Nové využití vyslazené kaše z cukrové řepy

Ročně vyprodukuje cukrovarnický průmysl na celém světě několik miliónů tun vyslazené kaše z cukrové řepy (vyluhované řízky), která obsahuje v sušině 65 až 80% potencionálně cenných polysacharidů. Řepná kaše je následně prodána jako nízko hodnotné krmivo pro zvířata nebo musí být zlikvidována způsobem přijatelným pro životní prostředí, z čehož vyplývají další náklady. Nalezení ziskového využití obrovského množství tohoto biologicky odbouratelného vedlejšího produktu, který je zbytkem po extrakci cukru, je rozhodující pro dlouhodobou ekonomickou životaschopnost podnikání v tomto odvětví.  

Vědci z Agricultural Research Service (ARS) se svými kolegy dlouhodobě zkoumají možnosti využití kaše z cukrové řepy. Chemik LinShu Liu a rostlinný fyziolog Arland Hotchkiss, oba z Dairy and Functional Foods Unit ARS Eastern Regional Center v Wyndmooru v Pensylvánii, se svými kolegy nyní nalezli nové využití pro řepnou kaši.

Ve spolupráci s profesorem Jimwen Zhangem z Washington State University (WSU) v Pulmanu Liu a jeho kolegové vyvinuli biologicky odbouratelný termoplast. Jedná se o plast, který je od určité vyšší teploty plastický – tvárný – až tekutý a po ochlazení se stane pevným, přičemž tyto teplotou dané změny tvárnosti mohou nastávat opakovaně. Mohl by být používán například k výrobě jednorázových obalů na jídlo.

Bioplast je vyráběn z kaše z cukrové řepy a biologicky odbouratelného polymeru kyseliny polymléčné (polylactic acid, PLA) zahřátím pod tlakem pomocí lisu se dvěma šneky. PLA je komerčně dostupný polymer získávaný z cukrů obnovitelných krmiv – kukuřice, cukrové řepy, cukrové třtiny, prosa a dalších rostlin. Průtlačné lisování (extruze) je cenově efektivní výrobní proces, který je běžně používán při velkovýrobě potravin, umělých hmot a kompozitních materiálů. Extrudováno může být také hodně biopolymerů a kompozitů s polymery pocházejícími z ropy.

Vědci dokázali, že až 50% kaše z cukrové řepy může být smícháno s PLA a výsledné termoplastové kompozity si uchovávají mechanické vlastnosti podobné těm polystyrénu a polypropylenu – sloučenin, které se používají k výrobě bílých porézních krabiček na jídlo. Nový bioplast je cenově srovnatelný s běžně používanými petrochemickými plasty.

Výsledný termoplast z řepné kaše má mechanické vlastnosti velmi podobné vlastnostem polyetylenu s nízkou hustotou (PE-LD) – materiál často používaný při výrobě neprůhledných krabiček, pytlíků a zakrývacích fólií. Pro zvýšení odolnosti k vodě může být též míchán s PLA a dalšími biologicky odbouratelnými polymery. Kompozitní materiál by mohl sloužit jako lehký nosný materiál obsahující až 98% řepné kaše.

Vědci z ARS–WSU vyvinuli také další materiály z kaše z cukrové řepy. Při extruzi byla směs obsahující řepnou kaši přeměněna na termoplast odolný vodě a glycerolu. Tento materiál může být následně zpracován extruzí nebo vstřikováním do formy s cílem vyrobit produkt téměř pouze z čisté řepné kaše.

Získané termoplasty měly nízkou hustotu, podobnou nebo lepší pevnost v tahu než vzorky čisté z kyseliny polymléčné a měly také stejné geometrické vlastnosti. Tahové vlastnosti závisely rovněž na počátečním obsahu vody v řepné kaši a procesu, jakým byly kompozitní materiály vyrobeny. Ve srovnání s řepnou kaší vykazovaly kompozity zlepšenou odolnost vodě, což může být vysvětleno hydrofobní povahou kyseliny polymléčné a vzájemným působeními kaše a lisovací formy. Kompozitní termoplasty ukazovaly vhodné vlastnosti pro potencionální využití jako lehké konstrukční materiály.

Pokračující vývoj plastů z řepné kaše, například víčka od jogurtů, vaničky od tvarohů nebo jiné lehké neprůhledné krabičky z umělé hmoty, by mohl přinést prospěch pěstitelům a zpracovatelům cukrové řepy.

Nové kompozitní umělé hmoty obsahující kaši z cukrové řepy jsou podle Liua a Hotchkisse cenově srovnatelné s materiály vyráběnými výhradně z PLA. “Tato technologie je nadějná a poskytuje “zelený“ materiál pro balení potravin,“ říká Hotchkiss.

Autor: Dr. Ing. Jaroslav Salava, VÚRV, v.v.i.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použitá literatura

Liu B., Zhang J., Liu L.S., Hotchkiss A.T. (2012): Utilization of pectin extracted sugar beet pulp for composite application. Journal of Biobased Materials and Bioenergy, 6: 1-8.

Hotchkiss A.T., Fishman M., Liu L.S. (2010): The role of sugar beet pulp polysaccharides in the sustainability of the sugar beet industry. In: Eggleston G., editor, Sustainability of the Sugar and Sugar-ethanol Industries. American Chemical Society Symposium Series. Washington, DC, American Chemical Society, 1058: 283-290.

Liu L.S., Finkenstadt V.L., Liu C., Coffin D.R., Willett J.L., Fishman M., Hicks K.B. (2007): Properties of poly(lactic acid) and sugar beet pulp green composites. II. Structural and mechanical properties analysis. Journal of Biobased Materials and Bioenergy, 1 (3): 323-330.

Savary B.J., Hicks K.B., Fishman M.L., Hotchkiss A.T., Liu L.S. (2004): Sustainable technologies and valuable new polysaccharide-based products from sugar beet pulp. Sugar Processing Research Conference Proceedings of the Sugar Processing Research Institute Conference, p. 80-86.