Technické riešenie sa týka spôsobu spracovania celej buľvy cukrovej repy Beta vulgaris L. Cukrová repa je dnes dominantne využívanou a pestovanou plodinou na výrobu cukru, najmä pre jej vysoký obsah sacharózy. Cukrová repa sa priemyselným spôsobom spracováva v cukrovaroch, kde sa najskôr postupnosťou krokov z buliev repy vyplavuje teplou vodou sacharóza vo forme cukomých štiav, ktoré sa následne alkalizujú a purifikujú e oxidom vápenatým a oxidom uhličitým, prípadne modifikovaným spôsobom tak, ako to opisuje napríklad patent US 20110214669, kde autor riešil redukciu množstva potrebného oxidu vápenatého na zrážanie kalov, pri získaní vedľajšieho produktu bohatého na nutrienty.
Následne, po zrážaní a separácií kalov, dochádza k zahusťovaniu získaných purifikovných a alkalizovaných štiav počas varenia pri atmosférickom alebo zníženom tlaku. Po dosiahnutí vysokého podielu cukrov vo varených šťavách, tzv. cukomých sirupoch alebo cukrovine, sa vplyvom odparovania vody začína kryštalizácia sacharózy, tzv. cukroviny. Skryštalizovaný podiel sa separuje na odstredivkách a na cyklónoch, pričom proces sa niekoľkokrát opakuje, až kým už nie je možné zo zvyškovej hmoty sacharózu touto metódou separovať. Konečným produktom z výroby je nerafinovaný cukor, ktorý sa ešte rafinuje, pričom ide o odstránenie prímesí a dosiahnutie bieleho sfarbenia kryštálov sacharózy, teda repného cukru.
Vedľajšie produkty cukrovarníckeho procesu a ich využitie
Vedľajšími produktmi cukrovarníckeho technologického procesu spracovania cukrovej repy sú melasa, vysladené repné rezky a epuračné kaly. Melasa je využívaná v krmovinárstve, ale aj pri výrobe etanolu či octu ako živná pôda pre kvasinky a baktérie. Epuračné kaly sa používajú ako vápenaté hnojivo do pôdy. Vo vedľajších produktoch sa objavujú aj prístupy k znižovaniu glykemického indexu alebo k obohacovaniu potravín o vlákninu a pektíny.
V patentoch KR 100929209 a US 20080045464 sa opisuje použitie vysladených rezkov a pulpy cukrovej repy ako prísady do receptúr chleba a potravinárskych materiálov s nižším glykemickým indexom. Patent US 20040151815 popisuje využitie vysladených cukrových hmôt na získanie aróm pre senzoriomické obohatenie sladkých výrobkov. Patent RU 02235478 sa zaoberá výrobou pektínového koncentrátu z vysladených rezkov po extrakcii sacharózy a následnou purifikáciou. Patent RU 20030114366 opisuje prípravu rastlinného alebo mikrobiálneho texturačného koncentrátu z cukrovej repy pomocou superkritického oxidu uhličitého a následných krokov so sladovanou šťavou a tuhým podielom.
Ochrana a dekódovanie pôvodných vedľajších procesov
V patentoch US 4009293 a US 2418558 sa skúmajú spôsoby využitia cukrových štiav a vysladených rezkov na získanie potravinárskych hmotností s nízkou kazivosťou alebo so špecifickými vlastnosťami pre džemy a želé. JP 06303922 sa venoval dezodorizácii vysladených hmôt enzýmami z mikroorganizmov (alkoholdehydrogenáza), čím sa umožnilo získať potravinársku vlákninu zbavenú nepríjemných pachov a chutí. RU 2288954 a RU 2227678 sa zameriavajú na výrobu potravinovej vlákniny z vysladených rezkov za podmienok pH 4,0-5,0 a oxidoredukčných podmienok, pričom sa získavajú vlákniny vhodné aj na diétne účely.
Vo všetkých týchto prácach a publikáciách sa hodnotí cukrová repa a cukrovkárske vedľajšie produkty, často s orientáciou na výrobu potravinárskych „vlákninových“ alebo „netradičných“ surovín, nie vždy primárnym cieľom bola priama výroba cukru. Staršie dokumenty tiež ukazujú použitie repy ako neupravenej suroviny do sladkých džemov a zaváraného ovocia; moderné štúdie však často sledujú spracovanie celej bulvy na cukomo-vlákninový produkt a na ďalšie potravinárske aplikácie.
Technické riešenie: spracovanie celej bulvy cukrovej repy na cukomo-vlákninový produkt
Predmetom technického riešenia je spôsob spracovania cukrovej repy na potravinársky využiteľný cukomo-vlákninový produkt ako aj cukomo-vlákninový produkt získaný týmto spôsobom. Čisté buľvy cukrovej repy sa krája alebo strúha na tenké plátky, kocky alebo rezky tak, aby vznikol čo najväčší povrch s čo najmenším porušením buniek pletív. Ihneď po narezaní resp. nastrúhaní buliev sa takto dezintegrovaná masa mieša s 0,015 až 3,0 % hmotn. tuhého disiričitanu sodného (Na2S2O3) a/alebo akýmkoľvek iným potravinársky vhodným siričitanom v ekvivalentnom množstve pri prepočte na množstvo SO2 podľa rozkladnej reakcie Na2S2O3 s vodou.
Následujúca dezodorizácia môže byť vykonaná ako celková alebo ako vylepšená, v závislosti od požadovaných výsledných parametrov produktov a ich potravinárskeho uplatnenia. Dezodorizáciou sa upravujú senzorické vlastnosti hmoty cukrovej repy tak, aby pri konzumácii produktov boli ich organoleptické vlastnosti bez nepríjemných chutí a nepríjemných pachov. Proces celkovej dezodorizácie prebieha tak, že zmes po pridaní siričitanu sa mieša s vodou v pomere 1:1 až 1:10 (sušina : voda), najlepšie však v pomere 1:2 až 1:5. K takejto zmesi sa môže pridať organická alebo anorganická kyselina na úpravu pH na 3,5 až 6,0, najlepšie 4,4 ± 0,4.
Dezodorizácia je sprevádzaná izoláciou a koncentráciou podielov. Zmes sa zahrieva na teplotu 102 °C až 124 °C, pri tlaku 5 kPa až 135 kPa, počas 2 až 60 minút. Po ukončení procesu sa výsledná zmes ochladí a odčerpá na sušenie vo fluidnej alebo sprejovej sušiarni, pričom sušiace médium môže byť vzduch alebo priamy sálavý ohrev. Alternatívne sa môže použiť zahustenie varením pri atmosférickom tlaku alebo podtlaku na odparení prebytočnej vody, čo vytvára kašovitý produkt vhodný na priame používanie alebo ďalšie sušenie.
Sušenie produktu po dezodorizácii prebieha pri teplote 50 °C až 180 °C, pričom vznikajú produkty s rôznou intenzitou zafarbenia (podľa teploty sušenia) a s majoritným podielom mono- a disacharidov a s výrazným podielom pektínov, hemicelulózy a celulózy. Obsah zložiek závisí od zloženia suroviny a spracovania. Buľva cukrovej repy je všeobecne tvorené približne 70-75 % vodou a 25-30 % sušinou; po sušení sa dosahuje obsah sacharidov až 40 % a viac a produkt môže slúžiť ako zložka pre pečivo, sladkosti či hotové výrobky.
Príklady spracovania a porovnania výsledkov
- Príklad 1: Nastrúhaná cukrová repa, 0,015 % disiričitanu sodného, dezodorizácia a zahustenie s výsledným obsahom spolu minimálne 40 % sacharidov; sušenie na teplotách 60 °C - 145 °C s finálnym vlhkostným obsahom 3,5 % ± 1,5 % a celková práca vedie k sladkému produktu vhodnému pre chlieb a pečivo, ovocné plnky a sušienky.
- Príklad 2: Variácie s disiričitanom sodným v rozsahu 2,5 %, a s disiričitanom draselným; pH upravené na 4,5 ± 0,2 s metódou adiabatickej expanzie a extrúziou pri 110 °C ± 15 °C; po sušení 54-56 % sacharózy a 3,5 % hmotnostných glukózy a fruktózy. Deodorizácia s vodou v pomere 1:10 a postupné odparovanie a sušenie na fluidnej sušiarni pri 145 °C.
- Príklad 3: Zmes so 0,03 % hmotn. disiričitanom sodným a s hydrogénsiričitanom sodným; pH 4,4 ± 0,4; výsledný produkt s výrazne nižšou intenzitou cukrovej chuti a vône. Nastrúhaná repa so sušením na 150 °C až dosiahnutia 10,5 % vlhkosti, následné adiabatické extrúzie a sušenie na 145 °C s výsledkom 54 % ± 5 % sacharózy a 3,5 % hmôt glukózy a fruktózy.
Predmetné technické riešenie predstavuje technológiu a nový spracovateľský smer využívajúci cukrovú repu ako surovinu, nakoľko je spracovaná celá bulva na potravinárske cukomo-vlákninové produkty s vysokým obsahom vlákniny a minerálnych látok. Riešenie nevyužíva vedľajšie produkty z cukrovárenského priemyslu, ale predstavuje komplexný prístup k spracovaniu cukrovej repy ako poľnohospodárskej suroviny s širokým uplatnením v potravinárskom priemysle a pre malospotrebiteľský trh.
Praktické aspekty a aktuálne súvislosti v Slovenskej republike
Poľnohospodári dostanú viac peňazí na pestovanie cukrovej repy, pričom najväčším problémom zostáva počasie a sucho. Ministerstvo pôdohospodárstva a rozvoja vidieka (MPRV) SR vyčlenilo na podporu pestovateľov cukrovej repy takmer 12,5 milióna eur; viazaná platba na hektár je v roku 2026 až 632,80 eur. Zatvorený cukrovar a šíriace sa problémy spôsobujú obavy o sebestačnosť Slovenska v produkcii cukru, avšak očakáva sa nárast pestovateľských výmer na približne 12-tisíc hektárov na jeden cukrovary. Zvýšenie kapacít cukrovarov a diverzifikácia plodín sú súčasťou stratégie na udržanie potravinovej sebestačnosti.
V kontexte dvojakej kvality potravín sa uvádzajú rozdiely medzi spotrebou sladidiel a ich zložením v regiónoch. Coca-Cola, PepsiCo a ďalší hráči predstavujú rôzne prístupy k používaniu cukru, fruktózovo-glukózového sirupu a izoglukózy v závislosti od lokálnych pravidiel a dostupnosti surovín. Diskusie o zložení potravín a ich sladidle sú ovplyvnené aj legislatívou EÚ a snahou o zjednotenie receptúr na trhoch členských krajín, pričom hoci receptúry môžu byť rovnaké, suroviny a procesy sa líšia podľa regiónu a regulácií.
Kľúčové aspekty pre prax a výskum
- Spracovanie celej bulvy cukrovej repy na cukomo-vlákninový produkt umožňuje širšie využitie cukrovej repy ako poľnohospodárskej suroviny.
- Deodorizácia a úprava senzorických vlastností sú kľúčové pre prijateľnosť výsledného produktu vo výkonoch potravinárskeho priemyslu.
- Použitie disiričitanu sodného a sulfitanov pri dezodorizácii vyžaduje starostlivé riadenie pH a teplotných podmienok pri vysokej kontrole procesov sušenia a extrakcie.
- Vzdelávacie a ekonomické dopady na pestovateľov cukrovej repy sú významné, keďže podpora štátu a diverzifikácia spracovania môžu zvyšovať výnosy a znižovať riziká sucha.
Tabuľka: Vzorky zloženia po dezodorizácii (príklady)
| Príklad | Disiričitan sodný (m/m %) | Hydrogénsiričitan sodný (m/m %) | PH | Vlhkosť po sušení | Sacharidy | Výsledný účel |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 0,015 | - | - | 3,5 % ± 1,5 % | ≥40 % | Chlieb, pečivo |
| 2 | 2,5 | - | 4,5 ± 0,2 | 3,5 % | 54-56 % sacharózy | Pečivo a cukrovinky |
| 3 | 0,06 | 0,03 | 4,4 ± 0,4 | 3,5 % | 54 % ± 5 % | Sladidlá a zlepšovače chuti |
Podstatné je, že čisté bulvy cukrovej repy sú spracované na potravinársky cukomo-vlákninový produkt, ktorý slúži ako sladidlo s vysokým obsahom vlákniny a minerálnych látok.