GIMNAZIJA“RIZAH ODŽEČKIĆ“ZAVIDOVIĆI AHMO DŽUVIĆ MATURANT GIMNAZIJE“RIZAH ODŽEČKIĆ“ZAVIDOVIĆI TEHNOLOŠKI POSTUPAK DOBIVANJA ŠEĆERA (MATURSKI RAD IZ HEMIJE)

MENTOR: Beširević Mirsada prof. ZAVIDOVIĆI, maj 2010. godine

2

UVOD U ŠEĆERE Prehrambena industrija se danas ne može zamisliti bez šećera.Šećer ili saharoza(turski naziv seker,staroindijski naz.sarkara-što znači šljunak ili mljeveni šećer,latinski naz.saccharum),ugljikohidrat,disaharid C12H22O11 u kojem su molekule glukoze povezane s molekulama fruktoze.Najvažniji od svih šećera je poznat kao obični šećer.On tvori velike,bezbojne monoklinske kristale.Slatkog je okusa,lahko se otapa u vodi i velike je hranjive vrijednosti : 1g saharoze oslobađa energiju od 17,2 kJ.Pri temperaturi od 160 ¨C mijenja se bez promjene u bistru tekućinu,a pri 200 ¨C prelazi u smeđe obojen karamel.Vodene otopine saharoze zakreću ravninu polarizirane svjetlosti jako u desno.Na tom se svojstvu temelje optičke metode određivanja koncentracije šećera u vodenim otopinama.Djelovanjem kiselina ili enzima invertaze molekula saharoze hidrolitički se cijepa na sastavne dijelove:glukozu i fruktozu,a dobivena smjesa se naziva invertni šećer.Med je prirodni invertni šećer.Važno je tehničko svojstvo šećera tj. njegova sposobnost da djelovanjem kvaščevih gljivica prevrije tj. cijepa se na alkohol(etanol) i ugljikov dioksid(alkoholno vrenje).Šećer je prirodni hemijski spoj koji je kao i drugi disaharidi raširen u slatkim sokovima biljaka.Proizvodnja šećera sastoji se u ekstrakciji iz biljnih šećernih sirovina i u njegovu pročišćavanju.Dok se voćni i grožđani šećer zbog svoje slabe sposobnosti kristalizacije proizvede u skromnim količinama.Proizvodnja saharoze razvila se u moćnu industriju,a njezin proizvod ima važnu ulogu u savremenoj ljudskoj prehrani.

3

ŠEĆERI Šećerima se nazivaju probavljivi ugljikohidrati.Riječ šećeri namjerno se upotrebljava u množini,jer postoje mnoge vrste.Dijele se na temelju broja jedinica od kojih se sastoje.Probavljivi ugljikohidrati se probavljaju u tijelu i daju neophodnu energiju nakon izgaranja(4 kcal/g).Neprobavljivi ugljikohidrati,takozvana vlaknasta hrana ne probavljaju se u probavnom traktu i prema tome ne daju tijelu nikakvu energiju.Međutim, oni su ipak od neprocjenjive vrijednosti. Jednostavni šećeri (monosaharidi) Monosaharidi sastoje se od samo jedne molekule ili jedinice (mono = jedan). Najpoznatiji su glukoza, fruktoza i galaktoza. Glukoza je u određenoj količini uvijek prisutna u našoj krvi a zove se i dekstroza ili grožđani šećer. Ime «grožđani šećer» ne znači da on postoji samo u grožđu. Supstanca je prvi put otkrivena u grožđu pa je po tome dobila ime. Glukoza ili grožđani šećer nalazi se u voću, subtropskom voću, povrću, kukuruznom sladu i medu. Grožđani šećer kao zaslađivač, kao što se prodaje pod imenom Natufood (Dextrose), dobiva se iz škroba iz krompira ili kukuruza. Fruktoza se još naziva i voćni šećer i takav se nalazi na primjer u voću, povrću i medu. U prirodi se međutim najčešće nalazi povezana s glukozom. Taj «dvostruki šećer» zove se saharoza. Suprotno od općeg vjerovanja, fruktoza marke Natufood ne dobiva se iz voća nego iz kukuruznog škroba. Voće sadrži relativno male količine fruktoze zbog čega bi iskorištavanje bilo dugotrajno, a cijena fruktoze kao zaslađivača bila bi neumjereno visoka. Još jedna zabluda je uvjerenje da voće sadrži samo voćni šećer. Voće sadrži voćni šećer ali i glukozu i saharozu. Galaktoza je manje poznati šećer. Nalazi se u mliječnom šećeru ( = laktoza), ugljikohidratu koji postoji u mlijeku. Šećeri ili glicidi po svojoj hemijskoj prirodi su polioksikkarbonilna jedinjenja. Oni su široko rasprostranjeni u prirodi, u živom svijetu, a nastaju kao proizvod fotosinsteze u zelenom bilju. Fotosinteza je izuzetno znajačajan proces akumulacije sunčane energije putem stvaranja organske supstance iz ugljen-dioksida i vode. Shema fotosinteze glasi : energija 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

Iz primarnog proizvoda šećera glukoze nastaje visokomolekulski polisaharid (škrob), prema shemi: nC6H12O6 nH2O (C6H10O5)n Prirodni monosaharid sadrži u svojim molekulima normalni ugljikov lanac. Predstvanici monosaharida sa račvastim ugljikovim lancem čine vrlo rijedak izuzetak. Struktura monosaharida odgovara ovim formulama:

4

DVOSTRUKI ŠEĆERI (DISAHARIDI) Dvostruki šećeri sastoje se od dvije jedinice (di = dva). Najvažniji su saharoza, maltoza i laktoza. Saharoza se sastoji od jedne molekule glukoze i jedne molekule fruktoze. Šećer iz šećerne trske, jednako kao i šećer iz šećerne repe (kristalni šećer) sastoji se od saharoze. Ako na pakiranju keksa ili drugih slatkiša piše «ne sadrži šećer» općenito se misli na saharozu. Maltoza se naziva i slad. Sastoji se od dvije molekule glukoze. Maltoza se može proizvesti i iz škroba iz npr. krompira ili žitarica. Slad najpoznatiji sladovi od žitarica, kao što su pšenični slad, kukuruzni slad i ječmeni slad, sadrže velike količine maltoze. Laktoza se još zove i mliječni šećer. Taj se disaharid sastoji od jedne molekule glukoze i jedne molekule galktoze. Laktoza se u prirodnom obliku nalazi u mlijeku i mliječnim proizvodima. Ponekad se dodaje u jela kako bi se poboljšao okus ili kao aditiv. DEKSTRINI (OLIGOSAHARIDI) Oligosaharidi, koji se još nazivaju i dekstrini, sastoje se od određenog broja (3 do 10) molekula glukoze. Oligo znači «malo». Oligosaharidi nastaju razbijanjem škroba. Oni se prelazna faza kad se iz škroba kao finalni proizvod dobiva glukoza. Sladovi, osim maltoze, sadrže i dekstrine. MNOGOSTRUKI ŠEĆERI (POLISAHARIDI) Polisaharidi se sastoje od velikog broja jednostrukih šećera (jedinica glukoze). Poli znači «više». Dvije vrste mnogostrukih šećera su vrlo važne: škrob i glikogen. Škrob tvori rezerve hrane u biljci. Namirnice bogate škrobom su žitarice (kruh, tjestenina, pahuljice, brašno itd.), krompir, povrće i mahunarke. Tijekom probavnom procesa u tijelu, sve se veze kidaju i pojavljuju se individualne molekule glukoze. Zatim se glukoza krvlju prenosi do svih somatskih stanica, gdje se troši. Pri iskorištavanju glukoze oslobađa se energija. Ta se energija koristi za probavljanje i kretanje. Glikogen su rezerve hrane ljudi i životinja. Kao i škrob sastoji se od stotina jedinica glukoze, ali drugačije povezanih. Glikogen se pohranjuje u jetri i u mišićima te se može osloboditi u tijelu kada postoji trenutna potreba za energijom (glukoza).

5

PROIZVODNJA ŠEĆERA Šećerna repa vadi se u ranu jesen. Ako vađenje zakasni ili dođu rani mrazovi repu treba čuvati. Odreže se lišće zajedno s najgornjim djelom, otprema se u tvonicu i tamo započinje šećerna kampanja koja traje od 2 do 3 mjeseca. Ubrzanim se tempom prerađuju zalihe repe kojom šećerana raspolaže. Repa se brzo prerađuje zato što se i poslije vađenja iz zemlje u repi odvijaju procesi pod utjecajem enzima invertaze i prisutnih organskih kiselina, i pod njihovim se uticajem saharoza djeli na 2 monosaharida: glukozu i fruktozu. Taj se proces naziva inverzija, a dobivena smjesa glukoze i fruktoze invertni šećer Tok proizvodnje:

1. Prijem i pranje repe obavlja se u velikim betonskim bazenima 2. Rezanje repe na rezance pomoću sjeckalice 3. Dobivanje slatkog soka difuzijom saharoze gdje saharoza prelazi u vodu 4. Pročiščavanje soka (luženje i saturacija) - Luženjem se sirovom soku dodaje živo

vapno čije je djelovanje mehaničko i hemijsko. Mehaničko djelovanje vapna: povlači za sobom koaugulirale bjelančevine zagrijavanjem soka. Hemijsko djelovanje vapna: talože se bjelančevine i pektini, neutraliziraju se slobodne kiseline i kisele soli... Nakon luženja sok saturira

5. Otparivanje i otkuhavanje soka - isparuje se pod sniženim tlakom u vakuum-aparatima.

6. Kristalizacija i izdvajanje sirovog šećera centrifugiranjem podrazumijeva odvajanje sirupa od kristala šećera.

Kristali šećera

6

SJETVA Odluku o sjetvi šećerne repe potrebno je donijeti godinu i pol do dvije godine prije same sjetve izborom prikladne pretkulture. Najbolje pretkulture za šećernu repu su pšenica, ječam, zob i soja, kulture koje rano napuštaju tlo da bi se ono moglo dobro tehnološki pripremiti za sjetvu šećerne repe. Odmah nakon žetve pretkulture potrebno je napraviti analizu tla i prašenje zemljišta radi čuvanja vlage i poticanja korova na rast. Nakon 3 do 4 tjedna vrši se drugo oranje na 20 do 25 cm dubine radi zaoravanja izniklih korova i ravnanja površine. Za dobar prinos šećerne repe iznimno je važno duboko jesensko oranje, na 35 do 40 cm dubine, koje se obavlja u oktobru. Gnojidba mineralnim gnojivima, i to 70-80 posto od ukupnih količina, vrši se u avgustu i septembru prije ili nakon drugog ljetnog oranja. Zbog zatvaranja vlage i stvaranja kompaktnog površinskog sloja za sjetvu preporučljivo je tanjuračama zatvoriti brazdu i poravnati površinu. Zbog velike važnosti dušika za kvalitetu korijena šećerne repe u frebuaru bi, prije početka vegetacije, trebalo obaviti analizu sadržaja dušika u tlu (N-MIN). Rezultati analize pokazat će količinu dušika u tlu te treba li ga i koliko dodati u proljetnoj gnojidbi, u kojoj se u prosjeku dodaje 30 posto hraniva. Šećernoj repi za normalan rast i prinos po hektaru trebaju sljedeće količine hraniva: 100 - 150 kg dušika 100 kg fosfora oko 300 kg kalija manje količine bora, mangana, cinka i sumpora kao mikroelemenata Sjetva šećerne repe na našem području obavlja se uglavnom u razdoblju 10. marta do 10. aprila, kada se tlo na dubini 5 cm zagrije na 6°C. Tada sjeme ima optimalne uvjete za rast i razvoj. Predsjetvenu pripremu najbolje je napraviti sjetvospremačem ili laganom drljačom na 2 do 3 cm, što je i pravilna dubina sjetve. Razmak između redova u sjetvi može biti 45 ili 50 cm što ovisi o tipu mehanizacije. Sjetva se vrši na razmak unutar reda od 17 do 20 cm. Nakon nicanja sklop bi trebao biti 90.000 do 100.000 biljaka po hektaru. Ovakav sklop osigurava količinu od 85.000 do 95.000 biljaka po hektaru ukoliko se tokom vegetacije dogode gubici u vađenju. Njega šećerne repe Nakon obrade i sjetve vrši se hemijska i mehanička njega šećerne repe. Mehanički, njega se vrši kultivacijom, prvi puta kada je repa u fazi 2 do 3 para pravih listova, te 1 do 2 puta kasnije, prema potrebi. Svrha kultivacije jest da rahli, prozračuje tlo, sprječava stvaranje pokorice te uništava dio korova. Obavezna mehanička mjera je i okopavanje šećerne repe da bi se okopao korova. Šećernu repu štiti se od štetnika, korova i bolesti. Zaštita od štetnika

7

Najčešći štetnici šećerne repe su žičnjaci, buhači, repine i druge pipe, lisne uši i lisne sovice. Njihovo suzbijanje vrši se pravovremenim tretiranjem pripadajućim zaštitnim sredstvima. Vrlo je važno na vrijeme uočiti pojavu štetnika i izvršiti zaštitu. Zaštita od korova Zaštitu od korova treba obavljati uz savjet stručnjaka jer je šećerna repa vrlo osjetljiva biljka. Zaštita se obavlja višekratno na dva načina: poslije sjetve, a prije nicanja, te ponovo nakon nicanja samo nakon nicanja šećerne repe, kombinacijama 2 do 6 vrsta herbicida u određenim omjerima u jednom tretiranju. Tretiranje protiv korova najčešće se vrši u 2 do 4 navrata. Vrlo je važno čitati i pridržavati se uputstva o načinu i uvjetima pripreme te količinama i načinu primjene zaštitnih sredstava. Zaštita od bolesti Zaštita od bolesti provodi se tretiranjem zaštitnim sredstvima pravilnim plodoredom te sjetvom tolerantnih sorti šećerne repe. Najčešća i najštetnija bolest šećerne repe je Cercospora koja napada list šećerne repe. Prepoznatljiva je po malim tamnosivim i smeđim pjegama koje se šire i uništavaju cijelu lisnu masu, a koju repa kasnije obnavlja na štetu gotovog šećera već uskladištenog u korijenu, čime smanjuje digestiju. Suzbijanje Cercospore obavlja se najčešće s dva tretiranja kombinacijama fungicida, a prilikom posljednjeg tretiranja treba paziti na karencu obzirom da mora proći najmanje 40 dana od zadnjeg prskanja do vađenja šećerne repe. Postoje još dvije vrlo opasne bolesti korijena šećerne repe - rizomanija i rizochtonia – koje se javljaju uslijed uskog plodoreda, tj. učestale sjetve šećerne repe na istoj njivi. Najbolje mjere borbe protiv tih bolesti su pravilan plodored, tj. sjetva šećerne repe na istoj površini nakon 4 do 5 godina i upotreba tolerantnih sorti. U mjere njege šećerne repe pripada i folijarna prihrana. Ona se obavlja gnojivima koja sadrže bor i ostale važne mikroelemente u fazi od 4 do 5 pari pravih listova do zatvaranja redova, a služi poboljšanju kvalitete korijena šećerne repe. Vađenje šećerne repe Šećerna repa vadi se u tehnološkoj zriobi u periodu od sredine oktobra do sredine novembra. Prilikom vađenja treba obratiti pažnju na sljedeće elemente: kombajn za vađenje ne smije ostavljati puno nepovađenog korijena šećerne repe na korijenu ne smije biti puno zemlje kombajn treba pravilno obrezivati lišće i glave šećerne repe

8

Prerada šećerne repe Tehnološki postupak proizvodnje šećera je kontinuirani proces, a odvija se po međusobno povezanim fazama. Osnovni tehnološki postupak proizvodnje šećera može se podijeliti u 6 faza: 1. repno dvorište 2. ekstrakcija šećera difuzijom iz rezanaca 3. čišćenje difuznog soka 4. uparavanje rijetkog soka 5. kristalizacija saharoze 6. dorada kristalnog šećera Pomoćni pogoni neposredno vezani za proces proizvodnje šećera su: 1. pogon za proizvodnju pare i električne energije - energana 2. pogon za proizvodnju vapnenog mlijeka i saturacijskog plina 3. pogon za doradu izluženih rezanaca - sušara rezanca Repno dvorište Prijem repe 1. Direktni prijem u tvornicu Izvađena repa se privremeno deponira na njivi te se tovari u vagone ili kamione i dovozi u tvornicu gdje se vrši vaganje, sondiranje i laboratorijska analiza, na osnovi čega se vrši obračun vrijednosti repe. Ovaj način prijema prakticira se uglavnom kod većih dobavljača. 2. Prijem preko deponija Nakon vađenja repe, ona se dovozi na deponije koji se nalaze na cijelom sirovinskom području (izvan kruga tvornice). Na deponijima se repa vaga, određuje se postotak nečistoća metodom vizualne procjene, radi se količinski obračun repe i vrši uzimanje uzoraka za digestiju. Uzorci za digestiju koji se nalaze u vrećama, šifrirani bar kodovima, dovoze se svaki drugi dan u repni laboratorij gdje se određuju digestija i količina kalija, natrija i dušika. Repa koja se nalazi na deponijima je repa od više malih proizvođača. Nakon utovara repa se dovozi u tvornicu, gdje se vrši kontrolno vaganje, sondiranje i laboratorijska analiza. Svi podaci se unose u bazu podataka koja se nalazi na glavnom serveru u tvornici. Vaganje i laboratorijska analiza uzoraka repe U repnom laboratoriju određuju se digestija, količine kalija, natrija i dušika te nečistoća u postocima. Uzorci repe za analizu uzimaju se iz svakog kamiona, vagona i vreća od privatnih proizvođača repe. Priprema za preradu

9

Da bi se repa pripremila za preradu nakon vaganja i laboratorijske analize vrši se: kamionski i vagonski istovar, vodeni transport,odvajanje kamena i trave, pranje repe odvajanje korjenčića iz repe, separacija korjenčića - voda i korjenčići šalju se na sita, odakle se korjenčići pužnim transporterima odvode na separaciju. Tamo se krupnija frakcija odvaja i šalje u bunker za repu gdje se vrši rezanje repe na rezance noževima krovastog profila koji osiguravaju tehnološki najpovoljnije uvjete za ekstrakciju šećera Ekstrakcija šećera iz rezanaca difuzijom Kontinuirana ekstrakcija rezanaca se odvija pomoću difuznog tornja i majške za plazmolizu. Kod difuznog tornja princip difuzije se ostvaruje tako da se omogući kretanje repnih rezanaca u jednom smjeru, a kretanje vode za ekstrakciju u drugom smjeru. Toranj se puni vodom odozgo prema dolje, voda se obogaćuje šećerom i kao difuzni sok se odvodi kroz sito na dnu tornja. Rezanac pomiješan sa sokom dodaje se u donji dio tornja i kreće prema gore. Na vrhu tornja se izvlači u obliku izluženog rezanca. Kod majške za plazmolizu razlikuje se dio sa suprotnim strujanjem, gdje se vrši razmjena toplina i hlađenje cirkulacijskog soka, te dio za denaturaciju rezanaca u kome se smjesa soka i rezanca mora dobro homogenizirati da bi se mogla lako upumpavati u toranj. Najpovoljniji tehnološki uvjeti difuzije su: temperatura od 68 do 72şC, pH svježe vode od 5,8 do 6,2 što se postiže zakiseljavanjem sa sumpornom kiselinom, te vrijeme ekstrakcije oko 60 min. Alkalna voda ima nepovoljan učinak jer se izlužuju nešećeri i pektini koji se teško odvajaju filterima na stanici čišćenja. Ekstrahirani sok s 15 posto suhe tvari i koeficijentom čistoće od 88 do 92 usmjerava se na stanicu čišćenja. Čišćenje difuznog soka Faza čišćenja soka obuhvata sve operacije i procese kojima se iz difuznog soka uklanjaju nešećeri. Čišćenje soka provodi se mehaničkim putem, odvajanjem nečistoća na filterima te hemijskim putem. Za čišćenje difuznog soka koriste se kalcijev hidroksid (gašeno vapno) i ugljični dioksid. Zbog potreba povećanja kapaciteta tvornica šećera napravljena je rekonstrukcija stanice čišćenja. U najvažnije kvalitativne pokazatelje čišćenja soka ubraja se koeficijent čistoće očišćenog soka, postotak čišćenja, stepen razlaganja reducirajućih tvari, sadržaj Ca-iona i termostabilnost soka. Za uspješno čišćenje difuznog soka značajni su: temperatura, vrijeme reakcije, količina i raspodjela dodanog vapna u različitim fazama postupka čišćenja, aktivnost Ca-iona, količina soka i ugušćenost mulja, sastav saturacijskog plina, način i kvaliteta filtracije. Sok nakon stanice čišćenja ide na ionske izmjenjivače, sulfitaciju te na stanicu uparavanja soka. Uparavanje rijetkog soka Rijetki sok se uparava u pet otparnih tijela do 65 posto suhe tvari. Zadržavanjem soka u otparnim tijelima raste obojenost soka koja je izazvana razlaganjem i karamelizacijom saharoze. Iz tog razloga je uvedena sulfitacija rijetkog soka koja direktno utiče na smanjenje obojenosti gustog soka.

10

Prikaz izgleda difuzera Kristalizacija,odvajanje kristala šećera Kristalizacija saharoze + slika sheme kristalizacije ili same kristalizacije Procesom kristalizacije saharoze iz prezasićenih otopina se izdvaja kristal, a u zasićenoj otopini, matičnom sirupu zaostaju nešećeri. Proces kristalizacije vrši se pod vakuumom. U tvornici šećera koristi se tro-produktna shema kristalizacije. Pri ovakvom postupku, konzumni kristal se izdvaja nakon prve A-kristalizacije, dok je matični sirup nakon treće C-kristalizacije melasa. Šećer izdvojen nakon druge B-kristalizacije otapa se u gustom soku. Dobivena standardna otopina (klera) služi za kuhanje A-šećerovine. Šećer izdvojen nakon treće C-kristalizacije se miješa s odgovarajućim sirupom, te služi za kuhanje B-šećerovine ili se rafinira i zajedno s B-šećerom koristi za pripremu standardne otopine i kuhanje A-šećerovine. Princip rada na sva tri stupnja je da se šećerovina nakon kristalizacije ukuhavanjem i hlađenjem odvodi na centrifuge gdje se odvaja šećer od matičnog sirupa. U toku centrifugiranja, dodavanjem vode i pare, s površine kristala odstranjuje se sloj sirupa. Taj postupak se naziva rafinacija. Dorada kristalnog šećera Kristal nakon prve A-kristalizacije, izdvojen iz matičnog sirupa u centrifugama, sadrži još 0,5 do 1,5 posto vode te se zato suši u sušari šećera do 0,025 posto vlage. Osušeni šećer se prosijava, vaga i transportira u silos, gdje se čuva pod određenim uvjetima temperature i vlažnosti. Iz silosa se šećer transportira u pakirnicu gdje se prosijava i pakira u određena pakiranja. Na transportnom putu šećera kroz pakirnicu postavljeni su magneti za uklanjanje metalnih čestica iz šećera. Spakirani šećer se skladišti u skladištu šećera, odakle se otprema u kamione. Nusproizvodi dobiveni u tehnološkom postupku prerade repe su: briketirani rezanac melasa Izluženi se rezanac sa stanice ekstrakcije presuje i suši u bubnju za sušenje rezanca. Osušeni rezanac se briketira i transportira u skladište briketa u rasutom stanju ili se puni u vreće.

11

Melasa se čuva u tankoj cijevi i pumpom transportira u cisterne za otpremu.

Kristali šećera pod polarizacionim mikroskopom

Shema tvornice šećera

12

Najmodernija sredstva za tehnološki proces dobivanja šećera(tvornica Agragold)

13

ZANIMLJIVOSTI Šećer je porijeklom od sankritske riječi, śarkarā - slatko, u bosanski došla preko perzijskog i turskog jezika.Vrsta je hrane kao i poslastica. Šećer koji se koristi u domaćinstvima ima zbirnu hemijsku formulu C12H22O11. Njegova energetska vrijednost je 16,8 kJ po gramu (uporediti:alkohol ima 29,8 kJ po gramu,mast 39 kJ po gramu). Gustinom od 1,6 g/cm³, šećer je teži od vode (1 g/cm³). Na 20 °C, 200 g šećera je rastvorljivo. Glavni izvori sirovina za proizvodnju šećera su šećerna trska (u tropskim krajevima) i šećerna repa (u krajevima sa umerenom klimom).Saharoza je direktno prisutna u ovim biljnim kulturama, a iz njih se izdvaja presovanjem ili kuhanjem u tečni rastvor. Daljim otkuhavanjem dobijaju se kristali šećera. Procesom prerade može se kontrolisati čistoća rafiniranog šećera. Najznačajnije zemlje proizvođači šećera: Najviše šećera u svijetu proizvode Brazil ,Indija i Kina, dok su u Evropi najznačajniji proizvođači Francuska,Njemačka i Poljska. Najveći proizvođači šećera (2003)

Rang Zemlja Proizvodnja (u milionima tona) Rang Zemlja Proizvodnja

(u milionima tona) 1 Brazil 24,8 9 Nemačka 4,2 2 Indija 22,1 10 Pakistan 4 3 Kina 11,1 11 Kuba 3,8 4 SAD 8 12 Južna Afrika 2,6 5 Tajland 7,3 13 Kolumbija 2,6 6 Australija 5,4 14 Filipini 2,1 7 Meksiko 4,9 15 Indonezija 2,1 8 Francuska 4,4 16 Poljska 2

Značajni datumi u historiji šećera Šećerana u Holandiji

14

8.000 p. n. e. – šećerna trska se koristi za ishranu u Melaneziji i Polineziji 6.000 p. n. e. – šećerna trska se iz Istočne Azije širi u Indiju i Persiju 600 p. n. e. – u Persiji se razvija metoda kristalizacije šećera Pozna antika: Saccharum je poznat u Rimu kao luksuzni proizvod za bogate patricije. Uvozi se iz Persije i Indije. 1100. – putovanja ratnika krstaša donose šećer u Evropu, po prvi put poslije antike Od oko 1500. – šećerna trska se gaji na plantažama širom sveta, šećer je i dalje luksuzni proizvod za bogate („bijelo zlato“). Običan narod koristi samo med. 1747 –Andreas Sigismund Margarft otkriva način dobijanja šećera iz šećerne repe. 1801. – hemičar Franc Ahard postavlja osnove industrijske proizvodnje šećera. Prva šećerana je otvorena u mjestu Kunern (danas Finskoj) u Šleziji. 1806. Napoleonovi ratovi i kontinentalna blokada Evrope imaju veliki uticaj na tržište šećera. 1840 – prvi put proizveden šećer u kocki. Način poizvodnje je izmislioJakob Kristof Rad direktor šećerane u Češkoj. Od oko 1850. – Cijena šećera znatno pada uslijed industrijske proizvodnje. Šećer postaje dio svakodnevne ishrane. Vrste šećera (saharoze) Braon šećer: zajedničko ime za sve šećere braon boje. Dobija se na različite načine; miješanjem bijelog šećera sa braon sirupom od šećerne repe ili grijanjem šećernog sirupa (karamelizovanje). Tečni šećer: u vodi rastvoreni šećer koji se koristi u prehrambenoj industriji. Kandirani šećer: šećerni kristali različite veličine i boje nastali sporom kristalizacijom iz šećernog rastvora. Karamel: braon masa koja se dobija zagrijavanjem šećera. Ova masa zagrijavanjem stiče posebnu aromu. Melasa: svijetlobraon sirup, nusproizvod u proizvodnji šećera. Koristi se za proizvodnju alkohola. Od melase iz šećerne trske proizvodi se rum. Šećer u prahu: vrlo fino mljeveni šećer. Koristi se za poslastice. Šećer od šećerne repe: uglavnom saharoza, hemijski identičan šećeru od šećerne trske. Najčešće se prodaje rafiniran (kristalizovan). Šećer u kocki: rafinirani šećer sa sirupom, pritiskom oblikovan u kvadre. Šećerne mešavine Vanilin šećer: mešavina vanile ili arome vanile i finog šećera. Fondan: fabrikovana masa od kuhanog šećera i sirupa glukoze koja se koristi u poslastičarstvu. Sirup: dobija se kuhanjem slatkog voća. Sadrži visok procenat šećera (62-78%). Palmin šećer: ekstrakt šećerne palme (Arecoideae). Manje je sladak od klasičnog šećera i ima aromu karamela. Ostali šećeri Mlečni šećer: (laktoza) prisutan u mlijeku, sastoji se iz glukoze i galaktoze. U farmakologiji se koristi kao bazna supstanca. Rafinoza: šećer koji nije sladak, prisutan u mnogim biljkama. Grožđani šećer (glukoza, dekstroza): monosaharid, osnova za mnoge složene šećere. U ljudskom organizmu prisutan kao šećer u krvi, a sa voćnim šećerom, jedan od osnovnih sastojaka meda (22 do 41 %). Voćni šećer (fruktoza): monosaharid. Pored grožđanog šećera, jedan od osnovnih sastojaka meda (27 do 44 %).

15

Alkoholni šećer: koristi se kao zamjena za šećer. Sporije se prerađuje od klasičnog šećera, pa ga koriste ljudi sa lakšim slučajevima dijabetisa. Trehaloza: gradivna materija za mnoge biljke i insekte. Maltoza: koristi se za proizvodnju alkohola. Melecitoza: složeni šećer, naročito prisutan u medu divljih košnica. Mnogi ljudi, naročito ne-evropljani, ne mogu da prerade ovaj šećer, što je genetički uzrokovano. Invertovani šećer: smesa glukoze i fruktoze dobijena hidrolizom (invertovanjem) saharoze. Izoglukoza: koristi se za slatka pića i komponente, sadrži 51 % glukoze i 42% fruktoze. Obično se dobija od kukuruza. Fiziologija Velika upotreba ugljenih hidrata u ishrani dovodi do veće upotrebe insulina, i većeg opterećenja pankreasa (glikemijsko opterećenje).Kola pića su značajni izvori šećera u ishrani (do 120 grama po litru). Šećer je najznačajniji faktor u pojavi zubnog karijesa. Šećerna bolest Nasuprot imenu,šećerna bolest nije direktno uzrokovana upotrebom šećera u ishrani. Po saznanjima moderne medicine, ova bolest je izazvana autoimunom reakcijom koja uništava ćelije pankreasa (tip 1), ili genetičkom predispozicijom prema insulinskoj rezistenciji (tip 2) koja se može pogoršati prekomjernom težinom i manjkom fizičke aktivnosti. Oba tipa dijabetesa (šećerne bolesti) dovode do povećane koncentracije šećera u krvi. Da bi se smanjila vjerovatnoća pojave dijabetisa ljekari preporučuju manju upotrebu klasičnog šećera u ishrani, i njegovu zamenu zdravijim medom ili fruktozom.Svjetska zdravstvena organizacija tvrdi da šećeri ne bi trebali da učestvuju sa više od 10% u ishrani. Šećer kao alternativni izvor energije Zbog visokih cijena nafte, etanol je postao privlačan kao alternativno gorivo. On se dobija od šećera. U Brazilu se veći dio novijih vozila pokreće etanolom, a u Evropi i Americi se etanol u manjem procentu miješa sa benzinom. Zbog ovakve upotrebe šećera, njegova cijena je na svjetskom tržištu znatno skočila.

16

ŠEĆER-PREDNOST I NEDOSTACI

Potreba za šećerom je urođena i smatra se da potiče od prehrane majčinim mlijekom koje je slatko. A i što bi bila hrana bez šećera? Čokolada bi imala gorak okus, bombona ne bi ni bilo, banane bi bile brašnjave, a mlijeku bi nedostajala punoća okusa. Šećer daje hrani okus, a u organizmu razvija energiju. Na tržištu postoji nekoliko oblika šećera. Rafinirani šećer prolazi potpunu obradu, pa je zbog toga bijele boje (kristalni bijeli šećer dobiva se od šećerne trske i šećerne repe). Ako sadrži nešto vode, može se oblikovati u razne oblike. Šećer u prahu je fino usitnjeni rafinirani šećer. Kandis šećer sastoji se od prilično velikih kristala šećera i može biti bijeli ili smeđi. Najviše se koristi za zaslađivanje čaja. No, ima i drugih vrsta šećera: mliječni šećer (laktoza), voćni šećer (fruktoza) sadržan je u voću, a velik udio grožđanog šećera (glukoza) nalazi se u grožđu. Javorov sirup dobiva se zarezivanjem kore javora i sadrži 60 do 70 posto šećera. To je aromatična poslastica koja ima veliku kalorijsku vrijednost te ga treba konzumirati u ograničenim količinama. Kalorije koje ne debljaju - Postoje i supstance koje su i do nekoliko stotina puta slađe od šećera, dobivene su hemijskim putem (umjetna sladila) ili se nalaze u prirodi, a industrijski se proizvode hemijskim putem (polioli). Polioli se samo neznatno i polagano iskorištavaju prolaskom kroz probavni sustav i imaju manju energetsku vrijednost od šećera. Za razliku od njih, umjetna sladila nemaju kalorijske vrijednosti. Također ne uzrokuju povišenje šećera u krvi i lučenje inzulina, pa ih mogu koristiti i dijabetičari. Iz skupine umjetnih sladila samo aspartam ima energetsku vrijednost jednaku šećeru, no budući da je 200 puta slađi od šećera, potreban je u malim količinama, pa njegova kalorijska vrijednost nije od nekog značenja. Zaslađivači mogu biti u obliku praha, tableta i tekućine. Svi su, osim aspartama, otporni na visoke temperature, pa se očuvaju tijekom kuhanja ili pečenja. Stevija - novi zaslađivač iz Južne Amerike - Južnoamerički Indijanci od davnine su upotrebljavali listove biljke stevija za zaslađivanje. Slatka komponenta koja se dobiva iz listova stevije, steviozid, do 300 puta je slađa od saharoze i nema kalorijsku vrijednost. Je li smeđi šećer nutritivno kvalitetniji od bijelog? - Uvriježena je pretpostavka da je smeđi šećer, zbog sadržaja minerala i vitamina, nutritivno potpunija namirnica od rafiniranoga bijelog šećera. Smeđi šećer uistinu sadrži te sastojke, ali u toliko malim udjelima da te količine nemaju nikakva značenja u dnevnom unosu vitamina i minerala. Smeđi šećer ipak ima bolji okus od bijelog zato što sadrži karamelizirani sirup koji ima okus slada. Prema energetskoj vrijednosti i sastavu ugljikohidrata, bijeli i smeđi šećer se

17

ne razlikuju. Također, grožđani i voćni šećer nisu ništa zdraviji od uobičajena bijelog kristalnog šećera. Dijabetičari trebaju izbjegavati šećer - Više od 10 posto dnevnoga energetskog unosa dolazi od šećera, a to je 30 - 50 g dnevno. Tu se ubraja i skriveni šećer, tj. šećer iz namirnica, prisutan, primjerice, u pecivu ili voću. Pravilo je jednostavno: izbjegavajte šećer tamo gdje ga možete lako uočiti. Pritom pijte kafu ili čaj zaslađen zaslađivačem, a voćni sokovi mogu biti i bez šećera, zaslađeni umjetnim zaslađivačima. Gotovo svaki recept za izradu kolača i slastica sadrži šećer, no potrebna se količina šećera može prepoloviti, a da se ne izgubi na kvaliteti i okusu. Uzrokuju li umjetna sladila rak? - Ta je tvrdnja posljedica istraživanja ciklamata provedenog na štakorima prije otprilike 40 godina. Kasnija istraživanja pokazala su da ciklamat i sva ostala umjetna sladila (acesulfam, saharin, aspartam, taumatin) ne uzrokuju rak. Ipak, zbog zdravstvene sigurnosti određene su njihove dopuštene dnevne količine. Imaju li umjetna sladila loš okus? - Umjetna sladila imaju karakterističan okus. Tako saharin nakon konzumiranja ima blago gorak okus, a taumatin okus kao lakriz bomboni. Da bi se izbjegao loš metalan okus, sladila se međusobno miješaju i tako popravljaju i nadopunjuju okus ostalih. Umjetna sladila zbog toga ne treba koristiti u prevelikim količinama. Debljaju li umjetna sladila? - Upravo suprotno. Sladila nemaju energetsku vrijednost i pomažu pri redukcijskim dijetama. Tako čaša vode (2 dcL) zaslađena šećerom ima 65 kcal, a limunada zaslađena sladilom ima četvrtinu, tj. 15 kcal. Kašika šećera (5 g) ima oko 20 kcal, a tableta zaslađivača gotovo nijednu kaloriju. Je li med zdraviji od šećera? - Zbog sadržaja vitamina i minerala med je zdrava namirnica. Međutim, zastupljeni su u vrlo malim količinama koje u dnevnim potrebama za vitaminima i mineralima ništa ne znače. Med se sastoji od oko 80 posto šećera, i to uglavnom od šećerne komponenete od koje je sastavljen grožđani šećer (glukoza), voćni šećer (fruktoza) i malo gradivne komponente bijelog šećera (saharoza), a ostalo je voda. Porcija meda (20 g) ima otprilike 15 g šećera. Šećer deblja samo u prekomjernim količinama - Često ne možemo shvatiti zašto neko ko učestalo jede čokoladne bombone, karamele i šaumšnite ostaje i dalje mršav. No, vitkost ne ovisi samo o slatkim slasticama. Novija istraživanja upozoravaju da nije samo šećer uzrok suvišnim kilogramima, nego i prevelik unos energije hranom koja se ne uspijeva u potpunosti iskoristiti nego se taloži u zalihama masnog tkiva. Glavni krivac za to nije šećer nego mast, i to uglavnom namirnice bogate masnoćom, kao što su kobasice i mliječni proizvodi s visokim udjelom masti te prekomjerna upotreba masti i ulja prilikom prženja jela. Zapaženo je da osobe s prekomjernom tjelesnom težinom unose više masti, a manje ugljikohidrata. Ugljikohidrate, među kojima je i šećer, organizam iskorištava ponajprije kao izvor energije, što znači da se više iskoristi, a manje uskladišti u masno tkivo. Jede li osoba više masti nego što je potrebno, više će se uskladištiti na bedrima i trbuhu. Ugljikohidrati su vrijedni hranjivi sastojci i svakodnevno ih treba konzumirati radi opskrbe mozga energijom. Barem 10 posto dnevnih energetskih potreba treba potjecati od ugljikohidrata (minimum), u što je uključen i šećer koji se nalazi u sastavu namirnica, npr. šećer iz voća i deserta, kao i kristalni bijeli šećer kojim zaslađujemo kafu. Osoba koja dnevno treba oko 2400 kcal, uzima oko 30 g šećera. Sportaši trebaju više energije, pa i više ugljikohidrata. Složenih ugljikohidrata (sadržanih u voću, povrću, žitaricama, tjestenini, cerealijama, grahu) općenito unosimo premalo. Prema nutricionističkim podacima, muškarci trebaju

18

više od 40 posto, a žene više od 45 posto ugljikohidrata u sastavu svog dnevnog unosa nutrijenata. Pušači imaju veću potrebu za slatkim - Uzimanje manjih obroka u većem vremenskom intervalu izaziva glad, pa se poseže za namirnicama koje brzo daju energiju (šećer). Isto je kod pušača, jer cigarete prikrivaju apetit. Rijetkim uzimanjem hrane smanjuje se razina šećera u krvi i javlja potreba za slatkim. POTROŠNJA Šećer dobijen tek poslije prečišćavanja isključivo je energetska namirnica,jer ne sadrži druge hranjive materije.U energetskom bilansu prehrambenog sistema u svijetu iz 1996. godine,šećer predstavlja 7 % ukupnih kalorija po obroku,daleko iza žitarica (49,8%),ali ispred gomolja i korijenja (5,1%).Potrošnja šećera i zaslađenih proizvoda veća je u razvijenim zemljama (42 kg/stan.god.),nego u zemljama u razvoju (19,2 kg) dok je 1996 godine svjetski prosjek 24 kg.Ova grupa proizvoda predstavlja 11,2% energetskog bilansa bogatih zemalja i svega 5,9% energetskog bilansa zemalja u razvoju.Za izračunavanje potrošnje šećera uzima se isključivo u obzir materija u stanju šećera,izražena u bijelom(rafinovanom)šećeru ili u odgovarajućoj količini sirovog šećera ili se pored šećera mogu uračunati med i šećerni sokovi.Moć zaslađivača zaslađenih proizvoda:saharin 300,steviozid 300,aspartam 200,fruktoza 130,saharoza 100,glikoza 70,sorbitol 50 do 60,manitol 55 do 60,palatinit 50 do 70,laktoza 40, ciklamat 30.Ovdje iznijete cifre odnose se na odgovarajuće vrijednosti sirovog šećera i obuhvataju sve vrijednosti zaslaćenih proitvoda.Sa sirovog šećera prelazi se na bijeli šećer uzimanjem koeficijenta 0,92.Razlika među godišnjim ciframa potrošnje,prema osnovi uzetoj u obzir,može biti zanemarljiva u nekim zemljama: to je slučaj Francuske,gdje uključivanje u bilans ostalih zaslađenih proizvoda pored šećera za period od 1989 do 1996 povećava prosječan nivo potrošnje samo za 1,4%.U svjetskim okvirima,ova razlika je veća(+23%),dok je u SAD dosta velika (111%),posebno zbog sve veće potrošnje tečnih zamjena za šećer.Po ukupnoj potrošnji,američki potrošač jedan je od najvećih potrošača šećera na svijetu,sa 70,6 kg/godišnje,u 1996. Godini u odnosu na potrošnju Francuza od 36,1 kg na svjetski prosijek od 24,3 kg i u odnosu na kineza koji troši 8,1 kg.

19

UPOTREBA ŠEĆERA Šećer je namirnica koja u isti mah daje energiju i pričinjava zadovoljstvo.Osjetljivost na ukus šećera urođena je čovjeku,dok se ostali ukusi,slani,gorki,stiču postepeno.Ovaj ukus šećera dugo je zadovoljavan svježim ili suhim voćem koje sadrži glukozu,fruktozu i saharozu,ili medom naročito glukozom i levulozom.Proizvodnja šećera na osnovi šećerne trske ili šećerne repe,proizvodi danas velike količine šećera.Prehrambeni šećer(stoni ili jestivi)namijenjen je individualnoj potrošnji i industrijskim zaslađivanju namirnica i pića(skriveni šećer čiju količinu potrošač teško može da procijeni).Stoni šećer predstavlja danas u francuskoj četvrtinu ukupno unijetog šećer u organizam.Tri druge četvrtine odnose se na šećer prisutan u kolačima,keksu,slatkom od voća i džemovima,bombonama,čokoladama,sladoledu,mliječnim proizvodima,voćnom sokovima i gaziranim pićima.Proizvođači šećera su veliki snabdevači prehrambenog kompleksa.Pored ove tradicionalne upotrebe za namirnice,šećeri imaju i druge namjene.Tako su Brazilci na bazi šećerne repe razvili industriju etanola koja pokriva polovinu potreba zemlje u gorivu.U Evropi veoma konkretne perspektive odnose se na proizvodnju alkohola-goriva ili bioetanola,na osnovi šećerne repe,krompira ili žitarica.Šećerohemija ili korištenje šećera kao sirovine za finu hemijsku ili farmaceutsku industriju još je nada za sutrašnjicu.

20

ZAKLJUČAK Zdrava ishrana je jako bitna,naročito u današnje vrijeme jer vodimo veoma stresan način života.Da bismo zaštitili svoje zdravlje moramo u organizam unositi sve potrebne tvari za njegovo normalno funkcionisanje.Zbog toga trebamo pažljivo birati ono što jedemo i pijemo.Većinu napitaka zaslađujemo raznim tvarima kojima pripadaju šećeri kao sladiva.Šećeri su proizvodi koji ne ugrožavaju ljudski organizam nego samo služe za poboljšalje okusa pri uzimanju određenih tečnih napitaka.Naravno oni se moraju upotrebljavati u normanim granicama jer svaka prekomjerna upotreba dovodi do debljalja organizma tj. stvaranja masnih naslaga.Najvažije što sam naučio radeći ovaj maturski rad je tehnološki postupak dobivanja šećera jer planiram upisati tehnološki fakultet pa me ovaj rad pobliže upoznao s onim što me čeka na fakultetu.

21

Literatura: 1.“Organska hemija“prof.dr.Rikovski 2.“Velika tematska enciklopedija“(drugi dio) 3.“Hrvatska opća enciklopedija“ 4. Magistarski rad prof.Zdravke brajdić na biotehnološkom fakultetu u Zagrebu 5. Internet