Suiker, glucose en fructose
Waar komt suiker vandaan? Wat gebeurt er met de grondstof voordat wij het eten?
Al duizenden jaren is het zoete suikerriet bekend, vooral kauwen op de stengels was geliefd. Maar ook productie van suiker uit de rietsoort was al in een vroeg stadium bekend. Na persen van het riet en verdampen van het sap in de zon verkreeg men een zoet bruin sap wat kristalliseerde bij afkoeling. De mogelijkheid tot productie van suiker uit suikerbiet werd echter pas veel later bekend, in het jaar 1747 wordt bekend dat deze bietsoort dezelfde suiker bevat. De eerste suikerbietenfabriek wordt, tijdens het Engelse embargo van Europa door Napoleon, in 1805 gebouwd.
In de meeste westerse landen is suikerbiet de grondstof voor suiker. Beide processen volgen hetzelfde principe om suiker te winnen uit de planten. Het verkregen suiker is exact hetzelfde.
Suiker, saccharose, komt voor in vrijwel alle planten en vruchten. In suikerriet en -biet is deze hoeveelheid suiker echter heel hoog. Een saccharosemolecuul bestaat uit een glucose- en fructosedeel die met elkaar verbonden zijn.
Productie van suiker uit suikerbiet
De productiestappen zullen uitgewerkt worden met als grondstof suikerbiet.
Tijdens de campagne, de rooitijd van de bieten die in Europa loopt van september tot december, worden de suikerbieten naar de suikerfabriek getransporteerd. Aangekomen bij de fabriek worden monsters genomen van de bieten, om de kwaliteit van de bieten te bepalen. Hierbij speelt gewicht en suikergehalte een grote rol.
Wassen en snijden
Vervolgens worden de suikerbieten gewassen, waarbij ze ontdaan worden van zand, takjes en blaadjes. Hierna worden de suikerbieten in kleine reepjes gesneden, om het oppervlak van de suikerbiet vele malen te vergroten. Bij een groter oppervlak kan de suiker beter uit de biet gehaald worden.
Koken
Om het suiker vrij te krijgen uit de cellen van de suikerbiet worden de reepjes gekookt, bij 70ºC. De vezels van de cellen gaan hierbij kapot en het suiker kan oplossen in het water. Het water met opgeloste suiker wordt ruwsap genoemd. De pulp die overblijft wordt geperst in brokjes en gebruikt als veevoeder.
Carbonatie
Het ruwsap bevat behalve de suikers nog zouten, eiwitten en kleurstoffen uit de biet. Het ruwsap wordt gezuiverd door toevoeging van ongebluste kalk en koolzuurgas. Dit zuiveringsproces wordt carbonatieproces genoemd. Om een goede zuivering te verkrijgen wordt dit proces tweemaal uitgevoerd. Na filtratie krijgt men een helder dunsap met een suikergehalte van 15%. De bijproducten in de vorm van kalk, zouten en eiwitten worden als meststof gebruikt in de landbouw.
Indampen en kristallisatie
Door het dunsap in te dampen krijgt men een diksap met een suikergehalte van 70%. Door middel van koken van het diksap kan het nog verder ingedikt worden en ontstaat een kristalachtige brei, deze brei is niet meer helder. Door afkoeling vormen zich suikerkristallen. Om het kristallisatieproces te versnellen worden meestal entkristallen toegevoegd, waaraan het suiker zich eenvoudig kan hechten. Deze entkristallen bestaan dan uit gewone kristalsuiker.
Centrifugeren
De kristallen suiker worden van de vloeistof gescheiden door middel van een centrifuge. De twee stromen die uit de centrifuge komen zijn suiker en stroop. De stroop wordt nogmaals gekookt en gekristalliseerd om eventuele restsuiker te winnen.
Drogen, koelen en verpakken
De suikerkristallen, met de suikerkristallen uit de stroop, hebben nog enkele stappen nodig voordat ze gereed zijn. Ze worden gedroogd, gekoeld, eventueel vermalen en verpakt.
Malen
Door de grootte van de maling in te stellen kunnen verschillende suikersoorten verkregen worden, als parelsuiker, kristalsuiker, fijne tafelsuiker en poedersuiker. Ook door suiker te mengen met andere stoffen kunnen de eigenschappen gewijzigd worden, zo krijgt met door toevoeging van pectine geleersuiker en door toevoeging van vanillestokjes of -aroma vanillesuiker.
Productie van glucose
Glucose, ook wel bekend als dextrose of druivensuiker, is een monosaccharide en onderdeel van het standaard saccharose (suiker). Glucose kan door middel van hydrolyse bereid worden uit zetmeel. Hydrolyse betekent dat zetmeel door inwerking van water gesplitst wordt in kleinere moleculen. Bij een verlaagde pH wordt de snelheid van de hydrolyse sterk vergroot. Het water splitst en gaat tussen een binding zitten waardoor het zetmeel opgebroken wordt.
Hydrolyse
Voor productie van glucose wordt een suspensie van maïs- of aardappelzetmeel gemaakt. Hierdoor is genoeg water aanwezig voor de hydrolyse. Hydrolyse wordt door een lagere pH, hogere temperatuur en door eventuele toevoeging van het enzym invertase bevorderd.
De suspensie wordt daarom licht aangezuurd door middel van zoutzuur (HCl) of koolzuur (H2CO3) en verwarmd. Door te verwarmen onder druk wordt het kookpunt verlaagd en hoeft minder hoog verhit te worden. De hydrolyse start, tussenproducten hierbij zijn dextrinen (korte stukken zetmeel). Door volledige hydrolyse ontstaat glucose.
Neutralisatie
De aangezuurde oplossing van glucose wordt geneutraliseerd door toevoeging van natronloog (NaOH). Een meer geconcentreerde oplossing (ofwel stroop) wordt verkregen door indamping. Indampen kan tot de kristallisatie waarde (70 – 80%). Bij een hogere concentratie begint de stroop gemakkelijker te kristalliseren, wat ongewenst is bij een stroop.
Kristallisatie
Glucosekristallen kunnen verkregen worden door kristallisatie van de stroop, hiervoor kan de methode welke vermeld is bij de suikerproductie gevolgd worden.
Productie van fructose
Fructose, ook wel bekend als vruchtensuiker, is een monosaccharide en onderdeel van het standaard saccharose (suiker). Fructose heeft een hogere zoetkracht dan saccharose en wordt daarom veel gebruikt in de frisdrankenindustrie. Fructose kan efficiënt en goedkoop enzymatisch bereid worden uit zetmeel.
Enzymatische vervloeiing
Hiervoor wordt een suspensie gemaakt van maïszetmeel. Als eerste wordt het enzym alpha-amylase toegevoegd. De lange zetmeelmoleculen worden in kortere stukken geknipt in deze stap (vervloeiing). Vervolgens knipt het enzym amyloglucosidase de korte stukken zetmeel tot glucose, deze stap wordt versuikering genoemd.
Isomeratie en indampen
Het enzym glucose-isomerase zorgt voor omzetting van glucose in fructose. Deze stap wordt isomeratie genoemd. De verkregen oplossing kan ingedampt worden indien dat gewenst is. Het eindproduct bestaat uit een sterk geconcentreerde fructose stroop. Als het gehalte aan fructose in de droge stof ten minste 90% is dan mag de stroop ook High Fructose Corn Syrup (HFCS) genoemd worden, deze is vooral in de Verenigde Staten populair.
De stroop kan maximaal tot 77% geconcentreerd worden. Bij een hogere concentratie kristalliseert de oplossing gemakkelijk uit. De viscositeit van de stroop is laag, wat ervoor zorgt dat de stroop eenvoudig verpompt kan worden en voor opslag geen verwarmde opslag benodigd is.
Activiteiten werkgroep Perslucht
In een gesprek met enkele partijen over inventariseren van risico’s en gevaren van perslucht bleek er behoefte te zijn aan een integrale norm voor de industrie, om te weten hoe persluchtsystemen zo kunnen worden ontworpen, gebouwd en onderhouden dat ze veilig werken in de voedingsmiddelenindustrie, zowel voor medewerkers als met het oog op de voedselveiligheid.
Daarvoor is een werkgroep opgericht die op diverse locaties bij elkaar is geweest, waarbij normen, knelpunten, specifieke vraagpunten ter sprake zijn gekomen, enkele cases zijn gedaan en diverse componenten en ontwikkelingen zijn bekeken.
SMC
De werkgroep is op 15 september 2015 begonnen met een ontmoeting bij SMC, waarbij de hoofdpunten voor in de norm zijn afgesproken.
Als eerste de kwaliteit van de aangezogen lucht: van groot belang daarvoor is de plaats en omgeving van de compressor - voorkomen van schijnveiligheid.
Dan volgt de compressie: verschillende technieken, gesmeerd of olievrij.
De gecomprimeerde lucht verandert van gedrag: als er dauw ontstaat, komt corrosie en microbiologische besmetting om de hoek. Waar en hoe filteren en drogen?
Tenslotte moet de perslucht naar het gebruikspunt geleid worden, waarbij de kwaliteit niet achteruit mag gaan.
De normen die gelden: verschillende van de NEN, materiaalverordeningen, BRS, ISO en BCAS, zijn meegenomen om de eisen aan perslucht te kunnen formuleren.
Festo
20 oktober 2015 was de vergadering bij Festo, met een rondleiding.
Er werd een voordracht gehouden over microbiologische metingen ter onderbouwing van de juiste filtratie conform betrokken normen.
Ook over het leidingwerk is een voordracht gegeven, waarna de werkgroep daar inhoudelijk over gediscussieerd heeft.
Boge
16 november 2015 was de werkgroep te gast bij Boge, een 100-jarig familiebedrijf dat naar meer dan 120 landen compressoren exporteert. Ook daar is een rondleiding geweest.
Deze keer waren de onderwerpen: lucht samenpersen op compressorniveau. Daar zijn o.a. de plaats en het volume per tijdseenheid van belang. En welke technologie wordt toegepast: geen olie - geen smeermiddelen, of geen olie - wel smeermiddelen, of allebei wel?
Daarna werd gesproken over de verschillende compressie-principes: wat betekent dat voor de kwaliteit van de perslucht en welke risico's bestaan er?
Tenslotte werd stilgestaan bij de "Points of use" waar de perslucht gebruikt wordt. Wat voor voorschriften gelden daarvoor, bv. contactmaterialen? Perslucht wordt bv. gebruikt om tanks leeg te drukken, product weg te schieten en in soorten consumptie-ijs. Het kan dus in direct contact komen met ons voedsel.
Parker
Na een korte introductie over Parker Netherlands op 17 februari 2016 werd de aandacht gericht op de BCAS-richtlijn (best practise guideline) over perslucht. Dit is een voorschrift hoe een gebruiker tewerk moet gaan met zijn persluchtsysteem, maar is niet uitgewerkt tot een wereldwijde of Europese standaard voor perslucht.
Na deze uitgebreide bespreking was er aandacht voor filtratie.
Ball Packaging
Een rondleiding op 24 maart 2016 liet zien dat perslucht veel toegepast wordt in het productieproces.
Daarna werd gesproken over het uitvoeren van metingen en analyses van perslucht: welke meetmethodes zijn beschikbaar, m.n. voor detectie van koolwaterstoffen? Welke staan in de ISO-normen voorgeschreven?
Vervolgens werd gebruik van een "convertor" besproken, waarmee van een oliegesmeerde compressor naar olievrije lucht kan worden gegaan. Het gedrag van verschillende type oliën kwam ter spraken, en vooral hun invloed op afdichtingen.
Tenslotte is een praktijk-case besproken: men wil leidingen na einde batch leegdrukken met perslucht. Waar moet perslucht aan voldoen? Welk stappen kom je tegen?
Polak
Op 26 mei 2016 was de werkgroep bij Polak, waar als sinds 1854 kruiden en specerijen worden verwerkt. Veel producten worden met lucht getransporteerd en kwaliteit is van groot belang. Interessant was om te horen dat bepaalde specerijen materialen aantasten of juist bacteriedodende werking hebben.
Er werd een lezing gegeven over smeermiddelen: levensduur, vervuiling, verbruik, mogelijke problemen. Tevens was er aandacht voor meetinstrumenten en energiemanagement. Hoe meet en stuur je de kwaliteit van de perslucht: restolie, vochtigheid, temperatuur? En dat terwijl het leidingwerk een bestaand iets is en niet zomaar is aan te passen, ondanks veranderingen en gebruik of eisen.
Niedax
16 juni 2017 stond men stil bij de richtlijn in wording en zijn diverse punten aangestipt om tot afronding te komen. Er werd gediscussieerd of er migratietesten nodig zijn omdat perslucht in contact komt met voedsel.
Case studie bij ijsfabriek
21 juni zijn een aantal leden van de werkgroep bij een ijsfabriek geweest. Daar is de kwaliteit onderzocht op deeltjes en oliegehalte. Tevens is de gelegenheid benut om het hele systeem van perslucht te bekijken, vanaf luchtinlaten van de compressorruimte tot de toedienpunten.
Niedax
Wederom te gast in Wijchen op 29 augustus 2017 is de bijeenkomst opgezet waarbij de richtlijn gepresenteerd gaat worden.
Deze zal plaats vinden op 13 maart 2018. Zie onder Events: Workshop Hygiënische Perslucht.
