem zadržovací schopnost leží v jiné oblasti: 4-.10 - 10 m 10 8 oproti 5.10 - 5-10"" gu Zadržovací schopnost pro ionty lze výrazně zlepšit,' vyrobí-li se UP membrána z polymeru s disociovatelnými skupinami (Donnanova exkluze jako u R O ) . UF nemá principiální omezení jako RO, totiž určitý maximální osmotický*tlak, rozteku, jak' plyne z tokové rovnice (7). Z toho důvodu je možno UF vést až na přípravu pastózních výrobků (mléčné, resp. tvarohové krémy)'. Vzhledem k takovému použití UF jsou požadavky na odclíiojt membrány j-eštš větší než u RO - musí často čistit, steriliciovat. Proto je výhodná možnost použití širšího sortimentu polymerů než pro RO, 3 akcentem právě na odolnost. K dosažení vysokých-výkonů z plochy jsou UF membrány vyráběny s asymetrickou strukturou jako "RO membrány, aktivní vrstva je ovšem poréznějšíí. 3.3 Další známá tlaková membránová technika — piezodialýsa v potravinářství nemá dosud praktický význam. Je totiž tfbtíěné vyrobit czv< mozaikové membrány, tj. iontoměničové membrány s velmi těsně prostoupenými doménami anion- a kationakfivního charakteru. Na nich dochází pod tlakem k transportu elektrolytů v iontových párech (aby bylá zachována elektroneutralita). Výhodou je, že se z rozdělovaného roztoku transportuje méně objemná fáze (rozpuštěná látka místo rozpouštědla). Při průrazu membrány nedojde ke znehodnocení hlavního produktu, totiž vyčištěné vody. t 4. Membránoyéprocesy^v^gradientu^teploty^ zatím nemají průmyslové aplikace (termoosmóza, Soretův efekt). Na rozhraní tlako-
- 17 -
vých a teplotně podmíněných procesů stojí nadějná membránová destilace. Její princip spočívá v tom, že přes mikroporézní hydrofobní membránu (polypropylén, fluorid,
polyvinyliden-
Teflon) pronikají molekuly vody z teplejšího do
studenějšího roztoku, kde kondenzují. Výhodou je odpařování vody pod bodem varu a tedy pod teplotou denaturace přírodních látek. 5. Do oboru membránových procesů v gradientu jííhového_zrychlení lze zařadit mikrofiltraci na odstředivkách. Mikrof i l t r a c e je žádoucí předstupeň před všemi membránovými procesy, které separují
na iontové a molekulární úrovni.
Diíuát
Cl-
Nástřik
Obr. 1
Schéma elektrodialýzy (NaCl).
- 18 -
Ing. Peter ľ- r o k e š , CSe. Výskumný ústa? LIKO v priemysle a profrlény s ním spojené
Frincip ultrafiltráčie Ultraŕiltrácia je noderná netoda separácie zložiek tekutých zmesí obsahujúcich rozpustné nakrojnolekulárne látky, a emulgované slebo koloidné rozpustené častice, prípadne i suspendované Častice. Pri ultrafiltrácii prúdi separovaná tekutá zmes v UF zariadení pod tlakon (0,1 — i IvíPa) a vysokou rýchv
—1
r
lostou (1 - 10 a.s -) pozdĺžne nad povrchom U? memhrány, pričom sa rozdelí na dve frak-;ie. Oes pory membrány počas filtrácie unikajú z ultrafíltrovanej tekutej zmesi úžinkon tlaku rozpuštadlo a v non rozpustené nízkorcolekulárne 1 'tlcy. Tuto frakciu nahý varne pemeát. V ultrafiltrovane j tekutej sinesi nad mem'hránou tak postupne stúpg&oncentrácia raeiabránou zadržiavaných látok a túto frakciu tekutej zraesi nazývame koncentrát. Bežné UP mejťbrány zadržiavajú rozpustené nakromolekulárne látky, enclgované, koloidné rozpustené, alebo suspendované častice.
Ultrafiltrácia podobne ako ďalšie membránové procesy nože prebiehat bez znieny teploty a fázovej premeny separovanej tekutej zmesi, takže ternolab ilné látky obsiahnuté v separovanej zmesi zostávajú poôas ultraŕiltrácie nepoškodené. Okrem toho ultrafiltráci^, podobne ako ďalšie membránové procesy prebieha za energeticky velmi výhodných podmienok. Spo trebu energie na odseparovanie objemovej jednotky permeátu pri nenbránovom procese možno vypočítaí nasledovnou úvahou.
- 19 -
Energia W T spotrebovaná na odseparovanie objemovej jednot— ky permeátu sa liiude skládat z dvoch častí, a to z energie potrebnej na stláčanie separovaného roztoku V/T, a z práce potrebnej na protlačenie penneátu cez membránu ^ v _> teda
Separovaný roztok je prakticky nestlačitelný a preto W~ = O. Práca potrebná na pretlaôenie penneátu cez membránu sa 'liude rovnat W
kde
vo =
P'V1 '
p = tlakový s páš cez Jiembránu V-, = oltjen penneátu.
Z tohoto vztahu možno vypočítat,ak pre zjednodušenia predpokladáme pretláčanie čistej vody cez membránu, že práca potrebná na pretlafienie 1 IĽ vody reverznou osmózou pri tlaku 5 MPa bude 1,3í kWh. Pri ultrafiltrácii, ak budeme pracovat s tlakom lOkrát nižším než pri reverznej osmóse (0,5 MPa), bude tiež lOkrát- nižšia práca potrebná na pretlačenie rovnakého clijemu vody, teda 0,13^ kWh.N-a odparenie rovnakého objemu vody je potrebná práca 630 kWh. Spotreba energie na separáciu konkrétnych roztokov membránovými procesmi je samozrejme vyššia než sme vypočítali pre čistú vodu. Naopak, značná časí energie spotrebovanej na odpa— renie vody sa vo viacstupňových oaptirkách získava spät. Napriek tomu su však memTeráaové procesy energeticky podstatne menej náročné než väčšina ostatných separačných procesov (taTs. ô.l). problémy ultrafiltrácie Problény ultrafiltrácie sú spojené predovšetkým so zabezpečovaním jeho bezporuchovej prevádzky a reprodukovatelného výkonu. Výkon UF zariadenie pre rôzne médiá sa podstatne líši, nakoíko je závislý nielen na parametroch použitej ultraŕiitraš-
Tabulka č. 1 Porovnanie spotreby energie pri jednotlivých metódach skoncentrovávania
Mei/Oda skoncentrovávania
Spotreba energie (ekvival=n": k'7h/kg odseparovanej vody)
ultrafiltrácia: úôiujiOot 75 io, tlak 0,25 MTa
0,001
reverzná osmóza: účinnost 75 fí, tlak 7,5 K?a
0,015
vymrazovanie: účinnost 80 je rozdiel teplot 20 °0 rozdiel teplot -',0 C C rozdiel teplot ^0 °0
0,07 0,15 0,30
pervapcrácia: účinnost 90 fč odparovanie: Ú5innost 90 fó jednočlen , , , , h e c dvoiSlen sachytavania troáíSlen aromatických látok dvoiSenn troáSlen-'
s o
zachytávaním aromatických látok
0,86 0,42 0,27 ,0,96 0,54 0,39
j
- 21 -
nej membrány a UP zariadenia, ale v značnej miere tiež na složení ultrafiltroVanej tekutej zmesi. Na priebeh ultrafiltrácie má totiž vplyv najmä obsah a vlastnosti suspendovaných látok v ultrafiltrovanej tekutej zmesi, ktoré sa počas ultrafiltrácie obvykle sčasti usadzujú na povrchu UP membrány a tvoria tam vrstvu nerozpustných látok, ktorá nielen podstát ne znižuje výkon UP zariadenia, ale tiež hlavne síažuje jeho reprodukovatelnost. Tuto vrstvu je treba odstraňovat pri premývaní UF zariadenia, pričom sme nútení použit vyššie teploty a extrémne hodnoty pH. Freto je pre do^rú funkciu UF zariadenie nutné, aby materiál membrán i ostatných častí UF zariadenia bol značne o— dolný voři fyzikálnym i chemickým vplyvom. Tiež obsah ďalších UF membránou zadržiavaných látok, ktoré sa síce dajú-po skončení ultrafiltrácie zo zariadenia vypláchnut, pôsobí na výkon UP zariadenia. Tento vplyv nazývame polarizáciou koncentrácie. Vplyv polarizácie koncentraci0 na priebeh, ultrafiltrácie vysvětluje a popisuje llichaclscva teória. Podlá nej v laminárnom toku koncentrácia zadržiavanej látky vo vrstve na povrchu membrány dosiahne takú úroveň, že zadržiavaná "3átk« v tejto vrstve želatinizuje. Takto vzriiká vrätva gelu, ktorá potom vykazuje odpor voči toku permeátu". Z tejto teórie vychádzal Blatt a spol., keď vypočítal,že priemerný limitný tok permeátu cez membránu W _. je daný vztahom
f lim
kde u
=
I> =
= 11 P '
'
_ii_.L_r2 fa
m L
c
m Jk c
priemerná limitná rychlost toku ultrafiltrovaneho roztoku nad membránou (m.s ) difúzny koeficient pre zadržiavanú látku pri jej priemernej koncentrácii v ultrafiltrovanom roztoku (m 2 .s" 1 )
n
-
;o-cv . ' r. . v...::-, a kariŕ'.Iu. co.-'z-: ; r u ; :
I
--
o_ -
c
ultrafiltrovaný
rn-\ r:e:\rránou 'Ľ.>
-u i:.-: a ^ a i i i : ; ,
k'-cryn
ľ.on-.>-r*v'^i--i,
-
'. :~rý~
-jltraŕil'rovaný
T Í ktorej
::adržiavaná
ror.tok p r u -
látka
• 1-.'::.• T.i.-i koa^cr t .'-í^i^ raär.zi-jvaiie j
želati-
látKy v r c s t c k u .
e::;nr;1r.a .;s^.D.ire jno n e s t a č í na prak= rir. aslcu ;e *r.^rŕ.. <~. '.-.'i tr,-"^:I
tické
ako ."áklíádjy.' proces
frvol-. :; r " ' .
ultrui'iľ.tr'-'^ic.
suvinlostiacr;
,~ ;
••Í"'.-:
;u ^ r í f e
r.-1 •: ^oi: • : > l-'^J
.-
chápe t
/."o^esu. íía
len
celý
.-ti: '-.x -•:K'3::e c o ^ n o r i : vo všet.iých
jeho
- • ~-'. r ro" 1 .:'..;• -• n m s p o j e n é ,
po-
• . --; j.-r r. i: no
je
t r e b n e sa porri-j' ". \.or:.i'lcy.i:^ "\;K a K O *3 " n á c o r n i l vo svojom 1
r í č k u rceľťbrrínov-'ko
r o'"r; P J ir.c-niu.v-
Frvyn j t a c i o n k o n
;*>ar.
:
^..2).
r-o'rrr'ica i í l t r ^ . ' i l t r á e i e
v
r
U? merr r:ínu ;i3án~":Ĺ;zQ po l"\t; ,;c=j ťunkjnýrh
je
teda po-
-
dla
jej
jej
n e c h a n i c k v T . vlriRtno^-.-:'., .lay.-r. p r u ž n o s t i ,
v
p r i e j-u.r.. ..in;- ,1 a ôCyara;;riO,j- u'-.iiiiao;-ti, a l e t i e ž
podía f y n i k á l n e - " h e ^ i c ! ; c ; teplote,
U? membrána.
vlastností,
/
v
tlaku.
odolnosti,
pcdla
pevnosti
t - d a podlá toho,
cH ju nožové použi t Vr:
reb-
straty
jej
a tiež pri
akej
funkčných
vlantno s t í . JE nenVrány v co.-Ieilnon'L case r,vyknu r o z d ě l o v a t do
troch pokolení.
'J:1' zer^r.^nívni
I.
polrol^nia 3a myslia
lomové UP memhrány, ktor>' ĽÍQJU vf-nrr.f i mechanicky r.°vnn, alo 35 °C(výnÍT2.cor-e nia dov,
vyrobene
c
0
"O
JP io -! ir.ožno používat a v ro::f?Jtí
z necelulôi'ov.vci'.
polyfjkrylai^rilcv,
neraaju a je rr.oi'.m' ich
funkčné
1
r
r'
polf-r^éí-O'.' pri
vlastnosti
a su
l e n do t e p l o t y
- - ^ . ľCenhrány I I .
pokole-
;'polysulf ón.u, pol^anj —
polykarhonáto \ a t ď . ) po'.::;íva*
estercelu—
pH 1-15
už t ú t o nevýhodu
a do t e p l o t y 50 °C.
.:,;-;.:••, :
- r - : : t - . i~
je.-.i<'hc
pri
.< ra.~ i.. Í: •' :.-.e::.rrány. su
ľ !•"::; v--~ ."'r.^. •'or.r.o <:rr;~ýv3t , , ,. o -
*.i a :•'.-. " c \
va
:
hr;'r.LJ, ne,i
i.
;•:•
'."
cro^-rí:
element
ele—
pozostá-
,T; p o d o p r i e t me^i—
O': 1 ck
, r L v- • ';'
culárn:.;.
"7
::'.CU
:r:-':Dí-:r.v
jK-rr: ("'-.:.
oboma s n e r
•".:3u }<: r:en>ránový
;-o v " o f ; v
vyroben
oy' :-. ' ľ.: r.J "-':.o . r^r:c "->;:•'.".o na poro7ito.~
O r a n í : K O : ' V "]:.-> ... u
•. : , .
^ cdvádzat
od
poô pornu podložku tu— n :.-.••::. ov 1: .: ; . >-l'-ro ,'': "•' ""r r á n a v U? module
' '¥'
.';:Í-:"O
: ľ .'•:::••. " • . n ^ ' n - V;'-í'j."noľn
viť j-tr/. .
ú s t a v e LIKO
:r • • - \- •-.. •-.r o"" o.-r:?:-" -?níni X a t i e ž ineE-..r:.
:. r. "'. , ""'• -i F . '•'.-. mVirány I . po—
..:.:.- •.
.- 1 ; .
rrc
nioiiolko s á l o /
••y-z'.: . .•"parfaě-iá
•-..: •• ' .:
apliká-
účinnost.
r-.- r ohyb u,i 6 o k o l o 5000
;. ::..
ro" p fio.
• • :••":•."'j ".;. • .' j - .11-ľC c h s a h u ^ u plochu, pod—
'ľ
' .. ľ.'
n2
Gr./'c-r. v..'.>•:
.'.• -. o.--'; . i o 3 "•
c
:i ný t y p n a š e j v
>•. t. r.:'.: 7ľ>— '-..-•? ' o r , strany
LO-Í r:o rr_-'
propy.I''n::. odvod
?c::o
r:ojulor>r :
tylr'í'iov ''
= > .'-s v y r o b e n é
r-.-m
;o;,o::-ľa
>o
rer::.-? .'".;.
j
h :ľ^!:,br-;r: ;<": a.
HN^.^-O::
pcdlo:.ku,
í-a-otíiej
'.:rot:'-- s ! 'j [ ^ '•n'*: o r. v r p V r í ''kj sledny
Vo 7Í :;:,•
Li:-/
Hr-' -.'yvirjali
'•' r.cirilu
po'
zitej
pi o "ŕ..-: r e : ; ; rrin;, y
(orr.
P).
rám,
:
s
poly—
nabespecuje
;*,enespe5uje
prívod
T
JP e l e m e n t y v na—
ktorá
dosky e š t e
pri
po-
posledných,
membrány.
r.ernb r a n o v é h o p r o c e s u j e UF
ni^koíko
typov
UP modulov. F o 2 r.r.>.rvor "Jľ?: -^00 o b s a h u j e oa 20 m v y u -
.i e i :hko roi-',o"b9rateíný a
0\::-.3r.'i;n vr-dla
v Ktoror
::jer:nránu a
.'•o;:vc\';: s t r a n a
* - :r-.: ní e u Í . - : . - V . . I : U
rozdielne
odstreďovaním
veij-š ^-r.br-.'ny a p o d p o r n e j
cV 1
nodul.
l}.T.á dve
o..-:;< -.>: po v r "h u membrány.
u l t r a f i i* rov^n'^ íi^r
o-'inv.'
podpornej
;F • i^™en:ov
•<'•'• DC^/'nr.r'
eve
:
":el^,
(300—"530
ovládatelný kusov)
nosný
horn-' upevnené na
skrutka
tVTiito
dvor.:l
•Ľ. k t o r e j
^la:r.
.--ú r o n í ; i':::-
c."- o i v á i r-i p-: r;::?-át :•
nedri^o.~.-:v
v
-.o s • -1 .
:'.•'.- -c :t:vo , n = .^-:orcj
^DI"
r..v
;;i dvona
voii;v:in;
r\ ^ \j o /A •— j i^ • • ^ vJ. V . 7 * \ A ... ^X i i ,
•í n f t^
je
••!'•, ,.- ^
*". t i V*T**' r~' >- v?- Z. . . . _
'
•- •
-
'-
.
i
i
.;' : i
fl '^x jj T" i K. X '-< O
J".' i j .
,ýr\ ívt-ipitnivos
viac
ii
^
"^
fierpadlo,
sán.
. " í^ U i .
í"1 1*
jednocli--
'21° n a d r u :"OEtckr
i
tlakový
čo p r i
sek-
v U? modrie
l-'t; • : : -•; .-,-iv. " í n e
dráhi;
ze c^na
re::ik":\
rrAve
prúio„c ,
:ío^;"ivali ľ-c-iedok
.-".'edosnhovaii
dosahoval:
v .^kiirorncj
: ; e r p a a l o , r:') d u -
L~..-;o \' " l i n u l o ^ t i
:.;r.e oo^i:: len. Ĺ; i t m •.. i l t r a í ' n é
veriace Vol ani
io nem—
r>^ ^r::ito stnpi-enku n e n b r á -
-::.e na V,v ôkunino::: u H v. ;vr
zariadenia
v tejto
'' ' i' M ŕ i ŕ 1 . i L U i i 1 . '
1 _i. j l T i ? TI "C 3 *~ ' .
'•: Ír.•-• .' •• tóek i í
r
potrjV i t .
uživatel
v _
ľ :•.; ~ ^ t i a l
nedulo::: *: k r á t i l
rebríčka
a r p ^ u l a c n ^ prvky.
;:aos1,yli,
nastaí
r
;
.i^dnotke,. .'."e/r/rránová ,: ;ár.o;--'; r •-. .i._~:ii" .v:
no v cho r í r r í ^ u
™
' ~ • jľý/'lo,
;
veriace
i
v -i ? ř i e c e r o a č 1 c .
+
ly,
* *"• i—-
r
J> r,.
u l t r a Ľ i i troveného r c ^ t o í u
bránová
•"
" t r r v " : , i ::? rozlcTku n u d
b • C ;.. ? .L *
Ľ-akronolekulámych 3 nero::pu3tn r ?>k P o i -.;; J. 1:
' -
r.výí;! o O p o r v o •-• ' :. _-;-_-_._ii;\ , j u i . o n e
po "jV ko l.F e l e n e n t o v l e n
n u3í m e
:
r.;a-?r_!.u :.'iltrr-.-ar.--':o
t
d r á h a prudeni-i ror. toku v r.cduie C Í
denia
p ó' :J " . r a n á c h c e c -
. .' :. a í ;.k.a .IH d o s i a h :
t a,.: .-.c:'
e r c e ľ :.L sr. r á ~ dr--' >.
_ '^.''.
*
'.
íV
.-.eji;-.: p r i e t o k .
-X: C G Li -L O ^~-Í •
ciách
že
-
ľ'':-.lo:-:*.i p r i de.ii-"; : : l \ ?
^ ~ý::: °y
.„•::&; .:ie a chemicky
n i •-:••;: " :• •; v y . v c r l r : 0
v
UP n o r i u l o n
.- h l i n í k o > -
VÍM-,'
, • /• • i ^ . ;
r
si/-
strane
Í3 £/dCt
, y* r j "i -"^ J . '"i • C l
Prvé
••; ;>• rv:^ i :• ,' -\ •-• o VI i. \> .';•-':• n ? d " i c i r s i e k
-..; .s-p .---ivíne T ; n * i ' .
určitej
ffienbránou hej
•- V i
pri-
;
;
ľ? s e k c i e .
nutie
ii.'ibn'i
'.k- r-lor-í.itov.
r:; J i t
. „*.. „
J7 e l o p e r , ' . c
d o i ' w i i •'.' vo Kolký'-'.r " ľ
volni
vé
je
'c-1/.' r^-lpcc
..
o.
r. "joiy;.'roř.vl- '--- '. uk-'.o ^ " d - i d c ^ y odolnej.' ic .
;',
V-\'.ÍL
i
v C ^ ^.
; ; o '" -
a r e g u l a č.i P prvky
naj-
ncduly,
rd rauR-?l zhár.a't
,ÍRsný: :i--iní-1 a-.o o'ne konple":.né UF p r i M i : : n : -'..:.:.
prevádzke.
Mep?e:iie
pí-itro ^ a i ^ i . ked dodávky
parametre,
aké sme
v to:r.to smere má
r.? M ch TJ?;; 40?
prevzal
Podporné doska PD-2-PP A
DDLZIDLX ÄS^
UDDi
JL.j
i
'•-'
J
i
i; - i ' i;
I
i;
.í'....!!, J
; i
o
•Z-..JS
o
o nnzxjniĽnnuĽľi: o r~
A - rozvodná strana podpornej dosky B - podporná s t n n a podpornej dosky Obir.l.
Podporná doska PD-2-PP
\
- 26 -
! I _,
1 - nosný c é m 2- skrutk'i j-
Kytici
4- horné čelo D- hyiv-iiu : cký zivihák 6~ 3:io'!né íe"1 o
1 0 - u c- i -. í;-3 o ?k'-s -í- -1 ""
" ^ £ " '-J C
^: f- T V:, ô
1 2 - 75ti;r míli-} 1 . - "-£it:p ^:^5di=i /k T'c or, !.rí t /
•'
i
.-•.-{
.:
i
•
/
Á f -
• ;
v modul,
tvn LTFZ-4nn
o-» /
J
f>
ZVTJ Kr9Q-^
___,
ľr^lovt', ktorý icŕ bude dodávat ako kompletné
UF jednotky. Y U? jednotke môžu byt zaradené UF moduly tak, aby pracovali kontinuálne alebo .d i ..-.kontinuálna . Kontinuálna preváď.zka je vhodnejšia tam, kae sa uitrafiltrovaný roztok rýchlo kazí a preto kontinuálne pracujúce ľ? jednotky používame u väfieiny potravinárskych a biotechnoloŕrí cr:ýuh aplkáoií ultraíiltrácie. U? jednotka oraahujf t i-v:': čistiacu stanicu pozostáva jucu z niekoíkých nádor obsahujúcich ročne čistiace roztoky, obvykle roztoky kyseliny, zásad .y, d e r. infekčného činidla. Talším stupienkom rebríčka nie r.branového procesu je UP linka. Táto zahrnuje vedia T"ľ jednotky i zariadenia," ktoré predupravuju tekuté sme s i pred ultraľiitráciou, ako su filtre, sedimentačně nádos.y, odstredivky. o Y poslednej dobe je snaha obnedzit prertupravu preto, lebc membránový proces často predražuje, kk napríklad tekutá zmes obsahujem vela nerozpustených Csstíc, volí .ia, ak je to možné, použitie trubkového ultrafiltracného zariadenia, ktoré si vyžaduje najmenšiu predupravu. Posledným stupienkom rebríčka membráno7ého procesu je konpietny technologický proces. Je velmi dôležité, na ktoré miesto v technologickém procese ultrafiltráciu zařadit a hlavne uvážit, či je zaradenie ultra filtrácie do daného technologického procesu výhodné a aké dôsledky pre technológiu bude caradenie ultrafiltrácie mat. Využitie ultraľiltrácie v priemysle Ultrafiltrácia sa pou.'i'va v najširšom merítku v potravinárskom a fernentačnoin pri-'mysle. Y mliekarenskom priemysle sa používa na získavanie bielkovín zo srvátky a mlieka, ako aj
— 28 —
z použitých lákov,
odpadových vod a podobne. T
mäsiarskom prie-
mysle sa používa na skoncen'trovávanie bielkovín z krvnej
plaz— v
my. V nápojárskom priemysle sa ultrafiltráciou číria ovocne stavy, v konzervárenském priemysle sa ultrafiltráciou skoncentrovávaj u roztoky pektínu. V hydinárskom priemysle sa ultrafíltru— je vaječný obsah, predovšetkým vaječné bielky, ultrafiltráciou sa Sistí a koncentruje tiež roztok želatín. V cukrpvarníctve sa ultrafiltráciou odstraňujú z cukrovarníckych extraktov necukerné látky, V žkrobárenstve sa ultrafiltrácia používa na získavanie bielkovín z odpadových vod z výroby zemiakového čkrobu. Yo fe«rmentačnom priemysle sa ultrafiltrácia používa na purifikačné a koncentračné účely. Ultrafiltráciou sa napríklad antibiotiká zbavujú látok, ktoré spôsobujú alergiu, alebo'sa ultrafiltráciou skoncentrovávajú a súčasne purifikuju roztoky najrozličnejších enzýmov, napríklad anylázy, celulásy, proteázy, lipázy, pektolytické enzýmy, acy som spomenul len tie, na ultrafiltráciu ktorých bolo použité UP1 .-nariadenie VIJ LIEO. Vo fermentaenom priemysle sa ultrafiltračne zariadenie D O ~ že výhodne využií ako. reaktor pre enzymatické reakcie, ale'io dokonca na riadenú fermentáciu niektorých mikroorganizmov. V textilnom priemysle sa ultrafiltráciou s koncentrovav a j1*, farbivá z odpadových vod a odšlichtovacie od.padové vody je tiež možné regenerovat pomocou ultrafiltrácie. V kožiarenskom priemysle sa z odpadových vod získavajú nekolagen.ne bielkoviny a triesloviny. V chemickom priemysle sa ultrafiltráciou skonoentrováva suspenzia PVC, regeneruje latex z odpadových vod a podobne. V spotrebnom priemysle sa ultrafiítráciou regenerujú odpadové vody z elektroforézneho nanášania lakov a tiež brusné emulzie atď.
Zaver Ultra!'íltrácia ;je he:e?:.on .'.-ciev. :: najmodernejších a najperspektívnejších, separacn..' :•.; ::.-toi. J o len tretá pre nu x
hladat novo aplik-íoic a rie .i
7
; ro^líir-y G ňou spojené.
Ing. Jo zeť Mil eti
Ultrafiltračné raembran.v
Úvod Pri delení tekutých r.nes: -r\ v ;:"., .-It1 ;;ír?om meradle uplat ňujú membránové procesy, v nroi,,':\': ;::'=r T - ^ H pôsobí ako neúplná "bariéra umiestnená me d:: i dvor.a 1 oiu;"ý::/.. ;::neyami. Výsledkom výskumu v oblasti membránových prorokov :;o V "J LlIľO holo vyvinuté a v praxi aplikované altra"ľilt.ra. J:-: ;:a ^iarienie doskového typu ITPZ-4OO, ktorého náplň tvoria cloín.' u" t^u^iitracné nemhrány vyvinuté tie;-: v tomto nstsve. ľ.avád~a::.i.e "JrZ—<-00 do praze si vyžiadalo i pctrcbu nvýíit výro'bu ai M-ÍJ: : 1 *uraoných membrán. Táto výroba je zabezpečovaná ns kontinuáln.cn odlievacion zariadení, na ktoror. sa doteraz vyrobilo niekolnn tisíc metrov štvorcových U? membrán. TJltraŕiltra6a6 neobrány sa vyrábajú z rôznych materiálov a podlá druhu tohto materiálu ich nožeme rosdelit na esterceiulozcve a neoeluiorovi- rcr.brány. Estercclulosové menrrány Estercelulozovŕ. aeribrlny lao.-'no
vo vývojovom procese
ultrafiltračných membrán na na^ora ústave hned na začiatok a m ô žeme ich označ" i t ako membrány prvej f--í?nerrtcie. Ide o membrány asymetrické a na ich v'ýrobu sa pou:":.í ve a^etát celulózy od firmy Eastman Kodak. Estercelulozová raerť^rána ná výbornú selektivitu, dobrú permeabilitu a na dobre.) ú"rM\ii pŕ aj ^ej mechanické vlastnosti, a to pružnost r- pevnost, ale ma j ú nedostatočnú odolnost voči chemickým a fyzikálny::; vplyvom. V praxi je ich
• ••: :ři ':- u.
•;Í. ú
n e -
leploty
•.'!'.: ô n o u s t a v e b •-- r;'chlost, i r prudko .ovcnských .' -:cncentrová— :<•-::: r. rány P t y • riny X - b O - O r; epara c
r.-o :-.e d o ."y'J i I ova t
na
' :.: aj ?re o— ~ r': ťftrny ona
ult rafil J r
í
a
la kov .
•p oní ne ne v last :ali
r:aoheret
s^.iu v ý b o r n ú
n-;.;t eriálov, kto— ". I : pri ich vý~ , i y v dostatccn m 0
'
do TV! p-
"•'':.'-• c i H c h á d s a l i o :;.OJiié v y r á b a t
K
vyvinuxom a vy-
ro»enor, vo ,".; L_K '
J var. y l e n také p o l y -
mé ry, kto rc- ^u ro^
rorpustnýnh v" vode,
aiy sae ľnohl.* U Í K Í ;
.,, ktorá .je n u t n á pri
t v o r e n í ja r ^s^rz-.r
O J J C ako želatinisač-
ný kupel v 01 n a n .i n-"-. : r látky ako n r-' .-lar.oi , - '•:,••?>:.
.: ľ. a v.í- alebo jedovaté praxi P a najviac po-
užíva i u ai*.T":.':Jir6; r;r ;:.-•
ľoni!, polyamidu, po-
r
:
ri:u,
!
lyvínylia^n^/.lo:-: >.;: , -;op0
ale tiež z i-
ný c h m a t r? n •' 1 o v , ••j.li připravit robit
ultn;/
r
' a-'- r -\
' I f r-
j u c i c h \irizc-r\-:' . ľ cly: o
polymer
na
:
ve Ír: J
-
• '.. .'or ;
t u . t r;-::' Ll'.. / ^ Í - . . ' " .
a k r y l o : : . ; . " < .i." ••^" •'. . '•
(PYO)
pojyar, i "
sulfonu
a
3"et/
P o l y s u Z
r'orj
.^^e
J
:; "•:'.'••'
-.;••..:."';-••••'
i
banéh.0 fi:nr.OM •.'r:. o;.. C e l k o v ý vanie
íia
torných a
pohJ.a;
a
ninožotvo
ítvr
1
Teda
s
u
r i i
pokusov
noty
membrán
toku
n
1
". a •;. I
Ĺ
vjrá—
^ ne i o h 8 yEb o l om P L *
v-':, i d ř-v B n a j s ä i c h
testa—
:;
..1 • ^e ^ e l u radu la"bora: n^;r.hránarai PL-25,
PL-15
• ' "•/.•-.o pokusov sme
T
V.-., o.;..:;.::
cs
:r n:r,r.'-ÍK s
zistili,
ihor: polyméru bola vyššia
-'<••::-.
:• •' • H..••
r
rv.i1!ará::3"T'
• T:Í-J d.iniahli priemerné
^r^iřír:!:!
C Z
s
;"^r.Í;hr\-ri polyméru na dané
PL—15
bO
rwv•.!."". ;: p o l y s u l f o n u
"
:
t/iafu
vstupnom
.;•
^o~'iBr? .r, d v-:. •-•
penneá;-
pri
;v-
,<..:;:.•:.•'
;
výstupnom snie
::a r o ."diel od poly-
"."! ' . : ' ' O .
<. >c] h ,
p r i e pus t no Í;
, polyvinylchlorid
I , T ' - V - Ť :;if-o'••••' •
ro^yU::
než
:
-.a t e ri ály , •> ako te r-
o.r'' .r:.-
.;.'.:,
cJ^i.rci-*:.:
FL-10,
'že
.-•••i
- /.;- ,"viac používaný
•:.••.<. ......
-: l,v..-w,
lebo sa jedná :
- •• •
polymér a
"to,
•'"••:,
1
výrobu
iíli p o d l á n a s l e d u -
.
- ' ^ fc v " . ' : , .
a vy-
0-^
i] ok n
jvedony?h
ty.-:;
í-ľ,, C
k.-;:.;"',"
ľ^Pa
a * ^ P
r : r ; O K O r •;• : •• '. C. • ' V.T;... ho-'j^of.
r^;. Tak n a p r í k l a d pri
• st.:j pnor. t l a k u 0,4 "•.'. a pri c.Oi
vý^-tu :..Ľ~t':v-i
séhod-
I/IPa ,
aeiabránach typu
—2 — 1
toku periseátu 33 »0 kg.m.h tlaku 0,1
MPa a teplote
• n-i u l t r a f i l t r a č n ý c h
mem-
bránach typu PL sú dosiahnuté pri ult rui'iltrá?ii odstredeneho tilieka vyššie hodnoty toku cez nem r rán u, ne:: sa dosahovali pri 1 acetát celulózových membránách (okolo 10 kf-. m" ". h~ ). Ďalším polymérom, ktorý sme odskúraii na prípravu ultrafiltračných membrán je akrylo-nitril-butadién-rstyrén. Membrány z ABS sme označili symbolom F, pritom boli testované hlavne membrány F—20, F-25 a F-30. Strojovo vyrobené membrány z 4T!S boli mechanicky málo pevné, preto sa odlievali m podložku z netkaného polyesteru, Sim sa ich pevnost podstatne zvýšila. Ul— trafiltračné membrány typu ? boli testované v labor-atornon a štvrtprevádzkovom rozsahu, pričom vy kar. ováli tieto membrány podobné funkčné vlastnosti ako membrány rady FĽ. V poslednom období sa na na?o:r. ústave výskun: orientoval aa membrány na >áze PVC. Vychádzali sme r. FY""1 vyrábaného v Spolaně ÍTeratoviec a v CKZV/P Iícváky. Pretože membrány z PVC boli mechanicky málo pevné, začali nme ich odlievat na podložky značky-Batist Oorleon a Faon a v súčasnosti na ástonu Uni. Tieto meml rány dosahovali pri ultrafiltrácii od striedeného mlieka hodnotu toku permeátu 33^,0 k^.m '".h pri vstupnom tlaku 0,3 MFa a výstupnom tlaku 0,1 ľvIPa a teplote 5 5 °C. Teda tento typ membrány CP-20 nám svojimi vlastnostami nahradil membránu rady PL, čím sa nám podarilo vyvinut membránu, ktorú ;ie možno vyrobit z materiálov vyrábaných u nás. Tieto membrány vykazujú výborné fyzikálno-chenické vlastnosti, znášajú pH-1-13? So je výhodné hlavne pri chemickom čistení membrán. Prevádzkové teploty T.IOŽU. dosahovat hodnot 50 C - ^0 C. Ich mechanická pevnost je určená pevnostou podložky. Z vyrábaných membrán na VTJ IITTO sa najširšie využitie v praxi dostalo práve membránam na báze PVU. Membrány CP-20 úspešne pracujú pri ultrafiltrácii oplachovýcň vod v ~3orme
- 34 -
Frýdlant a v Tesle Kolín. Dve sezóny sa používajú pri Číření ovocných štiav vo Prucone Sabinov. Druhá modifikácia membrány na báze FVC CPJÄ-25 sa prevádzkuje v slovliku Leopoldov pri ultrafiltrácii citroluhov.. Po zhodnotení laboratórnych, pole prevádzkových a prevádzkových pokusov s celulózovými a necelulórovými membránami vyšli najavo jednoznačne prednosti necelulózo7ých membrán. Vyznačujú sa výbornou permeabilitou, selektivitou, širokou chemickou odolnosťou voči preplachom, dobrou T.P cháni e kou pevnesíou apod. Boli už vykonané laboratórne skúíky s inými polymérmi, ktoré potvrdili správnost načej orientácie na vývoj necelulózových membrán.
'i V ť k. IAJĽÍ"* V
U..- '. C* V L . A
^ozno^ti
v v iote jhnologiach
uplatneni
Frohls.i •apli^A- L í ; ôopar:i-i-i a l u r i Ti•/.•'.> •;.! • r-. 'i ľ . K c ^ u ná( váaka •>-: •• : -r^ ;rocc.-;u, velmi pracovných k u o 1 , u :, .1 >J •. o .
uplatnenie ta
pr:iv~
n sposofcu,ie vodov
zi^eny
neinoSe
v
^C.1JT
koncentráciou
vhodné
o,. í a •[.- :-ri a l ^ r a f i l t r á c í i
v T»iov> \ :
stra-
•::.*o.-"r. "ek roxiolciculárnych látok
níiľkocolekul-'trn^o.-. l ' " C :
a
rozsahu
:••;:. I •". •- ŕ.o-rj.c*o-3
iontw-
A
;-: d r.-f-T:
i1 ;ro'e:ncv,
pH, z t ý c h t o d ô So zvyšujúcou
sa
y^:". I.-'-.-o/. v r o z t o k u nad membránou
nakronol&iviil'
r nedochádza k n i č e n i u pj". ov. r c,-9:. i:, ° : : u i ' : i í , p r í p a d n e poško:,.•-€•:• *o:';o ^.c::- u l t r a f i l t r a ř n é z a d e n i u .Tiikrohiálny^i: "tir.rř. :.k. •.:
a.i k- r e a l : ;rí"\i ; r-ior-ri^n:!'kej r e a k c i e . Z á k l a d ne t y p y p o u ž i t i a u l t r a ť i : t ra :•: .-".o :a;-i artenia v ' b i o t e c h n o l ó g i i M e s t i o h skupín ách no z n o podlá :iiej.u p>x-". >:-".:J. r c.. ; o 1 i T ••o riadenie
sluíit
;
- v,
,' +• - v-
^, r e s p .
kone q n t r o v á v ani*: aak.ron:oioK^i: r lr::ynh
ľnikroorga—
nizmov 1T3.Í väícsi a učelora z í s k a n i a
rr.ťiozst vo -.•-.] i i ľ. •/r i :
er.z./novo A'•*, t <'\<-y->;~,
nov :•; odpadných zdro,iov mentaäného a ď a l š í c h kácií tácíu,
;
,io n o/'.n r op ;it z kterej
né p r o t e i n y .
j ? z.anerané týmto smeron za aloiso n e a k t í v n y c h
proiíeí-
:-.•:•-c v.''r.o. :r:li ck«renského , ryToného,. f e r
odvetví
p r i o r y si:.;, ŕ e r m e á t s t ý c h t o
p o u ž i t ako sa'»ň;: r-it pre m i k r o b i á l n u
aplifermgn
sa u l t r a f i l t rrfcioti zÍ3ka,iu j e d n o d u c h i b u n e č ,
Diafiltrácia makromolekulám;,-"-.' ~ '* r>Fri purifikácii alebo :: :.SK:ivar. I ;..:;."•.r. .c v
r
r UÍII^K
se
často používajú vysoké kon-er.: r'. .: •" :cJ.. ľi'•; ;'ll tráeiou je nožné znížit obsah solí na potrr.r.-r, -J ' -. . Tali. 1
Prehlad a p l i k á c i i v
-A.
t
•.
,•: r.o -c.-- : a ; r .
Proce3
Cit.
: r : ' •:!-< i
3koncentrovavanie kulárnych látok,
nakromolf—
or.-- 1
on" ,
r e s p . mikro-
organizmov
7^ / on
10
•"•.•":.•.'.'." c v 1
r, .M*:-v.'.-h
kyselín,.
12 9
•. :-y^'. r. -'nov
or. • . v..r;;:--ov
diafiltrácia
ľaakrornolekulár-
«5l,n:..-. .„roiy^tov . . . .
makromolekular*
lan.it? r--; -:• ronolekul
2
nych látok frakcionácia
podía
nych látok purifikácia
nískomolekulár-
11
nych látok
c r i l i ::••'-."i a studenou oe
biokatalýza
v tiltraf i l t r a * -
C f: "ýľ^ovs
n»m zariadení
3 .. jiyrircIy^B
r. F --hrania ako no?i
N
5 erinýmu . .
4j
••"»
K
fermentácia v u i t r a f i l t r a d nom zariadení
e
pu
1
i
Prakcionácia
makromolekulárnych 1 " t o !
Prakcionácia
je
. anád na;'. í n:: s : ^ a :ároveň aj
vanejšia metoda meabiránove;'
najvyžado-
fi IT• ráz-ie . ř r e :'rakcionáciu možno
pouřit
"i '- r v ~ •:-. :.
•-\~~~ru
pórov. U l v
4
trafil -"-i'."•
"
n
' .
•-
isH.
V o r j v o •.. .-..•• : p - ..:•••••••••
riaca:.-
".••.'••.•••.".
;•!-?
•. -. F r i u s p o •
^ ;..:•.
pri^ny;"!--.
7
,
ních
. - . '' •
V O Í ':":'.
.
l~.o-;.:'•
.-.
•
•- o r - i n o u ,
reakčnej
ale'bo j e
'.: ::.ltraf i l t r a č n a
-nvpj reakcie, tj1"-
•
r • --r
•".•:"•.." č v .
.s.-: • •.
t i n u ^ " . . : •... • i"
a nemení
.Jľ a C H S K v o d p a d -
.
z; in--s i ;•• . o - - ; •:---".
pu °ri: ".:: - •
nápoja
-;-;c> r e a k t o r ,
i:--> ?y .';•••.-•
r .-.'-r-r\i:\,
:-:lný :
A ŕ: :cu :.
n
napojárskom
r.li:;ácii
-r.. . '
e n r/.T:
. :•' o'h j e n y .
:.•-• • ^ -. •
fa.v>^. ľ i; o.:
nastat
"
. •".-• • v
.-.--rov'";: ..'•;•;; • •' ' r
" -; Jr K: t i v i t e j e d -
•
n o t i iv .
a
-' . ',le'*o v s d l a s e —
;
......
' •. •
.r. ^ O 2 n o s t k:on-
; . . .".'-prie vlastnosti
Pe ."-••.: n o & n é d v a typy
r:.' r>r\.-.-i, • • •
ísoril:
"O'•••.'•
• -•
-; ••.; r.; j n i z m o n "
s
imo''- 1 . , •>. -:
s
p r ť o r - v -^. " : • • • • • •
to':nit
. •
•
• • • ' ' . - ' •
•
a
>.•::•:• rn^í m á l o
,-. , •...;-.kosti
prác
spojené
-r.-ľr.tor m ô ž e . -.;o~ k t o r ý c h
s
uska-
su m e -
taťolity
odchádraju' o - pro"- r~-:i ^
•-•. , rívodou,
cerst-
vého živného roztoku, aa proces kor." Ir...
i 1
Z nožných b i o t e c h n o l o - i -:kv . . sa ďalej zameriam na separáciu kundárnych nietaholitov
-3 ;-
1
a ne ".nrŕnov
.:_ '" r ' i í i l t.rácie r ríkárnych a se< • n~yr.ov.ych. hyd-
rolyzátov. Skoncentrovávanie
roiľtorcov
on.: v:.ov
Použitie u l t r a f i l t r á o i o
pri
Ľ?\i-:-y -".::;::. _ : ' i k a v a n i e x o c e l u l á r n y c h a endocelulárnyck ea:.j:::o\ • v .-:oc:;i-' vnhíadom na . t o , že väčšina enzýrzov sa n e v r a t n e ii.y... _ •>••;,. •:• •.; D t e p l o t y - J O •v
Okrem toho je výhodné, že v priebehu .'•/.•:•. '. >;: :;* ^ovania enzýmu sa p r a k t i c k y nezvyšuje koncentraci:, ní..:. ." ". z „ •.' k: i I á m y ch l á t o k .
Pre t e n t o typ a p l i k á c i í
j s vhoJ.n.-' ,:^>or. •;-';-.- , z r i a d e n i a do viacstupnového procesu u l t r a i ' i l t r á " : '• ;-• ;•••?-.? u t.ie klesajúcim účinným povrchom nemhrár • ah y «a o'-ze^r: '1.1 -s'rgty a k t i v i t y
v dôsledku koncentračnej pol'.r:::---"'"... i -- ';•. ,,'r.c v na niexbráne.
Y pokuse, p r i ktorom "rola ^1 U;a.ť:. i ' rov-iun podá po fermen— t á c i i Asperfrilllus ziiger ( t a b - r.a';, -^ v r^r::;e Ts nachádzala c i t r ó n o v á a v k o n c e n t r á t e P: ;<;•_•-,;,'.i.-:a a pektolytická a k t i v i t a . P r i p o u ž i t í u i t r a f i l t r a d n ý o : . :.A-:::: rÁr. ;ypu OPM-25 kyselina
sa d o s i a h l a na t o t o médiur, perĽieanil: t s ] H , 0 k lektivita
na r e k t i n á ^ v bola 9.'/' •"-'•
.h"
se-
P r i u i t r a f i l t r á c i i ferments,-ne,- ĽOV :-> ak. t i vitou "bakter i á l n e j a l f a aiaylásy ( t a b . 2a) ;-a poirij.i ac-'táto memhrány typu 1-35-27-25. V tomto rripace Tola pernieabilita membrán 10,9 kg.m~-.h kg.m a s e l e k t i v i t a v::hÍ3dom na aktivitu enzýiau "bola 99,C fš.
).2 : Prehľad aplikácií ultrafiltraených membrán vyrábaných na VÚ LIIÍO p r i separácii a p u r i f i lcácii metabolitov a pr-oduktov enzymových hydrolýa ŕP
MEMI3HANY
TYP ULTLVFILTľlCY.UIÉIIO IIÉOIA T^PLOTAi
TLAK
TA í SELEKTIVITA ZVÝŠENIE AJÍTI-
VM t / v ý a t
VITY ENZÝMU
( T S k o n c o n t r o v á v a n i o r o zt o k o v o n z ý 111 o n /n 10; 1n 1-5.0 1-25 ferment., pôda - poktinázy j 31 >,58/O, 3!\; o, 29/0,05; 10,9 forraent. pôda amyláza -35-27-25 22 ; 0,20/0,05J 22,0 f e r m e n t , pôda - l i p á z y -5O-25-6O ferraont. pôda - p r o t c á z y 30 i O,3Q/O,2O| 28,5 -50-25-60 forraent. pôda - c o l u l á z y 12 i 0,30/0,05' h2,0 -5O-25-6O P u r i f i k á c i a
n. í z k o 111 o 1 e lí \i 1 á r n y c h.
PD-20
kyselina 6 ainino poíii. c i lá nová]
PU-20
V ponicilxh
PD-20
kyselina oc tovú
23
i
U l t r a f i l t r á c i a '1-20
[liydrolyzát (jlutémt
25
°, 35/0,
30j
0 , 30/0, 25! 0 , 30/0, 25!
o n z ý m o v ý c l i
37 ,6 17 ,6 13'+
j0,30/0,20Í
23,7
: _ 5 O - O - 6 0 - 2 5 : h y d ľ d y z á t zaiitltukovóho í k r o - i 55 bu ('lOO c/l) \
|(),30/0,2O \ \
U,O
; -5O-O-6O-25
í0,'!0/(),2O
l i , 1
0,30/0,20;
26, h
ďrolyzát
(130
b i o V-z.o-vi.ii
:-5O-O-6O-25 h y d r o l p á t jablä.
j (5 G/l)
srvátky
pektínu
-'v0
í
""
'""•
v
95,7 99,0 9^,7 99,^
13 x 3,3 x h, 2 x 3,9 x
92,0
6,3
x
m e t a b o l i t o v 1,3 vO
1,3
I
!«.£.
l i y d r o l y z á t ov
( i ! 3 t í / l ) [ 30
j
ENZÝM
KONC.
term.+ amyláza:10 U/e í GAM 1
{1,3 e / l
chýr..-í- j 0 , 5 7 - / 1 tryp. 0, Y,'{.v/l PEP 7^
0,1 c / l
V spolupráci s Experimentálnym závodom biochemických preparátov Akadémie vied Lotyšskej SSR v Rige sa ss>ustovala íermentačná podá s lipázovou aktivitou. Pri tejto aplikácii dosiahli ultrafiltracne membrány typu J.-^T.-c^-^O selektivitu 1
94,7 ý> a permea>>ilitu 22,r
kg.m '-.h . r
V spolupráci s JZji v Slušovicích sme zahas t ováli f . rrentafinu pôdu 3 proteácovou aktivitou. Hemcrány typu 7.-50—25-ŕC -P
mali permea'.úlitu 26.5 kg.m
-1
-h
'
c
y
a selektivitu 99r4 =.
V spolupráci s CH!; SAV v Bratislave sne zah listovali fernentačnú pôdu s ?elaiá;:ovou aktivitou. Pri tejto aplikácii sa dosiahla vysoká hodnota permeaMlity
(42.0 kg.r:"*".h~") .ia rnetr.-
"bránach typu X-50-25—'-0. pretože podá -ala nínky c'r s ah ro:pustaej sušiny 3 r.ola dokonale or c-á čistená odstrDder.íc r.z >aktoíuge. Selektivita ^^nrrán hol* 92 -í. Purifikácia ní;:konioiekulárnyci'i metabolitov Cltraiiltracná nenbrána ,ie absolútny filter pre suspendované častice, nikroorcaninny a ciakroaolekuiy ämclekulrtvou hmotnostou vyššou ne?z js ,iej nedze priepustnosti. Výnodou parií":.kácie 'íl trŕf". ,lt r-~. "iou :'~ úspore energie n ľnkt, f:e nolcl'tivi-ta na níekornolekulá'rne látky ie velni nízka. Pretorŕe proces prebieha pri be^n^oh teplotách, nie su ovplyvnene ani organoleptické vlastnosti produktu. 7 spolupráci s Biotikcu v Slovenskej Lupči srr.c o'ir/iáéoli ultrafiltráciu roztokov antibiotík. Ultrafiitráciou z-Í zô.3-vá~ nili látky spôsobujúce alergické reskcie . Pri poknroch sa použili membrány typu CPI--20, ktoré boli dOotato;:.~'i priepustr-' pre dané antibiotikum (selektivita 1,3 -;') > Foiriecrilita Ĺ.-I
r
aminopenicilánovu kyselinu Vola 37, f kg,m ~"~ .h" 1 a Í.s "•" penici-lí.i bola permeabilita 17, ŕ k g . m ^ . h ' 1 (tab. 2 b ) .
Fri ultrafiltrácíi octu (tar. 2b) doálo k odstránenia z?kalot voriiý ch •.'-
?,zo?.alulárne hydrclytické e-nzý-ny nevyžadujú přítomnost koenzymu a su dostatočne stabil.o' v roztokoch aj bez imobi].i-sacie. S týchto dnvoclcv je výhodné poufcií exizýaový membránový reaktor s rozoustonýin enzýnoE- "Fn^ýin j-, v priebehu reakcie velne pohyblivý v reakčnej sueci a lepřie atakuje makroao*lekulár-ny eubstrat. Produkty reakcie o d o h ad z '-J j u ce/ ultraf iltracnu membránu z reakčnej směsi. Yi;hladon na to? že na dosiahnutie konverzie r.ak.r ^iiolekulái"'.ielio euusciátu
na produkt je potrer/ví
pc".err.(i dlhá äoba(v závislrsti oa koncentrácie substrátu a encýiiii;) , Sjjl^ ultrafiltrac'nú ^čiT-iadenie v tomto prípade dve funi:c 1 ^.
•
.
.
.
.
- isschytáv-. :;vySkc vn aktivit" err.ýnu v korcentrátovoď podie1 n a umožňuje ju viacnásobne • využit - vi-íni kontr-:ninácii produktu enzýnom a iiezreagovanýn substrátom. 7 spolupráci se Slovenskými Skro^árnami v Trnave'sms uskutočnili i:ltra.filtrácÍĽ. hydvoiyzátu £-1 utónu s ternite'zou a ba1.-teric'.lnor. auylrizou (tab. č:c). r!ydroly:-át bol ultrafiltrovaný na membránach typu ~ŕ~L*-? ~).. pričom permeabilita hydrolyzátu tola 25.7 kf. u' ' .h
. oelektiv.ita vzhiado::; na rozpustnú
sušinu Lo-
la 19 #. ?ri enzýmovej hydrolýze sKrobu je potrebné hydrolyzát C Í G -
- 42 -
tit filtráciou cez karborafín. Použitím ultrafíltrácie sa zjednoduší technológia a zlepšia vlastnosti produktu. Pri tejto aplikácii sa ultrafiltroval hydrclyzát zemiakového škrobu (tab. 2c) s obsahom sušiny 400 g.l . Permeabilita membrány —? 1 ' X-5O-O-6O-25' bola 4*0 kg.m .h . Obsah glukózy v permeate po 72hodinovej hydrolýze bol 96 g«l~ • Srvátka j€ vážny faktor znečistenia odpadních vod, zároveň je zdrojom cenných aminokyselín. S použitím ultrafiltrácie je nožné bielkoviny srvátky skoncentrovat a v dalšom kroku v tom istom zariadení previest enzýmovu proteolýsu. Pri ultra— filtrácii hydrclyzátu "bielkovín srvátky sa použili membrány _2 — "* typu X-5O-O-6O-25, pričom permeabilita bola 11,1 kg.m *h ". Permeát oTSsaiiOval 4>9 g»l~ alfa aminodusíka (tab. 2c). Ja'blčný pektín obsiahnutý v jablčnej ?íave po lisovaní spôsobuje technologické tažkosti pri spracovaní jablSnej stavy na koncentrát. Prídavkom pektolytiokého enzymového prípravku do jablc'nej stavy asi pol hodiny pred začiatkom ultrafiltrácie je možné spojit pektolýzu 'a ultrafiltráciu do jediného technologického kroku a tým urychlit proces círenia šíavy. Pri ultrafiltrácii boli použité membrány typu X-5O-O-6O-25, ktoré 1 mali perneabilitu 24»'í- kg.m"* .h*" . Hodnota dynamickej viskozity permeátu ostala konštantná, 1.05 mPa.s, bez ohladu na stupeň skoncentrovania ultrafiltrovaneho roztoku (tab. 2c).
- 43 -
Ing. Vladimír H u š e k , _ CSc. Výzkumný ústav mlékárenský, Praha
Membránové procesy, Jako je reverzní osmóza, ultrafiltrace, diafiltrace, mikrofiltrace a elektrodialýza se v současnosti staly záležitostí běžné praxe zemí s rozvinutým potravinářským průmyslem. Vzhledem k zaměření referátu nelze obsáhnout celou šíři problematiky, a to nejen z hlediska popisu jednotlivých procesů a jejich principů, ale ani z hlediska rozsahu aplikací. Základní členění procesů, od teoretické úrovně přes provozně inženýrské principy až po vlastní aplikace, lze nalézt v dostupné zahraniční i tuzemské literatuře. Účelem je stručné zhodnocení současného stavu využití tlakových membránových procesů v mlékárenském průmyslu v zahraničí a odhad budoucího vývoje u nás. Hlavním cílem přitom je naznačit reálné možnosti aplikace /UP/ ultrafiltrace a /R0/ reverzní osmózy v oblasti mlékárenského průmyslu z pohledu technologie, ale i z hlediska dosahovaných efektů-těchto procesů. Průmyslové zavedení membránové technologie v-mlékařství se datuje od začátku sedmdesátých let. Rozsah a vývoj těchto aplikací až do r. 1980 byl prvně souhrnně zhodnocen na symposiu "Membrane Technology in the Eighties" v Ystadu ve Švédsku, Další vývoj membránových technologií byl vyhodnocen holandským výzkumným .ústavem NIZ0 až- do r. 1983*
P^dle l i t e r á r n í c h údajů b:/lo v r . 1983 celosvětově instalováno 46 000 m2 membránové plechy s využitím pro reverzní osmózu. ' líej významnější aplikací reverzní osiaózy je predkoncéntrace syrovátky z výroby sýrů nebo z výroby kazeínu z výchozí sušiny ca 5,5 - 6,0 % na aušinu 10 - 25 % před.její přepravou k zpra-
cování v centralizovaných kapacitách pro zužitkování syrovátky anebo před jejím dalším zkoncentrováním odpařováním a sušenia přímo na miste výroby.Celkový objem takto zpracovávané syrovátky činí nejméně 10 milionů litrů rocne, což odpovídá 10 io celosvětové roňní produkce syrovátky. Dalíí 0'olastí se zvyšujícím se využitím R0 je koncentrace permeátu, který je V3dj.ejfcím piuduk:5m ultrafiltrace syrovátky a mléka, v
RC pro ícncentraoi mléka se ai doposud upl&tnuj? v omezené míře, protože není dosahováno príslušných ekonomických přínosů, tj. úspor energie v pomeru k cen<í nléka a vyráběných produktů. Ne pře a co kláda se další zvýšené vyuSití R<"> mléka, pokud nebudou k dispozici cenově dostupné HO membrány s lepšími se— paračními vlastnostmi. bián byla nuty jsou
HŽ doposud byl převládajícím materiálem pro výrobu menpro RO acetát celulózy, jehož tepelná i chemická odolnost provozně nevyhovující. Teprve v poslední době byly vyvincvé typy "necelulozových" membrán., jejichž vlastnosti uvedeny v další části.
V průmyslovém měřítko se začíná proces UF aplikovat v mlékařství od začátku sedmdesátých lot. V roce 1974 bylo celkově • o
instalováno přibližně 3 000 m"' membránové plochy s využitím převážně pro ultrafiltraci syrovátky. Prudký vzestup v rozšíření membránových procesů nastává prakticky po rnce 1973 jal.:o následek dal;:ího vývoje UP technologie v závislosti jrri. vývc j.l nových typů membrán,např. na báai polyakrylonitrilu, polysulfonu a v poslední době též keramických membrán se ZrO„ nebo iilp.": 3. generace, které úplně nahradily předchozí acetátcelulor-ové membrány. Nové typy membrán spolu se
- 45 -
zdokonalenou konstrukcí UF zařízení z hlediska hydrodynamických" parametrů poskytly zvýšení provozní jistoty nové technologie, umožnily průtokové' čistění a sanitaci s využitím běžných ©liemíftch ' " —- • kých čistících a sanitačni prostředků v systému CIP. Následovala automatizace technologie jako celku s regulací poměru zahuštění v kontinuálním uspořádání. Nový vývoj konstrukce men-orán, ale i UF zařízení dále vedl ke snížení spotřeby energie, k dosažení vyščí stability průtoku permeátu v dlouhodobém výrobním #yklu. Životnost membrán se zvýšila až na dva roky při 24-hodinovém provozu, ze kterého 4 hodiny připadají na čištění a sanitaci v automatizovaném GIF systému. Pokračující vývoj UF techniky se odrazil i ve zcela nových •aplikacích v mlékárenské technologii, která tím získala nové možnosti separace základních složek mléka proti dřívějšímu stav a» kdy bylo možné průmyslově zvyšovat sušinu mléka odpařováním a sušením a tuk separovat odstreďovaním. Ultrafiltrace a diafil— trace nabízejí mlékařství další možnosti standardiza«e obsahu bílkovin, tuku, laktózy a minerálních látek. Nové konstrukce UF linek rozšířily aplikační možnosti z původního zpracování syrovátky i na ultrafiltraci mléka se standardizovanou tučností a předkysaného mléka, nebo dokonce zpracování koagulované suspenze či tvnrohoviny, běžně při viskozite do 500 až 1G00 cp. Paralelně se zdokonalováním UF procesů pokračoval i vývoj nových výrobKŮ s využitím produktů ultrafiltrtice. Mlékárenský průmysl tak dosáhl nové oržní možnosti na základe inovací mlékárenských výrobků, a to jak z koncentrátů mléčných bílkovin, tak ze získaného permeátu. Rozsah aplikací UF technologie vzrůstá lineárně až do nynější doby,proti roku 1978 se membránová plocha rozšířila více než 50x, takže koncem roku 1983 bylo v mlékárenství využíváno již 102 000 n c plochy ultrafiltračních membrán.
4
Z toho hlavní podíl, 83 000 n ", připadá na výrobu bílkovinných, koncentrátů ze syrovátky s obsahem bílkovin v Sušině od 30 do 30 9$. Roční výroba bílkovinných koncentrátů se syrovátky je v • -závislosti na obsahu bílkovin odhadována na 40 až 70 000 t. Bílkovinné koncentráty se používají ke krmným účelům, jako Částečná náhrada kondenzovaného mléka, sušeného mléka, při výrobě zmrazených smetanových krémů, v pekárenském a cukrovinkářském průmyslu, v nápojovém průmyslu, k výrobě hotových jídel, jsou základem výroby nových bílkovinných aditiv a stabilizátorů a emulgátorů v potravinářském průmyslu, slouží t« výrobě speciálních diet a pro výrobu kojenecké a dětské výživy- Zvýšené možnosti využití bílkovinných koncentrátů jsou spojeny s regulací obsahu laktózy a minerálních látek v bílkovinných koncentrátech různými technikami, další rozšířenou variabilitu jejich použití poskytly enzymové modifikace. Kromě zapracování syrovátky má ultrafilirace stoupající tendenci i při zpracování mléka, kysaných mléčných výrobků a sýrů. Úhrnná membránová plocha UP zařízení využívaných k těmto účelům odpovídá 19 000 m~. Z toho největší podíl připadá .na výrobu měkkých sýrů, především s plísní na povrchu. Roční výroba měkkých sýrů s využitím UF procesu se odhaduje na 150 000 t ročně. Jinou oblastí aplikace Vf v sýrařství je standardizace obsahu bílkovin v mléce. Další nadějný vývoj lze očekávat v blízké budoucnosti při výrobě polotvrdých sýrů při- úplné koncentrací mléka, tj. koncentraci na finální sušinu sýrů nebo při částečné koncentraci mléka pro výrobu polotvrdých i tvrdých sýrů. Tyto předpoklady vycházejí ze současného úspěšného výzkumu v této oblasti včetně výzkumně—vývojového- vyřešení koagulačaího procesu s následným řízením synereze v diskontinuálním uspořádání. Kontinuální proces koagulace a synereze se až doposud nepodařile úspěšně vyvinout.
_ /1 _
Dosavadní vývoj v CSSfi Mlékárenský průmysl VÚT.I Praha tyl jedním c prvních potravinářských praoovišt u nás, kteří se počátkem sedmdesátých let sácalo zabývat aplikovaným výzkumem RO a UF. V roce 1974 byla uvedena do provozu první laboratorní jednotka IkB-DDS o ploše c 0,3^ rc s membránami z acetátu celulózy a byla úspěšně vyřešena metoda jejich enzymového čieténí. V roce 1975 byla v- rámci spolupráce s FMV IT. Bydžov apro2 voznena zkušební jednotka DDS-4O-24 o membránové pl~še 24 m s membráaami GRí z polysulíonu. Fa těchto zařízeních byla ověřena koncentrace syrovátky, zahuštěné syrovátky až na sušinu ca 20 cí ve vstupu na VY zařízení a dále koncentrace odstředeného mléka. Ve spolupráci s pracovníky PiJV N. Bydžov)- (J. Sochor, ing. Dryák) byla dále ověřena technologie sušení bílkovinného koncentrátu a pri uplatnení díafiltrace byla realizována první poloprovozní výroba bílkovinného koncentrátu ze syrovátky s obsahem bílkovin v sušino od 30 do CO is. Bylo navrženo a realizováno využití bílkovinného koncentrátu pro ''.čely výživy vrcholových sportovců v rámci spolupráce PIvíV, VÚM a ÚV-ČSTV-středisko vrcholového sportu. V laboratorním měřítku byly prověřeny možnosti obohacení konzumních mlék bílkovinným koncentrátem ze syrovátky nebo z odstředeného mléka v porovnání s obohacováním různými kazeináty. Poloprovozně byla ověřena tég možnost výroby čerstvých sýrů a sýrů v solném nálevu z koncentrát! s odstředeného mléka s následnou standardizací tučnosti. Při těchto aplikacích bylo p::,i.ocí UP dosaženo koncentrace bílkovin syrovátky v poměru 1 : 30 a pro odstředěné mléko až
1
: 5 p ř i specifickém
perr.<=átu 3C - ř O l.m ^ . h
pruxoka
, řesp.
li? - 2C l . n ^ . i f * . V roce 1?82 t y l a
bor a YZLIp Tábor i n s t a l o v á n a UPS-1 Alfa-Lavál
ci-ill:i' zkušební
Tábor a výzkur.ne
i ;, 1 • [:•;••--"í;ín p r a c o v i š t i VÚM í-:on.T?ntracf:- r-léks se
r.de b-'la ověřena
dizovanou tu-^hostí, prípadne
cred^ysan'ho r.:lorva,
sýrů a sýru v sclné™ nálevu.
váno koncentračního pomíru Z v 4-? teku perneáta 18 l . n - ' " . h ^
při
při
pr? účely
byl
::terá byla dřív''-
k vý c k tun u
ověřena na l a b c -
r a t e r n í n z a ř í z e n í L-.B-BDo-C, 3 ' K mer.bránaii-i GRoP z využívá p-ri poloprovozní
polysulfonsu. výrobě s y ř i d -
e
r. p ř e č i r t e n ý e h 8l zcvý^h rzŕ-.v zí^i:ávan/^h setodou " i n v i v o " . lis UP ^ a ř í ^ e n í c h instolovsných pro jinó
v I.Ilrkárenskén
.k. p . Prah? byla
ověřena
kací UP procesu
jako koncentrace vaječného
orrani^aoe
buminu. iiriurních ^lrbulin-1 pro výrj.;ných p r o t e á z , i n z u l í n u , va
prů-
patrony FIvI 50.
poučit
ŕ
Jednotka -LT3-1 ae t r v a l e
výro-
priJe:nž bylo dosaho-
pou;:ití aier.bránové
Tentýž modul s rser.bránovou patrónou T'£ l možností koncentrace 3,yridei,
standar-
pr-ir.-: rr.éc specifickém r
Is
typu
membránami. P a l M výzkum možností
T
^ vyuzi tím .ľľ t,í jhr.i.-:.;
by Čerstvých
Jľjednotka
a Tá-
a dutými vlákny Romicon, nenhráaové patrony
Fl.ľlO a PI.I50 3 rolysulfcnovými výroby jýru
YVV. Praha
ve fspclupr-iJÍ p r a c c v i š t
přeciít^ní
průmyslu
řada d a l š í c h bílkuf
vaječného &1--
.:..r.tiG-.'r, koncentrace
penicilínu,
aplirůz-
koncentrace p i -
aj. Přes t o , ŕ,e vývoj nových nezbraňových t e c h n o l o g i í byl mlé—
kárenskýa
průmyslem Praha i B r a i i s i a v a
n e p o d a ř i l o se
aň dosud dosáhnout r l n c provozní aplikace
nový^h t e c h n o l o g i í , zařízení
i
zachycen v s ST.CEI počátku,
'ct-^ré j^ci? u nás
\J.:U?
rin
Ker.brán. Tin: jsou dosažené ei'ekty
;
vázány na dovor
z á v i s l é na
vých re.irulací^h n možnostech, devizová závirilo^t sažení
menbrádevizo-
také b r á n í do-
ekonomické ef ektivnoa"...i .
Tuto s i t u a c i celulózy
nevyřešil
ani úspěšný
v ÓMCH ČSTV Praha j i z
vývoj membrán z a o e t á t u
koncem 60. l e t ,
ani pozdější
vy-
- 49 -
1
voj ve VÚ LIEC Bratislava včetně výroby kompletních Uí modulů. Řešení lze očekávat od delšího vývoje tuzemských UF membrán a zařízení, jejichž použití v náročných podmínkách mlékárenské technologie je reálné při dosažení srovnatelných provozních parametrů se současným stavem v zahraničí. Příklady technologického využití Uff Definice základních bilančních vztahů 1. M f = M k = M p
. . . . . .
M = hmotnost (kg) označení proudů: f = nástřik, vstup, k = koncentrát, p = perms á t 2. E
= —
E
3. E
k Vf = —
- koncentrační faktor vyjádřený hmotností (-)
E
— koncentrační faktor vyjádřený v pomeru
k 4. E
= E
5. E
= K s
sx
6. H f
objemu (-) .K
1
=1
...E 2
pro stupeň 1 aš n
= '•i- E v 1 i n pro stupen 1 až n = T* E í-
n
. Eo .,. E_ s2 sn 0
* R^
=
x
1
•p
f. - rejekční koeficient x
- hmotnostní zlomek složky i v permeátu 1
• x„
v poměru
- hmotnostní zlomek složky i ve vstupu
/• -f_
*
- — : — L
«r-
ľ
V
R+.
P
— s p e c i í i ?k,y r r l t o i í - , - • " '
-
objeni
r <2 m e a t u
(1
definovahý podle vr.tahu '«) :Q nor.ávislý na koncentrační
polarizaci membrány. Výroba bílkovinného _ koncentrávu r:c 3yrcvátky V syrovátce je obsah bílkovin v ^učin- ca 10 yl-, ultrafiltrací lr.e dosáhnout senní hraníce koncentrace 35 fc bílkovin v sušine. Palší provoz UP zařízení nad touto nenní koncentrací je obtícný a neekonomický. Prakticky to znamená, :ie "cximáln-S pri dosažení IC = ŕ je nezbytni aplikovat diafiitxaci. ^o: umoinuje vyrábět bílkovinný koncentrát b?žnŘ s obsahem ^5 - í5 °í bílkovin v sušina.
- 51 -
Průtokové schema: Výroba sýrů net o sladkého kazeínu <
"J.
t Hygienický sběr syrovátky •
i
J
7
•Mesioperačni sklad.tank • Odstranění sýrového i praohu-rotaSní síto i ÍOdstředěníI tuku r
_
„
.
,
JPasterace 72-76 °C ! J 15 sec. |
.
(Zôhlazení na 10 C i Skladování ! Ohřev a ošetření, 50-55 °C i
I
i
j.
50-55 I odpařování při ,
1
r
Sušení i
c,—..—i iExpedxce i
ii2£££_ZŽí!5 65 ^)
bílkovinného koncentrátu
- 52 -
kapacita: 120 000 kg Typ zařízení: Pasilac DDS, ploché membrány Moduly: 3x 36-35 ľ/Iembrsnová plocha: 150 m (GÉtfOF) l x 36-27 Ix 37-18 D Provozní t e p l o t a 50 C Prevozní SRŠ: 20 hod. Č i ř t ě n í a s a n i t á c e : 3,5 hod OIP, pH 1-13, max. 80 °C, SIC 1 č i s t í c í c h prostředků - 1 , 5 ^ U l t r a s i l (13,7 kg) 0,3^ U l t r a s i l 75 (2,7 kg) O,35í oxonia (2,7 kg) 7 případs potřeby d a l š í raeziopprgční č i š t ě n í . •z
Spotřebě Spotřeba Voc>. pro Spotřeba
vody na č i š t ě n í : 12 nr/den, kvalita pitné vody chladicí vody (15 0 ) : 45 m /den DIívrr 20 nicroS ml m 5 /äenl ! e l e k t r i c k é energie: 1 485 kWh/den. r voda T i
i i
i r US y ro vá tka 5-7^s ! J 6000 kg/hod
1
s
slo
ľ: e n í hm.íž B 0,60
N
L Mi T
0,20 -,20 0,55 0,15
ľľ. o
1
i *
30
kg/h!
•***
>
DxaF | 1
permeát 1 Í5 831 kg/hod , i
L
složení h
I koncentrát 27,5?fe "^ 199 kg/hod 1 složení hm «ž B 17 ,20 UPU 0 ,7* 1 3 ,67
B
0 ,03
ML
1 ,46
NPJ?
0 ,18
T
4 ,53
4 ,20 0 ,52 3?
•
o, 0 0
sušení sušený SB Isonc. 96fos, 1140' kg/den
- 53 -
Složení sučeného "bílkovinného koncentrátu s 65^- bílkovin v. sušino (-ÍPO 05 fž):
? ľíPN L
59,7 7 2, ŕ 4 12,77
ML T
5,08 15,08
Označení sloŕ.ek: G = sušina, B = bílkoviny, NPN = íiebílkovinný dusík, L - laktóza, ML = minerálni látky, T = tuk Z údajů fy Pasilac byly vypočteny následující hodnoty: Spotřeba elektrické energie:
ry
11 kWh'/m
permeátu, z celkové
spotřeby 14-P8 lť.Vh/24 hodin/odhad 1240 kWh na výrobu 114 a perineátu Spotřeba syrováttcy: _ 30,15 kg na 1 kg WPG ŕ5 o sušině 27,51 £ 105,21 kg na 1 kg sušeného WPG fi5, S^ $s Specifický
průtok permeátu:
30 . 1.5 .H"1
Schéjna_a_bilgrice výroby bílkovinného koncentrátu z odstředene — Z
su
s ine
Provozní r:aří.::er.i: Pasilac DD3. membrány GS60PP, ostatní parametry jako při zpracování WPC 65Denní ka.pacitg: 140 000 kg mléka/20 hod. Dále uváděné hodnoty složení koncentrátů a permeátu byly vypoč teny se známých hodnot íí.^, složení je teoretické, nejedná se o údaie Pasilac.
—
odstředěné mlékoj
1
UP
K. 4 , 3
I 7000 kg/hod
-j Zj. —
. _°_ ,
i
,140 300 kg/den
,
j
_
j
k o n c e n t r á t i j sušený k o n c e n t r á t i ^1618 kg/hod k^/hod*;MPC 66 i is 22,06
v/
složení hm.?' B ITPN
L ML T o O
3,43 0,17 4,60 0,50 0,10 8,80
BUS
38,90
TVS
1,14
•, permeát
v
/
j 5382 kg/hj " 107 640 kg/d NPN složení B 0,05 0,16 NPN L
4,23 0,34 LIL T 0,00 3 " 4,78 Bvs 1,05
Bvs
=
bílkoviny v sušině
Tv3
=
tuk v sušine
Pro výpočet zvoleny tyto hodnoty
T.
14.58 0,20 5,85 1,03 0,43
S Bvs
6^,00
T vs
1,95
B NPN L
'MI
22,06
0,08,
s
63,45 0,87 25,33 4,46 96,00
= 0,985
0,32 Hmotnosti-proudů v tilanci zachovány podle údaje Pasilac. Rozdíly hmotnostní bilance složek: sušina —0,29 $, bílkoviny -0,63 #, laktóza -0y05 ?ž. Celková spotreba elektrické energie: 1515 kWh/24 hod Odhad spotřeby na 105.8 a 5 pennsátu - 1263 kWh/20 hod s potreba _el. e_nergie_: 12 kWh/m' perraeátu. Vyu:;ití_ultr^fil1;raoe_£ři_v_ýrpbp ^.Ý^v^^ tvarohů •*•• ředKQjacentrace aláka při nízké stupni zahužtění např. Kg 1,1-2 max. Další výroba při použití tradičního výrobního seřízení sýráren
CC
1 f. Koncentrace ^££2.T/él-Z
„
7
' ^as^-c'iíé
výroby a je j i vracení
k_nylé_ku r r c vvrobu sýr\\ 2» ?[°íl££J^lr.Ž£';L.r-'1-®ltä-Gc; vyžaduje
_t 8 nd a r d i z o vane a _ tučnost í _ pŕ i JI^. ? : :g
s
použití /cel-., nových výrobních línek,
jejichž
první cii.ii.' j? '..-.-.^ľ.á-íor Ty Fasiľ.so CC25OO r.ebo ál^urd Kir-3—Lav-'il r vy;'(ineS;i? kosgulace přímo v obalech 3.
Končení race ffléka .ia a "uvrdýc.x syni vyř.p.caje
3c°lo h c v y vývoj technologie (v.ý
4.
t o n t i n u a l i s a c i a automatizaci výro-
spotřeby s y ř i J i a
až na l/5• Naproti tomu'se
svy-
suj í i n v e s t i č n í náklady, stoupají .nároky ntť 'ívalitu-surovin;/ sejicerf
v-o ::.í !:."o"bj.'
• •• ^ 3-';r^r):e i 7. řJLedicka zpracovatel-
n o s t i mléka, ^vysuji t---? eii.erfetické
a provozní náklady. Mění
se p r o t i tr;-dičr-í výrobě více či méně iivaliťä výroLliů z h l e diska konsistence a z r á n í . V souča3no3vt umožňuje UP proces desařiení vysrkých. lrotic e n t r a c í sušiny na tučněného mléka rd 45 do 58 fc (kl fa-Laval: Romicon, P a s i l a c ; Aboor i^j , ) , max. viskozita pro Romicon 200-300 cp. výrrbu měkkých sýrů 3 p l í s n í postačuje koncentrc.ee mléka ?e standardní tučnosti na sušinu 34 ý>, 12 fo bíľ..kovi.a. 15 c/o tuk, pro sýry Feta az na 40 $> sušiny,
16 fž bílkovin, 18 f-.
- 56 -
tuk. Pro měkké a polotvrdé sýry se mléko koncentruje po speciální předúpravě v poměru IC^ 5. Pro nízkotučné tvrdé sýry se UF koncentrát z odstředěného mléka koncentruje odpařováním v odparce se stíraným povrchem na sušinu 41 Í?, tučnost se upraví na 8,8 $ tO°/c sueť-uou, obát-ľ. bílkovin v koncentrátu 27 £• Naše pracoviště Tábor, VÚM Praha, vyvinulo technologii pro výrobu syrá typu Feta a čerstvých sýrů při Kg plnotučného mléka 4,5-5, koncentrát o sušine 40 <ýí, 45 # t vs. Při UF'zařízení UPS1 alfa se koncentruje předkysané mléko nebo mléko ve smési se smetanovým zákysem, pH ^,0. Spotřeba mléka klesla z výchozích ^ 1 na 4,85 1, při výrobě čerstvých sýrů až na 4,53 1. Hansen a íTielsen udávají snížení spotřeby ze 7»3 1 na 6,1, resp. 5,3 l/l kg sýrů Feta. •Denní kapacita výroby sýrů Feta Uí1 procesem v zahraiičí dosahuje běžn-1 spracovaní 200—300 000 1 mléka. Hlavní konstrukční typy Ug sařízení_s využitím^ v mlékárenském
1.
Zařízení s plochými membránami_ «l-0E3 , :1I-01JV, SdoR, LDS-Pasilac , Dánsko, Rhone-Po ulenc, Francie, Dorr Oliver, USA - membránové náboje z paralelních desek, samostatný odvod permeátu z každého náboje, které jsou sériové řazeny v průtokové::; kanálu čtvercového průřezu.
2.
T r u b k o v é membrány
(T)
ABCOR, U3A , PCI, ďnglie, 'ffafilin, Holandsko, oFEC, Francie 3.
Spirálové vinuté membrány (SW) áBCOR, USH, Osmonics, US«.
4.
"Široká" dutá vlákna 1,1 mm Romicon-41fa/Laval, US4/3védsko.
- 57 -
Membrány ňBCOR(T) byly z c e l a nahrazeny typem (Stf) veškeré
rolékařské
pro
aplikace.
P ř e v l á d a j í c í m materiálem membrán je p o l y s u l f o n (DDS, RhohePoulenc, typ IRIS-3O22, Vŕaf i l i n VsTFS, 4BCOR), méně č a s t o p o l y , v/afilin,. WPA, 'Rhone-Poulenc-3038, p a t r n ě i PCI, T6B, BX1, BX6. Membrány Romicon/Alfa-Laval, PM 10 - "Modakryl". Také pro RO byly vyvinuty nové typy "necelulózových" membrán DDS-HR, pH -2-11, HMX, pH 2-8, HS, pH 2-12, T „50-60 °C, PCI-ZF 99, T 60 C, pH 3-11. Nové typy membrán umožňují trH13X valý provoz při 50-60 C, při Sištění 70-85 C s výjimkou sanitace při 50 °0, snášejí pH 1-13 (polysulfon), pH 2-10 při čistění max. 0-12 (polyakrylonitril). Keramické membrány SFEC-Carbosep, karbonátové trubky 0f 6 mm, v n i t ř n í membrána Z r 0 o , pK 1-13. Tm• 90-(121) • °C. S p o t ř e - iu
ba el. energie 12-14 kWh/m
max
permeátu.
Při čištění a sanitaci se běžně u nových typů polymerních i keramických membrán používá 0,5-1
UaOH aktivní 01 200-1500 mg/l, 100-500 mg 35 ?ř H 2 0 2 /l podle typu. Dělicí rozsah_membrán používaných v mlékařství se pohybuje v těchto mezích mol.hm.: 50 OOO-DDS GR51PP, kysané výrobky, tvaroh, koagulát, PM50—Romicon, mléko po předkysání, PM30— 30 000, pro ostatní aplikace. 10 000 - Romicon PM10, 15 000 IRIS 3022, 3038 Rhone-Poulenc, HPM100 ABOOR, 18 000 - ABOOR 180, 25 000, 20 000 GR60, 61PP DDS. Membrány SSSR KPO Tasma.
- polysulfonamid, pH 1-14, max. 80 °C, Vladimir-
Odhad provozních_parametrů. různjfch ^ařízení pro výrobu WPC -_ ~\ (~\\JC^\V^ť*^ Jí, \s v r^řl \J
"Y*^] O QyTT ^* VI^TT Q rt J.I -LT Ľ4"í'Ji. i "Y*ť\ U V d\T Q U IV / VL j/ Cľ\ Xi.
Rámcové údaje zahraničních firem plně nevystihují skuteč-
né províxaní-jaároky, které jsou rozdílné pro tentýž typ zařízení a membrán, podle—1~—charakteru suroviny a její předúpravy. 2. uspořádání kontinuálního systému. Ur/Diář, 3. smutečně dosahovaných hodnot Kg a sušiny koncentrátu* 1
WPG 65, 4B00R JFr: kontinuální zpracování 100 000 1 syrovátky z výchozí sušiny 5, f 5 #, 0,6 fc B na ,20 jo S , 13 # B, 3,9 # ~> 0,9 # Ml, 5000 I syro vát Icy/h, 5 7C0 kg/h permeátu, 300 kg/h koncentrát - 0,175 kWh/nŕ membrán. Spotřeba el. energie: 7,34 kWh/ m^ permeátu, ''~J_2 _kWh/]t sušeného WP_C_65 ».r'C;yk lus Čištění: za 20 hodia 4 = 210 m 2 . WPO P5 DJS Pasilao syrovátka 5,7 $ S, 0,6 , 1,46 ^S ML, 5 831 kg permeátu a 199 kg koncentrátu/hod - C?413 kWh/nr membrán. Spotřeba el. energie: 11 kWh/sr permeátu, 1088 kWh/ltsušeného WPC 65. Cyklus SiStSní: aa 20 hodin. rt-15J m 2 . WPC; ^5 Alfa-Laval 3yrovátka 5,75^ S, 0,8 ^ B, koncentrát 16,19 ?S S, 9-47 $> B, 3,97 ?ž L, 0,84 j> ML. 4 670 1 permeátu t 33'*' 1 koncentrátu za l-.j.d., tj. ca 339 kg/h, 0265 k^fh/m2 membrán PII 10. Spotřeba el. energie: 12,20 kWh/m? permeátu, 1004 kWh/U 3 uč e ného kone ent rátu ± Čištění za 10 hodin. á»215/m . Pro srovnání s trubkovými noduly. ještě uvádím, že Instalovaný příkon ;e Jx vyšší proti. VF a plechými membránami, což v praxi nevyrovná an:ývyšší F v tubulárních zařízeních. Účelem srovnání je odhad provozní náročnosti pro různé konstrukční typy UF linek. Významná je. i cena membrán, pro dutá vlákna 2,3 2,8x větší než pro ploché membrány. Při dosažení .rftzné sušiny WPC koncentrátu se ještě zvýší provozní náklady na sušení při spotřebě ř áry 3x 2,78 MJ/kg odpařené vody. Rozhodující jsou celkové náklady na výrobu 1 t produktu.
- 59 -
Zajínavé rsrovnání nákladů na výrobu koncentrátu z plnotučného mléka pro výrobu sýrů ^ylo provedeno v Dánsku. Byly srov' nány provozní náklady desetistupňové kontinuální UF Fasilac (7+2+1/36+?5. GR61PP) a 4stupňové UP Alfa-Laval (řO+40,L,S PĽI1O) . Při K s 4 5 95 a 4,55 průtok permeátu F odpovídal 32, resp. 1 24 l.m^.h" , sušina koncentrátů 38 a 36 # f 16,24 a 15,20 $> B. Zařízení Pasilac melo 2x vyšší spotřebu, elektrické energie při jinak- srovnatelných ostatních provozních nákladech s výjimkou ceny membrán, která v.konečném výsledku má za nágledek o l/5 dražší provoz zařízení Ŕlfa-Baval. Spotřeby energie 12,6, resp. 6 ,4 kV/h/mJ j^rmeátu. Provoz zařízení ál-OUV v SSSR/' je charakterizován zpracováním 2500 1 odstředeného mléka/h při E"^ =5T, aišina 20-25 #, 10,5 12 ýc B, spotřeba 20-24 kWh/m^ permeátu. Zařízení ál OBá má kapacitu 5 000 - 6 770 1 syrovátky/hod, při K q 25 a sušině koncentrátu 22-24 fo ainrí spotřeba el. energie 14-15,5 kWh/m permeátu. ': Fři zpracování odatředeneho mléfca na MPC 65,23 ?í S dosahuje zařízení áBCOR-opirapack SW spotřebu 7',80 kWh/m permeátu. ľosud k největším instalovaným kapacitám patří zařízení fy Pasilac-DLS (l milion-litrů zpracované syrovátky na WFC 80, Denmark Protein Dánsko a Golden Cheese Co.„Corona, Kalifornie, USA).Vůbec největší, výrots. WPC se zpracováním 5,5 milionů litrů syrovátky pracuje se zařízením Abcor.
- 60 -
Ing. Ŕ. Z r á 1 í £ e k , Konzervárny a lihovary, koncern, Praha
Použití ultrafiltrace v konzervárenském průmyslu.
Ultrafiltrace patří mezi jednu z nejmladších technologií užívaných, v konzervárenské výrobě v našem koncernu. Princip ultrafiltrace je znám již delší dobu, ale.prakticky využitelná zařízení se ve světě začínají objevovat až koncem 70. let a začátkem ©0. let. První jednání o možném využití tangenciální ultrafiltrace vedli zástupci Středočeské Pruty Kochov na Salimě 83 se zástupci íirmy AFV. Na základě tohoto jednání firma APV zprostředkovala zapůjčení čtvrtprovozního ultrafiltru do ČSSH. První odzkoušení technologie ultrafiltrace jablečné štávy se uskutečnilo 25. ledna 1984 v závodě Mochov. Ultrafiltr zde nebyl v provozu nepřetržitě, ale spravidla jen při ranních směnách až do 15. března 19S4-. •z
Celkem byl v Mochově nasazen po dobu 29 dní s výkonem ca 29 m jablečné štávy. Fři těchto zkouškách se plně nepodařilo využít všech možností zapůjčeného ultrafiltračního zařízení, tj. především trvalého nasazení ve 3směnném provozu. Přesto zkoušky dopadly velmi dobře a prokázaly oprávněnost co nejrychlejšího zavedení této technologie do praxe. Čtvrtprovozní ultrafiltrační jednotka 4FV Abcor byla v našem koncernu zkoušena ještě ve dvou provozech. Ve dnech od 1. do 4- října 1984 se vyroMlo v provozu Vikýřovice (provoz k.p. Seliko Olomouc) ca 8 nr jablečné štávy, která byla zpracována na jablečný koncentrát v Přerově. Ve Vikýřo— vicích byl ultrafiltr po dobu čtyř dnů ve dvousměnném provozu*
- 61 -
Chemické čištění chlornanem a louhem sodným se provádělo v průměru jedenkrát za 12 hodin a při skončení druhé směny. Čištění nám zpočátku trvalo ca 1,5 hodiny, později při zapracování se podařilo dobu čištění snížit až na 1 hodinu. "Kyselé" čištění sG neprovádělo. 5. října 1984 byla na čtvrtprovozním ultrafiltru ve Vikýřovicích vyzkoušena ultrafiltrace zápary z Hodolanské drožďárny. V obou případech ve Vikýřovicích se ultrafiltr po technické stránce osvědčil* Při úpravě zbytků zápary před vypouštěním do odpadních vod však ultrafiltr nesplňoval požadované ekonomické parametry. Jeho pořizovací náklady by "byly velmi vysoké vzhledem k objemu zpracovávané • záp*ary za časovou jednotku. Výsledný efekt — získaná biomasa a předčištěné odpadní vody - by neuhradily vložená investiční náklady, navíc z devizové oblasti. Foslední zkouSky se uskutečnily v závode Dernožice v k.p. Východočeské konzervárny a lihovary Nové Město nad Metují. V Oarnožicích se nezkoušela ultrafiltrace jen pro úpravu jablečné štiv'y, ale také pro případné zařazení tangenciální ultrafiltrace clo technologie výroby pektinu. Prrvedená zkouška na již značná opotřebených membránách, které tyly použity na třech různých pracovištích a kterc mimo jiné trpěly i novým zacvičováním příslušné obsluhy neprokázala jednoznačnou výhodnost použití ultrafiltrace při výrobě pektihu. Vzhledem k tomu, že tento výsledek jediného orientačního měření je v rozporu se zahraničními výzkumnými pracemi, např. R.J. Daviese z Nového Zélandu, pokračuje na komplexním dořešení problematiky Výzkumný ústav konzerváren a lihovarů v Praze. Zkušenosti s použitím ultrafiltrace barevných ovocných ' šíáv v koncernu zatím žádná nemáme a také informace ze zahraničí jso'i sporadické. Při ultrafiltraci barevných šíáv se výkon
- 62 -
zařízení snižuje až na třetinu. Ztráta "barvy není větří než u klasickohD čiření, spíše naopak* Při srovnání dvou vzorků tečbarevní ovocné stavy, z nichž jed<=>n byl čiřen klasicky a dn'.j pomocí ultrafiltrace, je přece jen na prvý pohled patrný již barevný rozdíl. Ultrafiltrovaná se zdá být světlejší, s menšia množstvím prírodní barvy. Je to způsobeno tím, že ultrafiltrovaná Štáva mú vyšší čirošt, neobsahuje rozptýlené jemné nerozpustné částice. Fo smíchání s ultrafiltrovanou jablečnou šíávou se již netvoří sraženiny. Při zkouškách ultrafiltru v MochovČ ^•yly ze stejných partií ovocných šíáv (jablečné, rybízové a višňové) vvrobeny konzumní sirupy z polotovarů čiřených klasicky, t2 , s použitím taninu, želatiny, křemelinovó a deskové filtrace a také z polotovarů ošetřených ultrafUtrácí. Výsledné jakostní znaky konzumního airupu, barva a čirost, byly na první pohled lepšiu sirupů zultrafiltrováné šíávy, • a vůně byl v stejné bez patrného rozdílu. Fo všech těchto zkouškách a po potvrzení jejich výsledků přímo u jednoho z uživatelů průmyslového ultrafiltru — u firmy Hans Rb'Bch v Buhlenhausenu v FSR Vedení koncernu v prosinci roku 19$b rozhodlo o zakoupení jednoho ultrafiltradního zaíísení pro k.p. Jihočeská Fruta do lisovny Kardašova Bečice formou devizově návratného úvěru. Původně měl být ultrafiltr dodŕ.n a instalován již před započetím lisovací sezóny 1986, tj, začátkem července, aty bylo možné jej Vyzkoušet již při úpravě barevných ovocných šíáv, a to především višňové a z červeného rybízu. Vzhledem k administrativním problémům při zajíštDvání ultrafiltru. které byly mimo náš koncern, se dodávka zařízení zdržela natolik, že bylo možné ultrafiltr instalovat až v prosinci roku 1986. Z těchto důvodů nemáme příliš velké zkušenosti z průmyslového nasazení ultrafiltru. Instalovaný trubkový ultrafiltr APV &BCOR s membránami 10-HPM 180-55W, dodaný firmou EOCH I n ť l . GmbH, Dusseldorf,
•?:A . -~/-:-:ový výkon 5,2 tun permeátu za hodinu průměrně v jednom uj r.rr:filtračním cyklu, t j . ca 12 hodin včetně čištění. Při zahri/'or: •'. -.ľ:, traf iltrace mel výkon S tun za hodinu, po 7 hodinách v
u rov oř:: • , ; tuny za hodinu. Předpokládaný trvalý provozní výv?r\ _,,- I:;T1 s, 6 až fi tun permeátu za hodinu. Zvýšený
výkon zaří-
:-••. r. .' ;•''•:. najíždění ultrafiltru a jeho stabilizace na ca 75 pro— •.--.<.-r.-ii.--i maximálního výkonu je charakteristická pro tangenoióln::' ni ' raf litry. výhody použití ultrafiltru při úpravě 'jablečné štávy jsou proti Klasickým způsobům-'Čiření evidentní: 1. Todr-ratnc zvýšení kvality jablečné štávy, což je nejvíce patrne při výrobě jablečného koncentrátu, kdy jablečný kon— or-n t rát je jiskrně průhledný na rozdíl od jablečného koncentrátu připraveného z klasicky čiřené štávy. Štáva po ošetřen-•' '.-/l + r^ filtre1?, je prakticky sterilní. /:. ;'nír.^rií spotřeby enzymovýc';
preparátů - pektinásy, pří-
r-^án^ amylasy, o dvě třetiny. Při použití přípravku PEP - 74 ;•' r;::tivit<= ?C 000 jednotek lzs snížit dávkování z 0,03 kg r.• -Miíiu ítávy na 0,01 kg na tunu štávy. ;•, '". pora ostatních čiřících prosti ci/ců jako jsou tanin, želalina, příp. bentonít, kaseinát sodný a dále filtrační hmoty, t,i. křemelina nebo filtrační desky apod. Při míchání různých ovocných ííáv, ktsré byly ošetřeny pomocí ultrafiltru, není třeba již dalšího č-iření. Zákaly ani sraženiny se netvoří. Tor-hrúrí tím k úspoře čiřících prostředků a Času. 4. Fairt:.-?ká úspora jednoho pracovníka v jedné směně, t j . tři kvalifikovaní lidé při nepřetržitém kampaňovém provozu,. c
i. Snížení celkového množství kalů z ca 5 4> až na ca 1 io.
6. VI traf lit race je velmi snadno automatisovatelná. Fři použití lisu řUCHEH řízeného počítačem PO 2000 a některé z moderních odparek bude velmi snadné je spojit v plně automatický celek řízený pomocí výpočetní techniky, prakticky jen s dohledem obsluhy. Současně se však lépe využije technologický íaa v?«ch zařízení. "*. Vzhlo-iem '•: velmi jednoduché technologické zpracovatelnosti jablečné i barevných ultrafiltrovaných ovocných šíáv jsou ceny produítú ošetřených ultrafiltrací vyšší než klasicky či-
8. Náklady na úpravu šíáv ultrafiltraoí jsou nižší než na kla— jické čiření a stále se snižují, např. použitím membrán *iB— COR "oupercor" do ultrafiltrů. .íjávratnost investice včetně výměny membrán po 4 - 5 letech je ca 2 až 2,5 roku. r
'Ifelší využití ultrafiltrace v konzervárensko-lihovarském průays1 • Další využití ultrafiltrace v konzervárensko—lihovarském průmyslu závisí prakticky na čtyřech nejdůležitějších faktorech? a) dostupnost, kvalita taembrán, tj. jednoduchost obsluhy, dlouhá trvanlivost, jednoduchá údržba, TB) důsledný efektivní výskum technologií, v nichž by bylo vhodné ultrafiltraci využít, včetně jejich vytypovaní, c) ekonomicky výhodná cena umožňující rozšiřování ultrafiltrace do našich, technologií, d) překonání konzervativní nedůvěry vůči membránovým procesům především u některých starších zkušených odborníků. I když postupně 3tále lepší plnění prvních tří faktorů bude odstraňovat čtvrtý faktor původní nedůvěry, která se nevysky-
- 65 -
tuje jen a nás, ale v hojné míře i v zahraničí, čeká. nás ještě mnoho práce než plně využijeme všech možností, které nám ultrafiltrace může přinést. ľ.iiao využití pro Siření barevných ovocných šíáv lze v "budoucnosti předpokládat použití ultrafiltrace při výstupní úpravě kvasného octa, kde by ultrafiltrace napomáhala ke snížení tvorby sekundárních zákalů octa ve spotřebitelském halení. Obdobně by asi bylo možné použít ho při úpravě čirých ovocných vín a směsných lihovin s ovocnými stavami. Ultrafiltru budeme možná používat i při zahušťování hydroiyzátu při výrobě pektinu, dál? se zkoumá jeho využití v úpravě droždárenských odpadních vod, kdo použití zatím naráží na ekonomické parametry dosavadních ultrafiltřačních membrán. Značné využití bude mít filtrace i v biotechnologických procesech. Zde se pravděpodobně bude nejvíc užívat membrán s různou specifickou prostupností pro nutné dělicí a čisticí procesy při finalizaci preparátů. Reverzní osmoza Reversní osmoza je dalším technickým stupněm v membránových technologiích. Dosud průmyslově využitelné zařízení firmy Paterson Candy JTJTE.RNATT^aL Ltc. z Velké Británie jsou používána v Itálii na zahuštování rajčatové šíávy z ca 4,5 $ sušiny na ca 8,5 io sušiny na výrobek typu PASS ATE a na výrobu rajčatového protlaku. V našem koncernu předpokládáme použití reverzní osmózy firmy PCI v r. 1987 nebo nejpozději v r. 1988 i na výrobu zahuštěné rajčatové štávy typu PASSATE.
- 66 -
?o zkoumá použití reverzní osmozy k ekonomicky :.o::r-;ří technologii zahuštování jatlečné štávy. Reverzní •zó::a r? e uplatní zvláště při extrakci jablečných výlisků- Skuíoor.os'.i i teoretické znalosti zatím nejsou na takové úrovni. sty-hor. v našem koncernu připravovali použití revazni osmozy v lisovnách, n' když toto její využití nelze v budoucnosti vy— lou-u". 5V-
.. ŤÍ v c- r
závěrem lze říci, že použití ultrafiltraoe a reversní osmo3y ná v našem koncernu jak z ekonomického, tak i z technologického hlediska otevřenou cestu a proto Ise očekávat jejich po:l;~tatnc rozšíření.
- 67 -
Ing. Tomáš L e j s e k , OSc. Pivovary a sladovny, Praha
Výhledy užiti membránové techniky v náprjovém průmyslu Vzhledem ke snaze o zvládnutí určitého poklesu ve spotřebě rozhodujících nápojů stoupá v posledních letech V nápojovém průmyslu zájem o netradiční výrobní technologie n
- 68 -
ši povrch, což zvyšuje účinnost a dobu využití filtru. ovíčky jsou vyměnitelné, výhodou je zaručená inertnost filtrační podložky, odpadají protilátky před a po filtraci. Ye filtru jsou : svíčky uspořádány buď zavěšené, ne"bo jako stojící. Neodmyslitelnou nutností k dosažení konečného efektu je ovšemf.zabránění druhotné kontaminace výrobků v láhvi nebo při plnění, což není vzhledem k současné úrovni a stavu strojního zařízení lahváren snadná úloha. ' .. - Halš-í" podstatnou úlohu v úspěchu mikrofixtrace hraje kvalita - Sirost vstupního media. Jak u piva, tak vína to představuje, absenci jukýchkoliv mechanických nebo koloidních částic, .případně i sloučenin snadno se vylučujících na materiálu membrán7. Nesplnění těchto předpokladů bylo pří činou, prvých zklamání u zkoušek jak s pivem, tak vínem. Italská firma Pali, známá provozní instalací mikrofiltrace v. pivovaru Faul.aner Bräu v Mnichově, navrhuje před závěrečný mikrof iltr- (membrány z nylonu Si s póry 0,8 um) další mikrofiltr k předfiltraci piva z křemellnového filtru, -.ybaveného ještě jistícím pytlovým filtrem,. . • ' Zřejmě proto, že rozměry nežádoucích mikroorganismů mohou kolísat od 3 um. u kvasinek až do 0,22 >um u baktérií . škodících pivu,předpokládáj í se u každého.použití mikrofiltru předběžné zkoušky v úvahu připadajících membrán s pivem škodlivými mikroorganismy, e to v korelaci s pnitočností membrán. Během provozu se pak průtočnost svíček neustále kontroluje manuálně pomocí citlivého manometru nebo automaticky diferenciálním manometrem. •; Zatím se mikrofiltrace uplatnila více ve výroba vína než piva, kde se jedná teprve o prvé využití. Kromě již zmíněných problémů s přípravou nápoje k mikrofiltraci je zřejmé rozho-
- 69 -
dující ekonomie výroby. V mnoha zemích přece jen podstatně vyšší cena vína nes piva vytváří pro ní vhodnější podmínky. Výměna filtračních elementů u filtru o výkonu 12 .000 l/h stojí asi 1000 US dol, filtr sám ca 7000 US dol. Mikrofiltrace piva je cenově ještě náročnější, protože je nutno při stejné filtrační ploše počítat s Štvrtinovým výkonem než u vína. Projevuje se tak potřeba uplatnit membrány s menšími pory a tím i menší průtočností. 2. Úprava vody pomocí reverzní osmozy Speciálními problémy z této široké oblasti je úprava vody při výrobě piva (várenské nebo určené k ředění koncentrátů) a zejména denitrifikací pitné nebo kojenecké vody, uváděné postupně do prodeje v průmyslových státech nebo státech s nedostatkem vody. 3 ohledem na přísné hygienické požadavky k výrobe kojenecké vody je výhodné přímé zařazení, úpravy vody do výrobní linky, což znamená, že je třeba docílit výkon až 8 m /h a zaručit ú•z
právu 60 nr do odstávky a promytí. Vzhledem k uváděné 10 ý. základní, hodnotě propustnosti NO,, iontů na používaných membránách má reverzní osmóza silného konkurenta v nyní u nás zaváděné denitrifikační ionexové koloně, kde se dociluje snížení obsahu NO, iontů z 20 mg/l na 2 mg/l. U úpravy vody k ředění koncentrátů nebo várenské vody* kde se jedná o snížení celkové a karbonátové tvrdosti i snížení obsahu nitrátů, je potřebný objemový výkon podstatně vyšší, do 5C m'/h, což vyžaduje plochu membrán 20 m . Nevýhodou obrácené osmozy oproti dalším způsobům úpravy vody jsou vyšší investiční i provozní náklady a větší spotřeba
- 70 -
vody k proplachpvání• Naopak výhodou je menší zastavěná plocha a hmotnost, neodpadá žádný kal, provozní náklady nestoupají podstatní s obsahem solí v původní vodě a lne zajistit bezobslužný automatizovaný provoz. 5 • Výroba bezalkoholických piv Na rozdíl od v tuzemsku aplikovaného způsobu výroby piva Pito s obsahem alkoholu pod 0,59 $> u něhož se nižšího obsahu alkoholu dociluje přímo technologie kými zásahy, uplatnila se v zahraničí také metoda reverzní osnóz.7 [•; snížení obsahu alkoholu v "bížn;": vyrobených pivech. Prevážne se uvádí použití modulů s dutými vlákny obvykle z acetát~vé óelul-zy, pivo se bezprostředně před dialýzou nařežu je upravenou vodou. Používají se zařízení výkonu až 5 m^/h. P r 0 samotné výrobce piva je výhodou^ že "odochází ke zmer.ě koncentrace, aer±í třeba njala zení ani ohřevu zx jsou salé ztráty oxidu uhličitého. Oproti technologickým zásahům jsou však přece jen vypší provozní náklady » ekonomie.výroby se zřejmé zlepšuje při výrobe pro závod menších partií speciálních piv, vyrábaných bud z ríanových nebo místních prodejních důvodů. Obdobná se postupuje při zatím ojedinělých případech využití k několikastupňové koncentraci a prodeji pivního koncentrátu, který se zpětně může obohacovat alkoholem v průběhu ředění. 4. Další použití membránové filtrace v našem průmyslu je ve stadiu zkoušek a pokud mohu hodnotit literární prameny, jedná se spíše o pokusy s uplatněním již hotového zařízení, jak ze strany výrobců filtrů n°bo membrán, tak i pivovarů nebo vinařských závodů. Nabízí se koncentrace dotláČky (vodou zředěných zbytků) reverzní osmózou, extrakce piva z kalů ultrafil-
- 71 -
trací, znížení o "b sáhu alkoholu ve víno a regenerate rr.yeícn louhů ultrafiltraci. Problémy se savádénírc a rozšírením rcectránové tec.nniky v našem průmyslu lze vidět především v nedostatku vliodny.cn filtračních nodulů. Jejich aplikace ve formě filtračních svíček by již nebyla tak obtížná, nebot máme osvědčené a ckusené výrobce obdobrlých křemelinových filtrů a vlastní konstrukce filtru není náročná, pokud ry i pro další průmysly byla k dispozici vhodná a vyhovující Čerpadla. Také nutnou předfiltraci zpracovávaného nápoje lze provádět pomocí již známých a dostupných zařízení a materiálu.
I ,•
Ing-
F. :f u ': 1 . f? ž ár s ký p rumy 31,
—
k. p. , G- Ŕ
Využití membránových propasu v_^ri^ii;"^-l^.^iiL_P£5r2i?J-a Ye zpracovatelských procesech d rib e V:* s.-c c'ho průnryslu. r~'~ • rievším spracovaní vajec, hraje značnou ro'.i i proces snižování obsahu vody. Způsobů snižování obsahu vod;- zíúre \vt několik, ;:-de se nejčastěji využíva odpařování a membránových procesů. Vzhledem k tonu, že snižování obsahu vody je vVr.ee enorgoticir n e j nákladnější pročet; opracování potravin, jf- snaha tyto procesy onanii ne'oc vslii ty :: nich, které jsou no jlevnv jíí. ov";eiii aniž by se saiScval^ icvalita hotcvť'ho výrobku, "ľ--3k vyniká zájen právě o iaembranovr pochody, kt^ré jsoií nejievnójřími procesy koncentrace ?•.'.rl;. : •• .?.-.•.,! ví bfíího r c;:ř í v. :.:.' K - :i?ly v rláLáreriSkén průmyslu, prvními pr-.3inyslov.v^ ultraľj.ltrsr. v potr?vinářokén průmyslu u nás by], ultrafil ^r -ie. ;:c huč-tovď-u VHJeen/ směsi (xz". melanže) "/afilin T" Z\^ "-.radec Xn'.lovŕ. ľ.ahustování v ronpraaovací sušárna '• ylc ponecháno ,;en. v n á v "re ŕ •-:..' ŕá^ti výrony sušené vaječné s mas i.. V soirría-' dn:--^ :'-va ::- tví ultrafiltrl, >ter' koncern vl2b>i.'. ,;Ó3U VC;U.':Ívany x-a vuví^o.úní vije^, r,vrotí -j-.ltrafiltr je podstatné Děni,:, .jedná :-e o poloprovozní zařízení .•*. ?,^ nísten v noví vnnikl^ra odboru výzkum': a vývoje, ľ.oto z-aírí.zen.í je určeno především pro pokusnó účel;, v re r ví je jícím se odvetví biotechnologie.
Jak již bylo reneto, ve v;.'rotním procesu přímo se r.atír. :..• užívají nenljrlrcvó pochod;; pc.i;:e pro zíhvš- ^ o vání vaječné' s;něsi. příp. bílku- Podnínky. ::a j £• k •'"-•;". ultrafiľ.tr precuje, r, s podere;- 'zn§ lisí od pod-íneL: jir.ýcii výrob. Žo sc nejeaná P ynaancu náležitost vysvítá ;: toho, že při vyhledávač'.; říjení bylo konf-j''-továno celkerj 16 fire.-.i, vcetn.5 vžech noznárcejžích výrobců jako Abcor, PCI, ?Ľúone-7oulenc, SPEC std.. nie pou;:e tři iľirrry byly
- 73 -
ochotné zabývat se koncentrací celých vajec. Fo rozšíření požadavku na kontinualizaci procesu nám zůstaly pouze firmy Abcor a Wafilin. Pravdou je, že popsaná situace je již pět let stará a vývoj meaitím pokročil. Koncentrace bílku byla zvládnuta již dříve, zahuštrvání tohoto materiálu tylo prováděno v Jihomoravských drůbežářských závodech ve Velkých Pavlovicích na menším ultrafiltru Rovosan od firmy DPS, které ov?^a -pracovalo jebáte s membránami z acetátu celulózy a vyžadovalo čištění enzymovými prostředky. Koncentrace celých vajec přinášela nové specifické problémy díky vysokému obsahu lipidů ve žloutku. Srovnání vyplývá s následující tabulky složení "bílku a vaječné směsi (celých vajec); í l ky
sušina bílkoviny sacharidy lipidy popel
Celá vejce
1 1 ,5
25, 0
IQ
»3
12, 5
0 ,5
0, 6
0 ,03 0 ,5
11, 0 0,
Q
V tabulce jsou průměrné hodnoty v
Zahuštěná směs vykazuje vysokou viskozitu, přesto dosahuje instalované zařízení bez problémů na výstupu 40 ýc sušiny a při zkouškách za účasti firmy >ylo dosaženo téměř .50 c/c. Většinou je podíl sušiny na výatupu 38-4C ?£, stává se totiž, že na vstupu je vaječná snes s vyšším obsahem vody (pod 24
- 74 -
14
••
12 -•
Prút o 1: Testovací přístroj
(12: 10,7 "N9,4
8 .
\5,S 4,3
-__3,3 SuSina
28
32
oť;
A2 do 30 $ sušiny je průtok závislý na koncentreci, catímco potom je pokles průtoku na koncentraci jen málo závislý. «okoliv viskos?.ba koncentrátu .stile roste, v blízkosti membrány zřejmě nař.tává při koncentraci nad. 30 ^ sušiny ustálený stav. Podle měření firmy kolísají průtoky m j e-'-.íio tlivých c t upni cli průmyslového kontinuálního 4stupnového altrafilt.ru v Hradci Králové (pracovní cyklus 10 hod.) takto; 1.,3 tupen 2.stupeň
14-16 1 / Ľ 2 iiod. 5,3-7.^ 1/n'" hod. 3,8-4,0 l/m2 hod. 1,8-3,2 l/m2 hoC.
Měření vycházelo z™ vstupní koncentrnce 24 4 a výstupu na jednotlivých stupních* 29 ?S, 3? ^, 3r fí, 39 ?=. Kolísání sušiny na výstupu má poměrné velký vliv na práci ultrafiltru, koncentrace na výstupu je totiž regulována na základe množství
- 75 -
permeátu. Značnou roli hraje i teplota vstupující suroviny, nebot s měnící so teplotou 3e mění viskozita a průtoky. Zařízení je napojeno na dva pastéry bez Kornových chladicích stupňů, tedy přímo na regenerační sekci, takŕ.e vstupující teplota suroviny do ultrafiltru Yy mála "»ýt kolem 35 °C. Pracovní teplota ultrafiltru je kolem 50 °0. Iľe vždy se podaří správně připravit vaječnou směs a níkdy je nutné zahuštcat i vychlazenou směs ze skladovacích tanků. Při práci aochází k ohřívání suroviny, proto připadá na každý stupeň vidy jeden chladicí modul (voda 10""°C). Zde je nutno podotknout, že sanuštování bílku je z hlediska te,lot mnohem choulostivější operace. Ŕutor mži možnost vidět ultrafiltr "'afilin na zahuštování tílku ve aěst-5 Zwaanshoeh porlíz 4rcsterdamu (14 rnodulů, celkem íS,4 rrr plochy, 9 tun hílku ze 2C hod., výstup 25 c> sušiny), který praccval při teplote 24 °C. Zařízení běželo spolehlivé jen s občasným dohleder. -a trvanlivost nenbrán byla udajne 2 roky. ArelEÍ diskutovanou otázkou, zvláště při porovnání ultra— filtrace s odpařováním v odparkách a rozprašovacích sušárnách, "tyla otázka ztrát a složení permeátu. Naměřené hodnoty sušiny permeátu přírco v Hradci Králové na ultrafiltru V/afilin byly pod I ý>. Výrobce sám uvádí nejhorší pŕíp&d takto: sušina celken soli min.
1,2 "0,5 - 0,ř
glukóza bílkovina
0,5 - 0,4 0,2 - 0,3
"Všechny údaje jsou v £>, hodnoty jsou samozřejmě závislé na použitých membránách. V/afilin používal zpočátku membrány typu WPA z polyakrylonitri.lu, které byly při výměně nahrazeny membránami WFS (3010 Í: polysulfonu s molekulovou dělicí schopností II 000 (mléčná bílkovina. Oba typyraemTsránse prakticky dělicí schopností neliší. Z uvedených údajů je zřejmé, že proces ultra—
filtrace němá ra kvalitu a -,-y -^ žne ~t r.»caxi"ní vliv. r?orc?:c praxe potvrdila, že přináší ur 2 i t >' zlepžení senzorické kvality. Fřes relativné dlouhou dot u cyklu (10 hod. m^zi
íi?těnimi)
nepoklesl vý£en o více než. ľ? >- p rund m e h o výxonu, nedoeházelo k mikrobiálnímu zhoršení produktu. Dnes ;je tedy nožné doľi : £rt T ž^* zfařazení uitrafiltraee dc^ zpracování vajec
nemá nese--
tivní výsledky g p] r.ě spojuje p o."-ad a v k y na kvalitu íconsoYiĹho produktu. Platí to nejen na celá vejce, ale i samotný bílek. Zahuštovat zloutek re^hránovýai poohedy Obitím nikdo ne-kn^.jel a pravděpodobně 'ry to nercíio 3/ii caysl. Jestliže v předcházející"; oylo řečeno, ::e ultrviT: Itraoe je při zpracování vajec rr.ožná •-'-. dokonce ekononioky výhodná, ipak* to ovšem necner^ení, :ve ":yl?> o JT: Ver premien:';. I okutí ponecháme stranou nechanické návady, kc c rc bylo nutno v Hradci Králové odstranit
přede vším p.;;;p?u:":-t:.n:' ucpávek oerpydol (třf-
nl těsnění o hřídel způsobovalo zahřívání a na pokání variec), pele nejvíce p r ? "hl é mí; ::pů.?o>ovrrlo čiřtrní menrrán. Ukázalo s-, že čiřtšní pouze hydroxid^;:1, Hodným n •? 31 y c í a io poručený čisticí prostřeiek Henkel Ultras: 1 ner^l ): disyoai^i. 7,.i těchto okolností byly zkoufeny tureinokĽ čisticí prostředky . zpočátku Azur 4F, potom Pioľr;at. Spolupráce s '"ľ: Tukového rrůruj^slu =. Výzkumným ústavem sice v^dla k vývoji vyhovujícího prostředku, av&ak jeho výroba nebyla zahájena, coí: melo za následek používání n e vyhovujících smr-sí a tím snížení životnosti membrán a postupne snižování výkonu, takže ?ri dodávka IJltraaiiu na konci sezóny neměljs již patři x ný ucinek. Ira letesaí rok byla přijata nápr--j"ná opatření a zároveň r dcvczr--ľ: nevýrh n em b rán
bude- dover- .
Henkel TJltrasil 11, Fe ^'Fec'etry potxž'e vžak v,], ad a j í r.c vrub v.y.-cb ce , některé závady byly způsobeny hrubou nedbalostí o'.sluliy Ú je nutno přiznat, že ji:-: při uzavírání kontraktu nechut uživatele
'k zavádění m>vc techniky
se piojevil:-;:
ľreíerová;ií .-ŕ.r.r/
- 77 -
techniky, zdůvodňované, nejčastěji spolehlivostí a vyskoušeností, dokonce ve41o až ke zkreslování ekonomiky a dokazování, že rozprašovací sušárna je energeticky méně nárožná než membránové poahody. Neschopnost některých vedoucích praco\y$£ků dívat se pohledem, ekonoma však není specifická záležitost jen tohoto oboru. Ve srovnání s tradičním uplatněním ultrafiltrace je při zahuštová.ií vaječné směsi podtítatně vyšší spotřeba energie - podle měření na zařízení Wafilin asi 1F0 kWh/m* permeátu. Rozprašovací sušárna (výkon 600 l/hod odparu) má však spotřebu pouze elektrické energie ca 100 . kWh/nr odparu (tedy více než spotřebuje ultrafiltr.u méně viskozních materiálů vů>ec), k tomu navíc 88 m /hod zeuního plynu. Podle rozboru z roku 1984 jsou měrné náklady na energii (vztaženo na oddělenou vodu) přx ultrafiltraci vajec asi 25 i° nákladů rozprašovací sušárny a celkové m&rné náklady ultrafiltrace ca 60 ý> nákladů rozprašovací sušár-" ny. K sušení vajec nutná kombinace ultrafiltr s rozprašovací sušárnou ekonomiku procesu přiměřeně zhorší, avšak i tak jsou úspory značné. Nesmíme zapomenout, že ke srovnání byly použity údaje z prvního průmyslového ultrafiltru, vývoj směřuje ke snižování spotřeby energie, zvyšování výkonu membrán, zvyšování spolehlivosti a usnadnění obsluhy. V tomto směru by se měl ubírat I případný vývoj tuzemských zařízení a memtrán. Nízké měrné náklady, spolehlivost a kvalita práce jsou základními požadavky uplatňovanými na výrobce. Ještě krátce popis ultrafiltru Wafilin. Jde o kontinuální ultrafiltr se čtyřmi atupni, "každý stupeň obsahuje 7 modul.u filtračních a jeflen chladicí, modlily jsou obsazeny 18 tubulárními membránami o průměru 14,4 mm a délce 6 nu Celková plocha membrán je 28 x 4,89 = 137 m • Recirkulační čerpadla udržují pracovní tlak 6C0 kPa. Membrány WFS mají zaručený průtok (destilovaná voda) 40 l/m hod, snesou max. teplotu 85 °C, rozsah pH 2 - 12,
- 78 -
oáolnost proti chlóru 100 ppm trvale a 1000 ppm krátkodobě (desinfekce chlornanem sodným s 500 ppm aktivního chlóru). Řízení je prováděno jednotkou PLC (Programma>le Logic Controller) typu Modicon. Ná¥ěh, přepínání, práce, odstavení,. čištění a promývání a přísluSnýmí regulacemi jsou plně automatizovány, o>Časný dohled může provádět pracovník rozprašovací sušárny. Zařízení je chráněno proti chybné obsluze, důležité krajní stavy (teplota, tlak atd») jsou signalizovány nebo ohlašovány, hlavní provozní parametry (výkon, průtoky, teploty atd.) jsou zapisovány. Průměrný výkon je 1815 l/hod na vstupu při zahuštění z 24 na 40 # sušiny. Zařízení má vlastní OIP. Jestliže Wafilin byl prvním, nsbyl zároveň posledním ultrafiltrém průmyslovým na celá vejce. V ZHZ Oifer, závod Levice, je.'v provozu od roku 1986 ultrafiltr Abcor, který má srovnatelný výkon. Protože pracuje se spirálními membránami a jeho provoz není automatizován, liší se v mnoha ohledech. Stálá obsluha dvou lidí musí neustále dbát na to, alty surovina byla pečlivě vyčištěna od chlazení a nečistot.Proto jsou ještě předřazeny dva filtry Paasch a S-ilke— lsorg a dvě talířové odstředivky. Prakticky jedna síla je stále vázána na Čištění odstředivek a filtrů. Čištění a výplachy se musejí provádět d emine ral i z o'v ano u vodou (max. 1°N tvrdosti). Pracovní cyklus mezi Čištěními a desinfekcí (min. 130 min) je 4-5 hod u bílku a až 8 hod u celých vajec Čištění hydroxidem sodným (příp. kyselinou dusičnou) je nuťné každý týden doplnit enzymovými prostředky. Pracovní tlak je sice o něco vyšší proti W-afilinu, avšak instalovaný příkon je nižší. Pracovní teplota je zhruba stejná i vaječné směsi, ale "bílek se zahuštuje při 38-40 °CI Zařízení je rovněž kontinuální, dvoustupňové, recirkulační, celková plocha membrán -88,8 m , oba stupně se liší použitými moduly (5 m 2 a 5,6 m ), olsa moduly mají molekulovou dšlicí schopnost 5000. Měření sušiny se provádí refraktometricky, ale značnou nevýhodou je, při relativně složitém propojení, ruč-
- 79 -
ní ovládání celého ultrafiltru. I zde je nutno chladtf vodou. Zastavěný objem -(hlavně výška) je menší proti Wafilinu. Obsah sušiny v permeátu je asi 0,8 - 1 #, převážně soli a sacharidy. Tím ovšem nejsou vyčerpány, zvláště dnes při rozvoji "biotechnologií, věeohny možnosti uplatnění membránových pochodů v koncernu Drůbežářský průmysl. V současné době je již v nově budovaném sávodS na výrobu želatiny z drůbežích "běháků instalováno poloprovozní UP zařízení Abcor (20 m membrán) na zahušťování extraktu po vyčištění a před pesterací. Pokud se osvědčí při poloprovozních zkouškách, bude pak objednán provozní ultrafiltr. Zatím n^ní odzkoušeno, do jaké míry tiide zahušíování možné. Protože chceme mít co nejvíce a nejpodrolinSjšírh in— .formací pro vlastní rozhodování o dovozu, bude zároveň ultrafiltrace želatinovéiío extraktu testována na dutých vlákne&i Romicon, případně později i tukulárních memiiránách. Nejvyšším kritériem vedle kvality bude hospodárnost provozu. Pokud je nám známo, bude to první uplatnění membrán v lince na želatinu u nás, v zahraničí již tento problém řešila např. firma Boettcher. S dalším uplatněním membránových pochodů se počítá např. při výrobě lysozymu v kooperaci se zahraniční firmou, při zahuštování odpadníoh vod jako suroviny pro netradiční výroby, výroisě některých biochemikálií, dělení směsí bílkovinných látek apod. Zde jsou požadavky ještě vyšší, neboí nové technologie vyžadují přesně definované membrány s vysokým rozsahem odolnosti (pJ3, teplota, chemická odolnost) s vyloučením případné možnosti ovlivnění výrobku, často se totiž jedná o polofarmaoeutické nebo farmaceutické výro>y. Ve všech těchto případech se však musíme opírat o zahraniční firmy, nelioí naprosto ohybí tuzemské zázemí, které Tiy bylo schopno dodávat kvalitní a výkonná zařízení s odpovídajícími membránami na úrovni špičfeevých výro>ků zahraniční techniky. & právě membránové procesy umožňují vznik nových technologií nebo nové ekonomické pohledy na technologie dosavadní.
- 80 -
Ing. Hana, P o s k o S I l o v á , Výzkumný ustav mlýnského a pekárenského průmyslu, FraTia
Extrůzni teohnologie^v potravinářském průmyslu
Extruzní technologie se v posledních letech dostává na čelné místo zájmu výrobců zpracovávajících rostlinné materiály s Vysokým o'bsahem škrobu nebo "bílkovin. Tyto trendy jsou ^cela logické, ne"bot možnosti extruzní technologie při výrobě potrašin , krmiv Si průmyslových meziproduktů na bázi přírodních surovin jsou prakticky neomezené. » Historie průmyslových aplikací extruzního procesu zažíná v roce J-797, kdy byl tento princip poprvé využit u zařízení. na výrobu olověných trubek. Začátkem dalšího století nacházejí extruzní principy uplatnění při výrobě těstovin, speciálně makarónů* První dvoušnekový extruder využívající principu Archimedova šrou"bu, "byl vyroben v roce 1869 a určen pro výrobu párků. "V průwěhu dalších let se extruzní zařízení dále vyvíjelo, a to od jednošnekových nízkotlakýcn až po dvoušnekové vysokotlaké extrudéry. V potravinářské a krmivář3ké praxi vychází převážná část extruzních procesů z principu kontinuální vysokotlaké varné extruze, která je v literatuře označována symbolem HSTS
~ 61
cí
při tr,v« p l a s t í f i k a c i .
dochází k rozrušení strukvur
7 průbšhu plss-cíŕikaäního
procesu
vyšších, t^r.. kva rte m í c h a terciárních,
vysokomolekulárnlch
tii o polymerů i současně :< vytvá-
ř e n í nových s t r u k t u r á l n í c h seskupení* I.Iazovatání škrobu, denaturácie bílkovin-,
přeměna glybulárních
struiccur ns
fibrilár-
í
ní.,prc»srtcí^ví - orientace molekulárních útvaru cio l i n e á r n í c h ř e tézců vypl.fva^í neřízných s i l ,
z komli Lnovanehc působení top^.oty, tlaku a vyuozeriýc.h Ařiekovým aystéweia extruderu. Tyto
-jm^ny nsetávají
tedy Dvnitř extrudéru^ Fo 'ýirjtupu
plas t i f i kovaná hmota prudce sdiabstiok:^
ze z a ř í z e n í
expanduje,
ztrácí •
••••Jiru-r-a 30 •- 50 ^ obsahu vody a získává charakteristickou poréa ní
strukturu.. Teoiinologické
na
parametry extruzního pro c osu jsou závislé
konstrakáním ř e š e n í
9xtruäcru f
poažite receptuře, typu vyrá
těšeno v.vxuVku gtd. Obecně lae extruze ,v;Tie?...t
doba. jjlx;'zsjiž~.Watei~<-éLLVL v ext^rudéru'
(pro extruzrťi
xeplota
.e.:xtrušní
tlak v
• výkon eztrudérc. ^ásti
HTST režimy 10-60 s) 90 — 250 °C 2 - 2 0 MJa
obean vlhkosti
7 daisí
5 — 270 s
I
5 — 25c/č
-e cep t u r e
50 — 2500 kg/h
'
?VĽU-
BČnlení bych se chtěla zamSřit na
tri
6 Í-.I3Q stat/ié uneky a p l i \ ao o eztrunní technologie-, a to výroby i lc
potravin a povravijc.áŕsk.ýcŕi
ne2uprudakta
2« -crmiv 3o rnc)di.:"ikovari.ých msteriáj U pre:- ;up-;-, br4vinařské Velké ^icíativí
a?'i..lÍHÓÍ n^lez-vne v mi.fn
oboru/' ;;.eho;'; základní suroviny ní
J^OL. p -íno i d e á l n í pro extruz—
irpraccv'ání, 0 uplatnění extr'jz"
p: ijfjdtiáv'ui
účely.
následující
příapovelc-
v -zowc' průmyslu však bude
Další širokou aplikační oblastí je výroba cukrovinek, která pro vysoký obsah cukru v recepturách vyžaduje nasazení 1 dvoušnekových extruder !. Na nich jsou vyráběny nejrušnější cukrovinkářske hmoty - napf. karamelové, kokosové, lanýžové, mléčné i nugátové. Zařazení extrudéru do výroby čokolády přináší ekonomické efekty na základe a :c ráčené doby konšování. Existuje i kompletní technologický postup výroby ŕokolady na extruaní lince se třemi dvoušnekovýr.i extrudéry. ľažné jsou extruzní výroky žvýkacích s;uin a "pracování 1-ék.ořice. Fři výroToě cukrovinek jsou také používány írlukosovc a maltozcvé sirupy, připravené enzymovou hyd.rolýLrcuákrobu s vyuäixím extrudéru jako biochemického reaktoru. Jejich výroba dokazuje, ze modifikace škrobnatých materiálů extrusní cestou nemusí být pouze termická, ale existuje ji.J řada pln.; ověřených technologických postupů chemických a "bi ochenických modifikací škrobu a obdobných materiálů. Z chemických derivátů mohu uvést např, fosfátové, acetátové nebo karboxylmetylové modifikace škrobu. Také technologie výroby přesně definovaných maltodextrinových prášků z bramborového škrobu jsou ,]!:: dot;tňteč-ní propracovány. Zvládnutí náročné technologie texturace rostlinných proteinů znamenalo pro potravinářskou extruzi významný posun kupředu. Texturované rostlinné bílkoviny, především sójové, které slouží jako masové an'^lo;~y, mají proti skutečným masovým výrobkům některé nesporné výhody. Výborně se skladují, nebot nepodléhají mikrobiálnímu rozkladu, snadno se barví a ochucují, zvyšují přívod esenciálních aminokyselin potravou a ne vnášej í do lidského tola nsžádoucí látky, jako např. cholesterol. V současnosti existují postupy, které umocňují získat masové analogy s texturou, chutí i vzhledem prakticky totožným s výrobky živočišného původu- Tyto produkty si svůj "masový" charakter podrží i po déletrvajícím vaření, pečení nebo smažení. Texturo-
- 83 -
váné rostlinné ^íllcoviny mohou >ýt v masném průmyslu s výhodou používány jako plnohodnotné plnidlo do mletých inas k přípravě párků, salámů aj. V oblasti zpracování mléčných bílkovin je velmi zajímavá extruzní výroba doliře rozpustných, kvalitních kaseínátů, a to buď s mokrého ka3einu s následným dosoušením kaeeinátu, ne¥o bez p o ext různí úpravy, kdy je výchosí surovinou předsuěený ka— sein* Y dětské výživě mléčného i nemléčného charakteru nalezla uplatnění extrudováná ovocná a zeleninová pyré spolu s instant— nimi sáklady kaší nebo polévek. Zvýšení stravitelnosti (na základě densturace bílkovin a vysokého stupáš scazovatšní škrobu), zvýšení hygienické kvality (díky destrukci aatiruitriSnlch faktorů? mikroorganismů a jejich toxických produktů) a dále zvýšení udržnosti — trvanlivosti (nebot dochází k inaktivaci enzymů a snížení obsahu vody) - to vše jsou faktory opravňující k co nejširšímu zařazení extrudovaných materiálů nejen do dětská výnivy. Své uplatnění nalezla extruze i v cblas-oi výroiuy nápojů, at už se jedná o alkoholické (výroba etanolu, zpracování sladu pro pivovarnický průmysl) nebo nealkoholická (především instantní práškové nápoje s přídavkem kávy, kakaa a dalšíoh aditiv). Ani ostatní potravinářské obory nejsou "ušetřeny" zásahu extruzní tecknologie, neTsot můžeme nalézt údaje o peletizaci kávy, ôajeý přípravě instantního kakaového prášku, instantníoh ýudinfcú a flameri, zpracování a sterilaci koření. Existují patenty na extruzní výrobu vaječných potravin z bílku, na výrobu, granulovaného droždí, analogů houbových aromát> zlepšení extrahovatelnosti olejnin po extruzní úpravš, a řada dalších.
V k r m i v a r í t v; součást ně
paletirs^nísie
produkující
hotov'
u v e d e n v c h tníhoa a
zvyšuje
ku j e pro
j--
proce-;:
r.-Vo
krmivo.
'•- ;
p o d p o r u j>~-
pri / «t:elno3t
v a r n á e-ítvuze
.:••.-. r. • iílná
••:z t r u . : . :
VOXÍÄ
"•.
:••.;:L< y-
:crniv«
rr:
:.
ru A '-:...
• • P-y.
'.-. . -i r o ~i a t , *:: v '-; m-jŕíx-
r
.y.- •/.':. Ľ o b r ť
v ý s l e d k y 'byl;; z : T k á n y při. apJ i.'.•;"::. jakými
ŕ. r o n •'. j l z
;-i.ro:.e ' y - f ' v ^ r
donací z v í ř a t a
v ý c h e x t r u a o v jr:,veh
• : -1.
k i™ i v d :
'
vii\y
j s o u /""=.pr., o ; .:;eo V : ; . C
:
--•:•. -'ioplnko—
•"*•..•-
•. - •
•'
'/ j . . X
á
1/
j
:•-' vc>
ř a t a a d a l ? í* Pro Obilná
ľio^oc:?::":-::-
;'Ó~L;
ertr'j'ísv?:;-;t'
růstá
i
odpadů, krmiv
s potřena kterÁ
.- • •
.Í v - >- iď q t. V
7.1: r.-'.^;. , '-.v;-.
a s k l a č Dvatel-:.Oo-í, ? p r D J :
nost
ř
; "O " :..\-;; i o u r,'-r :• ;••/:-•
ve 3:n-;ri
nalezly í
^v.t^ait
>'-:""
-wtrjaovs.-.,; :/. v-. •> '
:--lvu.-:/
;;Í-;O
01 r c , ,.;
~O:
. ".-• L bv.iných
skot u. ' "•• :y:oľor-
nit
:
na'mo?noc:L
pour, i t í e ?: t r:;.:--. ".:•.'. '
ná s l p ž k a odlovr:^jry v ý p l a c h o v y c h r->.'•;! i:. '
,i = d p r i ,
' ' í-:o
LTC •.'-
Í i" co u ; í ' .' ,'•;/:
VR.reV—
:o :.-O';°ást
:
••"."• ::i'••-
y r o
p a -
J ) í r e n s k ý pr-l-:..y.il. 7 to;:+o nožnosti
x
<'7.- ;-': -c '
n e u s t á l e ncvó tí gie
-'y' i.;: •/.-. v;,'
.:; r-:'- ;•!.': : l
'. <: -v.no'io - ' .
corr.~.r ::y i-":c .;•:;:;! í vi
•:• :.r.;. a plikační :>-i r>
".T ; přinášej í
r
: -r. r n t'j i využi—
1
extrudovaný-^f: not oriál-'";.. - '" v "v.ŕ: n á l e z c e í i . ^ k . ^ upi stn-.n.;.'
• • • pot r
"borech v z h l e i e r r
K. nízký:;; nárok^n". n;> erpoSet pr-^covn,;'Í'""Ť * Fťc-ktivno : t •-.•*•:t n;;
v ý pro vo r. i r:c~no,": Všechny t y t o spektivní
r
v y Í á í ho r r o.i řur-
pŕelnj-'t:
ry n í ť.--iy 1
p o t r a vi aá^okó H .T. ti *;/.
o:
'!..vLo teohnolo— iir:: i vára kých 0otní
prostory i
:.- uti ••? b e z o d p a d o itníjh
surovin.
iO'"i i me ľ; i p e r —
"x^ruže y
cere
á i n i m priemyslu * ^ -
'> reální materiály jsou cennými surovinami pro extruzní zpracování, icteré otevírá před mlýnsko-pekárenským pr&rayolem m-íbýffal-j možnosti inovace sortimentu. Proto jsou vývoj a výroba extra::.aj'ch ?^ínek, vývoj nových extrudovaných výrobků, ale i studius samotného extruzního procesu pevně zakotveny v úkolech Vý3ku5iiií::ho ústavu mlýnského a pekárenského průmyslu v Praze.
- 86 -
Bade instalováno v příštím roce dalších 10 extrudérů tohoto typu. Fředpokládame, že i v dalších letech se toto tempo udrží a že budeme uvádět do provozu ročnč 10 extrudérů, čímž vzroste reční o"hjem extrůzní výroloy nejiéně 5x do konce pětiletky. Některé výrobky pro tyto extrudéry jsou již připraveny, je to napr. exfudované Sumo, cáž je cereální vložka do mléčných kaší pro dšti. instantní pšeničná mouka, Palmix III, Duhovky, extrudované otruby atd.
v Sorveuci 1965 Tiyl v poloprovoze našeho Výzkumného ústavu instalován šnekový extruder západonšmecké firmy V/erner a-. Pfleicerer - CONTTNIM. Jedná se o provozní zařízení s výkonem 85 - 100 kg/h.
Nejdůležitější pracovní část extrudérů je extrusní teleso, ve kterém i e uložen šnekový systém. Konstrukční řešení extrudérů řady C0NTINTJ4 umožňuje sestavovat libovolné konfigurace šneků a prodlužovat či zkracovat pracovní délku extruzního tělesa. To umožňuje optimalizaci extruzního procesu pro daný výro'be*k. Obr, se extrusní těleso člení na 3 Části: 1. ^p£r^y_f'-'í 'ráe se materiál promíchává a odstraňuje spoluproudi-í v;-.Ju-;n, který by snižoval výkon zaříeeníj 2« ko^pre^ní, kde se zvyšuje tlak, kterému je materiál vystaven. Zdfí jsou zařazeny plastifikační zóny se špeciálne tvarovanými r\n<-7>vovýni segmenty, které podle sestavení vyvozují růaně intenzívní střihové efekty. V kompresní zóne začíná plastifikace materiálu, která spočívá v rozrušení terciárních a kvarttmíoh struktur biopolymerů vliven komplexního účinku tlaku, vyrůstající teploty a za součinnosti střižných a smykoV¥"f] Sil •
- 87 -
V poslední varné sekci se v průběhu pokračující plastifikace vytvářejí nová strukturální uspořádání pomocí nově vytvářených vodíkových a Äisulfidovýchanter- i intramolekulárních vazeb. Tyto změny vedou k modifikaci fyzikálně-chemických vlastností jednotlivých složek zpracovávaných surovin. Plastifikcvaný materiál vytváří hmotu .podobnou těstu, která na výstupu z extrudéru do atmosféry prudce expanduje, ztrácí asi 10 $, vody a vytváří charakteristickou, pórovitou strukcuru výrobku. (01 r. Ke zvýšení tlaku v daním místí šneku je třeba zpomalit postup materiálu, yytvořiVmu překážku, zvýšit mechanické namáhání a působení střihových sil. To se děje v plastifikační zóně zobrazené na tomto diapozitivu. (Obr. 7) Šnekový systém extrudéru COMľlNUA tvoří dva souhlasně rotující, do sebe zapadající šneky. (Obr. 8)
•
Výhodou tohoto konstrukčního uspořádání šneků, které zajišíují nucený pohyb surovin, je .iejioh samostírací a tedy i samočisticí účinek. Na oVir. vidíte schematické znázornění pohybu materiálu v mezižnekovém prostoru. Přechází z jednoho šneku na druhý a přitom postupuje vpřed.
C 0*r. 9) Dvoušnekový extruder je ne rozdíl od jednošnekového schopen zpracovávat suroviny bez ohledu na jejich granulaci - tzn. od jemných práškovitýoh materiálů, např. škrobů, přes paatovité, až po celozrnné materiály.
- 88 -
(Obr^JLO) I'alčí obrázek Vám umožní utvořit si představu o objemových Fr opor o J> n výchozí suroviny a extrudovaného výrobku.
Výrobní možnosti varné extruze dokumentuje následující série diapozitivů. loto ,je univerzální sestava extruzní linky, umožňující šircké palety extrudátů aí se jedná o snacky (obr. 12_) Si modifikované nouky a škroby (sloužící pro výrobní spotřebu jako základy do polévek, instantních nápojů, zlepšovacích prostředků pr" pekárenský a cukrárenský průmysl, apod.). Extruder pracující tri teplotách okolo 150 - 170 0 produkuje sterilní výrobky, iiteró jsou vhodné pro dětskou výživu* Jsou to především in— stání ní detské kaše, cereální snídané, sójové náhražky mléka pro a':-1 i ••; intolerancí laktózy apod. Na ohr^^jL^ vidíte cereální snídané.Pro skupinu obyvatelstva, jejich:" výiíva vyžaduj'-/ speciální dietní potraviny, lze řadu z ruch vnrnou extruzí připravovat přímo "na míru". Jedná se o výroV\>y s vysokým otsahem vlákniny, se zvýšeným podílem lehce stravitelných 'bílkovin, o bezlepkové potraviny atd. Tyto speciální výrobky mohou být na trh dodávány ve formě mouk, snacků neb o i ,icjko křehký chlé"b. • (;0br._ 14) Další obrázek přináší pohled na extruder vyrábějíc-; í Rřehký chléb. (Obr. 15) Křehký chléb je již dodáván na vnitřní trh. Je vyvinuto několik variant tohoto zajímavého výrobku: pšeničná, pSeni^ná ae zvýšeným podílem otrub, kmínová, prosná, Žitná aj. fOb r. 17) Připravuje se zevedení dalších forem křehkého chleba - např. jak ukazuje diapozitiv, chleba potaženého Soko-
- 89 -
ládou. Roční produkce sortimentu křehkého chleba "by měla v Č3S v r. 1990 dosáhnout 500 t. Dalším zajímavým výrobkerc Jsou pelety ÍO£r:L__18_) , což jsou produkty, které opouštějí extruder v neexpandovaném stavu a konečnou podobu získávají po usmažení na tuku, bud přímo ve výrobním závodě n^bo až v domácnosti spotřebitele. Je možné je vyrálsět i v dietním provedení. Výroba texturo'/anýoh rostlinných bílkovin je z technologického hlediska vysoce nárožná. (Obr. 19 a 20) Finální produkty jsou však vysoce kvalitní masové analog a plnidla, která snesou tepelné i mechanické úpravy a i organoleptickými vlastnostmi se vyrovnají masu. (Obr. 21) V krátkém oase vymezeném našemu příspěvku není možné postihnout všechny aplikační možnosti varné extruze, avšak je nesporné, že se tato technologie dočká širšího uplatnění vzhledem k nízkým nárokům na energii, výrobní prostor i počet pracovníků. Efektivnost extruzní výroby zvyšuje její "bezodpadový provoz, i možnost vyššího zhodnocení méně kvalitních surovin. Všechny tyto přednosti řadí varnou extruzi k perspektivním technologiím, a to nejen v mlýnsko—pekárenském průmyslu.
Vy. ÍÍÍ'I:IIIU-V.; robňá jednot.-ca j-ii?. Bratislava
.'"ab<e:-:,neíenie spracovania potravinárskych surovín pre I'-bckú v.'':ivu je prvoradá úloha potravinárskeno priemyslu. !Takolko ?p.lř-: ro::,vej tohto odvetvia ur nie je možné riešit len na úrovni ',:! n.-i 'Ľ ,'fi: princípov spracovania, ;)° nutné ^avád^at noV-; íivtracii..1!1/' n posopy, ktoré zí-.rrčia efektívnetirie vyucitie surovín ':": '..•;.'roJ!' vy.'-ľokokv-slitiýoii,. nutrične ľ. o ei n o t n y c ŕ, a atrak;— i í v fv:•••'::v;.' r T r Á " ) V .
•Tľdno'i r prof-reflí vnych. technologií, ktoré sa v súčasnosti pri .-. pra,-,)' -';r. oii-lnín a ďalriV-h potravinárskych surovín upiatnu.ju, ,;e t- -.liriolo^ia extru::Í9. Táto je r:&lo::ená na princípe l.ra:iPLort'x. nnetenia a t varova.iia, :;a súčasného pôsobenia tepla, tlaku a ^0''iianického strihového namánania uskutočňovaného nr-i j'.!^r.rr. ;-•••:•• c.I :;:'. r.::tr:i.:is predc'víivijc kontinuálny prienryseln.v t-'arny proces, pretiehaj uci v extrudéri, z dneřneho pohladu laoderne;; ;.er.:\r.o^Ďi:ie a terminologie označovaného a,i oioche— micky realtor. Výrg^ny ro:;vo;' a vyu:.:.itie extrú;;ne,'j technológie pri spracovaní T;iopoly:nt'rn.ych cereáinych materiálov, ktorý s--j vo svex,e v poyle'lný^h rokoch dosiahol, ;ie sp3solien.ý unikátnymi prednosta mi tejto technologie v porovnaní s klasickými spôsobmi tepelnej úpravy rotrav.i.nrirsl:yc:h ourovín. Jej ^rodnost; moi-.no shrnút n a sledovne : - univerzálny, kontinuálny spôsob tepelného opracovania širokej ákály potravinárskych surovín,
.'.,' v . rod:.ež r: í::. Konvertore- preber.;.- "e 'ŕ.ani.'.'k r c• 1 r.!< i ';.,. vi *.;;. r. r", "••?: p r i r e i o t . v n ; O':CT"
n;r-:o.;
spotrebe
v;,':-' one . •••":
+
ť-',".
o r
3
p ľ O—
I . ' ľ ;
r-!.ví, r i / : r:á h o c i n o -
i a l i i l n o ^ "• s a ^ - i a l e n i a r ."i o b ••••-.(.•"•..a
:
-.or', i r ' r n t u , I5
'.;
;,r5e' ; Ľ.e .'r. .:-<^n.c n i e k o l k c
n:.; rov in a v r .
e v :. r:.. u o v o s v •• ;
.: volne
i.ovrij'.T'
.pt-It..'
!
funk-
pro::.enu ~ a r o r f -
í;
.R' !v:o;: :"or;:-y na
kolr>iá-
r-o.-}..H.,;.'lcnio V:oxK./:'i: r . i i c r o i n ^ r e a ř e r . t o v
op r 4 ' - o v a n i e : : u r o v í i i ,
v . -;?;ÍÍ;;O va f e n í ;.-krobu, ;. ľna + u r á ^ i i a t ^ x t u r á c i i : .'vnc.-,; :1 -:;.-;1.1 v á '•i i rov
prav;;
': •:•••]! r: o''..o?'. •' 'i v :'.:r:y;ilr:
c /..: 1 r. -,'. ••;. r u ť o v j n
:". l e .'.'.'•.' v ;; :'v-i v c l ' r . i n^ no ho
lahíln.vch
inhibíto-
t i. v i • i. : n e r i a i u ' ' i " h pn:-:.v:;,ov, d e t o x i : " i k á c i i
-' -".'.n-".
*•'
tepelne
a oô
,ie,i p1 o u;:. i t i a p r t t c p o l n u u
; •-) v n o r e . ) Vlí-' i p o t r-j v i n d r o k c n f
;
prioui.y
r
ohacíd í ' » n e . ;>t ro;:n'.í-' -Gi?/:nolo,\". .. t ľ k S n á k l a d
r
'
:
r
'•• '•': •". ' ' •! v: •., u vy3okotl akov ' autogenne roariadeni^ . pracujúce prin o v;'vinu Lepia trenfrii pri ní::ke,i vlhkool.j/jpracúv^hcľ,".: . : 'i. - •; , /t.or>' Í"U ňpo^inJne u r í c n ^ na výrobu kukuričných
r.\ vore v o-
ť.ť
". i ť . ; i.;...
: o . ; : . ' : ' . .•::;
:. c
i
1'. O
:
•M 0 "
r.o'
' = •: : r . c i
o ř i •; r . ' j . . - : ' j '• .:.•
.0
, .:. •:.
. .: '
'.O'
' ':
^:: e. ; e
•. -•:
rr o . ' • • ••
iro:: :;.>v. í:a l i Hivr., V
~..;h '
:.":or::
••'•'.:•' Í . Í Í M u r . . , '
• 'ľ.í'.ia
:'v.
h/-I z ň
v
o I
: ; : : \ . Í ] H
;" k ' ~ o ;,
ľ L a o v - , i '
' r'•:"•_ -,'.
. -ri:.:.'.'
tu v .•
ko:'i.h
<:
1
v .' r '.:•
• ' J
r..íz.ícniľ.
•i!.:::..V.;.i;ii'.;: ,
r o i Í; V o
;-.; e
z
r
o •..;;•;: Ľ :,; i i ' » v h o
4
nev
.; ;:r;err'i.e
yi-;o!: u c
,
r,^
É
::o;•;•'• i. ; . \ ' , : : .
p o ' . ' , o t : oV 3 r ;
'.V-Í:"'Í.
v
re-
c
^.^.::e
;.';•;;C —
.. J
•"•.•'•.•;>
i
. ' ' O ' Í : ; K —
.i.ľoví;:
n a rnyoii.
' . T G i i; 4 k . ' . ; v
': e ;:•*.] n e i ; f r a v e n ; ' l . o
] v'"!r o r , í n s ; n o e i . o
•"!(• r : ' . o ' ,
; o í •• r
" r ;
:
^ r ^ v e r i ' ' ;L?-
:i'Ľ,.
u , ' , '••''. o r •.'
; o ^ r ; ,',•
s v o,í;:
'".)n.
O :
•
- 93 -
•;.'• :
'• '-hnológia i zariadenie firmy Mapimpianti patrí v tej'o •;-••'• \: rpickovým, pričom point?, výroby peliet, r.a^ezpe'-o. v .'okoi-zvalitný výrobok, • spočíva v oddelení varného a tve.ro• i or.o procesu. Dôvodom takéhoto postupu je značné ohtieinost •v
• " v-; rovaní peliet pri výstupe 3 varného extruders v::hlč.don? 'V'..i3:ívne vysokej teplote hmoty a jej viscoelastiokýn vlastLinka pozostáva v sásad? .- ny3ledo*mý"h ;:-trojne-teohnoio— •; .'""h sa riadení: ;i'" • - .• "ješaoky suchých recepturnych komponentov, z ktoré,! ro• . - ' Uui:,;o pripravená zmes do zásobníka va m é h o • extrude ra, - .. varného extrudera typu "G", ktorý je jadrom celej linky.
':.:-'. '•'.•-.e3 sa automaticky dávkuje spolu s vodou do miešacieh ;-'Í r ; :i",en la . ktoré je suSastou extrudera. Vytvorený axiome rát Vxi.,-o.:iJ '.b - 3'5 ý> v závislosti od vyrábaného produktu postup:; :' "o pracovnej časti varného extrudéra. Fu2d.r0 i cu-itovka ';•••'--rudéra aá roadelené na 4 sekcie, ktoré raaju samostatnú re.•;:' v'iu ohrevu a chladenia. Chemické a fyzikálne transi'oriiir'ľie na"1 •-."i.á].u, ktoré tu prebiehajú, su výsledkom spojeného účinka a ' - -:o -x rihového extrusneho varenia a techniky varenia vo í'ilr.o Vt;.: vrr-itve, Aim sa dosiahnu najlepšie výsledky s minimálnym fitupnorn poškodenia citlivej molekulárnej štruktúry. 1'akvto ^pc í-'O't -..opelnej úpravy umožňuje originálna geometria pracovnýc. elementov extrudéra "G", koncipovaná prakticky ako 4 sanostata' fcx'.ru::ne jednotky. Smazovatené kúsky cesta nepravidelného t,v; ru Í:L; tlakovým vzduchom dopravované r.ez temperac'né mieša.ilo do
• - < - - - ' • •
.O
" . ' ?
J.
S p 3—
•""> 'ľ:o
'.;~e
vr;'.'í; .ľi r i a d en j' •? r<- '. \ r. •. i
;
o
;
1
"í'O^n , a
r
r K':
a k o ;íi
' • ;
-•' v /
i-v.,;.-.
•• '
.
•.
,.-•
•••;--
• • • ::'•'••?'.'"•:'".•••
• • • • ' . ( . ' •:
•• • -,;•,'
••
•',•••.---.••
•
r
'•'..; :
r ' > < ' . •". *• o v
-••'n
"• - : r - r - - : : i ' - r r r o " ' , , ;
- >. -•
• .<.,-<: .•,.'._..-./_•.'
:w".
; o '••.';.• "'
.
'.-•-.[:. •:
.
T " '
•:•.-.' < - . - . \
-*• \r-;'••••-. '•-. ;•'- - . c v ,
-••;,-
; y •.••:(-.>.-
k . : . ' , . :::v
'.•:•: o v i. Í L : .
.; ľ •• 'zep.'ho
•-•.• :
y \
; . v ,
/-•
rsr.a-
: ;Í
-
;:
vv-
ľľi'ikiv
] n : ; i a " ; e p o l i e v o k ,
p - j a i i K t o r
.•••.'! ^ . : v : : k : ^ , k
s a t
o
-
a v.-J i •, 'j v • ' -.r"j
ÍJ v .- •
: vc --
pro :'' no !-:o:
rv
;-. nrer: o :
L' ! C v o::
.
HOT
:
•. '. o
:~ •?'.: >; . :
v y •- o i" n u
- >-:.: • • y . ' 1 , , v
" : " 1 " o;:; "."- : y c i e l i «
'••/:"•
a e n y c :
:
i n o v'í-:! " • —
•
-;v
v
' ; r u r i :•-.
.;v.
r . , -.'.i vmíl
.". o v c: .:';..•;
r:..!
v
!'/r \o
.•or .-";er;T; ne;;
proto
v v i: i. v y ,;&V'.:ro,.
1
v\ / ^ d r i ' .
•ŕ.e ! . i p i y '. r?'-ri. . :
me v naše-
o.
orc podôtat r^
i or r^
portroi-:
cťroru
r. . í r o : " o v
:
ran.
o . ,.or.o v i r o v o -
m a n o r . -. ." ••rior.v +
•'•--'Ľ-- r:'r-kc
'••••' ?~\ : Hp o
;e
r:--. "•••.
•"'::" ~r'.i::r.(: - v c 'r. n o i o , : J c
a
o r-
i
v
x
pri
;::; r a v o t ; n í ; - : o v pr^rveä^eni
I n p . Jo .. - - 1 ň <*. k o v^á , Ú y 15 •: ;• •'- - •- r .o/ n o v ýz kum u, Ke S ..
-., . j-
1. í" r ^ r, _ ^ r j radiačního ošetření po tri y in
>c" r ofr.:c-.r.\ ozařování potravin rozumíme radiační oretŕení potravín, a '. o >uď gsraa zářením, ns^o Krychlený." i elektrony. Zářen.. -:~rá poc'^.zí z radionuklidů kohaltu fO neho ^ázia 137 • elp.kT.rDrv- ;..:'.• u produkovány urychlovařer. elektronů, Kaáionuelidy en; tu; í ?. árení řtama neustále, na rozdíl od urychlovače elektronš, k t cry rrvv.^e
pouze při zapojení na elektrikou sít.
Oha ty-o af^rv :*áření způsohují při pru^l'.oču prrstreôÍE ionizaci, rro"o ~v na."ýva;jí ionicající sáření. Účinky urychlených ele KT í-.-r- • . r-r-p. záření na potraviny jsou v principu stejné, ne^o~ .'•••--r.í ^ana při interakci s hmotou vyráží z elektronových oVi&i'!4 •-: T ^'.-•; elekt-T-ony F. tím Epůsofcaje ionizaci, Rcr-iíl rr.e.t-i púsorením záření ^ama a aryrrienýjxi elektrony je pří ::•-•;- i::, v jejich růsné prenikavostí. Gama záření je ninoheni pronikl v ••-; /•'•';•! nef- n_ry mhlené elektrony, které mají dosah maxis-áiné néK"oli k "3 Zrkl-ační.ii pararcetrea, kterým se kvantitativné charakterizuje st:.iper;. or.víření potřerný k dosazení pozcdováného uíinku, je množství energie záření, absorbovaná v jednotce hmoty materiálu, nebolí árívk8, Jednotkou dávky je Gray (1 Gy = 1 J/'kp = 100 rad). Dávky používané v o M a s t i ozařování potravin se pohybují od setin Ao denítek kGy. K ozáření produktu na určitou dávku je třeba tento materiál umístit na určitou dobu do pole záření neho jej nechat určitou rychlostí polem záření projít. Radioizotopové zdroje jsou charakterizovány aktivitou. Jednotkou aktivity je 1 ?.q, 1 Bq = 1 rozpad. s~
= 2,7.10"^ C^. Elektronové
ľ.i
r : i r . : n ]
n . /
:.{•'.•••••.•••.•.
M .
r- c f. r •?'- Ĺ r ' h o
c-->-
• ':•--.•:•.
: • • • . ' .
.
'•-:.-•/.
v,. r c r: -:y o r
•-
*.
'
,'
-O:.-
inr^r". • oboril i
•j . ^ " ~ r
i V
/
-. -
l.. ' o ^/
V g ir + .'r i V'-;;:
r:-v :.
r
p i " 1 "i. n :"..:.;•: -r.:;:,
r
-t v
^ •'!
/.or::.* rvz :-ní:;:
" •
nr'ro
•''•??• in.:" e.-\?. n. í z: i i á s l e d
v.vho" ;:-
r e JJ.Í-O'Í :i-;ov?J:.: i . u o ^ t
-
v r-v"Vr« •; h'; p r o 0^3 u s c n e n v y š u i e
-
dávky
3 p ř e s n o u do::i:r^ t r i i ,
j:o\8t3tn. ; ~ t c u l o t a . Four.c
"1 ^-it^on-i 'i o? i", á:: í ,i-sí-;dy !•: ^ í
po'j.'i*-'
íľv^r.i;:: u r y r n l e n y ^ h
Í V ; / ^ . :
•;:..". o + y ; n c n í i n : ^ioriováa?: : . : - i I l ' j r ' i o v a
^ie ľ:io:-n£r' p o ^ . ' í ú rr-ŕ (•:•:;: c h g leini-ry^h
oi;alu.
ro^-:oe,
1
.• - :. •<•.' ::?.i'.n.£ v ozářených_potra vin J"-^ . o. •. >-o vaný-h '..o
potravinách dochází ;-: c n--r. i •.;;;;:. :::: n í : . .-.-;-
;;-••-• vjp.y jsou ve vrtšinó
..•••: ::-
p r í p-21 • po -ho-i^k^ si ri'-/.' ^-.c
... .'• -íie:::. Jo třeba brát v uvar.'.: r.™' n y ,'-'dnoii i v;' •:. .'io/
: .;•
'• .".''ínu složkami
z
hlediska
.•:-\, •••-;• : c::-..-r,v jako bílkoviny, icr. ; ' v : •.•^i.íny, f.•..ir.o: ..••••Linva
ra;;iaž:ť
sacharidy
••r.r-rr-i'- j. r u •:.--
?: I i pi. á y -^ :: ir.iKro-.cr..-
ktex'é jsou radiosen:: it i vr..'.
cílkovinv
/';;laaní".i radiolytickými p
;r -.jiozi • :.hy"h a l i f a t i c k ý c h
procesy
vr- v:dnv-:i rortorí?r.
anánokyselin
jsou dear^inace a dc.-ísr-
i :;•, 1 •". :. . T raď" výsledných produkt i se vyskytu.i': přeácvřín ľ."...,-.
:' . .-;„,. ayriiny, alifatické ?' síru. isou vůči
n^
: :•> :•::. d a "• i Pim.ych
kyseliny a aldehydy. .:.;r.i.noi-:y.^e sáŕení c: tliv- .1
sloučenin, ale tak/ ke vzniku li-S. c-ľ.c."..:íf;
-. ' :•;. . .;ťľv, r.ebo ke vzniku dalších tÍKavých
oirných slou x eni;:.
';:-•.::. :> ;vja:iu jící S H skupiny se n č. n í na r-yatin 3 disulf idi^ .-:o'i v;:"'ro;.. " aziinokyselin s cyklickou strukturou rr/;,::e do.iít .•: ro:.^ .•-••••r1. ' -T.-.hu. '[' aromatických.' amine kyselin proTsíhá rovn^r ::••: •• , "v Ť---:-., v jinén stupni ne ľ: u alifatických :j.ro:>:;;L. • •••-:: aromatického
dea~i-
arinokyvelin. •!;.--
kruhu je nákladní ro-.kľí
fenylaianinu
a V;rr -;n;j. ;•;:.•: rak c o m o l e k u l y bílkoviny a ioniru j íc íiio cáření prrl-ír
h--í uo .: ríl!:ovinúu jako celkem neho interakcí 3
jednotlivými
a::vir,c:: •.>::linami" a dalšími sloäkaci. Fŕi dávkach používaných o:.aroviní
potravin je efekt ionizujícího
orvykľ;<. ;.".alý a skoro stejný
záření na
u bílkovin různého
pŕ:
bílkoviny
původu. V
urM-
t:':r- ro:'i-ahii se efekt radiačního
zásahu projeví rozdílní: v ::,á-
vislo.-tj na struktuře bílkovin,
jejich složení, kde jsou bílko-
viny v, stavu nativním nebo denaturovanám, riavu
zda
jsou v suché:n
:i'jbo v roztoku, zda jsou kapalné nebo zmrazené a zda jco-,.
:;::-f'
r. ••„•.':•.-r. Y :.
v:, r. c. :.'••• r . : r ro'~o.-:
.
s e r v ••• ; i'- .
.'•• r.:.'
r
•y.' .;.-:.
C v'--v
;-:' u;:' :
řo:v -:.
-..•'•.
• '::n^-.rié
i:rr:ŕny
v ;: o t r o v i n á c h . Ä
n^
/*..?-.-'T;- i ' . u t r i n í
'Ľ'ILZI^Ĺ
por ~.vi.i. ďivc;_.
3';
je ve
V-ílíiov; n .
: : :r.';V^:ri-""-
;
;:meny
pro
u
3
u
•..HO..1:V
J.::.-.-.
'"
• '.':'. :>. j . t Lr. •-
•:•••• r>f
to::,
bi:-
;:. i ,
j •'• d n o " •.'. v '."•:'• :-.-\z.no ••..'.:•-! 1 to:-
rorrr.vir.
ner.puro'^u;^
V
/.
'.°^y
.1 v ' r . D . ;;
: > Ľ V Í I .:ÍH:I.'
C'-
ľ
.-1
bílkovin.
obsahují se
nu
ar.inonyf-elin
ložK:aai ž^
...ľ. .'ny
-_'l.
lon.1.:.-.,; í "• .' ."'•••••.-.".I : " I
ozařování
složení
;. ; e d p o k l á d a t , stranŕ
nívi:-:lj
r.--n b
-j.ovíní,
3 en^yzy,
přítomny,
hodnoty
"'ľ-Í hny'enzymy '-ň ôru'ír.é
je
Ozařování
ři
i
reakcích
bílkovin
•'•• °-• A' '-~^ '''~Lfj"1^
r
v
;: p ú a o M t
7 ••. ••:t ^ r v ^ h
:JI;-:,-
elektroíoreticK'r.o
rílkoviné
-•".:: r
Obecné
n á s l e d u j í c í n . r p u f c :e.~ :
zcěny
hodnota
;; , v
:
projeví
•:•;-ri.ru,
.
: ' :
30
složky.
r- . p u s t n e o t i ,
1
:
-ialŕí
čivých
t k ún í
híli-rovinnoĽ
i
r.,.-: v •-r ' :• ŕ.
ílo.".;'3.
vliv
zářen:
buJ':.
ovšem
en;:,y.";,v
vjzn-.-, '•'; j í
,y
o", J O rvi y
"
ír
". oh ja-o
3pe-?i:í
otvyicle "-itlivýni Kritériem případných riidia^nín.1- c^ŕn. ňadiosen ôit.ivit^. í-:n.:.\T.::v]; není jednoduchou záležitostí
a je ovlivňována
pro;-.ť:"e^.írr., ve kterém se ensymy vyskytují. Obeond platí. .3c ''•in. je okolní prostředí sloiit^ jší,
tin: jsou en^yr.y rs^nú "itlivc
k záření. Or vyklo prostredí, které je v potravinách, j o pro en— zyiry zr:-aAnr': radioprotektivní, takže pro jejich inaiitivaci je třeV a r.ns'sn--. vysokých dávek. Sanharigy j sod velmi íasto složkou potravin a vyskytují se v rotraviná''1!'. o v.yockým i nízkým obsahem vody. V krv s talie k es stavu j:.;ou velí.:! radiosensitivní a jejich o::ářenírr; vr.niká velkc cinoŕ.ství produktů, které obsahují K o , C 0 o , aldenydy, ketony, ,-:;.se liny a ď.ilíí sacharidy. Ye vhodných roztocích probíhá radiační de^rarihce přímým i nepřímým působením ioni:;ujícílio ráření. V pří::,•'::: pýsebení hrají hlavní roli OH radikály. V případr ni"-
- 101 -
říoh sacharida dochází k oxid«ci na konci molekuly. Aldehydy vznikají ^topením kruhu. Fůsobení záření na sldohexózy se neonK"ujo jen na určité vazby. Přítomnost 0-, má za následek sekundární reakce vedoucí k tvorbě množství složek, mimo jiné plyoxalu. :•• oligosacharidů se tvoří monosacharidy a .produkty podobni xr-.r.. které byly získány ozářením jednoduchých cukru. Stepení glykosidických vazeb u polysacharidu jako je škrob a celulóza vede k tvorbě menších jednotek jak.- glu.-cozy, maltocy atd. Všechny sacharidy ozářením v roztoku tvoří malonaldehyd a deoxysloučeniny* Při tvorbě těchto sloučenin hraje velkcu roli pr a v normální potravině je právě hodnota pH limitu jící E faktor^;., tvorby těchto sloučenin. Přítomnost bílkovin, aminokyselin s dalsír-h složeK chrání sacharidy před radiolytie kými změnani. ľ tohoto důvodu je také obtížné extrapolovat výsledky získané v jednoduchých systémech na složité poměry, které jsou v potra— v ině. Lipidy. Ionizujícím zářením nohou být indukovány změny buď autooxidativní ne-so neoxidativní. hutooxidativní změny jsou Ttia— logické ten, které přebíhají "bez radiálního zásahu. Záření ^všem tento proces urychluje. Vzíiikají volné radikály a rychlost destrukce -je závislá i na teplotě. Fo ozáření mohou tyto volné radikály reagovat s Op i po dlouhou n^obu. Volné radikály mají za následek tvorbu hydro peroxidů, které vytvářejí dále různé alkoholy, aldehydy, uhlovodíky, hydroxy a keto kyseliny atd. íeoxidativní změny probíhají za podmínek, kdy O- není přítomen ani při ozařování, ani po něm. riadiolytickými produkty jsou hl.avně H 2 , 00^, CO, uhlovodíky a aldehydy. U tuků 3 nenasycenými vazbami dochází k hydrogenaci a tvoří se zn^finé množství dinerů. Obecně se dá říci, že efekt záření na lipidy je obdobný jako efekt zvýšené teploty.
- 102 -
Vite- íny jsou důležitými složkami potrevin, i když j = jinh obs li: je malý. Llnoho konzervačních metod ná za následek ztráty vitamínu v potravině, a proto jejich obsah je středem zvýčencho "á.ÍĽu. Vliv záření na vitqníny je závislý na charakteru okolního prostředí. V jednoduchých systémech, např. ve vodě, jsou vioaEÍny vůči radiačnímu zásahu značn? senzitivní. V koinpli.-:ovancjřím prostředí se jejich citlivost vůči záření snižuje. 7 vityrr.ínů ve vodě rozpustných jo vůči záření nejcitlivější thianiin (B, ) . Z vitamínů ve vodě rozpustných jsou. dále citlivé k záření vitamín 0, riboílavin, vitamín F-, o a biotin. Niacin, kyselina pantotenová a kyselina listová jsou poměrně rydiorez-istentní. Z vitamínů rozpustných v tucích je nejcitlivější k záření vitszr'n Z. Vitamín h, karotenoidy a vitamín D rovněž podléhají rydiolytickým změnám. Vitamín D je radiorezistentní do dávky bO ^":-v. ZTa stabilitu vitamínů vůfti ionizujícímu záření má o v čer7.n-dčn\~ vliv použitá dávka, podmínky ozařování, prostředí, ve .'•terfc se vitamín nachází. ^•
::
ÍO1O£ÍOK^.
.změny
. •?
Pioiogické efekty záření na živé organismy jsou cpůsobeny chemickýni změnami v těchto organismech. Jako i u jiných materiálu, může být působení ionizujícího záření buď přímé nebo nepřímé. Protože v živých organismech je podstatnou složkou tkání voda, podílejí se nepřímé efekty na celkových změnách v organismu značným způsobem. Sušením nebo zmrazením tkání lze tyto nepřímé efekty redukovat. Vliv záření na živý organismus se proj°vuje pc určité době, neboí radiační poškození má za následek především změny v metabolismu. Velkou roli zde hraje i reparační schopnost organismu. Tato schopnost je ovlivňována mnoha faktory, z nichž nejdůležitější je velikost aplikované dávky.
Vliv záření na jednotlivé organismy je růcný a nemůže b v t zcela přesně vyjádřen s obecnou platností. Znruba se ovšem dá říci, že nižší organismy jscu vůči záření méně citlivé než organismy vyšří. Některé viry přežívají i tak velkou dávjcu. ja.-co je 100 kGy. ľ7a druhé straně letální dávka prc člověka je 5 kJv. Viry. Fro inaktivaci viru slintavky je třeba dávky 30 kJy. Při inaktivaci virů v suchém stavu až 40 kGy.Tak vysoké dávky mají vrak již nažádoucí vliv na kvalitu potravin. Na druhé st-rane jsou ovšem viry citlivé ke zvýšené teplotě. Teplota 60 — -70 C aplikovaná po krátkou dobu tyto viry inaktivuje. Baktérie jsou přítomny ve všech přirozených potravinách, ľľekteré z baktérií, které přicházejí s potravinami, mohou rýt i patogenní pro člověka. Baktérie jako takové jscu klasifikovány z mnoha hledisek. Jedním z nejdůležitějších hledisek je i to. zda tvnří či netvoří spóry. Oba tyto sporulujícá i n?sporulu,lící existují i ve veg°tativní formě. Sporulující tvoří ovřem zi nepříznivých podmínek spóry, které těmto extrémním podmínkám odolávají. Za podmínek, které jsou příznivé, se spóry přemění v~ vegetativní formu. Baktérie přicházející s potravinami způsobují obvykle následující jevy: - senzorické a další zasny, kte.ré se projevují nežádoucím způsobem a mají za následek zkažení potraviny; - produkují toxiny nebezpečné prc člověka; - organismy mohou ¥ýt patogenní pro člověka a zvířata a způsobit jejich onemocnění. Účinnost každéiio konzervačního zásahu je většinou posuzována mikrobiálním obrazem a celkovým počtem zárodků. Froto i ú— činnost radiačního ošetření z konzervačních důvodů je posuzována počtem zárodků, který se vyskytuje po ozáření. Citlivost jednotlivých kmenů mikroorganismů vůči záření je pak vyjadřována
D.r . oor. predstavuje dávku, při nit je zničeno 9C populace.
i;
původní počet zárodků
:;
po^et zárodků po apliltaei dávky T
r
dávka
D 1ř -
I., dávka, při níž přežívá 10 ?é populace
-i- V-/
U baktérií se hodnoty dávek 3 , 0 pohybují v širokém rozmezí od 20 iv ač do 5 a 10 kGy. Tabulka 2 Bodnoty dávky D i p Bakt-irie
u některých baktérií
védiun
-^^ o ^^'J
Ps. ;;eruginosa
Sivná půda
3C
s-s. íluorpscens
Sivná půda
20
Is.
živná půda
50
ceniculata
E. coli Staph- aureus Staph. aureus
živná půda živná půda suché prostředí
Salin, senftenberg
masokostní moučka vaječná melá*nž sušená vejce
Salm. typhimurium líicrococcus radiodurans
Moraxella osloensis
masokostní moučka
100 - 200 100 650 • 500 170 450 — 600 600
. syrové hovězí
2 500
syrové ryby
5 390
syrové'hovězí
4770 - 10 000
Baktérie
lo =
Acinetoba?ter cai?oa
3y rové h o v z í
B. subtilis (3pery)
slané prostředí
?•. suotiliG
r hr?.V.ew' [-;•' ' -'
(spory)
i 050 - B 1-0
C. botulinur. (spóry)
fo?fátový p u f r
2 41D
Typ é. 1258b
kuřecí konzervy
•7;
vetrov >-' konzervy
1 PC;0
110
Typ A 33
vařené hov-zí
Typ
fOd fit :v: o u:'r
v
kuřecí konzervy
3 ~íO
v e p ŕ o v -' :•: o nr e r v y C. sporogen.es
fosfátový
p-.iír
C. perfringens
vodná suspenze
900 2r^0
?. C±0 2 090 1 20C - 2 0 0 0
Hmyz, ionizujícího záření lze použít buď k sexuální sterilizaci hmyzu ne'ho přímo k desinsekci. Prc okamžité zahubení hmyzu je zapotřehí dávek od 3 do 5 kGy. Dávka 1 kO-y je dostatečná k zahubení dospělou během několika dní, 0,5 kGy stačí k zahubení hmyzu v následujících několika týdnech 3 sexuální sterilizaci přežívajících jedinců. Radiační zásah aplikovaný najednou v jedné dávce je účinnější
než aplikace dávky pc částech, dní-
zení atmosférického tlaku zvyřuje rezistenci vůči záření. Paraziti. Fro zahubení parazitických červů, kteří se nohou u některých druhů potravin vyskytovat, je zapotřebí dávek od 0,2 do 7,5 kGy.
- 106 -
r
K" ir.'" :'e. •' •';'"•';k c r,tonov?ní dávkových rychlostí se při ozařování potravin může používat obdobných způsobů jako u jiných procesů, kde s^ používá ionizujícího záření. Volba dozimetru je ovlivněna především velikostí dávky a. použitým ozařovacím zařízením. 5-
Legislativní předpoklady Po legislativní stránce se v posledních letech považují
za nejdůležitější následující události: 1. Závěry společné komise Fa.0, IhEA a WHO z roku 19SO konstatují, že ozařování potravin průměrnou dávkou do 10 kG-y nepředstavuje žádné toxikologické nebezpečí a proto nebudou již žádné toxikologické testy vyžadovány (rJEO 1981). Dále, že ozařování těmito dávkami nepřináší žádné speciální nutriční a mikrobiologické problémy. 2. TTávrh. FDí- (USh), že ozářené potraviny dávkou do 1 kOy nebo mene jsou bezpečné a nezávadné pro lidskou spotřebu (FD* 1981). Fctraviny, které jsou obsaženy ve strave do C,C1 \c denní dávky a ozářeny na dávku r>0 kG-y nebo méně, byly shledány bezt-';rymi prr lidskou výživu bes toxikologických testů. 3. Doporučené mezinárodní obecné standardy pro ozářené potraviny současné s doporučeným kodexem postupu pro opeiace na 0zařovscích zařízeních pro ozařování potravin byly přijaty komisí Code:>: alirentorius v prosinci 1979 (F&O 1980). 4. Seznam ozářených potravin schválených pro lidskou spotřebu v různých zemích každý rok roste. V současné dobo bylo ve 23 zemích schváleno 31 drunů ozářených potravin pro lidskou spotřebuVšechna•tato ustanovení měla za následek i zvýšení aktivity v "budování a plánování ozařoven pro průmyslové účely. V tabulce č.3 je uveden přehled ozařovacích zdrojů bud vybudovaných, neho
- 107 -
konstruovaných a plánovaných, kterc- jsou nebo rudou určeny pro ozařování potravin. 7aculka 3 Ozařovac (umístění )
Země
Stav
Ozařovaný vy robek
šcap •a c i t a
r.
Eelgie
IJSEIRID Fleurus
kompletní
100
1980
krmivo
ozařovač palet 2. ÍO^C^ C 0 60
plánovaný
obecné potraviny
Madarsko
ÁGROSTER
kompletní
Itálie
komerční ozařovac
ve výstavbo Iiramoory cibule
Japonsko
3HIH0R0 FOTáTO kompletní IRR4PI4T0R 1973 Shihoro Hokkaido
bra-bory
Nizozemí
průzkumová ozařovna pro potraviny
Zmrazená 1500 t/rok kuřata,žabí stehýnka, korení
Francie
GAMASTEH Ede G AMASTER Ede
Jižní Afrika
kompletní 19 C á
koření cibule 25 000 t a sezónu
10 000 t/ aěs.
kompletní
1984 kompletní 1972
ozařcvaS ovoce kompletní a zeleniny Tzaneen
koření,smra- 1000 t/ ná žabí sterok hýnka,garnáty mango,jahody, bramTeory,cibule
- 108 -
:okrač~vfní t a b . 3
Země
US A
TOR
SSSE
6.
Ozařovaný v-'robek
i ribližná kapacita
Ozařovač (Umístění)
c tav
Víceúčelový Záp.Memphis arkansas
kompletní 19fll
ozařovač zboží dtockton, Kalifornie
plánovaný
ovoce a zelenina
ozaŕcvaČ ciT»ule Weiderode Spickendorí"
v provozu
cibule
v provozu
cibule
urychlovač elektronů ELY Od S3 a
v provozu
obilí
Principy navrhováni
koření,drňbež (budou ozařovat dalří povolené pctra., viny)
4 t/h 4000 t rc 5 200-400 t/r.
ozařovftů_pr^_potraviny_
Při navrhování ozařovscího zařízení a hodnocení provozu z chemického hlediska je třeba vzít v úvahu požadovanou dávku, kterou bude materiál vyžadovat, výkon, kterého je třeba dosáhnout vzhledem ke kapacitě výroby, dále stav produktu (zda se jedná o sypký materiál, který se může rozprostřít do tenké vrstvy, Si o materiál balený). Potřebné množství zářivé energie pro daný tok materiálu v jednotce časové a danou dávku s účinnost zařízení vypočteme z následujícího vztahu:
n . V-O O W
zářivá ener.-ri~ z o h ' <"' •
X
k r ozářeného produktu ::r- h .iáV'ioi; ." ( ' : " ; • ' . '
n
účinnost (pon-ír ny-zi enor.-ri Í rfr jrri ovar.oi; v produktu a emitovanou zdroje::'';. i'o«.fioi~nt účinnosti se bere v úvahu p r o *, :•, :;~ ne všechno
energie vyčarená ze zdroje je absorbována produicten::. Cáat se t > •tii 3bscrh'a;:e ve zdroji sar^í-iú, část v depravníiiovcr. syst^'r.u s Cast uniká jinými smšry. Část rovní?: pronik::-' uroduKxeiT a je a"^sor'*ováns ve s tonách místnosti. Dál" se í-ást ener^riv vyuŕ.ije ne^ái^uaíai cpúsDhen pri pŕecáž'ení části produktu. ďoznezí účinnosti u kobaltového zdroje bývá 20 sž 40 -''.-. Účinnost eesicvý.:'.. zdrojů je zhrub £ 15 » . "-i ' • ^oiiir.o^" ľ.I_V urychlovače elektronů může byt SO ůJestliže známe potřebu zářivé energie, je ':ř-~ha se rozhodnout, zda bude vhodné použít radionuklido vť ho zdroje o'i urychlovače elektronů, aktivitu radionuklidového zdreje lze presne stanovit podle potřebné produkční rychlosti, ľ urychlovače je nutno volit typ s nejblíže vyšším maximálním výkonem, takř=? část kapacity zůstává nikdy nevyužita. U radionukiídových zdrojů je důležité jejich využití po celých 24 hodin, nebot vyzařují energii nepřetržité. Jři ekonomických hodnoceních j- třebn podít?t i s pravidelným doplnovánír. radionuklidu vzhledem K jeho poločasu rozpadu. V urychlovačů elektronů je třeba brát v úvahu to, že elektrony jsou schopny prozářit vrstvu j-~-i dc určité hloubky. Dále je třeba u sypkých potravinářských materiálů brát v úvah:maximální rychlost pohybu substrátu pod ozarovocír. zařízení;:;.
- "MO -
7. Př 7 pohlední iobč vzrostla aktivita v rua:v l;:í, .;vj:y ozařoven ve 3vn--, a to jak v sccialistick/yv: stá-e^h, talisticiíých. Jednín takovým přikladen; průmysl c v,' ::i.'\"i'ny ;e ozařovací u::el s urychlovači elektronu v 3o.:T-: v - rí :•;-„=: v u Od í na. e V závodě Elevátor jsou instalovány dva urychlcvaV- elektronu -LV » II pro radiační dezinsekci obilí. Každý z. tí?it-o každé s těchto cbcu linek je 150 — 170 t orilí ::= n při rr.:iximálním výkonu 2C0 t/h. Ha obou těchto linka?.-. ,;;.~L-. or^ř^víziy ple nice, žito, ,iecr?.en a kukuřice." Celkové "noí^* ví o~'í ran-iho .?"::il\ je 400 ai 450 tis. t roční. Orilí je o"2rov:i.:ic v vr.itv.- " - IC a šířce 1,5 12. Rychlost pohybu obilí pod ury"hlov--.'?e~ ;.r: ~ T-^. Příkon cboi.; linek -i transportního syst-í"i; ,:' .2CO ;-..;. "dkiaäy spojené s radiační dezinseiccí představují C, .'> rlrl 't orilí. náklady na Í U S Í K . C Í naproti tesu byly 2 Rh/t. V KDX jťou v současné dobe v provozu dva o.".:ir;veř= 3 kobaltem rO. První v? 'Veiderode byl uveden ďo prov3:;u v roce ISPi jako výsledek spolupráce Zentralinstitut :"iir Isotocen- und iátrah lenforschung v Lipsku se semšdělskýci druěstver,- ryl instalován v "budovách družstva, ale "árie je majetkem ústavu. 71a3tni orařóvna je pod úrovní terénu, další manipulační prostory byly zřízeny ve stávajících hospodářských budovách. Ozjřcvaný materiál se vede dopravníkovým systémem na otočný stůl. který r;u j i."-.tu je pohyb substrátu k zářiči. Při ozařování cibule je produkt dopravován nákladními' automobily z pole !s ozařovači. Vn^ budovy je cibule kontinuálne zbavována hlíny, kamenů a dalších přimísí a vytříděna podle velikosti. Minimální velikost cibule nusí být 3,5 cm. Cibule je zde ozařována dávkou 0,3 až 0,7 kC-y. ;
ľr<_. .•-.'. o.:aŕovna v ::-e~ŕd
IS.Í-.'IJ
pro p o t r a v i n y
aruístvu
ve .^pic^endor fu.
„ato c/
v n^'-c'n onieKtu spo^en^r- z-ircv2ľ.
budovánu Xo-baltovy
r ářič
?
v tt'tc
or.a ŕcvn-
v o^dŕovn/-
vylupuje
pro Oóta t n i
"á
do o::-., ŕo v a c í h o
produKt; y . ľ
l;:c- oas:lípc-~
1
Rť..nu. I r i
trolou
výrky h o r n í
cibule
vykl-íp-nírr.
čítá
+
ar: 100 -,i . hule
vrstvy
o::--i ř r v ^ n í
o "• r!i r -ta
i.ř.r.r
}-L j ^ y u i o v á n o
porrccí
kontejneru
od 1-^.h^... a o tv-ítna
j?
riolanasío.
CGO t / k " y .
;
;eä;':a
travin.
T a t o o:'ařovna
provo::u
r-yla p r v n í
v roce iv^"
?í i
::
iovJní
na o::^rov; ní
nického m a t e r i á l u . z t ě c h t o ozařoven druhá
o r a ŕ o v n o u na s v e t : dodána Velkou
dte
0:: a rovny
palety.-
'"irui'3 JGOU
.-•- p ľ i'O
na '.'hla::eni oi—
dodala
stavena Palety
pro o ~ a ř ^ v á n í
Británií
T" nto o^arova-) x
u ely.
po-
a uvedena
do
,]e v oOubasnr'
potravín firma
i
.'zdravot-
AECL. Jedna
materiálu
Do k a r d c h c n o s i č e
jsou nakládány
po-
Firrr.a " - a n a s t e r v Ede
kanadská
pro o č a r o v á n í
palet.
ozarevám
j
obe pro o č a r o v á n í
pro ozařrv-íní. n o s i c u
umístit
TCn^ar-ixa
p r a o u ; ' í 'I or;aŕovny.
dobX ľ.a?
ve V/agenin^en.
je
]:o:zo^í
(13 5 h/'t) .
hyi^
<": or.ařovny,
o:: á i"'mi ;]r;
'-irui-:
j a o u ni-'r-í tier n:í;:laiy
dobe u r ^ e n pou;:e pro e x p e r i / n e n t á l n í představu;!?
p l n e n í r-, kon-
^>~L-~:\:I.
;
"aklady
V současno
r, n i ' í h ž
kde
hliníko-
vysyráván.-.. n--, de; r'-.vr.íií a
Ječnou :: ne j p o k r o č i l e j C i c h ~e::.í v o M a a t i travin
oihul-? ,io
or.aŕovny.
r a : I i o n u : : i i d i : . /?
systc^iu ulomena io včtran-;'ho
'ľ.y to n á k l a d y
no'' o i h ' i -
pi n:-n d"
:::ro:
r
kap-.^itou 1~. t/h.
s
:;^r.át r a t y
C.J 701 k.. + ICC •:.-: k o r i t ^ ; n e r " . " n c i s t v í
p l n iní' do k o n t e -jn~ru
;io 40 OCO a;: i: í
r. e b r i >: i . ?:•:!,-: -
f: x 1, • • r.i p r c r ; "r a I i
,ie co v y t i ' í a - í n í
cinul"
o~aŕcvny
3i ule.
v h i i n í kovy"1:': :-:onte,: —
K o n t e j n e r ; , pro ,', i n J
k r n t o j ner:.. ( c i b u l e
5 opravníkov-"'ho
vy-
r
] •''• •-: ' ; / :'•. \,1.1C~'
aktivitu
t r a n s p o r t ov-ún t e n t o produkt; p ŕ í n o ;: pole vých
ryi^
."U; :; k 2-j ä o:::
prostoru
,|odnu p o s t r a n n í
d o p r a v n í kovy:.'. ŕ=ysténen
r:vn>
^e p l n o au tomat Í r o v in b ŕ;'::en r o'-í t a č e r . .
ne r e o h o r o.: m 1 r e oh c -a 1 x 1 , le
v "UK '-y I?- vy r ua ? vár.a op'-~
do n r s i c ú
v
v
rxech,
ie rr,o.~no pomocí
vy-
- lľtí
-
sokozdvižnýcn vozíku, provoz je ŕízen počíta*-?::; e je rr.ožr.v i bez dozoru lidí. Maximální nosnost nosičů je 3,5 t. Nejnižší dávka, kterou je možno aplikovat, je 50 "y.
late fircb'Vui čá-
le filiálku v lôiichove v LJ3R. (íaruaster je soukromá fiŕca. ktsrá má v E.de vcetní ředitele 1£ z ľe Francii nastal také v poslední dobí v ožarovaní potravin znaí:n.ý rozvoj. V současné dob-j säe existují 3 oe^ŕovny* kde se oiraŕují potraviny. Dve jsou kolsaltovc a jeden urychlovaí elektrond, který je určen k dekontaminaci
zmrazeného drů-
bežího masa. Ve Francii hylo slovo ozařování nahrazeno sloven ionisace, nebot je udajne přesnější a nevyvolává u spotřebitelů strach.
Jan
r: m i v a dalších skladovaných produkt-,:
±. Vy s::;.-; ž i v o č i š n ý c h K ,ý\: i v. v;.'r:-> ;-,
škudcú v potravin..-' >h a v suro vin-'.-j::
v Krmivech a v dali::.:}: :Í :Iadovsn;.' "•:: prc:;'.ik-
A
tr-o:. or ; "'2ni i. .'ho původu p ř i n á š í ty
"i r.yri'-niok'.'-
vs,:í
prohlécv.
Z ochran-'' p r o t i
:...foi£>v:;í~ chemické n e t o d y , _• -inkj
SÍÍTJ;-;:
niají'i
MovéKu v:'.::r:-.'-
Í:?.Í:O
v'nAo
"::;. ŕ- •• ; / ::t/-'J--
ŕ :-:;:.d "•" .r: : ; / : :; .:'-
kxer-: :-:ro^-x co^a:í ovaň é r. o dr~ir:-
všeoteone-znáľiJ
;ie.-:b;iv:ii 'i/.Í i tou: y r.^ ľ kdy": ;,
;:draví
i-o^.i^n^nta i na ; ; i v ? t n í
ŕilouho
: .í-+ ano "heiľii^ký zpÚ3oV t^oíe no; d : l e r. J t. •..-;"•-.'::. srrroL; v o-
:í'. ran'
;. ro M :i '• k \dcv,.Ti. ,]e v n a š i c h no:':no.:+r:->i. f c Ô t u c-n-:: n a h r á : D-
vat
dosavadní
prosTŕrií.
ryítody netodarai modern- ,Uľ í r: i . k "i v.-r-:. iĽ' ; ívání
ir;ick.;.'•"•':j 1 •<*••• ' : ;odstatno onesují
neho i
r.cel?.
.:h--
vylupu;;í.
• TO'inou ;-' r . o i n o š t í inimochemického p o t í r á n í ŕ.ivooiřnýoh ?• • ' •. v no t, ravináoi: ^ pr:';r:ysl
radiační dezinse^ce.
^ příhuzná odvětví
t i c k J vyuř.ití
ionizujícího
r
tc^ij.nolo;: i G ir.á řada výhod. 3 e t r e n y % i : produktech z d r a v í
posltytuií záření
2.
prak-
k d e z i n f e k č n í n. u^elúni. Tt;to
Radiační d e z i n s e k c e nezanechává škodlivá rezidua,
Produkt l z e
Úpinky i o n i z u j í c í h o
potravinársky
podmínky vliodn- pro
hodorcu ozpoz.ici o š e t ř o v a n ý c h s u b s t r á t ů o>t,iektú z provozu.
Ir-ív^,
škívi-
nevyžaduje
:
c i vyrazení
použít ihned
v 0-
diou-
výrobní oh
po o z á ř e n í .
z á ř e n í na hmyz a r o z t o c e *\
7Äo•••hny dŕu.'ry elektromagnetické energie nĚi.iak ovlivňuií
";•'.> .'i-, ť :. ro r a d i s í n í dr-l-í
: c m :Í:.•.:'•.;• : - ' í r ' : i í .
ustily
v :::no-.''
I
i c-:;in.>
ľ; l o u h H ľ..' - e ^ ř . r
•-?:.-
Vp-
. . . o ".n-.-
1
ro.Ku.--y o p r a i - ľ : ! : :-:ou -^i Z.L
1
•rl i a .: IL J. d ^ i i . n : " ^ . " ?
ionizuji
I
;
:.ÍT. : : i r o i i í r -
b
niv- ,J !-^ f
. - k o n o : : : S-; '
a;;:ct ry
pro
p
derinaař-:
el" i-; t r o r . y 5 k
č
:-ivou /iro^u
na
ľak
'
v.:-: i
u ' ' : . r . i \ .::.
: ::;_.••,-;.
i;."; n r r í ::-v;:-;a
!''.ipŕ í k i a d u " a v r p
ďív-ie a^i
.-".r.- c* \,
I
or-:anip~y v- -i ^ -.i \; roo r,:an;l 3r.V ;•:• - : _
d d v- ••: "r. :•:.;-..•
r
ho d e l e n í .
;
r o d s t a t n - i n t - n - í v :".•-• ; ŕ í ™ii":o".: :-:4 ^ i n -
nost
prohíi^ v iarválníoh
delí
v°
va,ií'sk.".ír:h. nc'nč c i t l i v é ;
ot-docnou c i t l i v o s t ně
nereaguje
ovlivnen
ho s t a r í n ,
:
;
s t a d i í c h o no; í n t o n r í vn-:- , i so bunky
P r o t o i s o u u kgľľdóho d r u h a n<í ; ^ i t i i v ŕ ; i ? í ;
l a r v y a ne ,i o d o l n e .'-.•/ do.--p 'lí
Druhy ľ;ivo<~ i-h:i. živočicha
1
V t.'-lo doijp-lcho hrriyru í ro-to.' -.. . T >uň.••:-.- -i l í /-on
v minínální;:, ro::sahuf
jíčka,
r-.../: a r y
'ř
::árení ne; odolní ,;r-í . >; o t ř e l í
'I'.lc
r ?
o b d o b n ý Ľ^inel-:
kde.t.to n; .".y;: 8. r o , : t o A s t o c r v a rých přícaao^n nad
\\zríe~.<
4í
.".30u
iě o d o l n í .
r.&hrni:.j :--..c; ,--'0/.a/ / . - : a ] r:?;:;;,
n : ' o r a x i :ri8,''' Zar.za.natcla.'
j
lenŕ
<
zuření
I-,'.e;:i i : n i r . u . i í : í
kter«^ .jsou s i
na i o n i z u j í c í
va-
jedŕnci.
blí::-oe p r í r u í n ť . n a j í
i
:
r-áření* ilco a n i tentý:'- druh
v;:dy s t e ň n ^ . f c i n e t ;
především fyziologickým
:;.••;:••? n í ::; ,.:e r ý t
podstat-
stave::: ka::d-:'ho j e d i n c i ,
p a r a r . i t a c í a p o d . Značný v l i v criže
T
je-
-.ít i dávkov.4 ry oh-
- 115 -
lost (množství energie přijaté ozařovanou hmotou za jednotku řasu) a frakcionače dávek (přerušování expozice vůči ionizujícínu sáření), dále pak teplota, vlhkost, složení atmosféry a další Činitele. Ionizující sáření může mít na hmyz a roztoč, celou řadu účinku, které však z praktického hlediska můžeme rozdělit do dvcu skupin, tj. na účinky sterilizační a letální. 3. Sterilizačni účinky U roztočů a hmyzu nebývá neslpytné škůdce usnrtit. Často stačí, zabráníme—li mu v tom, aby se mohl rozmnožovat nebo alespoň omazíme jeho reprodukční schopnosti. Toho lze dosáhnout chemickými či genetickým, metodami, ale podstatné pohodlněji poměrné nízkými dávkami ionizujícího záření (tab. 1 ) . V některých případech, především u druhů s velmi krátkou dobou života (například u skladištních roztočů) ča~.to postačuje ozáření _ napadeného substrátu sterilizační dávkou ionizujícího záření, v důsledku čehož populace škůdce v ošetřeném substrátu b Š heir, krátké doby vyhyne. Tato metoda je z těch— nologickéno i ekonomického hlediska zvláště výhodná. Sterilizační účinek ionizujícího záření lze dále využít pomocí zcela odlišné metody označované jako aiatocida nebo méně přesní jako technika sterilních samců. Principem je vypouštění sexuálně sterilních jedinců (ne nutne" jen samců) do míst vý-skytu škůdce. Sterilní jedinci, .jinak plně životaschopní, se páří s plodnými samičkami či sámečky, avšak nezplodí buď žádné potomstvo nebo pouze potomky se sníženou životaschopností a plodností. Půáledkem je postupné vymírání populace škůdce, ovšem za předpokladu stálého doplňování dostatečně velkého množství dalších sterilních jedinců. Tato naprosto selektivní dezinsekční netoda
-
iiJ
-
3e v rraxi v některých případech osvšdčila, oviec zatím nikdy v r D ji proti skladištním škůdcům.
~" Lt-.dlr.í účinky • '-r-iin-'i ozáření dostatečně vysokou dávkou ionizujícího "•ÁřQCií •.mynou. Letální účinek na zasaženého jedince se sice neprojevuje? okamžitě, ale je nicméně zřejrr.ý tím dříve, Čím j^ dávka v-tši. lze říci, že ozáření ionizujícím zářenín zkracuje dohu života (podle některých hypotéz ionizující záření skutečné ury?r.luje proee-sy stárnutí v organisr.u. '" prasctio.íého hlediska není časová vzdálenost nozi zasaženic a uhynutím většinou důležitá. Jedinec vystavený letální dávce j " nejen sterilizován (sterilizacní dávky jsou vždy nižší než dávky letální, ale zároveň je jeho tělo natolik po?hozeno, ze není schopno zastávat své životní funkce. Radiační poškození organiorrAi se projevuje především v těžkých poruchách střední * části trávicího traktu(tzv. mesentera). Zasazení jedinci proto přijíraií podstatně raéně potravyyáez zdraví živočichové. Letální účinek se projeví někdy až za dlouhou dotm (mnohý i několik týdnů 1 po ozáření. -Je proto tře"ba vyver?vat se ukvapených závěrů o nedostatečné účinnosti radiační dr-zinsekce. Letální dávky pro různé druhy skladištních r-kůdců uváděné v literatuře
(tab. 2) jsou pouze informativní, protože "byly zís-
kány v řade laTnoratoří různých zení nejednotnými metodikami. 5. Technická za ří ze ní _ pro radiační •dezinsek'ci ľ technického hlediska lze radiační dezinsekci pomocí ionizujícího záření uskutečnit dvěma druhy záření a s tím souvisejícími dvěma typy ozařovacích zařízení.
Frvní íaoŕ.ností je využití urychlených elektronu, roubit siným zdrojem záření jsou urychlovače elektronu, které lze podle potřeby vyřadit z činnosti na libovolné dlouhou dobu pouhým vypnutím elektrického proudu. Urychlovač je si o-in-:' "bez zvláštních obtíží zařadit do výrobní linky a zajistit jeho kontinuální provo::. 7 '":3SIí se průmyslové urychlovače ne vyrážejí. V současní do"bě však existuje možnost nákupu urychlovačů ze 33SE. Tyto urychlovače mají vysoký výkon dostačující i pro nejnáročnější provozy. Předpokladem využití je rychlý tok produktu, ktorý má za následek zvýšení účinku na škůdce jejich mechanickým poskočením, ale olBvykl^ také* poškození ošetřovaného substrátu. Velký výkon dosažitelných urychlovačů, který znanená i větří příkon elektrické energie (P0 - 100 k.'.r.oô ~' a vyšší pořizovací náklady (5 - 10 nil. K? s bo z stave'-ních prací a transportních zařízení) , neodpovídá ovšeir. vidy konkrét.r.-"výrobním potřebám. I když lze výkon kazčU'h^ urychlovače plynule regulovat z ovládacího panelu, přináší snížení výkonu jen ri^.-iimální energetické a finanční Uopory. ľlalé typy urychlovačů sovětský výrobne nedodává. Je nutno se ještě zmínit o určitém omezení v použití jakýchkoliv urychlovačů bez ohledu na jejich výkrn. Je to me.lá pronikavost urychlených elektronů lunotou. Proto je nutné ozařovaný materiál rozprostřít do tenké vrstvy (asi 3,5 cm při specifické hustotě 1,0). Fro balené -proí-ukty (s výjimkou velni drobného balení v obalech rez kovové fólie) nejsou urychlovače vhodné. Druhou možností je radiační d<=zinsekce pomocí záření gama. Jakozdroj záření se užívá téměř výhradné radioaktivní izotop Co (jen výjimečně -^Cs). Výhodou kobaltových zdrojů je velká univerzálnost aplikace. Je tu možno ozařovat produŕty v jakémkoli balení - kartóny, žoky, kovové sudy apod. Vlastní zdroj nemá žádné nároky na elektrickou či jinou energii. Provoz zdroje (pomineme-li doplňování radionuklidu) není příliš nákladný a při vhodném uspořádání je i po personální stránce nenáročný.
;.'.-rv : •_ . • rír&ní lze vyprojektovat
pro je-cýkoli ;,o:edovi-
n..' v; :or: -x rento výkon ječte dále kdykoli modifikovat ~no.~stvi„ i.ou.Jii-.'r.o radioaktivního materiálu. Je via--: dosti o't-tí:tr.-.' ;:•:.•; .-oři t o~ařovnu pro kontinuální provoz a ::ajistit hcir_oren: r i ;•'v'••:;. pro •"sely ohjer. ozařovaného produkty, ľáŕer.í radio3 ••:*:. v -:>:. izotopu nelze pochopitelné nijak přerušit a iroto /•-; :- ^••:>r.O".i--ký^h důvodů nutná, ahy ozařovna U;.-Ia užívána v 4
;
^ľ". provozu. : c-i; ova^í nc-na ozařoven vyutívají?í.rr. radioaktivtiího ko-
r 3 l'
.'-• v.'iy poirírná vysoká, coz je dáno predevsíz1. cenou po-
- :•-. rr: :.o r:r;o.'-? t ví radionuklidu. V 5oíR je probit-s náklad:, na r •; ;? v V.:' :-erov-;-n "vlá?t pal či v;/ vzhledeir. k neur.írňc vyscíýr: -••rS-.r. rz "i. o aktivního írDhaltu. kterc: neproste r.ívcdpcvídají sv->
~. o\\''r. -.-r.-rAr.. • it^a^i l"e řešit - ovšem .ta rředpoklaUL dev v' y: r.'roi"
- rákucen zařízení
osařovnv : r^dionuklidu r.c- ::g—
radiačnídezinaekco Pfiiib/:.Tií de^insekce není a ani v budoucnosti nikdy nerudé n-.:á..o:;. univerzální r^todou pro "boj 3? škůdci. ~ ekonomického c
i t J"v.riolOKÍ-kó'ho hlediska je vhodná jen pro určité situace. První podr.in.kou je, a"by hnyc či roctooi byli obdaiieni v n-~: jaří:':;: produktu ne"bo v jinén nos-jrgn materiálu, který dovoluje onadnou manipulaci se škůdci. Je t c dy nožné zahubit škůdce v n-~ j a/.-'r: produktu, ale nikoliv ty, kteří se vyskytují volnř v pro;'tórách provozu 61 skladu. ^á_e j-f v:;dy výhodnejší zaměřit ss na nedospelá stadia, kx^r-'
JL'OU
vůf*íi záření citlivejší. Nicméně je z hlediska úspos-
a -II o xŕ.~lo'r~ he •••'•ink1-: r a d e n í
rosil
vy á r i r . ,
Jc-.o.
vř.-ecma s t s a i ? :
pour.e Jako vg,',' v.g poletují'-i
dedina 1 --ii/e ja
ní cí
/.áření pť^or/
pro
trvale
.^-ír^r-ír. n-il:'.c
::äsájino:;^.
r
na n;ii:r;i:"kó:.'. s l o v e n í
kt'_-rv
substrátu.
p r o d u k t u . I ci--„ŕ-u l í
'.'he:r.iokt- : ľ r n y
;:4viPeií
ionizujícího
F r i posukování
vhodnosti
usitií
J-
nosti
ITron^ v l : v ^ žívanc'
poc rbdnyoh
k Ľir.ii? í".u
ľ~-
porv rn.:. v;:i-:T.ý".:ň
]-ok3r°kJ v l a 3 i : : o o t \
nci'.^r'-r.
sladj'. produkt
":i. :rr:,.7e cro;;C'VÍt
na o'.ttlovJ r:^ c i r i á l y ,
i
nň-
Táv'cy u--
Jsou v>ak n a t o l i i : ní:::-cá. r e t a k o v ý t o
úči-
Je r.^eia ;:an.Ga>atclný.
Ořetrení kochinovat
(nspr.
na o:: r t rov any
pro d e r i n s e k o i
nek o z á ř o n í
r.v;
á-.-ziií.-:^
u r .'•iT.yrr.i d í v-:i.!"r.i jl: ; y."a;'o ~-ľ"hnol o :!."•:/ ^ 1 - ^
ioni;.:u j í ; : í h o í:ár^m
žádouoí v l i v
rsMa-ní
^r.V:::
;
ořet^-en^ho s u r s t i r á t u
mouk. •• ' "i k v a l i t u
i na ujit-;'
!?ut/ió r r i h i c-r'rior.t tsi:-'
o p e t ř e n é h o produi-iru. V "i-"'kterých,
p ř í páde nh. o z á ř e n í
v o;-;j
i
produ/.:;; y i~i^ir'.'l;" ľ:.-;
orsah.e-1 vody a t u k ů .
co k o n k r / t n í n o rrodukTu
aio
17 f=;] 3ť.'lo,i ŕ í - a i-ro^r
rad.ia:-ní o í e t r ^ n í n-,; vhodn ;,1ř:' - J s o u
1
, .':0u port.n
,ioou yě. t š i n o i i n-?.:ádr u c í . ' ::
;
::4rení.
v
Í^HIV;
v ::iv<' rs:.ot'-,
".hohi :k.c rr.--n,v n e j e n Tyco r r . í n y ,
z:.~z'fo\:ar-r
v
,: :\ v;,'/'in?;T./- , ; d!:o
vT 'sK " . h a r a k ^ c r o s e x r o v a n ó h o
řovanc-r. s u b s t r á t u . vise/í
3e : : d r ~ u j í
-i houaer.ky,
i:aa.--ía, k t e r á
-ir-;:in:-ľO:-: •«. vvriD^n-'J - - "
ionizujícími
:-:árr;ní.\ Jo ir.orno a
s Jin;,'rr.i technoj/O^ieF.i. nar-r.
:
"a?tc velmi
o lepelnra
rýbodii
;:pr^covánín
c i ir^ohani^kýn o d d ^ l c n í n škudc-1 oc P u " h s t r á t u . P o u ž i t í PÍL; t i e k y ;je os t a t n-':
radno ::aŕadix- do t e c h n o l o g i c k é h o
dezinsekr-i
v.'-äy, pokud t o d o v o l í
ci
inociii;;cv£ní
ho
produktu.
j-'-dinci
a další
p o s t u p u ::* radieč-n:'
z puso h " b a l e n í , neóiatoty
a r y fe
oddálily
mrtvolry
od vi av.-.tn_-
Základním prvkem každého t~ ekologického postupu radiační dezinsekce jr vhodná dávka. Z ekonomického hledicka i v .zájmu minimálního poškození produktu je nutné volit co nejnižší dávku, ovšem tato dávka musí svou účinností "yhovcvat stanoveným požadavkům. Froto je třeba svážit: a) je-lí cílem dosažení letálního účinku či je dostatečný účinek sexuálně sterilizační; "b) je-li nutný brzký l^tální účinek (tj. asi do 24 hod. po ozáření) či povážujeme-ii za uspokojivé, uhynou-li škůdci až za delší do"ou; c) je-li nezbytnr. (s přihlédnutím k sožroc&em zachování homogenity dávky, k individuální variabilito v odolností škůdců vůči ionizujícímu sáŕení a dalším faktorům) stoprocentní letální účinnost použité dávky, či je-li možno tolerovat přežití Či dokonce zachování reprodukční schopnosti určitého procenxa jedinců. Odborníci se shodují v názoru, že dávka 0,5 kG-y představuje jakousi univerzální dávku, která usmrcuje nebo alespoň sterilizuje všechny roztoče a hmyz. Výjimkou jsou dospělí motýli, kteří po ozáření zůstávají sice plodní, avškk jejich potomstvo je nejen málo početné, ale i postižené genetickými defekty. Použití subletálních dávek ionizujícího záření nepředstavuje na rosdíl od subletálních dávek insekticidů žádné riziko vzniku rezistence vůči ionizujícímu záření. Potomci jedinců zasažených nízkými (substerilizačními) dávkami ionizujícího záření vykazují normální citlivost vůči ozáření. Naopak bylo experimentálne prokázáno,, že jedinci vystavení subletálním dávkám jsou citlivější vůči dalšímu ozáření a také vůči působení jiných letálních faktorů, především insekticidů. Stejné tak je známo, že kmeny hmyzu rezistentní vůči insekticidům jsou stejně citlí-
v.' v-. M
:
i oni;-... ; í • ť i:.:- záření ; ako nortiáiní jedinci, a nékdy
konce "iz_i v- ,'.-
''" • '^kono-"lc:a radiační dezinsek•-e
Grc"ri': I;-:'- rícl . že radiační dezinsekce ,iv pomerne
náklad-
J
ná v:-v.no'lo-"! - . '.•':.'v. •? riií^IydCt na radis^T.í o'"'~ .r-ní ní.iakcho produktu ,'•::• ,-:ÍVÍGI;Í na porir.ova^í oení- o^ařovyoího zařízení a na stufní j'"T h o v.Vi::iuí, na rrovocní ?ř. a personálních nákladech, r.a v.7iohá"h -s nar.ipula^í produktu a na rotných aalsícn faktorech. Jake eľoroni^K;; ;:vlářt pfeit3~livJ pro radiační dezinsekci se ioví
produkty sklfcidovanc' neno zpracovávané ve velk&obieniu na
jednom ;;:Í3t-', net o naopak produkty velni draho neto ,iinak cenné. n
d okononi^kíŕho hod no o oni Je neodlučilelný i zásadní celo-
A
3;oI" ea:;k;.' L.ŕíno.- t-'to r.;:-tody, to ti:: o~ození checické dezinsekce a tí:.-i s n í:':, P n í orsahu reziduí pesticidů v- finálních produkťo'^h. ľozadavek zdravotní nezávadnosti mxxže zejména u potravin ovlivnix prodejnost výrobku a stát se tak i výrazným ekonomie— kva faktore?:-..
- 122 -
Tabulka I Příklady dávek potřebných k úplná sterilizaci některými druhů haysu napadajících skladované produkty
SterilisaČní dávka (G-y)
a h o klid o e
Tenebroides mauretanicus (kornátec skladištní) Oryr;aephila? surinamensis
(lesák skladištní)
100/50 200
Attagenus uniooior (kožejed temný)
175
PJayE-opertha doir.ini o a (korovník obilní)
175
Lasioderma íessicorne (červotoč tabákový)
250/175
Tribolium eoníusun (potemník skladištní
175
Tribolium nastaneun (potemník, rezavý)
210
Tenebrio raolitor (potenník mouSný)
•.
CallosoVruchus aasalatus (srnokas skvrnitý) Sitophilus ^ranarius
(pilous černý)
Sítophilus or/zae (pilous rýžový)
150/50 70 100 132
Sitotroga cerealella (makadlovka obilná)
> 1000
Plodia ínterpunctella (zavíieô paprikový)
>1000
Ephestia elutella (zavíječ skladištní)
4-50/300
Ephestia oautella (zavíječ datlový)
samec/samice
1000/300
'- ."• ] .r T n "! •
•i
r o i : 1 , o •-••...
r;ai:--.f::
;a 'f.
Oryzae
surinH
'•''.'
. -i- 'í-
'
4-4-+
ucia.ie
r - ' : f rj ••..••.•>;. ;-. ; \ o v
.v
-,ov .' ; : a \ -;. e c h n i . - : y a
:
n o r j p o .-:•..! v.- o . : . . - o v ! n í ;
!ř.vc.!. r.. i vyhoav orarov^nx ££;:'£^1^" r''e-; n.,'. ••.-'. v
existenci
••: ' h n o l o r i - '
; ^ o ; i ::tr:-ity
r o : v o / o v . , ' : h r e T. í .;•;:,
+ a::.irt'-.•'•.;?! i
a oh r e
!:Í8
crrani Í^\. a
'd.-;to
• ••:
; ' v ' i.'• a ; :
:!•: "
.•:;, . ' . t i í i : . ' .
"i o . ".no
-ocr?;vov^t
•~'.D"n\x* V : : ! ; l e d e ; r .
iiv
nov/'. y c ' - i : n o i o . r i e , ŕ
na
:•: "t;~:.:tD
:•'
VOIK^
;
F o .-.!. ih .i.i i a 1
jdou
IÍ;;-"
"":
d e vr]-..i p o ť ' s v m ;
r
" i n '.-ln_
vyrní;.::;
.••:"•,••,•••.; t- v r i a o i ; ; : ; '
Hlnir: !i p o t r a v í n
velkou
jejich
hro:;! ;' '-. träviri
• ý: c r: i •.-: •'
.
:"W:':ije
V:>.?K1C;ÍO
nar.::a±
i--:c;
;;
;:;;:>:
v;,'r o ^
d Á 1 .'-ÍJ c v:-. -
-o
- o l r -iiplatni
;
c
;• e ^ ^ x v í ::i .-i •-•
v
;' '"i o r u .
parazit;-.-
1
•: o r : ' -
;-•.,;.: r
o r-: o I n o ;• t e : :
^chopnň
r :.:"".
1
" •/. o ' "..... n i n a
Tekove
y
mích
'•". r
%
„:v;--
".' • " > c v ; ' . : : : e ~ i " " h c i ^ a -
'. : ; v . - - . .í
^ " -í\'v~
:ic r a n í . : • : ? • .
.se
"• i
i cl
.;.-:!• •:.' o vr'
rc.'^oru/O
/
i u
;:vi-.'~<
M-v •. i : •. :J ^ r y " ř . I u . : c
potravin.
'lon.-.e r v e v ::;n.y,-v h. p o t r a v i n . . :;0
kť-T''
•:
/
::^
r rrov.-k''',
"Oaj>Vr:
'o:l:'
skladový./:.
::•.: m n n . j c..i o e 1 ••: o v ŕ
,•. •.: • I c d k n
pc
p o t r a v i.: .-V']-;
: y . " i o i o . • i ;!•:•'• r n e h o ó n o •3vJ.n:.
dovsn''
ný
r.a f e ä r n ; ' ..'h " ! : . o r . y n r : í n : ;•;:"
ó4 s t
rozsah
.!" p r e s
a :;'ávčii.no:jt snat;y
původu
;-a:::orer J .í::i
vyrnamf'
o'uyvateL-tva
ver-kere
. .ivoi.': L ř n é h o
necién-
6
v
i
v
n e . - ^.ar;,v
iiapar:cn....
::tr4ty
roír--ivin.
ŕ
pr-.,r.!y.-1 o v ' r?.;\\! i n u ^ , •/. .••.• —
rozvojový-:'
v m i n u l o :. t. i
'ioxiteninovi.no
a
•: e ::;.:> 11 a o j c v.:'
j to v o l k f • r r r r - c n t o Í ' O -
p a ;. oř--er.fi í i:;i
Vak t í ' r i e-.: J .
n
j-.--o zalnonely. ^ ar. pyl o ba . t e r. H '. y :y: o.-: o z v , :io3trl_ďi urr. ;•: " - _ .-_ -zz •-. .inýr.i, "oz v = de .<e :; na ^ n ••'.". u zv;. " ov iní infek "•« rotr- " z . v r n-r-.T.o-í z. požívání potravin ve v ec :emí'r, pro n/ž jsou .-: : Í . Z r Lo-z.i'i dobr<* statistické udsje ;ľ4i:7zl/.,:;ľľčľľ?. l . ^ i . To , e : .•-= i°'\ ker. mnoha faktorů, včetn- explozivního rozšiřování Í::"X.^T;:-': zo -ŕ: ova ächytka, zamoreného prostredí, žromadné výroby r o v r;-'•. n , T
:
zc\ •;•.:;. pohyby obyvatelstva a ť j r i c . \ zahraničních dolníka ?.'.-'- :•'. ~ novaleů. T'yto faktory jen přispívá jí k mikrobiálníma zi;r:.orvni ľ'zolí. ľarazitární zamorení • lidí i íiozpcďlŕ.okéhc zvířectva :.•"•'.-1 •• ',":.vh v urřiit-^ni rozsahu ve vřech názzecr sv'ta i pres v c '• ť.e r •'. : .:• i J. í o jeho zvládnutí. Po t r a v i n.v .ž i v o c i Ž n é h o původu h r a ; í z J J U Č ::c; roli v infekcích pôsobených c"ervy a parazitickými protozoa, n- [•• ŕíklaa trichinoza a toxopiasmóza, p-ř<:-nárené n^sem a maínýzii v'robky. ... tŕízli v e' se odhaduje, ze :.:dravot.'ii?.ké náklady a ztrliy r r o:; uktivity n á s l e d k e m trichinozy. toxopl.a3~ozy, salmonelóz., -.•ČI.~r-'"j.o":-^ ;•: *.criozy a hovězí tasemnice velkov^ •..•iní zhruba jen v' >.-. r:ol>:.~. jedné miliardy dolarů (Rooerts, Is'c-U.!T přičemž ten.;; OCJ.S": n c a h m u j e důsledky výskytu t-íchto n á k « " u výrobcu potravin a -'.. "- vovalí ^h i n s t i t u c í , které lze hodnotit jc.ko stejné nebo v o.-:onor.zi ^!-:-'IT: smyslu ješté závazné jž í ne,'; prí^ié náklady, vyvolan : - one — r:.o ".'n-^nír; lidí (tccid, lze?'!. :^nohé suché přísady do potravin, zejména koření a byliny, se z v c. 1 kr'; části v y r á c é j í v rozvojov ý c h z. e ITI í c r a j s o u v ý s c, aranýrr. z d r o ^•r jejich devizového príjmu. Tyto druhy zboží jsou často znacn^ .:.i: laminovány mikroorpanism;/. ľo přináří poříze při dalřír: z p r a • ovávánjl například když se přidávají do masných výrobku (I..';.:'.3,í ''-S-'.), T když je zamoření votcinou kontaminujícími mikroorfrani s i:z;. ó a s t o se vyskytují i p--t okenní nikroor^anism.y a pal-: toto z a "3
ĽOrení vedlo v řade případů k infekci lidí (Bockemlihl et Vrchi^rs,
Ozařování potravin je jedním z účinných nástrojů, jichž je ir.ozno použít ke zmírnění či odstranění teento problémů. Výzkum e vý^o,i ozařování potravin prováděný v řade zení i mezinárodních
J
,
or
v-r
; rok^.-Tľ.,:.->:
;'iV.:nviíi52Í
c
a
np:r í-no-:t:
: • • ••••. ; •; ; : r ^ .^ hate \
•} .
• .--oril
ky
'• r : °
:''po
ale
1
p r o v d i tolr. 7
j'e>• .
". •; i-'í."ľ-!Ír- o o t r ^ v i n klľ:.-er.j',
^;, Í i v y .
n
!.ai:'.
: ^ ;a
ľ:;i'.:•'•;:• P O . :
J
a;ii:'; -3
""a."- -' r s ^ - ^ ' J "J "í fr ' í :'"'." h
. .-ľ O . ' ^'
č;
ĹS 0 1 j?-'" . 1 '
í. ar:o;: ŕ e / p - '. v:'d"
v ý.; ho."."'
.;ÓO'.
rc.
ý í O í t ST
r r o :"rof:í v
";D
;äi-:o:-x v;.';.;hc;:i::c ::.ateri. r :I:: u n : n o . y r a v í
d \ ^ l e d :y
\'.?::::n: n p o t r a v i n o u před i po ::yrŕ: :-c vŕ.ní.
Í:
« n Ľ ^ •• !•;• ? v l i v ,'•<'•
r.;u ý':-:o n.vi:...'
d^c.inoloyie
v i^-ba Ír-r a t
fi'C h o d n o o u . j í
j ":;o";c ::v l i . " t t viúi'\-
:
..i-raoc'riii
na .'Lvotíií
v úvahu.
íio'-'-i'ldárxí' a s o l e n : ' .
:
s e r . r e t e l e i ^ i\a ,ie, :.;jh
p r o "e^ií. i
^.teir"' ^I:Í;;Í
3 i s'3 ri^'j:^',. výhodu
d v bevpe^n^.-iti potenciál
••"UTI"ÍV"
le^recco^:;,
c:.ľ>,vin
n . i^-". b / : '
o ^i£ ,i í
procesve.
pro pracovníky
vlyrjié
va v ý r o b n í o l i
vep p n
rc.:":v;nuť.'-.-í:
;:e,'ncn;-- v---- v y h l t á u
I^KO u r c i t ^
::o;'-
; d o t í ' ~ : i 1 .. ori.i —
p o ' m r / i n ."•':/>- \.y.:I ^\-r
" i n t n o o u i pou>;í"a1< o h e m i L á l : ? ,
i;nř:r::or.a J í ' ^ a . r i z i k s
>i
1
or.sŕovlií
t e c l ; n ? i o . ň *' .
;-; - ^ j - l y n o v / u i í , s c
^ i o l o y i "iioi;
dostatc;: Í
ľ? a Í r - í .v'••.". i; 1 9 -
:•; ••:;' e a e n - i
p r o - b i n š k t e r ý r . orl-^í:?.
•*, ŕ p • !• -••• - ^ p r ; - í o opojivá
; e . :.: s n d k t e r ' . ' ;
d£.lř-í
r-'?;ľ.'"h
uro. Ir^d::'.
:
-; h o n i c k ŕ !"3í.;-er\-^:v.
• ;:a :Ti.l e n e r g i í
.i:í
í l S,]£-!'!
:
yO.:ao.av'c:',. o; r í
;Q'.'.O"1
--i , ' e ; '
1
vcu • ' 'v-'.
pctr'iv
:-'"i:;y ri'-'r
O Z':"?. v;L;i ?;»!i , 0:-'r: ľ o ' i l n í ^o^rřjvir;.
c- o ^ r e n - '
o : ' "?•:'•'11í
v n,.
:
X/J./.
or.
r i ; I •; r:-r. .• í
•; ; : c " . r j v : : : y
1
i l i vor", i
r:- r.o: n ý - ř .
11 ;J s.-:,':.:--
Ictry,
r t c - '
p r o s t o ř e c í , Lai
• T.-TL -'r.y toxických r e z i d u í . -!e!-:o -•••;r;7-í -iukszu. t o h o ,
i-
•'.-': ^y, etyifn dibromid 'o-."~:ní í'ady Čerstvých -.yl/r:Oxid
/.-?..
: ^ ' : o
,'»
;:c::no
•:;•«••
.:••».•-'v ir.-' ^ p l y n o . n :í
n°jía-*,
r-? ". >i''.
(ne.júíinr.
používaný
trcpicK;v.-
isou mutagenní a rcar^
•.::..-.. If-r/-1!. Jejich pouSíviir-':' pro
;
Z í t' "i . U v i
•'•'a' :-r-'>-Pivin i::i:-;Tr/
J
j í:idcú., t a k i :iokc;.' : -. . : - . ' ":;::• pote::^iál o z ^ r | n j^řtč
r
LÍT. í v á n i
větří
a nesprávné
.-.levní p o s i t i v n í
účinky
r
r
v ro: v o.' ô v' • •' . ';:::"': r . ':v: : ;'e p ' u :'v ••:: •'. • orarovr-/:.:!
~r-",i'.r.é
. =: -11 i •;'.
; 3" .•."-" v i n J.-ou p a t r n ý
Hlavní ucitkové ačirik'-.- o:: '= '-cv -.ní
a zpomalování a
-.i:..ovy ' ' : :
"ÍO.IUÍ;
3n_i:.cfi-
r.aloní dozrávání a oddalo-
p rod 1 o ur.cn'"'. .-kindovatelnoPt ovcce
í stárnutí některého ovo-
a ::i,ler.i;:';
r.i "er.í ?, sterilizace
hmysu
•á'hrana pcrr.nožování a r ů s t u -
; a;-3;-i "-,'.: p ř e n á š e n ý c h s n í r e n í root, u mikrobů
:. J tí ¥ i íl
prevence
p a r a z i t á r n í c h chorob
jídlem s n í , e n .í ;\ a ÍL. O ŕ e n í diouřiení r
no :ti
" ivotnosti
po t r y vi ns
i nf r- !<: n í
po t r Bv i n : a
s.kladov2tc
prevence
;.; D Q t r ^ v i n
rro-
otrav
a
r.lc:.f.^,'r
V :-.••.-: t n r ; ' •:. p ř í p a d e : ^ cr'
-•'
'.:.•:,
. - j r:;:-:' ? r i s t i k y p o t r a v í n .
or-j ŕ o v - i r . : .
kterých
•' •: a --: r. •' f;" r i t e r v j h
cylo
jn.:n\
O"v-:v:'r..' : .-"'-:.•::,;
r-'..;,r!"-
v'.l n í v
aplikace
poradováno
lir.ovir.
o . : e ŕovr^n•.'
r;'l
:
;:/i."- t i n y
a
ávky
:ío::: aí-..v o'.~ 1 <3 s 1,.:.
zajiřtony
p ř i r\izxiyjj.
;or;
:;a:.rr.: o r a •:. r..'
rc'. r a v i n
loirnvir:
r
r,ahuľ o e 2 p r o h l a v n í
vy1;.^'*.,
J :.r-:ra - c v i n . . '
n
dávky.
' ' y . . i K . á l r ' -"•r.Cľ'.i •>.-:
::.o . \ D c v.,':.O'O:,.
:''.:Tv:r;i ľro
•'j.r:.-: r . : ' n e r o .••
^xi^tu.ii
J c-'"-?:".ť
p o . '• . c van.;' .••:. r í v e k j e : ' ; fO'-... i'..•:'.
p r o I-:;Í::ÍO.;
detaily
po/^Jh .•:vlá.' < t.
potravinu
ď p l i . - : a -1 •':. ::;•-;• v á n í
potr...v;.r.
k ?':•.
. ••'.'urana
klííení
rrainhor
a mihali?
•.!•'. ľ i ujc-JC';1 p l o d i n
,jako s e m e n a ,
':P r r- •; v-':- u s u ' e r / '
ovoce
— C.I-
0 .."
-
0,1
- 3,0
0,^
- 5,0
:.o
- ",o
:•• cm , r:-ouK-=,
vinr'-.h prodloužení s k l s d o v a t e l n o s t i
^,03
0,
r
potravin pori-
T^riäJ.f'iíoK ::káce (ovone, z e l e n i n a , r.iváso. drine:':, ryby) i:>i k ro i.'iKlní S5,
ir-.ibe;:e.
cle k o n t a m i n a c e
(;:araaon.v?h ) :;ia-
v>jec a d a l š í c h
potravin
a kr~
nív pnížení nebo likvidace mikrobiálního zamoření v suchých potravinárskych pŕíoaďí.'ir. ( ko ŕení , ř- kr ob , ensymo v é pří pra v ky)
", 0 — 1 0 , 0
r-terilaoní ozáření masa, drůbeže a rybích výrobků
x )
25,0 - nQ,0
•-. ".'."i-n-ri ' i
n*
n
r* Í" o ' i ' ' -''' '. C'
:o e "
o.c "•
• r'
o n:'
a
••; r i v .
; : . ' " ,
". r";' ••.
:'. .
potraviny r o r. o v ''
•."•-. ) - : ' ! ,
.4
0T.-~
n
e r o
i ;O . T . :
o z a ř o v á n í . :
dr'vlcy
i ;
xv
• . JI-
.;.'••
. Š K n . i i i..:;-; •••
o rř . r o v : n . í '
• ••-,:.
: ; i . / o ,
j : . - ;i;r;-::.::^.
v
!'j.r :" C
::..
:
r.- r 0
^!.-.-r.-.i .•.
c r r r - i f i O . : ••••: v . .
v y v o l - i t
•• r . - ; v ' i . o o v o r - o V !r:':..
r:';_.-
• " . . - k n 1 . ' •-.
v y v o l á n /
• • .-i!.~: t c
-J . . . i
•• •
.-;/:' • .no
-i ? p r o v ; " i . " ' . " . i : o
'. .M:.U." ";D.'.::oŕ--i na i--;'! r. o u". ;
•.1 ;'"3» '-.r..;'
ro
.'r:;, ,
•o
v
•-
"
h
•!
. ' - ' : ; : o
;•'';! e i l l fiy
l-lv=
*.'".,
iotu
.•'•"•vy
r.
.
I "7^;
::aan
o::n r ^ n f ' h o a.;.,
Vrcst-o c
~
."':• n . c : . r . o
3
varení ovocc
v;.':"-
iicvsrnvit
r: vý-^'?n"' -iľ"crj'.' ne^o
.":..';'. n : r.
•• ; ícr:i'.'ké
-•.• : ' i r ; : ; - p n í ,
y rc-r-i; ;;•:.:.o.- * i :•• l - r : - / : ;
n^yy^'y
"ťcrov"'
f v r.
"g^říklad
i'k-'in'
noro
a
/O
rvyrí
*•'-!. i n-,-
v v ho-
v.Vt-:>yľi-s
1"8?).
. ; r o " ! . o.':o
stí i . "o v á n í
dávky
y:2<~n
c::rfrenýoh
potravin,
••;•'?•
•/. '
iou : .
-• r - j :
O"áŕen:ír
:i KÍ* k. c-c n í
"
; " '
pre-r-'
.••' r. •;:. v y v o l á n - ' "kráti
::•:,':••: r- ,-:.
':•:;.••";•'
r ŕ í p g d = "^ ŕ.
•":>".r..y ' " ; p . ; s o o e n r
-f
-.
j a k o r. :: D ,'c::.r.
--thinovi-t
•". i r s ' - r ' ' 1 : ; r:.:
:
;
v,/v o l a r:
v v c/ o ro v a t e l r i ' ' .: r
•
•X
> o .• ' . : v ". • ~.' r.
o i,-í í" s r.:'
' - ; r o;n. o : - í ' ' r r : ŕ .
.
O:'
:;H?)ř u je
ro.^a:.
jííOiť v
.J v c . n l u á l n í :•::
popredí
:-:-Í;M:ÍĽ
".c::i\-
vhoäní
r: : C VT-. n .;
• .
r •.
. ^ "'.•:• ;.
. : ' : ; i
' : • _ . ; " '
• ro:..'
::•,
'. i
; i 0 i
ľ " íl I 3
r r c ' i •".": .
rí : y n a p 1 o i ; . r. .J
•_•. "
, ; : : ' r..T.,v:
•Io r í
, - r - T ,. ' .
.-' r . ;
•••:ž; o
.. -> ;
:o
^
..; • '..,
J
:.?•.
,'-. ~:: r . "
.' ^ o
" i • O •,' '
-•; •; 'i • • Ť. J. 1 ••' : r -
vr - L - i
.".r'., J o r n ,
a : . .
r
n ; , " ŕ . > - v eo . " í ŕ o r . : : -
v.. •
-O
' : . t j " i / " \ j - > ? r ^
c.
.ľ .
;•£• J -.-r. .:".•-. •.
:.;.'•.
o . . : L r c ri.:'.
- i ;.
.
., ,
;.••._•".';
p
.-. j c '
ov o v ,
K ' "
'! o a " u c t r o p i c k ný•?h re?, tlinn;;.":h i-:oroi-:or.o-::ii i 4i yy r : ;O'!n:' r.'".'-inňror.r.'.'
~
D
:;;
_
c "riC: "n-"
'-- i- -^ Q
v r„l3u 0rih.7i.vr:ent<
vc: i f : a ;: 1D":-i ";. .:&>rár:i] o r-':-;r
;-R.
ku e r vi c poítaveno
i-*f-:f?
V r
j-' r o á 1 o v.'•/.e n í
Jední.ia .j o ^ n e š k o d n í t j .^ÉOfit,
r. >o
'..no ŕ s t v i ní
t - ? h t o
podle
c
. ]_'"'".O
;•',.'• ; j r ' * ; ' l c : / * ; '
0 ' ; . ' :'
H k I. -. d o v a t e L Í] O .; • 1
;; r . l ^ v n í o ) .
d-.,voi-;
i:iii v r o o r ; : " a n i : . ; : ; ; ,
: ." :. '• \ . ; > - ? vc'-. \ '•'••>,.
zárenf
ortranloiiíT^ , r e s p .
,
p o u ": í v r-n
G RÍ Í ; - J '
"i-átn-q'
1
zR;i::e
:. c r ; L;", a ' i n í h o
; • ; . / > • : . . ' • .' . k ' . ; : ľ i - c : . ; h o r : r -
p ř e d s I . a v;;, j í ' ' í n ^ : *•; : r - • ,'
eaer.íi?
port-;,
^":---:-. r
: O :
K
:•••;• .:-\rh 'l
> :-.-': -,] n r-.:" i
p - - i : o:'.n•.' "'J:
tj
ixpír-'í
.•? p o * r o M t f l P .
:-:•' . ' v • •'" . i :. t •• .' n e r o :
z á ř e n í
m-'ľity-'}'
Dr.-- ini.-"n-:..
od.stransdruhí
a
. -i r,
: J
\
l
:
D V "i '•• : .
: r v.':-; 1 -..:
n
oJ J . u . o \ - > i
;. . v c t. : >'••! G r: :1 Í ;
oc. 1 "•!.;—
;
f
on i
.- i-:l>5'\ OVÍI
íl--."' ^ ľ. r.^
'.el:
rr;dlou:'
!v r ;: : :ni
t; ,yĹ na
TC ť- C a
.....
K "i 'j I" •
:-> C
u O J . '
c?''Ci;cr^_
o.""-: ř c r i L U
r.y
nor,1.1".!
i,
nc/p.ííio^u,;;
• : -L O •» ' • r . ' ,
u'"" .i
'..' J'; ' u u n j..
K".-..• vf;
.-t r a r . ; '
v - . ' . r ' 0 b - :.. ,
;ŕ:
v
rj
po" n ; ' i á i n . í
ro:.vc:-:: ; v,i T, >•*: O i i
.. U í
n-: .".••.-
npncrfo
:
> J .-: * • r i e .T, I V " c r
: ' o r . i " v> n
•'.•a;-:
i
v?
.::r.ra/p-
J
-
•
•
•
(
'
.
-
'
•
' ' . T . 0
."* •" [
;'
:
, • : r . - : c ; ::
i- ;• .'.::
-..-.c ; : ' j ' ' " . : ' - '
"i.---. :
m
'•-;-'
''••: ''. '
••-
•
( T u
•-<• ; .;'
r.;'\ • •. •...'• • + v i r r.v.'':r;
;';no:'.r.-
. ?'.,::j.y L - l o V ' '
.)••-"
.:.
; n :'-''••: c (ľ :vr:
• -~: '•••(-_•
:
.:'3vin:
". •• v-.z?;
•'
H* • . ' • .
r
o.
.
v
O Í . Í Í M
F l e 3 . ; i ~
e ?
• a r . ' • •
p ř i p r a v ' n
r-o •. j •-. •••••/• ' í m u n i ";;.v , V y .
".:"i''r":' ':;-uc ;3 ;;j'del pro :•.].'? p.:'--:.:.
ľ r •::••.! vár. H ' :i<
\'ý ".'L-.r.r'.
t-i:!
apra
v prcver.-^i
o s ' - ^ ť Ĺ"':, - ' z i k c v ý c h SK1;.; ?• 'r o 1 k ••'" 'i,
r
:ív::r;:;.
E t. y r v c h
o^řarv;
••;;i::drioe u j : . c í v :-v.; ner[r:• ':
iié "po-.'. :-'.l.ačy v d o s u d ii£; r ' : -v •-' a o s t i v-.
•> -
v <- - • -, T -
A3flj
w
- ' " - • . ^-. *. r ^ . 1 n ŕ
;• r c ;i*-í1'.")
vérn
tsarcvanj/cíi
-'-c t o t o
ó
^ . "^
r-
,' i - ^ ' " '••• i
t o x i k o l O;~.'. ^
zpracován":' ;..-
mi ícr:.")'r j ol o;-I okr' p r o t i ŕ.-r:;;.' . pi á vr.í s c h v a l o v á n í JE'"?': i;:0
na uárr:"
a v r-íHioi Gocie;;iJ ',.11
Olor.ľiíých
státu.;
r.-ji". r.."
pro CTRŕovanó potraviny'' • -» :
: . "i r j ir.
.o
: o ;. : : .' r 7
li h •:.!•;•
Progresivní Sboriiík
zo S k o l e n í
konanéhe VYLÁLA:
t e c line i o;;;!,-; v ; ^ ^.VM~ář:jkén
p n i r . •vir::_' :/sk;' cl: ~ P c hrio 1 o &Ů
v e d n e c h 2 ? c -;. 2.;.
Pobočka 7U?P CSVľS Střediska potravinářského 120 21
průmyslu.
h7:n' : i 19B7 v P r a ^ e technických
informací
průrvy G! u /:ľTl/, LonoVíjiská
Praha 2 5
55,
v durnu 19-7 ;iak© .qycji 15«
publi-
kaci nákladem STI PIÍEKLÁD:
referátu
KLiDAKCĽ:
I n g . L,
TISK:
VIJPP - S t ř e d i s k o
•
Prof.
-J„ r a r k a c e lľi;> Zc Rusý
Chýlocvd,
potravinářského NÁKLAD:
In..> I .
Eužcnvá, ř.TI
tec'iiiLoi.-ych inír.r.v.Hc.í průmyslu,
Praha
160 v ý t i s k ů
OÍóLO PUBLIKACE:
60/761/87
rORMÄT: A4
Počet
stran:
138
Obr,: 5
ffiab:
8
PRAKTICKÍ MOŽNOSTI VYUŽITÍ VARNÉ ĽXTilUZĽ Pľíl VYROBÍ! TRVANLIVÉHO PEČIVA
Dii-l.-Ing. Welfgang Oelsner Werner & Pfleiderer GmbH Ti,eodorstr. 10, D-7000 Stuttgsrt-30
1. Úvod Extruder, již desítky let známý strojní systém, prošel v průběhu svého vývoje mnoha obměnami podle nejrůznějších požadavků. I dnes nalézá své hlavní Qj-latnění v plastikářském, gunárenském a chemickém průmyslu k príprave a předpracování surovin, k výrobě kompoundních hmot a k extruzi polotovarů i hotových výrobků. V potravinářském a krmivářském průmyslu získala v posledních dvou desetiletích silně na významu varná extruze. 0 tom svědčí stále širší nabídka extrudovanýcb druhů zboží. (obr. 1: Příklady výrobků, připravených varnou extruzi) Na obrázku 1 předvedené varnou e-xtruzí vyrobené výrobky pozůstávají v podstatě ze škrobu, bílkovin, cukrů, celulózy a tuku. Varný proces probíhá kontinuálním mechanickým a tepelným přívodem energie v několika sekundách. Při tom se škroby zmazovatí nebe che.nicky modifikují, bílkoviny denaturují a cukry rozpouštějí, taví nebo karsmelizují„ Celulóza zůstává zachována jako strukturotvorný prvek, zatímco tuk tvoří se škrobem komplexy /!/. Vysoký obsah škrobu vede ke značnému stupni expanze při křehkosti struktury, jaká je požadována u plochých druhů chřupavého chleba, snacků, snídanových cereálii, instantních produktů a krmiv. Vysoké hodnoty obsahu cukru vytvářejí spolu se škrobem gumovite pružnou strukturu, typickou pro lékořici a ovocné gumy, v kombinaci s tuky a případně i se sušeným mlékem vznikají krokanty, kandyty, cukrovinkové nebo čokoládové hmoty a konečně při vysokém obsahu elastornerů i žvýkací gumy2. ^y_stémy__extruderu i
Obrázek 2 dává přehled systémů extruderů, jaké m/me dnes k dispozici. K zušlechtování potí©vinařských výrobků se z nich v průmyslovém měřítku ponejvíce využívá jednohřídelových strojů s drážkovanými nebo spirálovanými tělesy a dále dvouhřídelových souběžných i protiběžných strojů.
- 3 r
Xiizné jecín^hřidelové systémy nají při varné cxtruzi potravinářských hmot tu potíž, že zmazovatělé, denaturované nebo netavené produkty, jako škroby, bílkoviny nebo cukry v djsledku chybějící samočlatící schopnosti mohou ulpívat a pevne se připalovat na šnecích nebo na tělese- To pak půsooí pulzace, znečišťování produktu a potíže při čištění samotného stroje při přechodu na jiný výroook nebo po ukončení výrobního úkolu, iíovnčž chybějící intenzivní promíchávací účinek^ potřebný pro předúpravu surovin, omezuje pružnost použití tohoto systému velmi značně. (Obr. 2: Systémy extruderů - přehled) Dotykové dvoušnekové systémy - s výjimkou zlepšeného mísícího účinku - nemají proti jednohřídelovým systémům žádné podstatnější výhody, protože se vzájemně neotírají a je u nich rovněž nebezpečí zanášení produktovou hmotou. Používá se jich^převážně k vytlačování a tvarování žvýkocí gumy nebo měkkých žyýkacích hmot, přičemž tepelný proces je předřazen před tinto tvarovacím extrudérem. V podstatě se dnes soustřeďujeme ve varné extruzi n.n souběžné samočisticí plně do sebe zasahující dvouhřídelové systémy, typově představující nejčastěji v potravinářském průmyslu používané řešení a díky pružnosti použití vhodné ve více než 90 % všdch technologických problémových zadání; Pro určité speciální produkty, převážně z oberu cukrovinek-, s p soustřeďujeme na•protibežný komorový šnekový systém, vyznačující se, díky nucenému posuvu hmoty a úzkému spektru v drže významnými výhodami pro tepelný přívod energie vedením tepla do vysoce viskožních produktů, jakými jsou například cukrovinkové hmoty. Surovina je přiváděna v tomto případě převážně v podobě předmíšené slurry (brečky), dávkované pomocí čerpadel. Tyto šneky s protisměrným stoupáním, na rozdíl yroti šnekům se sousměrným stoupáním, z důvodů otěru smějí rozptylovat mechanicky jen málo energip a
ce.reálií, o- nichž se bude dále pojednávat. 1
Chji "ík •.t:rÍ3"„icK;.-r:: r:'- moderní nxíruáéivvc
..-.:_ je je ~..J. že těn
lesn a prvky šneků lze sestsv.-vet p,-dle jed/;„-t ivý?h procesních teehnolcgických úkolu (c^r. 3;(ubr. 3: ôtavobr'icový systvín extr^déru OO^Ti:"JA) mezi násypkovyrni těle;;,y pro dávkování p^v^'^h látek, tílesy, která rají ne^o ner;-ií vrtané jírrky pro ujdření teploty a tlaku a pro přidávání tekutin nebo odber vzorků. odvzdušnovGCÍ
tělesa rro volné odvzdušňovaní nebo odtah vakua.
Na šnekové hřídele oe navlékají jednotlivé prvky, které mohou dopravovat, alo i mísit anebo působit střihem, takže i zde je možno se přizpůsobit zadání technologického postupu. Tohoto principu se u firmy ;/P používá u soi běžných i protibžžných extrudérúo
Jako trvanlivé pooivo so obecně podle' výrobu příslušné literatury (2,3,4,5) označují jenné pekařské výrobky, které nají při správném způsobu uskladnění dlouhou trvanlivost a skl^dovatelnost bez újmy na poživstelnosti. Extriizně-tepelně v, robené produ v ty tyto podmínky neomezeně splňují. U původně velí;.i jednoduše tvarovaných a aromatizovaných snackovych produktů, jako jsou kiť-ařičné vlnky, arašídové flipsy nebo cibulové krouš'-y bylj možno podstatně svýíiit atraktivnost a tyto výrobky se dnes vyrábějí v mnoha obměnách receptur*s tvarů, s polevami, povlaky
nebo náplněmi. V důsledku toho se mnohem náročněji
připravují a i nabízejí..Obrázek 4 ukazuje standardní provedení zařízení, jehož jsme použili pro výrobu r- od ií'i:'ovan;.'ch škrobů r. nouk, ale také pro všechny přímo expandované obilninové výrobky. Při tom vycházíme z jednoho nebe více d -ivk^vJr í pevných prísad a z jednoto čerpadla pro dávkování vody a dále z dalších čerpadel pro ostatní kapalné přísady, jako aromrtické složky, med nebo slade
ij
(Obr, 4: Zařízení pro výrobu přímo expandovaných výrobku) T\to exirudéry mají 3 - 5 tělesových segrentů (ponúr délky k průr.ěru je asi 12 až 20 D; a na tresce mají plynule regá telný grar.ulační nůž, sloužící k tvarování. Výrobky jako plochý chléb připadni oplatky nebo koextrudované plněné trubičky se krájejí až po odpaření zz předsoušecí a chladicí linkou. 3.1 Joko příklad úplného zařízení pro výrobu neutrálních nebo i sladkých extrudátů nyní popíšeme autoretickou linku na plochý chléb, tak jik dnes n-příklad pracuje u firmy J DUS ve vVeissenhornu (obr. 5 ) • (obr. 5: Automaticko! lir ks ns plochý chléb) V této lince samočinná váha naválí aprávnoo směs, ,která se pneumaticky předmíchává, ukládá v meziskladoven prostoru, dávkuje se, pak. se pomocí extrudéru CuNTINUA s výkonností 500 kg/h tepelně upraví a vyt-aruje přestavitelnými tryskami (obr. 6 ) . Vystupující prameny se odtahují a střihají; dopéka^í se v infračervené peci asi 10 sekund, takže se dosáhne konečné vlhkosti mezi 3 a 5 V&, pak se výrabky chladí, rovnají do sloupků a balí. (Obro 6: Zařízení na extruzi plochého chleba) Krotre přímo do ortsi aroiiiitizovaných 3 slazených výrobků jsou nyní na trhu také - a to ve většině - dodatečně aro. atizované, plněné a cukrovou nebo čokoládovou vrstvou potažené obilninové výrobky. To se týká jak snacků, tak i snídaňových obilninových výrobků, i plochého chleba a oplatkového sortime'ntu. V poslední době vyvinutý koextruzní postup umožňuje přímo během extruzc vstřikovat plnicí hmotu, sestavenou na bázi tuku a/nebo cukru, do individuálně tvarované obilninové trubičky. Obsah vlhkosti- lze u extrudovaných oplatek, profilů nebo trubiček nastavit po extruzi a bez dosoušení na 6 - 8 %. Takto extrudov?né výrobky jsou bez dalších dosoušecích stupňů již chřupavé, křehké nebo drolivé a dosahují včetně naplní r-inim.'.lní skladovatelnosti přes 12 měsíců.
- 6 -
Jo-li ree-ctjra prc ex;: udcvená tělese r-r: rr/ sr.vô::; .^-.iívitelná, n? plnicí hmotu se Mače řada zvláč-tních požadavku pcimí-itných charakterer. produktu případně výr-„tnír~ c:stiicuLxtr-jdovrná tělese nají obvykle vodní aktivitu mezi 0,5 - t.C e.; . v To vede u plnicích hmot na bázi vody, j skymi jscu napří l5č r očné pasty k jevu, 2e voda z náplně přechází do obalu nebo oplatky s ziríkší ji. I'role d ke n toho bj-v^l chulový dojen kousnutí do kartónové lepenky. Zde se- naskýtá možnost primí^ením například jablečné: o pektinu do ovocných post snížit tuto hodnotu aw« U oplatek, sendvičů ::ebo dodatečně plntných profilů lze také nanášet oddělovací vrstvu,, například z tukové glazury, aby se pronikání vlhkosti zpomalilo. Plnicí hmoty na bázi tuku nenají žádny, nebo nrsji jen nepatrný obsah vody a tím je hodnota a pod kritickou fázi. Lze je obvykle snadno připravit a aromatizovat, například kořenně jako sýxy, pizza a masné pasty, nebo na sladko j^ko čokoládové, jahodové, malinové a vanilkové tukové náplně, i Tabulka_l znázorňuje jednoduchou základní recepturu ne sladké sendvičové náplně„ •?2^L:1L:§_1 • 2ákladn_L receptura pro sendvičovou náplň: - moučkový cukr 47,C % - tuk (bod tání 32 °C) 34,9 % - plnotučné suš. ml e k. o 15,9 % - lecitin 1,6 Vo - příchuí např. vanilka - podle údajů výrobce. U koeftrudovaných trubiček je třeba mít na zřeteli, že plnicí hmota v cblajti trysky bude vystavena zvýšené teplotě, která ji ohřeje na cca G0-G5 C. V torito případě je třeba používat teplertne stalých tuků, aby je zajistilo rychlé vykrystalizování plnicí hmoty po procesu naplnění. Tukové náplne s .ízkýn bodem tání nasáknou do obalové hmoty dříve, než motnou ztuhnout.. Výsledek pak je zamaštěný a jen zčásti naplněný výrobek. Ta^é krájení je u
ot ioke „ T •= i; u 1 "< v 2 ^ 3 dáve j í 7:"-^r-l--!j r^r'ní pro koex cr^d.. vene výr.cky, j'^k J- vyvinula ns::"'--'l4-: i'ir~? Hearnann and neimer. Obsahují obecně tuk s vysokým ť.^ľ. lani, Který ale nevyvolává nepríjemný loj ovitý crutový 'ľ'-!: uik.? 2: jyr. v á n pln pro sl"no-kořenne výrobky ý měkkýý tuk s beden tání 32 C, , nspř. Ivjracrern, Friwessa, NL 25 '<>£ Zxií-e.r.á sl^di'á syrovátka nebo rozprašováním sušené odstreděne mléko 20 kg Nursp^n (prnľená sojová mouka, Edelsojs. Ker.burk) 12 k£ iv..'Stlinný tuhý tuk, bod tání 36 ^C (n^pi'. v/es c o Special E; Friwesa, NL 10 >,j •ŕodzeínnicový olej 8 k p. Suňené žloutky (například od Sanova, Hanburk) 7 kH Fie ičný práškový škrob (napr. Weizella; Kroner, Ibcenbursc^ 6 kg Gýr v prášku . 4 kg L leká renská kompozice (například DI..-V, NL) 3,0 Prášek Cessa (Friwessa, líh) 1 kg Sůl 0,50 kg 207 049 / oy 321 óuché sýrové arona typ čedar s přírodníni aromatickými látkami z přírodních surovin 3 kg 100 kg (s l-Ts'-svým sv.lením firry Kaarnp-in <-bc Rein-er) s.^ :
Oříškové krémová náplň pro sladké výrobky
f.iOučkový cukr Speciální tuk s bodem tání 36 C p ( ř i i N) (např. Ivoralig; Friwessa, Rozprašováním sušené odstředěné mléko nebo syr .vátka K~keový prášek výrnzne zhnvoný tuku Laktóza Jemně r^leté lískové oříšky Speciální tukový prášek (např. prášek Cessa;Friwessa,NL) Lecitin 204 852 / 65 faO2 lísková oříšková příchut s přírodními aroii.atickými látkami z přírodních surovin (s l~skavým svolením firmy Haarraann ... Keimer)
42,00 k.g 27,50 kg 9,0 kg 8,00 kg 6,50 kg 5,0 k^ 1,00 kg 0,50 kg 0,30 kg, 100,00 V;..
_":••: j'/, ryl
zr.i::-'.r.^,
jr~ pí „ rpr.io r:_v : :• ';..".r-c
:;-:c:iin::f:
; lnicích h".^t, 'etc re jeána^: ;:<- r.r. teler. r.v Jľ:"' plnicí kanál jscu vyjtóver.y v ::wažr'.ý ka:::-U řízena bar^ostatně, je rr.ožno v rrípadě potřeby j,ct současn- n-'* n úznó n J :ko další vTi.onts lze koextrudcv-Tný a puuze zčásti plniný pre::-en vést pres koir.bincven^" v;, velcvaoí, razící a strihací s t r o j , a tak lisovat sendvičovité ploché oplatkové výrobky. Také u teto linky se zboží okanžitě po nakrájeni pŕea.'.vá ''o glazovacíhc, povlskovocíhc zařízení případně do balicího strojo. (Obr, 7• Kráječka plněných trubiček) Pro teplotně choulostivé plnicí hir.uty, jako například pěny, existuje také možnost dodatečného plnění tzv. U-piofiiů, jak prnktiki.;jr již úspěšně firin-3 Bio-Producta (obr, S) . (Obr. 8: Tyčinky s jogurtovou rejp. oříškovou náplní) Tato fora". výroMcu poskytuje také možnost plnit zboží náplněmi .s kejsky Čokolády nebo oříšků, které by úr.kýrn průřezerc koextruzní try s ^-y ne pr o š ly, Další variantou je no bázi plochého chleba extn.id.ovaná opl?t)-:o, která se pak sestaví do forny sendviče ; přičer-2 i zde se ~ůže ukiád&t iris rs i oplať-y individuální náplň - například oříško-nu^átová s kousky oříšků (obr. 9)» (Obi o 9' i^xt^i^.ov-jrié oplatk.y a sušenky - .-. ohľázk^ ) Tedy také jedaoduché tenké sušei.ky napříklac r peprninlovou příchutí a čokoládovou polevou jsou jednou z variant linky na plochý chléb. Protahováním pásku e-.truťlátu přes růžicí válečky lze vytvořit strukturu výrobku podobnou tradičném oplatkám.
ii j zhodný r, 7 n ak err. výhodnosti tchoto principu výrob) m základ t e tru'ze je značná' nezávislosť ha j .kosti mlynárskych výrobku rŕi ses t u-„vár.í p, stepů a receptur z -hlediska obsahu nebe jakotti bílkovin, «nzýrr.~ticl-:é aVtivity nebo stupně vysílání či jemnosti iViletí a rovnoiuirnosti rozložení vulikosti částic. Krone klasických pekařských druhů obilí pšenice v, žite; lze rovněž zprncovŔvat jinak pekařsky nepoužitelné druhy jako je rýžo, kukuřice, ovo'8 pohanka jednodruhově nebo i ve sněsích. Výroba "Reformních" a dietních produktů se značně zjednodušuje, protože joou bez problému možné přídavky náhradních sladidel, je moino upustit od přídavků soli a lze používat i bez1epkových škrobnatých výrobků a materiálů, jr-ko napr- kukurice, pohanka a luštěniny, možnost poměrně volného utváření receptury, kterou není nutno sestavovat's' ohledem na pekárenské a pěkárěnško-reolo^ické' požadavky, umožňuje dosahovat zcela nových chutových směrů a tvnrů výrobků. V dalším se budeme zabývat vlivy, případně orezeními pro přidávání tzv. balastních.látek, cukru nebo sušeného mléka k obilninovému extrudátu (6)=
J^ko príklad obohacování plochého chleba balastními látkami sr jak vyplývá z obr_o__10 syster.aticky zvyšuje podíl pšeničných otrub až na 65 %. Otruby jsou v pšeničném zrnu zastoupeny podílem asi 17' %'* Pokusy býiý ukončeny při'dosažení 65 %', protože při ještě vyšších hodnotách obsahu otrub bez příriavku vody se vystupující droiivý pramen otrub rozpadá. (Obr. 10: Salastními látkař.i obohacený plochý chléb) Balastní látka, která se energie v plastifikačním asi o 25 'C. To a kluzné fikovoném šírrobu snižují
v extrudéru nenarušuje, zvyšuje přívod pásmu, přičemž současně teplota stoupá vlastnosti otrub v homogenním pL-istiviskozitu a tím iextruzní tlak.
- 1C Extrudát n jtľ'jb n Mřks " je tře ca
prortý otrub zpočátku nabývá se st apajícin přidáváním hnľ'-l -sti, chřupav.ati a zrnitosti na chut. Ilouštka 3 j ii z 2 rxtrudóren téněř nezvětí-ují. Zvyšující ^e tvrdos přičítat st .upající hustotě chlebové hrnuty.
I pres tyto nepříznivě- se jevící účinky J3ou otrubové výr .bky s .-cssheiT otrub 65 - 85 Ve ^bch:
-i] cukru jako'přísady vznikají podobné závislosti jeko u otrub (,>br. 11). oilný pckles tlaku, energie a stupně expanze je tu následcrém efektu zřídnutí, vyvolaného rozpouštějícíre se a karam.elizujícíci cukrem. (Obr. 11: Plochý chléb obohacený cukrem) Tím se objevují při stoupajícím obsahu cukru zajímavé aplikační mužnosti. -Například při nízkých procentních hodnotách se dosahuje zjemnění i drsných plochých chlebů, přídavky nad cca 10 c/o se používají do snídanových obilninových jídel a sladkých snacků, s přídavkem asi od 25 % výše se dosahuje charakteru sušenek a oplatek, vhodných na další zušlochtování. Ľ'xtrudát je p^^ tupne s přidáváním cukru tenčí, chřupavý a přirozeně 'sladký.
Při používání plnotučného sušeného mléka převažuje vliv tuku, v jehož důsledku se energiena extruzní tl^k poněkud sníží a stupen expanze při 20 % přídavku plnotučnéb.. sušeného mléka poklesne asi na polovinu. Viz obr. 12. (Obr„ 12. : Plachý chléb obohacený plnotučným su^cnyn uiléVem) Částice tuku působí již při nízkých koncfinťrscich (4-5 /-) zr.ěn^' extruzních podmínek a vedou k vylisovávání tuku na trysce. Při přídavku plnotučného sušeného mléka 20 % se ta1- ového obsahu tuku již dosahuje a tyto reakce jsou již pozcrov3 i,elné.
-
li
-
Ľc zvyšují :ír. s,- přídavkem mléčném prášku jo výrobek hnědší, výraznější chuti, křehčí a snáze se na něm udržuje ražení. N^k-T.ec ještě pohled na předpokládané petřeuy energie rr- výrobu extrudJVoných druhů trvanlivého pečiva v porovnání s tradiční pečivárenskou výrobou. Spolkový výzkumný ústiv pro spne-vání obilí 3 br-mbor (Bundesforschungsanstalt iur Getreide- und Kertofrelverarbeitung) v Detmďiu k této otázce soustředil údaje e uveřejnil je (7). V tobulce 4 jsou tfto data nicrne spotřeby ener,řjip vyjídřena v k'.Vh na kí produktu.
Střední rpvrna spotřoba energie n? výr.jbu chleba, běžného pečiva a
jemného pečiva; Chléb a pečivo
nernó. spotřeba kwh/kg
Pšeničný toustový chléb (formový)
0,'^5
Pšeničnožitný chléb Chřupsvý plochý chléb (Knackebrot) 3ožné drobné pieničné pečivo
1,05 4,15 0,95
energie
Jemné pečivo: Kynuté jenné p-čivo . Slané pečivo, tyčinky, preclíky Krekery z kynutého i prásl-^vého těsta Tvrdé i jen-:né such°ry, perníčky
0,55 1,65 1,00 0,70
ousenky, tzv. "piscové" pečivo
0,60
3uchý plí.chý extrudát
0,25
Tyto údaje z ohrnuj í potřebu cr.rrrgie od počátku spr cování surovin až do hotového výrobku. Nápsdnýir ny t orat t.- sestavení je, že výroba chřupavého plochého chleba " 'nockebrot" má lG-násobnou opotře -a energie v pv,rovnání se suchým plochým extrudátem. I při porovnávání části "Jemné r e ~ čivo" spotřebovává výroba tvrdých i měkkých sucharů nebo krekerů
- 1? troj- až čtyřnásobek energie oproti extrjdovanému trvanlivému pec Lva. V podstatě je možno konstatovat, že vernou extruzí vyráběné pečiv..' vykazuje z hlediska marné spotřeby energie _ c ústupem nejnižší hodnoty. . Výhledy oylo možno p.. psát několik rôzností vy.ižití v í m e extruze v sekt.ru výroby trvanlivého pečiva. Je možno vycházet z toho, že se •ines n-lézárae teprve na počátku tohoto v
