Saturaèní kal možnosti použití a vlastnosti

ŠÁRKA: Saturaèní kal – možnosti použití a vlastnosti

Saturaèní kal – možnosti použití a vlastnosti APPLICATION POSSIBILITIES AND PROPERTIES OF CARBONATION LIME

Evžen Šárka – Vysoká škola chemicko-technologická v Praze

Saturaèní kal je vedlejším (odpadním) produktem cukrovarnické technologie. Oddìluje se pøi filtraci 1. saturované šávy, následnì se v prùbìhu filtraèního cyklu vyslází vodou, aby se obsah cukru v kalu snížil na požadovanou hodnotu. Filtraèní koláè v sobì obsahuje kromì sraženého uhlièitanu vápenatého další vysrážené nebo koagulované necukry surové šávy napø. vysokomolekulární koloidní látky nebo na druhé stranì nízkomolekulární vápenaté soli. Sušina kalu závisí na použitém filtraèním zaøízení, u dnes používaných mechanizovaných kalolisù bývá 65–70 %. Formy úpravy saturaèního kalu Saturaèní kal lze dále využívat a dodávat buï v pùvodní podobì, nebo je úèelné jej vhodným zpùsobem upravit. V úvahu pøipadají napø. tyto možné modifikace: - naøedìní vodou za vzniku suspenze, - tøídìní této suspenze podle velikosti èástic napø. pomocí hydrocyklonù, - sušení, - kalcinace, - granulace, - smíchání s dalšími látkami. Pøi kalcinaci, která probíhá pøi teplotì minim. 600–700 oC, jsou plnì rozloženy organické látky (1).

Používané i navrhované využití saturaèního kalu Využití jako hnojivo a podobné možnosti uplatnìní Velké objemy a složení saturaèního kalu pøedurèují jeho využití jako hnojiva. Aby však bylo umožnìno toto uplatnìní, je saturaèní kal klasifikován nikoli jako odpad, nýbrž jako produkt cukrovarnické technologie. Jeho obchodní název se liší podle zemì pùvodu – napø. v Nìmecku a Rakousku se používá Carbocalc, ve Velké Británii Limex, v Èeské republice šáma. Pokud se k tomuto úèelu v nìkterých státech využívá kal z rotaèních vakuových filtrù o sušinì asi 55 %, naøedí se, a pak je z cisteren rozstøikován po poli. Kal o sušinì 70 % se rozmetává po poli bez pøedchozí úpravy. Hlavním úèinkem saturaèního kalu je zlepšení struktury pùdy a snížení její kyselosti, což zlepšuje aktivní život organismù v pùdì. Uvádí se, že napø. dávka saturaèního kalu 10 t.ha–1 o sušinì 70 % zvýší pH pùdy z 6,0 na 6,5–7,0 (2). Kromì vápníku dodává saturaèní kal do pùdy i další potøebné živiny, jako dusík, fosfor a draslík. Doplòování tìchto prvkù je pro správný

LCaØ 124, è. 12, prosinec 2008

vývoj zemìdìlských plodin nezbytné. Napø. podle FECENKA A LOŽKa (3) 1 t øepy (souèet hmoty bulvy a chrástu) odèerpá z pùdy 5 kg N, 0,7 kg P, 1,0 kg Mg a 1,3 kg Ca. Klíèovým faktorem výživy øepy je dusík, který ovlivòuje výnos a kvalitu produkce, fosfor se úèastní pøemìny sluneèní energie na sacharosu, draslík mj. pomáhá v regulaci vodního režimu rostliny (4). Síra jako dùležitá složka saturaèního kalu nebývá pøíliš zdùrazòována, pøestože má srovnatelný obsah v kalu jako kupø. dusík nebo draslík. Snížení imisí síry v poslední dobì má za dùsledek pokles obsahu síry pøístupné pro rostliny v pùdì; spady síry asi 5–7 kg.ha–1 (podle ÈHMÚ v roce 1999) jsou již nižší, než požaduje vìtšina plodin pro optimální rùst, výnos a kvalitu (5). Kromì využití kalu jako hnojiva v zemìdìlské velkovýrobì lze uvést tyto další pìstitelské aplikace: - Využití kalu jako hnojiva pro zahrádkáøe. HAVLOVÁ (6) navrhla zvýšení sušiny saturaèního kalu smísením s prachem páleného vápna. Zaøízení zahrnovalo kulový mlýn, hnìtaè, kalandr (vícechodý válcový mlýn) a balièku. - Využití saturaèního kalu k rekultivaci vytìžené pùdy na skládce elektrárny. Bylo uplatnìno na skládce elektrárny Hodonín, kde úseky úložištì popílku byly proloženy vrstvami saturaèního kalu a následnì osázeny ovocnými døevinami (7). - Pøídavek do kompostù. Napø. firma Ricoter Erdaufbereitung AG zpracovává tímto zpùsobem pevné odpady cukrovaru vèetnì saturaèního kalu z obou švýcarských cukrovarù (8, 9). SANCHEZ ET AL. (10) doporuèují používat saturaèní kal pro urychlené kompostování kávové vlákniny. - Souèást vermikompostù, ve kterých dochází k pøemìnì organické hmoty na èásteènì humifikované organické hnojivo za pøispìní dešovek (11). Dosud existují ve svìtì lokality, kde se pìstitelské využití saturaèního kalu dosud neujalo, souvisí to mj. i s nedostateèným strojním vybavením zemìdìlských farem. V tìchto zemích by další využití kalu mohlo mít ekonomický význam pro rozvoj oblasti. Vzhledem k souèasnému poklesu kapacit na výrobu cukru v rámci EU o více než ètvrtinu od øíjna 2007 (12), a tím i poklesu produkce saturaèního kalu v Evropì, by v okolních zemích mohlo být zajímavé i kal sušit a exportovat do Evropy napø. prostøednictvím existujících cukrovarských spoleèností EU. Kromì toho existuje možnost i dalšího využití saturaèního kalu. Tomuto využití zatím brání nìkolik faktorù jako: - nižší produkce kalu, daná již uvedeným snižováním kapacit výroby cukru, - velká disproporce mezi pomìrnì nízkou kapacitou závodù, které by mohly využívat saturaèní kal k prùmyslovým úèelùm, v porovnání s vysokými kapacitami zpracování øepy 10 000–20 000 t.d–1 ø. moderních evropských závodù.

349

LISTY CUKROVARNICKÉ a ØEPAØSKÉ

Tab. I. Bilanèní propoèet podílu CaCO3 v saturaèním kalu v ÈR; historické porovnání, poslední údaje vycházejí z údajù Geblera (34) Velièina

Jednotka

Zaèátek 90. let

2007 prùmìr

2007 nejlepší

pøídavek CaO

% ø.

1,80

1,10

0,72

odpovídá CaCO3

% ø.

3,21

1,96

1,29 0,65

CaO/Nc

0,85

0,65

Nc

% ø.

2,12

1,69

1,11

epurace odstraní

% ø.

0,64

0,51

0,33

ztráty cukru

% ø.

0,08

0,08

0,08

sušina kalu celkem

% ø.

3,93

2,55

1,70

CaCO3/sušina

%

81,79

76,96

75,71

CaCO3/kal

%

53,16

50,03

49,21

Nc – necukry, v bilanci se pøedpokládá epuraèní efekt 30 %.

Na druhé stranì tato diverzifikace využití by se pravdìpodobnì pøíznivì odrazila na zvýšení efektivity produkce výroby cukru: - nebo saturaèní kal by se stal dalším cenným produktem cukrovaru, - zvýšením jeho ceny vzhledem k narùstající poptávce. Využití saturaèního kalu jako plniva V posledních dvaceti letech bylo navrženo nìkolik možností využití saturaèního kalu jako plniva. První zkoušky se týkaly využití v prùmyslu plastu a kauèuku, kde se karbonátová plniva široce využívají. SMELÍK ET AL. (1) navrhli k tomuto úèelu využívat upravený karbonizovaný saturaèní kal. Výhodou karbonizace kalu je odstranìní organických necukrù, nevýhodou je ovšem vysoká energetická nároènost tohoto øešení.

Obr. 1. Cyklony na separaci èástic saturaèního kalu

350

KOTEK ET AL. (13) vyzkoušeli použití pouze vysušeného saturaèního kalu do kompozitù vysokohustotního polyetylénu a recyklátu obsahujícího nízkohustotní polyetylén, na øešení byla podána pøihláška vynálezu (14). Mechanické vlastnosti kompozitu byly srovnatelné s kompozity obsahujícími mikromletý vápenec. Podobnì BOUAISSA ET AL. (15) se zabývali reologickými vlastnostmi polypropylénu plnìného saturaèním kalem. VACCARI ET AL. (16) provedli zkoušku výroby papíru s 16% pøídavkem saturaèního kalu, kde velikost èástic upravili pod 20 mm. Tento postup byl VACCARIM (17) patentován. Kromì diskutabilní barevnosti papíru èi lepenky by mohl nastat problém s obsahem organických látek z kalu, s dùsledkem postupného zvyšování tìchto látek v uzavøeném okruhu vodního hospodáøství papírenského závodu a s rizikem vzniku nadmìrné mikrobiální kontaminace (18). Další možností aplikace kalu, kterou se zabýváme na našem pracovišti a bude jí vìnováno samostatné sdìlení, je využití jako plniva v lepidlech. Další možnosti využití saturaèního kalu Cukrovarníci z pochopitelných dùvodù uvažovali o využití tohoto odpadního produktu pøímo v cukrovaru. Jednou takovou aplikací byl vynález VK-krída, kdy se promytý a vysušený kal použil k ochranì skladované cukrovky (19). Samostatnou kapitolu možného využití tvoøí opakované využití saturaèního kalu pro výrobu vápna v cukrovaru, které pøichází v úvahu zvláštì v oblastech s nedostateèným množstvím vápence (20, 32). Tato aplikace má však svá omezení vlivem možného zkoncentrování nìkterých necukrù v technologii pøi recirkulaci CaO. Další nevýhodou je 2–3´ vyšší energetická nároènost výroby vápna (32), daná pøedevším spotøebou tepla k odpaøení obsažené vody, spalná tepla pøítomných organických látek nejsou ke kompenzaci postaèující. Kalcinace se mùže provádìt buï v rotaèní peci nebo v klasické vápence, kde je kal napøed smíchán s jílem na brikety (21). Vrátíme-li se k zemìdìlským aplikacím, saturaèní kal byl nìkterými autory doporuèen jako pøísada do krmných smìsí, kde doplòuje pøedevším chybìjící vápník pro výživu zvíøat (lze jím nahradit mletý vápenec), je uvádìna øada pøíznivých nutrièních i ekonomických dopadù (22, 23). Je potøeba však brát v úvahu existující legislativu (24, 25). Zajímavé jsou rovnìž stavební a solidifikaèní aplikace. K prvním z nich patøí využití pøi výrobì cementu, možnost výroby tvárnic apod. BLEEKER ET AL. (26) využili saturaèní kal pøi solidifikaci tìžkých kovù z odpadù ze zlatých dolù. Pøi tìchto zpùsobech použití je zvláštì tøeba vìnovat pozornost obsahu cukru který zpomaluje tuhnutí betonu. Podobnou ekologickou možností je využití saturaèního kalu k zachycování tìžkých kovù v prùmyslových odpadních vodách, kde mùže být alternativou obvyklého hydroxidového srážecího procesu. Na druhé stranì organické látky mohou podobnì jako pøi aplikaci v papírenském prùmyslu následnì komplikovat èištìní odpadních vod zvýšením CHSK (27). Jiným využitím v oblasti životního prostøedí je využití saturaèního kalu k odluèování oxidu siøièitého ze spalin kotlù spalujících pevná èi kapalná paliva (28). Spíše z historického hlediska lze uvést využití saturaèního kalu jako neutralizaèního èinidla pøi výrobì kyseliny mléèné, kde se používal k neutralizaci vznikající kyseliny (29).

LCaØ 124, è. 12, prosinec 2008

ŠÁRKA: Saturaèní kal – možnosti použití a vlastnosti

Složení saturaèního kalu

Tab. II. Složení vybraných složek (prvkù) saturaèního kalu Obsah v saturaèním kalu (g.kg–1)

Pro využití kalu jako hnojiva postaèuje podle Složka (prvek) (31) (29) (37) MADSEN (32) (27) ÈR požadavku UKZUS splnit pouze dvì kritéria: neutrali1976 1980* 1998 1998 2002* 2006–07 zaèní hodnotu ve vysušeném vzorku stanovenou podle ÈSN EN 12 945 (min. 35 % CaO) a vlhkost (max. Organické látky 186,9 75–130 – prùmìr 100; 80–180 92 137–173 42 %), tedy sušinu nad 58 % (pøi použití kalolisù splCelkový N 4,5** 2,5 2–4 prùmìr 4; 3–6 6 nìno). Kromì toho je potøeba respektovat množství P 4,4 4,1 3,5–5,2 prùmìr 4; 2,5–8 2,7–5,6 tìžkých kovù (viz dále). K – 2,2 – prùmìr 1; 0,2–1,7 0,8 0,4–0,7 Chemické složení kalu nabývá mnohem vìtšího M g 3 2 , 7 8 – 1 5 1 2 – 2 4 p r ù m ì r 6 ; 3 – 1 3 5,7–7,8 významu pøi prùmyslových aplikacích. Nejprve se S 5,2 – 2,5 – zamìøíme na hlavní složku saturaèního kalu – uhlièitan Na – 1 0,9 – vápenatý. Ten se v pøírodì sice vyskytuje v nìkolika modifikacích, pokles alkality v prùbìhu 1. saturace B – 0,9 – však zpùsobuje rychlý pøechod z nestabilních modifiFe 0,2 kací vateritu a aragonitu na kalcit (30). Tab. I., kde je bilanènì vypoèten obsah CaCO3 * pøepoèteno na sušinu 70 %; ** pouze bílkovinný dusík (pøesnìji CaCO3 + MgCO3) v kalu, uvádí, že kal obsahuje v souèasnosti asi 50 % CaCO3, døíve byl témìø kosti èástic (tzv. medián), stanovené pomocí image analysis. 60 %. Tento údaj vychází ze stechiometrického výpoètu, že všechDoplnìny sem byly namìøené nižší hodnoty velikosti èástic 1. sano vápno v koneèné fázi vystupuje z cukrovaru jako uhlièitan. turované šávy a dosud nepublikovaná velikost èástic 2. saturoVe skuteènosti je tato hodnota ještì nižší, je tøeba odeèíst vápevané šávy, která byla snad pøekvapivì zjištìna vìtší, než u èástic naté soli organických kyselin (tìch je podle SCHIWECKA (31) v kalu asi 3,5 %) a fosforeènanù a síranù (asi 3 %). Tedy ve skuteènosti 1. saturované šávy. Je to však ve shodì s mìøením BURROUGHSE bude pøi souèasných nízkých pøídavcích vápna v kalu pøibližnì 43 % CaCO3 (pøesnìji CaCO3 Obr. 2. Dekantéry v cukrovaru Dobrovice (horní fotografie) a Opava (dolní) + MgCO3). Pro nìkteré aplikace by proto bylo vhodné používat oddìlený kal z 2. saturace, kde je obsah CaCO3 výraznì vyšší. Složení ostatních látek sušiny závisí pøedevším na obsahu jednotlivých extrahovatelných necukrù øepy a typu použitého vápna, resp. vápence, tj. pomìru vápníku a hoøèíku (32). Porovnání údajù rùzných autorù, týkajících se obsahu hlavních složek kalu, kromì uhlièitanu vápenatého, s hodnotami zjištìnými v poslední dobì v Èeské republice, je obsahem tab. II. Je z ní zøejmé, že progresivní snižování pøídavku vápna má za následek zvýšení obsahu organických látek, celkového dusíku, fosforu a síry. Zjištìný obsah draslíku v kalu je v souèasnosti v ÈR ponìkud nižší, než uvádìjí zahranièní a døívìjší zdroje, což mùže být dáno kvalitním vyslázením. Hodnoty obsahu sodíku, bóru a železa jsou udávány pomìrnì vzácnì, byly nalezeny pouze v 1–2 literárních zdrojích. Složení sušeného a kalcinovaného kalu publikovali SCHIWECK ET AL. (33). Obsah tìžkých kovù v saturaèním kalu je minimální, jak uvádí literární prameny (tab. III.).

Fyzikálnì-chemické vlastnosti saturaèního kalu a jeho suspenzí Velikost èástic saturaèního kalu a její rozdìlení Rozdìlení velikosti èástic a možnostem jejího ovlivnìní bylo vìnováno naše poslední sdìlení, vìnované této problematice (35). Tab. IV. shrnuje již jen aktualizované prùmìrné hodnoty veli-

LCaØ 124, è. 12, prosinec 2008

351

LISTY CUKROVARNICKÉ a ØEPAØSKÉ

Tab. III. Tìžké kovy v saturaèním kalu

Obr. 3. Kumulativní distribuèní køivka sat. kalu pøed a po sušení

Obsah kovu v saturaèním kalu (mg.kg–1) Tìžký kov

BUDIG 1984 (32)

Novìjší data ÈR 2006–2007

Požadované hodnoty ÚKZÚZ*

Cu

17

12–17

–

Zn

33

32–40

–

Cr

6

6-10

35

Ni

17

2–7

–

Pb

<2

< 6,5

21

Cd

< 0,2

< 0,4

1,0

As

–

0,7–1,4

7

Hg

–

0,02–0,05

0,35

* pøepoèteno na sušinu 70 %

A WONESE (36), kteøí k mìøení velikosti èástic 2. saturace použili laserový analyzátor, pøièemž zjistili obvyklou prùmìrnou velikost èástic 21–37 mm. Ke vzniku malých èástic kalu po 2. saturaci dochází pøi zpracování alterované øepy, pravdìpodobnì vlivem vyšší viskozity. Kumulativní distribuèní køivku, ilustrující zmìnu velikosti èástic po sušení na bubnové zemìdìlské sušárnì BS-6, ukazuje obr. 3. Je zde zøejmé mírné zmenšení velikosti èástic po sušení (u mediánu asi o 4 mm). Výsledky v grafu se shodují s prací SCHIWECKA ET AL. (33), kteøí udávají max. velikost èástic sušeného kalu 40 mm. Èástice saturaèního kalu po 1. saturaci mohou být menší pøi nesprávném návrhu nebo seøízení epuraèního procesu, nebo pøi kvalitativnì nevhodné cukrovce. Z tab. IV. vyplývá, že velikost èástic lze ovlivnit flokulantem, tato jeho úloha ale mùže být omezena pøi následném promytí sraženiny v kalolise. Další možnost upravit velikost èástic pøedstavuje dìlení èástic, napø. hydrocyklony (obr. 1. a 2.). Je tedy vždy nutné zvažovat potøebnou velikost èástic pøi urèité aplikaci a tomu pøípadnì pøizpùsobit epuraèní (separaèní) proces. Velikost èástic, stanovená pomocí image analysis, nemusí vždy odpovídat té velikosti, která by se vypoèetla v laboratoøi cukrovaru z poèáteèní sedimentaèní rychlosti. Zanedbáme-li interakci mezi èásticemi, platí zde Stokesùv zákon, tedy:

(1), kde w – sedimentaèní rychlost, ds – ekvivalentní prùmìr èástice, g – tíhové zrychlení, rs – hustota èástice, rl – hustota kapalné fáze, h – dynamická viskozita kapalné fáze; pak napøíklad pro w = 3 cm.min–1 = 5.10-4 m.s–1, g = 9,81 m.s–2, rs = 2 089 kg.m–3, rl = 1 070 kg.m–3, h = 7.10-4 Pa.s, je vypoètená velikost ds = 2,52 . 10-5 m = 25,2 mm. Tento údaj velmi dobøe koresponduje s namìøenými daty. Nìkteré údaje ale èasto budou pøi výpoètu pouze odhadnuty – problematická je jak viskozita šávy (ta závisí mj. na teplotì šávy, její polarizaci, obsahu pektinù, proteinu, invertního cukru, popela (38) aj.), tak hustota pevné fáze (ta je ovlivnìna pøedevším podílem vysrážených

352

minerálních solí, tedy zvláštì pøídavkem vápna). Jejich nesprávné hodnoty mohou vypoètenou hodnotu prùmìru èástice ovlivnit i nìkolikanásobnì. Tak, jak je ovlivnìna velikost èástic vlivem sušení, mnohem výraznìji k tomu dochází pøi kalcinaci. Údaje jednotlivých autorù o velikosti èástic výsledného šedého prášku, obsahujícího aglomerovaný uhlík a mikrokrystalický CaCO3, se velmi liší. Podle SMELÍKA (1) je maximální velikost èástic 60 mm, naproti tomu SCHIWECK ET AL. (33) uvádìjí prùmìrnou velikost èástic 10 mm. Pravdìpodobnì zde bude hrát roli teplota kalcinace a tedy to, zda dojde k vytvoøení aglomerovaného uhlíku, nebo zda je uhlík plnì spálen. Mìrný povrch èástic Pro øadu aplikací je dùležitìjší velièinou, než velikost èástic, mìrný povrch, který urèuje pøenos energie i hmoty. Stanovuje se napø. BET metodou, využívající adsorpèní izotermu dusíku. Mìrný povrch je úzce spjat s velikostí èástic a jejich hustotou. Je definován: ssp = Ssi /m

(2),

kde Ssi je souèet povrchu jednotlivých èástic a m je jejich celková hmotnost. Rovnici (2) lze dále pro homogenní èástice upravit: ssp = Ssi /(rs . SVi)

(3),

kde SVi je souèet objemù jednotlivých èástic. Pokud by šlo o monodisperzní systém a pøedpokládali bychom kulovité èástice, pak: (4),

kde ds oznaèuje prùmìr èástice, rs je hustota èástice. Pokud bychom uvažovali napø. velikost èástice 20 mm = 2.10–5 m, hustotu sušiny 2 089 m2.kg–1, vyšel by podle rovnice (4) mìrný mezifázový povrch 144 m2.kg–1. Namìøené hodnoty mìrného povrchu jsou však mnohem vyšší. WEICHERT (39) urèil hodnotu mìrného povrchu èástic kalu 5 800 m2.kg–1, to odpovídá podle rovnice (4) ekvivalentnímu

LCaØ 124, è. 12, prosinec 2008

ŠÁRKA: Saturaèní kal – možnosti použití a vlastnosti

prùmìru èástice 0,5 mm. ŠÁRKA ET AL. (40) zjistili pro Tab. IV. Velikost èástic saturaèního kalu namìøená na VŠCHT Praha saturaèní kal pøipravený v laboratoøi rùznými epuraèVelikost, medián Èástice saturaèního kalu ními postupy velikost mìrného povrchu v rozmezí (mm) 7 100–13 600 m2.kg–1, což odpovídá ekvivalentnímu Saturaèní kal po kalolisech, pøi použití flokulantù 54 prùmìru èástice 0,4–0,2 mm. Vysvìtlení významného rozdílu ve srovnání Saturaèní kal po kalolisech, bez použití flokulantù 21 s oèekávanou velikostí mìrného povrchu lze nalézt Kal 1. saturace rozmíchaný s vodou v provozních podmínkách 15 ve fotografiích z elektronového mikroskopu (13, 41). Kal ve vodní suspenzi saturaèního kalu – horní výstup z hydrocyklonu 10 Vyplývá z nich, že èástice kalu o velikosti asi 20 mm Kal ve vodní suspenzi saturaèního kalu – spodní výstup z hydrocyklonu 22 jsou aglomerovány z jemných krystalkù o rozmìrech Kal v 1. saturované šávì 10–28 0,2–0,5 mm. To souhlasí s tím, že komerèní srážený Kal v zahuštìném podílu s flokulantem 82 CaCO3 má èástice právì této velikosti (1). Pro výlisky karbonizovaného saturaèního kalu staKal v zahuštìném podílu po zahušovacích filtrech 21 novili SMELÍK ET AL. (42) velikost mìrného povrchu kalKal v 2. saturované šávì 39–49 cinovaného kalu 5 700 ± 300 m2.kg–1, èili prakticky identickou, jako u kalu nekarbonizovaného. Zde ovšem hraje roli to, do jaké míry probìhl rozklad CaCO3 na CaO a zda (pøi nedokonalém spalování) vznikal V krystalech dvojosých látek mùžeme nalézt tøi navzájem kolmé smìry, které nazýváme hlavní optické smìry X, Y a Z. z organických látek uhlík. Pro vyšší rozkladné teploty 850–950 oC se uvádí (32) mìrný povrch 8 600 m2.kg–1, pøi teplotì 1 070 oC Indexy lomu v tìchto smìrech nazýváme hlavní indexy lomu a znaèíme je a, b, g. Náleží k nim krystaly rombické, monoklipak 5 100 m2.kg–1. nické a triklinické soustavy. Index lomu èástic saturaèního kalu Pøed vlastním mìøením velikosti èástic pomocí laserové difrakce je nutné v systému pøístroje nastavit parametry mìøení Tato velièina je dùležitá pro mìøení velikosti èástic saturaèdle povahy mìøeného materiálu, konkrétnì jde o zadání indexu ního kalu metodou laserové difrakce. Výhodou této metody, lomu mìøeného materiálu a média (vody, eventuálního technicoproti napø. použití metody image analysis prezentované døíve, kého cukerného roztoku). Pro homogenní látky jde vìtšinou je okamžitá odezva a možnost mìøení on-line, tedy mùže být o snadný úkol, nebo výrobce analyzátoru èasto pøímo nabízí zaøazena pøímo do øízení parametrù vybrané technologie. tyto hodnoty pro dané látky. Pro heterogenní systémy jako je Pøi mìøení distribuce velikosti èástic metodou laserové dikupø. saturaèní kal, lze index lomu èástic saturaèního kalu odfrakce prochází laserový paprsek pøes kyvetu, ve které proudí hadnout – napø. jako vážený prùmìr. mìøený vzorek rozptýlený ve vhodném médiu, kterým je nejVýpoèet odhadu indexu lomu pevných èástic saturaèního èastìji voda. Vlivem pøítomných èástic dochází k ohybu (difrakkalu uvádí tab. V. Výsledný index lomu pevných èástic vychází ci) laserového paprsku pod úhlem, jenž je nepøímo úmìrný tedy výpoètem 1,553, což se pomìrnì málo liší od indexu lomu jejich velikosti. uhlièitanu vápenatého. Index lomu je základní optická charakteristika prostøedí. Je definován jako pomìr rychlosti svìtla ve Tab. V. Modelový výpoèet – pøíspìvky jednotlivých složek k indexu lomu vakuu c k rychlosti svìtla v urèité vlnové délky l saturaèního kalu v dané látce: n = c / v. K lomu svìtla dochází na rozhraní dvou prostøeIndex lomu ve vakuu Látka Obsah Liter. Souèin dí, proniká-li svìtlo z jednoho prostøedí do prostøedí (% suš.) =M >A C prùmìr pramen druhého. Dopadá-li svìtelný paprsek na rozhraní dvou prostøedí o rùzné optické hustotì, tj. n1 ¹ n2, dochází písek 2,35* 1,544 1,544 44 3,633 k lomu podle Snellova zákona: sin @ / sin B = n2 / n1 = n21, CaCO3 61,24 1,486 1,658 1,572 44 96,291 kde d je úhel dopadu a f je úhel lomu. MgCO3 3,62 1,700 1,509 1,605 45 5,808 U pevných látek se index lomu liší, u krystalù se CaSO4 . 2H2O 1,91 1,521 1,523 1,530 1,524 45 2,908 rozlišují tzv. opticky jednoosé a dvojosé krystaly. Ca3(PO4)2 3,02 1,627 1,627 44 4,908 Krystaly jednoosé mají jedinou optickou osu, která Ca(COO)2.H2O 1,81* 1,491 1,555 1,650 1,565 45 2,833 je vždy rovnobìžná s vertikálou krystalografického jableènan CaC4H2O4 . H2O 0,67* 1,495 1,575 1,640 1,570 45 1,058 osního køíže. Opticky jednoosé jsou všechny krystaly trigonální, hexagonální a tetragonální soustavy. Pøi citran Ca3C12H10O14 . 4H2O 3,28* 1,515 1,530 1,560 1,535 45 5,036 šíøení svìtla opticky jednoosým krystalem dochází dr (jako celulóza) 11,84 1,505 1,505 46 17,820 obecnì ke dvojlomu. Jeden z paprskù, který vzniká protein 4,22* 1,450 1,450 44 6,124 dvojlomem, se chová jako paprsek v izotropním proostatní makromolekuly 6,03* 1,480 1,480 odhad 8,930 støedí: pøi kolmém dopadu nepodléhá lomu a ve všech smìrech se krystalem šíøí stejnou rychlostí. TenSouèet (prùmìr) 100,00 1,553 to tzv. øádný paprsek má ve všech smìrech stejný Komentáø k tabulce: Zdánlivì nízký obsah CaCO3, 61,24 % suš., odpovídá 40,6 % abs., index lomu (znaèí se w). Druhý paprsek (e) se chová což je v souladu s kapitolou „Složení saturaèního kalu“. Podobnì i další koncentraèní odlišnì: i pøi kolmém dopadu se láme pod urèitým údaje vycházejí z tab. I. a II., vèetnì pøíslušných poznámek v textu, obsah celulosy úhlem a v rùzných smìrech se krystalem šíøí rùznou vychází z pøedpokládaného obsahu drtì ve šávì, podrobnìjší údaje oznaèené * jsou z dat SCHIWECKA ET AL. (33). Indexy lomu pocházejí z citované literatury. rychlostí.

LCaØ 124, è. 12, prosinec 2008

353

LISTY CUKROVARNICKÉ a ØEPAØSKÉ

Obr. 4. Závislost viskozity saturaèního kalu na obsahu sušiny

pro sušinu kalu 53,1 % a 1 450 kg.m–3 pro sušinu 56,9 %. Podobnì KEMBLOWSKI ET AL. (43) nalezli hustotu kalu 1 460 kg.m–3 pro kal o sušinì 60 %. Pro hustotu sušiny lze za pøedpokladu aditivity objemù z rovnice (5) odvodit vztah:

(6),

kde rs (kg.m–3) je hustota sušiny, rw = 998,2 kg.m–3 je hustota vody pøi 20 oC, S je sušina kalu (%). Z uvedených hodnot by vycházela dle údajù SMELÍKA (42) hustota sušiny 1 774 kg.m–3, resp. 2 206 kg.m–3, tedy ponìkud odlišnì. Lze oèekávat aditivitu hustot rovnìž u sušiny, takže pak platí podobný vzorec:

Hustota a objemová hmotnost saturaèního kalu

(7),

Hustota je definována jako hmotnost objemové jednotky homogenní látky, r = m /V

(5).

Hustotu saturaèního kalu pyknometricky stanovovali SMELÍK (42) v prostøedí CHCl3. Nalezli napø. hodnotu 1 300 kg.m–3

ET AL.

Tab. VI. Modelový výpoèet – pøíspìvky jednotlivých složek k mìrnému teplu saturaèního kalu Látka

Obsah (%)

Cp (kJ.kg–1.K–1)

Pøíspìvek (kJ.kg–1.K–1)

písek

1,56*

0,75 (51)

0,01

dr (celulóza)

4,64

1,55 (51)

0,07

CaCO3

40,60

0,84 (51)

0,34

MgCO3

2,40

0,84 (52)

0,02

CaSO4

1,00

1,09 (51)

0,01

Ca3(PO4)2

2,00

0,72 (52)

0,01

CaC2O4 .H2O

1,20*

1,03 (53)

0,01

jableènan

0,40*

1,04

0,00

citran

1,90*

1,00

0,02

protein

2,80*

2,03

0,06

pektin

0,79*

1,24

0,01

araban

1,53*

1,24

0,02

galaktan

1,68*

1,24

0,02

cukr

3,00

1,24 (47)

0,04

voda

34,50

4,18 (47)

1,44

Souèet (prùmìr)

100,00

2,09

Komentáø k tabulce: Koncentraèní údaje vycházejí z tab. I. a II., vèetnì pøíslušných poznámek v textu, obsah celulosy vychází z pøedpokládaného obsahu drtì ve šávì, podrobnìjší údaje oznaèené * jsou z dat SCHIWECKA ET AL. (33). Mìrná tepla vycházejí z dat citovaných autorù, u proteinù je použita obvyklá hodnota (54), pro sacharidy je použit jednotný údaj podle sacharosy, mìrná tepla jableènanu a citranu jsou odhadnuta z Koppova pravidla.

354

kde rN (kg.m–3) je prùmìrná hustota necukrù jiných než CaCO3, rCaCO3 = 2 800 kg.m–3 je hustota kalcitu, No je obsah necukrù jiných než CaCO3 (%). Budeme-li v souladu s tab. I. pøedpokládat v dobì mìøení obsah CaCO3 v sušinì asi 81,8 % (tedy necukrù jiných než CaCO3: No = 18,2 %), vychází rN = 670 kg.m–3, resp. 1 130 kg.m–3. První z uvedených hodnot se zdá dost nepravdìpodobná, snad došlo k chybì pøi stanovení. Vyjdeme-li z poslední hodnoty, lze se pro souèasné pøídavky vápna (tab. I.) dopoèítat k hodnotì rs = 2 089 kg.m–3 a pro sušinu 65 % k hustotì kalu 1 511 kg.m–3. Pro vodné suspenze by bylo možno její hustotu vypoèítat z rovnice (6) po dosazení hodnoty sušiny. Pro karbonizát saturaèního kalu uvádí SMELÍK (42) hodnotu hustoty 2 150 ± 150 kg.m–3. Objemová hmotnost je oproti hustotì definována jako hmotnost objemové jednotky sypkého materiálu. Rozdíl spoèívá v tom, že v pøípadì objemové hmotnosti je uvažován celkový objem materiálu, v pøípadì hustoty není uvažován volný prostor vzduchu uvnitø sledovaného objemu. Objemová hmotnost závisí na zpùsobu filtrace a manipulaci s kalem po vypadnutí z filtru (za vzniku trhlin vyplnìných vzduchem u sypkého materiálu). BRETSCHNEIDER ET AL. (47) uvádìjí pro saturaèní kal o sušinì 50 % objemovou hmotnost v rozmezí 840–1 000 kg.m–3 a pro saturaèní kal po delším skladování 1 250–1 300 kg.m–3. Viskozita naøedìného saturaèního kalu Mìøením viskozit saturaèního kalu ve vodì se u nás døíve zabýval È͎ A ŠTÌTINOVÁ (48) a SMELÍK ET AL. (49). Hodnoty byly mìøeny pøi teplotì 20 oC. Vybrané údaje naøedìného kalu jsou porovnány v grafu zobrazeném na obr. 4. Z dat lze uèinit nìkteré závìry: - v oblasti 40–50 % dochází ke zmìnì reologického chování suspenzí (prùseèík køivek), - v oblasti nad 53 % dochází ke strmému nárùstu viskozity s narùstající sušinou. Kromì toho se pøi mìøení projevovala tixotropie.

LCaØ 124, è. 12, prosinec 2008

ŠÁRKA: Saturaèní kal – možnosti použití a vlastnosti

Viskozita je velmi citlivá na mechanické namáhání kalu, pøi vyšších smykových rychlostech viskozita výraznì klesá – obr. 4., údaje SMELÍKA ET AL. (49) a KEMBLOVSKEHO ET AL. (43). To je velmi dùležitý poznatek, nebo pøi požadavku nízkých viskozit za souèasnì vysokého obsahu sušiny je tøeba kal mechanicky zpracovat. Viskozitu naøedìného kalu lze mírnì ovlivnit i teplotou. Ve sledované koncentraèní oblasti náhøev do 40 oC podle KEMBLOW–1 SKEHO ET AL. zpùsobí pøi smykové rychlosti 46,6 s pokles viskozity jen do 5 %, pøi náhøevu na 60 oC pak 14–16 %.

Obr. 5. Závislost mìrné entalpie suspenzí saturaèního kalu pøi teplotì 20 oC, bod pod pøímkou je údaj Baloha

Mìrné teplo za konstantního tlaku, mìrná entalpie Pøi náhøevu, a již pøi sušení pevného kalu nebo pøi ohøevu suspenze, je dùležité znát mìrné teplo ohøívaného média. K tomuto úèelu se využívá buï mìrné teplo CP nebo mìrná entalpie h. Zanedbáme-li, že by pøi náhøevu suspenze kalu docházelo k chemické reakci èi k rozpouštìní, je vztah mezi mìrným teplem a mìrnou entalpií: h = CP . t

(8),

kde h je mìrná entalpie (kJ.kg–1), CP – mìrné teplo (kJ.kg–1.K–1) a t (oC) je teplota. Mìrné teplo (podobnì tedy i mìrná entalpie), jsou velièiny kumulativní, takže platí: CP = 0,01 {S . CPs + (100 – S) CPw}

(9),

kde CPs je mìrné teplo sušiny a CPw je mìrné teplo vody. BALOH (50) zjednodušenì pøi svých výpoètech pøedpokládá, že mìrné teplo sušiny saturaèního kalu je totožné s mìrným teplem uhlièitanu vápenatého (51, 52, 53, 54). Detailní propoèet mìrného tepla saturaèního kalu pro sušinu 65,5 % je pøedveden v tab. VI., kde vychází mìrné teplo kalu 2,09 kJ.kg–1.K–1. Z tabulky by se mohlo zdát, že podstatné pøíspìvky zahrnují uhlièitan vápenatý a voda, ale vliv organických látek (zvláštì v souèasné dobì pøi snížených pøídavcích vápna) nelze zanedbat, nebo na rozdíl od anorganických složek mají mìrné teplo vyšší než 1 kJ.kg–1.K–1 a jejich pøíspìvek na mìrném teplu pevného saturaèního kalu èiní asi 0,25 kJ.kg–1.K–1. Mìrné teplo sušiny CPs tímto modelovým výpoètem vychází 0,99 kJ.kg–1.K–1. Porovnání mìrných entalpií s údajem BALOHA (50) pro S = 50 % je zobrazeno na obr. 5. Závislost mìrné entalpie na obsahu sušiny pro teplotu 20 oC lze popsat rovnicí: h20 = 83,60 – 0,6377 S

Obr. 6. Závislost relativního hmotnostního zlomku XW = (100 – S)/S na relativní vlhkosti vzduchu

Obr. 7. Kinetika sušení nativního kalu (ve tvaru kalových váleèkù o prùmìru 8,5 mm) z dat SMELÍKA (56) (sušina kalu na levé svislé ose) pøi teplotì 24 ±2 oC a mírnì zvlhèeného sušeného kalu z dat BEŠKOVÉ (55) pøi teplotì 22 ±2 oC (sušina na pravé ose)

(10).

Chyba Balohových údajù od takto vypoètené mìrné entalpie je 2,5 % rel., narùstá však výraznì pøi pøibližování ke 100 % suš., kde dosahuje až 15 %. Výpoèet mìrného tepla karbonizátu by se vypoèetl podobnì jako v tab. VI., bylo by však nutné znát jeho složení (tedy nakolik je CaCO3 rozložen na CaO, zda bude ve smìsi s vodou dále hydratován èi zpracován v suchém stavu, zda rozkladem organických látek vznikl až CO2 nebo uhlík apod.). Rovnovážná vlhkost a kinetika sušení Sorpèní izotermu z experimentálních dat BEŠKOVÉ (55) pøi laboratorní teplotì ukazuje obr. 5.

LCaØ 124, è. 12, prosinec 2008

355

LISTY CUKROVARNICKÉ a ØEPAØSKÉ

Kinetika sušení je ovlivnìna teplotou, vlhkostí, složením a granulometrií vzorku. Pøíklad experimentálních dat poøízených rovnìž pøi laboratorní teplotì je na obr. 6. a 7.

V dnešní dobì, kdy je uzavírána øada cukrovarù v Evropì a klesá pøídavek vápna na epuraci, se mùže zdát ponìkud absurdní využívat saturaèní kal k jiným úèelùm, než jako hnojivo. Novì se vytváøející ekonomické podmínky však pravdìpodobnì povedou k požadavkùm vyššího ekonomického zhodnocení vedlejších produktù cukrovarnické technologie. Podmínkou takovéhoto využití je pøizpùsobení kvality saturaèního kalu požadavku zákazníka, napø. zajištìním stálých parametrù, sušením, úpravou velikosti èástic, karbonizací apod. K tìmto finálním operacím je dùležitá znalost základních fyzikálnì-chemických vlastností, které jsou v èlánku detailnì diskutovány. Nìkteré údaje tìchto velièin jsou na úrovni odhadù, pøièemž èást z nich je pro inženýrské výpoèty plnì postaèující; v nìkterých pøípadech je zøejmé, že data postihují jen urèitou oblast promìnných a bylo by úèelné doplnit potøebná laboratorní mìøení. Výsledky lze využít pøedevším pro návrh nových procesù a jako podklad pro další komunikaci s potenciálními zpracovateli. Výzkum byl realizován v rámci výzkumného zámìru MŠMT è. MSM 6046137305 „Teoretické základy potravináøských a biochemických technologií“. Autor dìkuje ing. Ivì Skalkové, ing. Helenì Vyhnálkové a ing. Vladimíru Ulrichovi za poskytnutá data analýz saturaèního kalu.

Souhrn Èlánek poskytuje pøehled možností využití saturaèního kalu v cukrovaru i mimo nìj. K tìmto úèelùm mùže mít vstupní surovina rùznou formu – vysrážený kal, suspenze ve vodì, sušený kal èi karbonizát kalu. Je uvedeno složení kalu na základì literárních údajù i nejnovìjších poznatkù. Pøi souèasných nízkých pøídavcích vápna je v kalu pøibližnì pouze 43 % CaCO3 (pøesnìji CaCO3 + MgCO3). Velká èást èlánku je vìnována fyzikálním vlastnostem kalu jako je velikost èástic, mìrný povrch, mìrné teplo za konstantního tlaku, mìrná entalpie, rovnovážná vlhkost, index lomu èástic saturaèního kalu a viskozita naøedìného saturaèního kalu. Klíèová slova: saturaèní kal, odpady z cukrovaru, fyzikálnì-chemické vlastnosti, velikost èástic, analýza obrazu, mìrný povrch, mìrné teplo, mìrná entalpie, rovnovážná vlhkost, index lomu, viskozita, reologie.

c CP ds g h m n No s S ssp t V v w XW

356

(rad),(o) (rad),(o) (Pa.s) (m) (kg.m–3)

úhel dopadu úhel lomu dynamická viskozita vlnová délka hustota

Indexy: CaCO3 uhlièitan vápenatý

Závìr

Seznam symbolù:

d f h l r

(m.s–1) rychlost svìtla ve vakuu (kJ.kg–1.K–1) mìrné teplo (m), (mm) ekvivalentní prùmìr èástice (m.s–2) tíhové zrychlení mìrná entalpie (kJ kg–1) (kg) hmotnost (1) index lomu (%) podíl necukrù jiných než CaCO3 z obsahu sušiny povrch (m2) (%) obsah sušiny (m2.kg–1) mìrný mezifázový povrch teplota (oC) (m3) objem (m.s–1) rychlost svìtla v daném prostøedí (cm.min–1), (m.s–1)sedimentaèní rychlost (1) rel. hmotnostní zlomek vody = (100 – S)/S

i l N s  w 20

jednotlivá èástice kapalná fáze necukry jiné než CaCO3 pevná fáze, èástice voda pøi teplotì 20 oC

Literatura 1. SMELÍK A., HALÁSOVÁ G., FÚZY Š.: Úprava karbonizovaného saturaèního kalu na aplikáciu v polymérnych kompozitoch. Listy cukrov., 106, 1990 (5), s. 110–114. 2. GEBLER J. ET AL.: Efektivní zhodnocení odpadních produktù cukrovarnické výroby (Studie). Cukrovarnický prùmysl – VÚC, Praha, 1990, 74 s. 3. FECENKO J., LOŽEK O.: Výživa a hnojeni poåných plodín. SPU Nitra, 2000, 452 s. 4. ŽÁK Š., KLIMEKOVÁ M.: Úèinok poèasia a systému pestovania repy cukrovej na produkèný potenciál a odber živín. Listy cukrov. a øep., 122, 2006 (11), s. 298–303. 5. HØIVNA L., BOROVIÈKA K., BITTNER V.: Úloha síry a dusíku ve výživì cukrovky. Listy cukrov. a øep., 120, 2004 (11), s. 296–299. 6. HAVLOVÁ E.: Výroba vápenatého hnojiva ze saturaèního kalu v cukrovarnickém prùmyslu. Zpráva pro závìreèné oponentní øízení. VVZ CP, Praha, 1987. 7. MALÝ V.: Question of using the reclaimed fly-ash dumps of power station for cultivation of fruits. Scientia Agriculturae Bohemoslovaca, 9, 1977 (4), s. 199–215. 8. ŠÁRKA E., GEBLER J., KAVAN V.: Zpráva z pracovní cesty do cukrovarù Aarberg a Frauenfeld konané ve dnech 7.–9. 6. 1995. VÚC, Praha, 1995. 9. [on-line], 27. 6. 2008, http://www.ricoter.ch/de/sortiment/BalkonerdeohneTorf.php?navid=10 10. SANCHEZ G., OLGUIN E. J., MERCADO G.: Accelerated coffee pulp composting. Biodegradation, 10, 1999 (1), s. 35–41. 11. AHMAD Y., BHARGAVA R.: Vermicomposting of filter mud from sugar industry mixed with food wastes. J. of Indian Association for Environmental Management, 32, 2005 (3), s. 115–121. 12. MAREK B.: Z jednání èeských pìstitelù cukrovky. Listy cukrov. a øep., 124, 2008 (4), s. 110. 13. KOTEK J., KRULIŠ Z., ŠÁRKA E.: Využití saturaèních kalù z cukrovarnického prùmyslu pro výrobu polymerních kompozitù. Listy cukrov. a øep., 123, 2007 (5/6), s. 185–187. 14. KOTEK J., KRULIŠ Z., ŠÁRKA E.: Pøihláška vynálezu CZ 2006-820, Termoplastický polyolefinický kompozit vyztužený plnivem na bázi saturaèního kalu. 15. BOUAISSA H. ET AL.: Comparison of rheological properties between scums and calcium carbonate filled-polypropylene. WSEAS Transactions on Environment and Development, 3, 2007 (1), s. 30–35. 16. VACCARI G. ET AL.: Použití øepných øízkù a saturaèního kalu k výrobì papíru. Listy cukrov. a øep., 114, 1998 (1), s. 24–28. 17. VACCARI G. ET AL.: Use of sugar-mill carbonation muds in papermaking. Eur. Pat. Appl. 1998 (7), s. EP 831176 A1 19980325 Application: EP 97-116484 19970922. Priorita: IT 96-17 19960920. 18. ŠÁRKA E. ET AL.: Možnost využití saturaèních kalù pøi výrobì papíru? Listy cukrov. a øep., 123, 2007 (12), s. 386–387. 19. VAŠÁTKO J., KRIŽAN V.: Technológia plavenej kriedy V-K z cukrovarníckeho saturaèného kalu. Listy cukrov., 70, 1954 (1), s. 9. 20. KANTIRANIS N.: Re-cycling of sugar -ash: a raw feed material for rotary kilns. Waste Management, 24, 2004 (10), s. 999–1004.

LCaØ 124, è. 12, prosinec 2008

ŠÁRKA: Saturaèní kal – možnosti použití a vlastnosti

21. IVANÈENKO V. V.: Regeneracija saturacionnogo osadka. Pišè. prom., 93, 1977 (3), s. 16. 22. SCHLEEDE I.: Die Verwendung von Carbonatationskalk als Futterkalk. Zuckerind., 104, 1979 (10), s. 946. 23. ERENER G., SARICICEK B. Z.: Possibilities of utilizing first carbonation sludge from the sugar industry as a calcium source in layer diets. Turkish J. Veterinary & Animal Sci., 23, 1999 (3), s. 517–524. 24. Naøízení Evropského parlamentu a Rady (ES) è. 178/2002 ze dne 28. ledna 2002, kterým se stanoví obecné zásady a požadavky potravinového práva, zøizuje se Evropský úøad pro bezpeènost potravin a stanoví postupy týkající se bezpeènosti potravin. 25. Zákon è. 91/1996 ze dne 15. bøezna 1996 ve smyslu pozdìjších zmìn a doplòkù o krmivech. 26. BLEEKER P. M. ET AL.: Ameliorating effects of industrial sugar residue on the Jales gold mine spoil (NE Portugal) using Holcus lanatus and Phaseolus vulgaris as indicators. Environmental Pollution, 2003, 125 (2), s. 237–244. 27. GÜLER O. ET AL.: A study on the removal of heavy metals by carbonatation cake discarded in sugar industry. Int. Sugar J., 104, 2002 (1246), s. 458–462. 28. DOLIGNIER J. C., MARTIN G.: High-temperature flue-gas desulfurization by injection of carbonatation lime. Zuckerind., 122, 1997 (12), s. 927–933. 29. BRETSCHNEIDER R.: Technologie cukru. Surovárna a rafinerie. 2. vyd., Praha, SNTL, 1980, 424 s. 30. BARYGA A., GRABKA J.: Zkoumání struktury polymorfních modifikací uhlièitanu vápenatého v roztocích sacharosy rentgenovou metodou. Listy cukrov. a øep., 121, 2005 (4), s. 146–149. 31. SCHIWECK H.: Gegenwärtiger Stand unserer Kenntnisse über die Saftreinigung. Zucker, 29, 1976 (10), s. 549–556. 32. MADSEN R. F.: kap. 9.4. in VAN DER POEL P. W. ET AL.: Sugar Technology. Beet and Cane Sugar Manufacture. Verlag Dr. Albert Bartens KG, Berlin, 1998, 1120 s., ISBN 3-87040-065-X. 33. SCHIWECK H., CRONNEWITZ TH., SCHIOPPE F.: Das Rückbrennen von Carbonatationsschlamm. Erfahrungen und Ergebnisse mit einer Versuchsanlage im Werk Rain der Süddeutschen Zucker-Aktiengesellschaft. Zuckerind., 104, 1979 (9), s. 813–819. 34. GEBLER J.: Zpráva o cukrovarnické kampani 2007/08 v Èeské republice. Listy cukrov. a øep., 124, 2008 (4), s. 132–136. 35. ŠÁRKA E. ET AL.: The particle size of carbonation mud, and possibilities for influencing it. J. of Food Engin., 87, 2008 (1), s. 45–50. 36. BURROUGHS P., WONES S.: The effect of frost damaged beet and other factors on Dorr 2nd carbonatation juice particle size distribution. Int. Sugar J., 105, 2003 (1256), s. 342–349. 37. Firemní materiál Nordzucker, Slovensko, 1998, 2 s. 38. VAŠÁTKO J., STUDNICKÝ J., SMELÍK A.: Vplyv koloidov na zmenu viskozity repnej šavy. Viskozita modelových systémov. Listy cukrov., 80, 1964 (11), s. 287–290. 39. WEICHERT R.: unpublished report (1982) in VAN DER POEL P. W. ET AL.: Sugar Technology. Beet and Cane Sugar Manufacture. Verlag Dr. Albert Bartens KG, Berlin, 1998, 1120 s., ISBN 3-87040-065-X. 40. ŠÁRKA E. ET AL.: Epuraèní linka se zvýšeným epuraèním efektem. Výroèní zpráva, Praha, VVZ CP, 1988. 41. ŠÁRKA E.: Activation of carbonation slurry concentrate – a method of saving limestone. Zuckerind., 124, 1999 (5), s. 411–414. 42. SMELÍK A., HALÁSOVÁ G., FÚZY Š.: Hustota a merný povrch uhlièitanových hmôt prvej saturovanej šavy. Listy cukrov., 104, 1988 (2), s. 37–39. 43. KEMBLOWSKI Z., DZIUBINSKI M., SEK J.: Wlasnosci reologiczne nie rozcienczonego osadu saturacyjnego. Gaz. cukrown., 83, 1975 (4), s. 82–86. 44. Sample dispersions and refractive index guide. Firemní materiál. Malvern Instruments Ltd. 1996, 1997. 45. Interactive tables. In WASHBURN E. W.: International Critical Tables of Numerical Data, Physics, Chemistry and Technology (1st Electronic Edition). Knovel, 1926–1930; 2003, [on-line] http:// knovel.com/web/portal/browse/display?_EXT_KNOVEL_DISPLAY_ bookid=735&VerticalID=0.

LCaØ 124, è. 12, prosinec 2008

46. KARABIYIK U., ROMAN M., ESKER A. R.: Application of multiple incident media ellipsometry technique on trimethylsilylcellulose, regenerated cellulose , and cellulose nanocrystals. Abstracts of Papers, 233rd ACS National Meeting, Chicago, USA, 2007, American Chemical Society, Washington. 47. BRETSCHNEIDER R. ET AL.: Cukrovarnické tabulky. SNTL, Praha, 1975, 453 s. 48. È͎ K., ŠTÌTINOVÁ M.: Reologické vlastnosti saturaèního kalu. Listy cukrov., 93, 1977 (4), s. 88–91. 49. SMELÍK A., HALÁSOVÁ G., FÚZY Š.: Konzistenèné stavy saturaèného kalu. Listy cukrov., 104, 1988 (1), s. 22–24. 50. BALOH A.: Energiewirtschaft in der Zuckerindustrie. 1. vyd., Berlin, Verlag Dr. Albert Bartens, 1991, 490 s. 51. RAŽNJEVIÈ K.: Tepeåné tabulky a diagramy. Nakladateåstvo Alfa, Bratislava, 1969, 339 s. 52. AWBERY J. H.: The heat capacity of chemical compounds in the crystalline state. In WASHBURN E. W.: International Critical Tables of Numerical Data, Physics, Chemistry and Technology (1st Electronic Edition). Knovel, 1926–1930; 2003. vol. V, s. 95–105. [on-line] http://knovel.com/web/portal/browse/display?_EXT_ KNOVEL_DISPLAY_bookid=735&VerticalID=0. 53. LATIMER W. M., SCHUTZ P. W., HICKS J. F. G.: The Heat Capacity and Entropy of Calcium Oxalate from 19 to 300o Absolute. The Entropy and Free Energy of Oxalate Ion. J. of the Amer. Chemical Society, 55, 1933 (3), s. 971–975. [on-line] http://pubs3.acs.org/ acs/journals/toc.page?incoden=jacsat&indecade=7&involume= 55&inissue=3. 54. CHOI Y., OKOS M. R.: Effects of temperature and composition on the thermal properties of foods. In MAGUER M., JELEN P.: Food Engineering and Process Applications. Elsevier Applied Science, London, 1986 (1), Transport phenomena, s. 93–101, Elsevier Applied Science, London, 1986. 55. BEŠKOVÁ B.: Plniva používaná do lepidel a jejich vliv na zmìnu reologických vlastností a pevnost lepeného spoje. Diplomová práce, veøejná èást, VŠCHT Praha, 2008, 66 s. 56. SMELÍK A., HALÁSOVÁ G., FÚZY Š.: Vysýchavos saturaèného kalu. Listy cukrov., 104, 1988 (2), s. 42–46.

Šárka E.: Application possibilities and properties of carbonation lime The review ponders on feasible carbonation lime applications – both in and out of the sugar factory. Carbonation lime as a raw material for this use can be in many forms – precipitate in filtration cake, water suspension, and dried or carbonized carbonation lime. The presented composition of carbonation lime comes from literature data and latest knowledge. When using contemporary low lime additions the percentage of CaCO3 + MgCO3 is only about 43 %. The large part of the paper is devoted physical properties of carbonation lime as particle size, specific area, specific heat capacity, specific enthalpy, equilibrium water content, refractive index of particles, and viscosity of water suspensions. Key words: carbonation lime, waste from a sugar factory, physical-chemical properties, particle size, image analysis, specific area, specific heat capacity, specific enthalpy, equilibrium water content, refractive index, viscosity, reology.

Kontaktní adresa – Contact address: Ing. Evžen Šárka, CSc., Vysoká škola chemicko-technologická, Fakulta potravináøské a biochemické technologie, Ústav chemie a technologie sacharidù, Technická 3, 166 28 Praha 6 Dejvice, Èeská republika, e-mail: [email protected]

357