Podstawowe kryteria oceny cukru trzcinowego dr in Maciej

Podstawowe kryteria oceny cukru trzcinowego dr inż. Maciej Wojtczak

Reforma unijnego rynku cukru

Główny cel reformy • Zapewnienie długotrwałej, stabilnej produkcji cukru w Europie, wzrost konkurencyjności sektora cukrowniczego przy jednoczesnym wywiązaniu się z zobowiązań międzynarodowych Unii Europejskiej

Europa importerem netto cukru • Konsumpcja • Produkcja • Eksport • IMPORT ~16 mln ton 12 -13 mln ton ~0, 8 mln ton ~ 4 mln ton

Polska importerem netto cukru • Konsumpcja • Produkcja ~1, 6 mln ton (kwota) 1, 4 mln ton • IMPORT ~ 0, 2 mln ton

Wyznaczniki jakości cukru trzcinowego

Cukry trzcinowe na rynku UE • Cukry melasowe • Cukry brązowe • Cukry złote • Cukry plantacyjne • Cukry rafinowane

Rozporządzenie Rady (WE) NR 1234/2007 • „Cukry białe” – cukry bez dodatku środków aromatyzujących, barwiących lub innych substancji o zawartości sacharozy 99, 5% lub więcej • „Cukry surowe” – cukry bez dodatku środków aromatyzujących, barwiących lub innych substancji o zawartości sacharozy poniżej 99, 5%

Rozporządzenie Rady (WE) NR 1234/2007 • „Cukier przemysłowy” — każda wielkość produkcji cukru przypisana do danego roku gospodarczego przeznaczona do produkcji przemysłowej jednego z produktów tj. : – a) bioetanol, alkohol, rum, żywe kultury drożdży…, – b) niektóre produkty przemysłowe nie zawierające cukru, do przetworzenia których używa się cukru, – c) niektóre produkty chemiczne lub farmaceutyczne zawierające cukier.

Rozporządzenie Rady (WE) NR 1234/2007 Cukier biały standardowej jakości • • Polaryzacja minimum 99, 7°Z Wilgotność maksymalnie 0, 06% Inwert maksymalnie 0, 04% Liczba punktów maksymalnie 22 w tym: – za popiół max 15 (0, 027 %) – za zabarwienie w roztworze max 6 (45 IU) – za typ zabarwienia max 9 (4, 5)

Rozporządzenie Rady (WE) NR 1234/2007 Cukier surowy standardowej jakości • Cukier, z którego uzysk cukru białego wynosi 92% • Uzysk cukru białego z cukru surowego: – dla cukru buraczanego: polaryzacja – 4 × popiół % – 2 × inwert % – 1 – dla cukru trzcinowego: polaryzacja × 2 – 100

New York No. 14 kontrakt cecha wilgotność popiół Zawartość kryształów drobnych <0, 6 mm zabarwienie dekstran specyfikacja kary ≤ 0, 30 0, 09% za każde 0, 01 % 0, 21 do 0, 35 0, 015% za każde 0, 01% zależnie od polaryzacji 52% – 22% 0, 06% za każdy 1% pow. 52% 800 – 1500 IU 0, 0135% – 0, 054% za każde 10 IU 3000 – 6000 IU 0, 0015% - 0, 006% za każde 25 IU ≤ 250 m. a. u. (~ ≤ 560 mg/kg) 0, 007% - 0, 013% za każdy 1 m. a. u.

Klasy cukru surowego • V-VHP — cukier o bardzo, bardzo wysokiej polaryzacji >99, 6°Z, niskim zabarwieniu 300 -700 IU bardzo dobrej filtracyjności. • VHP — cukier o bardzo wysokiej polaryzacji > 99, 3°Z o zabarwieniu 1100 -2000 IU.

Klasy cukru surowego • HP — cukier o wysokiej polaryzacji 98, 0 -99, 3°Z, zabarwienie powyżej 2000 IU. • LP — cukier o niskiej polaryzacji < 98, 0°Z • Brązowy – różne cukry przeznaczone do bezpośredniego spożycia (tj. muscovado, demerara) często z dodatkiem melsu.

Cukier surowy do rafinacji V-VHP HP LP Polaryzacja °Z 99, 6 99, 3 98, 9 97, 8 Wilgotność % 0, 06 -0, 12 0, 10 -0, 18 0, 24 -0, 29 0, 35 -0, 60 Inwert % 0, 07 -0, 11 0, 14 -0, 16 0, 27 -0, 50 0, 51 -1, 1 Popiół % 0, 11 -0, 12 0, 15 -0, 18 0, 17 -0, 25 0, 20 -0, 45 Zabarwienie IU 450 -650 1100 -1500 1800 2200 -3300 Skrobia mg/kg 40 (250) 50 -110 60 -110 80 -110 Dekstran mg/kg 20 (350) 20 -90 22 -90 90

KODEKS ŻYWNOŚCIOWY PMWS Cukier brązowy wilgotny Cukier biały wilgotny ≥ 99, 7 ≥ 99, 5 ≥ 88, 0* ≥ 97, 0* ≤ 0, 1 ≤ 4, 5 ≤ 3, 0 Inwert % ≤ 0, 04 ≤ 0, 1 ≤ 12, 0 0, 3 -12, 0 Popiół % ≤ 0, 04 ≤ 0, 1 ≤ 3, 5** ≤ 0, 20 ≤ 60 ≤ 150 Nd ≤ 60 Cukier biały Polaryzacja °Z Wilgotność % Zabarwienie IU * Zawartość cukrów ogółem ** popiół siarczanowy

• Jakość cukru trzcinowego nie rafinowanego jest bardzo zróżnicowana i zależy od sposobu jego wytwarzania oraz znacząco wpływa na dalsze jego wykorzystanie.

Ocena jakość cukru trzcinowego • Prawidłowa ocena jakości cukru trzcinowego nie rafinowanego wymaga zastosowania odpowiednich metod analitycznych, które różnią się od tych stosowanych do cukru buraczanego

Metody analizy cukru trzcinowego • ICUMSA GS 1 – Cukier surowy – polaryzacja, inwert, zabarwienie, popiół, – zawartość dekstranu, zawartość skrobi – Zawartość drobnych kryształów (<0, 6 mm) • ICUMSA GS 9 – Plantacyjny cukier biały • ICUMSA GS 5 – Trzcina cukrowa • ICUMSA GS 7 – Przerób trzciny cukrowej

Wyznaczniki jakości surowego cukru trzcinowego

POLARYZACJA • 97, 8 °Z - 99, 7 ° Z • Cukry wilgotne brązowe 88, 0 °Z • Podstawowy wskaźnik jakości cukru trzcinowego – wpływa na cenę – wpływa na wydajność a tym samym koszty rafinacji

POLARYZACJA • Metoda GS 1/2/3/9 -1 (2007) Oznaczanie polaryzacji cukru surowego – oficjalna – Przygotowanie normalnego roztworu cukru surowego – Klarowanie za pomocą zasadowego octanu ołowiu – Pomiar skręcalności

POLARYZACJA • Metoda GS 1/2/3 -2 (2005) – Przygotowanie normalnego roztworu cukru – Klarowanie przez sączenie z zastosowanie masy filtracyjnej (np. Celite) – Pomiar skręcalności przy użyciu polarymetru pracującego w zakresie NIR ~880 nm

INWERT • Cukry surowe - 0, 07 – 1, 1 % • Cukry wilgotne do 12%

INWERT • Metoda GS 1/3/7 -3 (2005) Lane i Eynona – akceptowana • Metoda GS 1 -5 (1998) Luffa Schoorla – oficjalna – Roztwór zawierający cukry redukujące ogrzewany jest w temperaturze wrzenia z roztworem miedzi Cu(II), która jest częściowo redukowana do Cu(I). Nadmiar jonów miedzi Cu(II) oznaczany jest jodometrycznie.

ZABARWIENIE • 60 IU 7, 0 – 35 000 IU 7, 0 • Metoda GS 1/3 -7 (2002) - oficjalna zabarwienie przy p. H 7, 0 (od 250 IU 7, 0)

Metoda GS 1/3 -7 (2002)

Zabarwienie cukrów trzcinowych 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 PMW V-V VH H LP

Średnie zabarwienie cukrów trzcinowych różnej jakości 6000 4816 5000 4000 3000 2379 1550 2000 112 526 0 PMWS 1 V-VHP HP LP

Wilgotność • Decyduje o jakości i stabilności cukru podczas przechowywania • Obecność zanieczyszczeń na powierzchni kryształów przyczynia się zwiększonej higroskopijności cukru surowego • Wartość bezpieczna 0, 25%

Oznaczenie wilgotności • Metoda GS 2/1/3/9 -15 (2007) oznaczenie wilgotności jako ubytek masy przy suszeniu - oficjalna • Wilgotność cukrów trzcinowych od 0, 06 % do 0, 6%

Izotermy sorpcji wody przez cukry o różnej jakości

Popiół • Zawartość popiołu silnie wpływa na przebieg i wydajność, a tym samym na koszty procesu rafinacji • Zawartość sodu i potasu • Zawartość SO 2

Popiół • Metoda GS 1 -10 (1998) - oficjalna popiół siarczanowy • Metoda GS 1/3/4/7/8 -13 (1994) – oficjalna popiół konduktometryczny

Zawartość popiołu % 0. 45 0. 40 0. 35 0. 30 0. 25 0. 20 0. 15 0. 10 0. 05 0. 00 PMW V-V VH H LP

Średnia zawartość popiołu % 0. 35 0. 31 0. 30 0. 28 0. 25 0. 21 0. 20 0. 15 0. 10 0. 06 0. 05 0. 04 0. 00 PMWS 1 V-VHP HP LP

Zawartość potasu LP HP V-VHP B

Zawartość sodu LP HP V-VHP B

GRANULACJA • Oznaczanie zawartości drobnych kryształów < 600 mm. • Metoda GS 1 -20 (2005) – tymczasowa Cukier surowy jest przemywany bezwodnym metanolem w celu usunięcia cienkiej warstwy syropu z powierzchni kryształów cukru. Następnie cukier przemywa się izopropanolem w celu usunięcia resztek metanolu i pozostałości syropu. Przemyte kryształy suszy się w suszarce w temperaturze 80– 90 °C. Przemyte i wysuszone kryształy mechanicznie przesiewa się przez zestaw sit z drutu i waży się uzyskane frakcje.

Zawartość dekstranu • Powoduje wzrost lepkości soków • Utrudnia oczyszczanie i filtrowanie soków • Utrudnia krystalizację i powoduje wydłużenie kryształów • Graniczna zawartość 250 mg/kg

Zawartość dekstranu w cukrze 250 202 200 154 150 100 87 65 50 32 0 PMWS 1 V-VHP HP LP

Zawartość skrobi • Skrobia obecna jest w trzcinie i około 30% skrobi obecnej w soku przechodzi do cukru surowego. • Stwierdzono, że zawartość skrobi powyżej 250 mg/kg w soku surowym powoduje problemy podczas rafinacji szczególnie podczas saturacji.

Zawartość skrobi w cukrze 450 418 400 350 294 300 250 206 198 171 150 100 50 0 PMWS 1 V-VHP HP LP