VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Сахарная свёкла — важнейшая техническая культура, сырьё для сахарной промышленности.

Производство сахара из свеклы является сложным физико-химическим процессом. Для получения сахара высокого качества, свекла должна соответствовать требованиям ГОСТ Р 52647-2006 «Свекла сахарная. Технические условия». Корнеплоды сахарной свёклы должны быть с типичным для ботанического вида формой и окраской, с удаленными листьями и черешками, неувядшими, наличие мумифицированных и загнивших корнеплодов не допускается.

Физико-химические показатели свёклы

Наименование показателя	Норма
Сахаристость, % не менее	14,0
Загрязнённость, % не более	15,0
Содержание зеленой массы, % не более	3,0
Содержание увядших корнеплодов, % не более	5,0
Содержание корнеплодов с сильными механическими повреждениями, % не более	12,0
Содержание цветушных корнеплодов, % не более	1,0

Для регионов Южного Федерального округа норма сахаристости корнеплодов сахарной свёклы считается не менее 12 %, норма загрязненности - не более 10 %.

Выход кристаллического сахара - главный критерий для оценки экономической эффективности сахарного производства. На выход сахара в значительной степени влияет способ хранения корнеплодов.

Цель хранения - максимальное сохранение технологических качеств свеклы, чтобы обеспечить рентабельность переработки ее на сахар. Существует всего два метода хранения сахарной свеклы - это хранение в буртах и кагатах. В буртах, на краях полей, хранят свеклу для того, чтобы полностью обеспечить сезонную эксплуатацию уборочной техники и сахарных заводов. Хранение это промежуточное, но оно необходимо. В кагаты свеклу загружают на длительное зимнее хранение.

При распределении свеклы на категории по срокам хранения придерживаются следующих положений:

к I категории относят свеклу, убранную после 20 сентября, технически спелую, кондиционную, свежую, при полном отсутствии подвяленных, подмороженных и загнивших корнеплодов; содержащую не более 1 % цветушных корнеплодов, имеющую незначительное количество механических повреждений, зеленой массы (не более 3 %), с загрязнённостью до 10 %. Ее направляют в кагаты длительного хранения (более 2 месяцев);

ко II категории относят свеклу, убранную в более ранние сроки, не подмороженную, содержащую не более 5 % подвяленных и не более 12 % сильно поврежденных корнеплодов, а также до 3 % зеленой массы. Свеклу II категории направляют в кагаты средних сроков хранения (не более 2 месяцев);

к III категории относят свеклу пониженного качества, некондиционную. Она направляется непосредственно на переработку или в кагаты краткосрочного хранения (до 1 месяца).

Кагаты в поперечном разрезе имеют форму усеченной трапеции.

Размеры кагатов зависят от времени уборки свеклы и ее технологического качества:

• для здоровой свеклы, убранной в октябре, рекомендуется ширина кагата (h) 18-25 м, высота (H) 5-6 м (кагаты длительного хранения);

• для частично поврежденной или выкопанной в последние две декады сентября - h 12-16 м, H 3-4 м (кагаты средних сроков хранения);

• для свеклы пониженного качества и некондиционной - h 8-12 м, H 2,5-3 м (кагаты краткосрочного хранения).

Расстояние между кагатами принимают из условия проезда буртоукладчиков – 7 м. Угол наклона боковых сторон кагата =40^о (угол естественного откоса свеклы 38-42^о).

На хранение укладывают только спелые, здоровые, неподвяленные, чистые корнеплоды свеклы с минимальными механическими повреждениями, что возможно только при поточном способе уборки. Поступающую на хранение свеклу взвешивают вместе с транспортом, выгружают и укладывают в кагат с помощью буртосвеклоукладочных машин БУМ.

Подкагатные земляные площади перед укладкой свеклы выравнивают, поливают водой и для дезинфекции обрабатывают известью - пушенкой (0,2 кг на квадратный метр) или известковым молоком плотностью 1,03... 1,05 г/м² (5 л на квадратный метр)[1].

Оптимальными условиями при хранении свеклы считаются: температура 0...2 °С, относительная влажность воздуха 90...95 %, содержание углекислого газа 0,18...0,20 % и кислорода 18...20 %. Таким образом, в теплое время года дороги, межкагатные промежутки и примыкающие к кагатному полю участки регулярно поливают водой для поддержания этих параметров. Боковые поверхности кагатов периодически (2...3 раза в день) опрыскивают водой в количестве не более 0,7 л/(м²ч).

Чтобы восстановить слой известковой побелки, проводят повторную обработку поверхности кагатов известковым молоком.

На результатах эффективности переработки свёклы отрицательно сказывается снижение технологического качества вследствие длительного срока ее хранения [1].

Среди физиологических процессов, происходящих в корнеплодах во время хранения, важная роль принадлежит дыханию, интенсивность которого зависит преимущественно от температуры и состава газовой среды в кагате, степени увядания или подмораживания корнеплодов, механических повреждений и других факторов [3]. После выкапывания из земли корнеплоды сахарной свёклы представляют собой совсем другой биологический организм, чем в период вегетации. Они лишены притока пластических веществ через листовую розетку, а также воды и минеральных веществ из почвы через корневую систему. При хранении связь корнеплодов с окружающей средой ограничена поглощением кислорода из воздуха и выделением диоксида углерода и воды. Для поддержания жизнедеятельности при хранении они расходуют собственные запасы метаболитов, в том числе сахарозу. На долю этого процесса при длительном хранении свёклы приходится примерно 70-80 % суммарных потерь. Остальные 20-30 % приходятся на долю микробиологического разложения [4]. Под действием ферментов сложные углеводы превращаются в простые, а в результате гидролиза белковых веществ появляются пептиды и аминокислоты. В результате снижаются технологические качества свёклы.

Если хранить корнеплоды свеклы в поле без укрытия, особенно в теплое время года, то происходит быстрая потеря влаги - увядание. Увядание корнеплодов отрицательно влияет на протекание процесса жизнедеятельности, физиологическое состояние, химический состав, устойчивость к поражению микроорганизмами. Потеря 10 % массы при увядании влечет за собой снижение содержания сухих веществ на 1,1 %, количество редуцирующих веществ возрастает на 10- 25 % по сравнению с первоначальным их содержанием. При увядании, сопровождающемся потерей корнеплодами 10 % массы, содержание сахара в мелассе увеличивается на 0,06 %. Свекла, увядшая на 13-17 %, при хранении теряет сахара в 5 раз больше, чем свёкла хорошего качества, а количество корнеплодов, пораженных кагатной гнилью, достигает 60 %. Свекловичные корнеплоды, длительно находившиеся в полевых кагатах, хранению в заводских кагатах не подлежат, а должны сразу направляться в переработку [5].

При прорастании в процессе хранения у корнеплодов свёклы усиливается дыхание и выделение теплоты, поэтому они больше теряют сахарозы. При повышении температуры хранения в невентилируемых кагатах в недоспелых корнеплодах, особенно в корнеплодах с оставшейся верхушечной почкой, прорастание резко интенсифицируется.

При длительном хранении корнеплодов отмечаются значительные потери сахара[3] . Так, потери сахара при хранении колеблются от 100 до 300 г в день на 1 т корнеплодов. Как правило, они составляют в первую неделю хранения 0,01 % в день, потом 0,05 % в день [4] .

Во время хранения сахарной свёклы вследствие микробиологических и биологических процессов сахароза разлагается на составные части. При этом увеличивается количество редуцирующих веществ и органических кислот. Кроме того, белковый азот превращается в азот аминокислот, которые не удаляются в процессе очистки и переходят в мелассу. Известно, что редуцирующие вещества снижают технологические качества сырья, негативно влияют на очистку соков и кристаллизацию сахарозы. В частности, увеличиваются потери сахарозы в производстве, уменьшается выход сахара и повышается цветность произведенного сахара, поэтому переработка сырья с большим содержанием редуцирующих веществ требует корректировки технологического процесса очистки соков [6].

При хранении корнеплодов после извлечения из земли в небольших полевых кагатах и кучах, особенно в условиях высоких температур и низкой относительной влажности в ранний осенний период наблюдаются большие потери массы. Например, при хранении сахарной свёклы в неукрытых полевых кагатах в течение 5 сут при урожайности 35 т/га потери массы составляют 1,4 т/га; 15 сут - 4,2 т/га, т.е. увеличиваются в 3 раза.

В настоящее время остро встает проблема снижения потерь сахара при хранении сахарной свёклы.

Так как в первоначальный период хранения свекла интенсивно дышит, в кагатах применяется принудительное вентилирование (продольная и поперечная схема), которое проводится с увлажнением воздуха. Для лучшего хранения используют вентилирование воздушно- аммиачной смесью.

Поверхность сформированных кагатов несколько раз обрабатывают известковым молоком (плотностью 1,03... 1,05 г/см³) до образования устойчивого белого покрова. Это способствует отражению солнечных лучей, улучшению параметров физической среды в кагате и снижению интенсивности увядания корнеплодов [1].

Перспективным направлением хранения свёклы является использование различных биологических стимуляторов, входящих в состав растений и имеющих естественную форму происхождения. Находясь в растениях в малых количествах, они регулируют их рост и развитие, ускоряют или замедляют сроки созревания, интенсифицируют синтез пластических веществ, в том числе и сахарозы, а также обеспечивают лучшую сохранность растительного сырья при длительном хранении. Они экологически чисты, безопасны для человека и окружающей среды.

Перед хранением обычно проводят объемную обработку корнеплодов в кагатах консервантами и антисептиками для подавления микробиологических и биохимических процессов с использованием специального оборудования. Появилась альтернатива объёмному способу - обработка свёклы термическими смесями, в составе которых есть антисептик и горючие вещества. При их тлении активное вещество в виде тонкодисперсного аэрозоля проникает в массу корнеплодов в кагатах и дезинфицирует их поверхность. Один из таких препаратов – фумигационный препарат Вист, в котором действующим веществом является тиабендазол. Применяют его в виде дымового аэрозоля в количестве 10 г на 1 т свёклы при температуре 6-7 ⁰С на поверхности кагатов. Так как препарат Вист является аэрозолем, то при его применении кагаты со свёклой на некоторое время (5- 8 ч) укрывают. При этом аэрозоль действующего вещества проникает в массу корнеплодов и дезинфицирует их поверхность, снижая таким образом потери сахарозы.

Прорастание подавляют путем обработки корнеплодов перед укладкой в кагаты 1%-ным водным раствором натриевой соли гидразида малеиновой кислоты (ГМК-Nа) из расчета 3-4 дм³/т, или консервантом картоцидом. При низком срезе головки или же укладке в кагат немного подвяленных корнеплодов вместо ГМК-Nа следует использовать 0,3%-ный раствор пирокатехина (1,2-дигидроксибензол) - сильного восстановителя.

Препарат Фитоспорин-М- микробиологический препарат, предназначенный для защиты огородных, садовых, комнатных и оранжерейных растений от совокупности грибных и бактериальных болезней. Действующим веществом препарата являются живые клетки и споры природной бактериальной культуры Bacillus Subtilis. В качестве переносчика бактериальной культуры выступает состав на основе мела различных наполнителей. Препарат нужен для обработки корнеплодов сахарной свёклы против возбудителей кагатной гнили в период послеуборочного хранения [7].

Были разработаны современные продукты нового поколения, такие как «Кагатник» - отечественный препарат, выпускаемый ЗАО «Щелково Агрохим». Его эффективность исследовали в лабораторных условиях путем проведения микробиологических опытов. «Кагатник» обладает комплексом свойств - высокой дезинфицирующей способностью, ингибированием ростовых процессов, способностью замедлять интенсивность дыхания корнеплодов и снижать уровень ферментативной активности инвертазы. Действующее вещество препарата - бензойная кислота - сильное антисептическое средство [8].

Антимикробное действие кислоты связано со способностью подавлять ферменты, осуществляющие окислительно-восстановительные реакции, и направлено против дрожжей, бактерий и плесневых грибов [8].

Скорость воздействия высокая, препарат функционирует сразу после обработки. В сравнении с биопрепаратами других компаний, используемых для этих же целей, эффективность препарата «Кагатник» более устойчива и проявляется как при средних, так и при длительных сроках хранения.

Заключение

Основные потери сахарозы складываются из учтенных потерь с фильтрационным осадком и неучтенных потерь, обусловленных разложением сахарозы в сильнощелочной среде, уносом с отработавшим сатурационным газом.

Учтенные потери - это масса сахарозы, содержащейся в фильтрационном осадке, которую можно определить лабораторными анализами (выражается в процентах к массе свеклы.)

Неучтенные потери-разность между общими и учтенными потерями.

Величина учтенных потерь сахарозы с фильтрационным осадком зависит от схемы очистки сока, качества сырья.

Неучтенные (термохимические) потери сахарозы в сокоочистительном отделении обусловлены в основном величиной оптимального значения рН сока. Приблизительно можно считать, что в интервале рН 7-9 термохимические потери сахарозы близки к минимальным.

Так же рассматривая реакции разложения сахарозы и моносахаридов в целом, можно заметить, что нейтральная и слабокислая среды являются наиболее благоприятными для сохранения сахарозы, но глюкоза, фруктоза и инвертный сахар в этих средах разлагаются быстрее.

Список используемой литературы:

1. Сапронов, А.Р. Технология сахарного производства [Текст]. – 2-е изд., исправл. и доп. – М.: Колос, 1999. – 495 с.

2. Кульнева, Н.Г. Основы технологии отрасли. Лабораторный практикум [Электронный ресурс]: учебное пособие / ВГУИТ, Кафедра технологии сахаристых веществ. - Воронеж, 2012. - 80 с.

3. Кучеренко, Е.П. Потери сухих веществ в корнеплодах при хранении [Текст] / Сахарная свёкла.-2013.№6. С.34-35.

4. Бугаенко, И.Ф. Научные основы технологии сахара [Текст].- Ч.1.- СПб.: ГИОРД, 2007 – 512 с.

5. Чернявская, Л.И. Технологические качества свеклы и эффективность сахарного производства [Текст] / Сахар. - 2004. - № 1. – С.18-21.

6. Ионицой, Ю.С. Изменение выхода сахара при хранении сахарной свёклы различной селекции [Текст] / Сахар. - 2007. - № 1. – С.31-33.

7. Князев, В.А. Консервант совмещенного действия для корнеплодов сахарной свёклы [Текст] / Сахарная промышленность - 2008.- С.36-37.

8. Инновационный продукт нового поколения [Текст] / Сахарная свёкла.-2013.- № 7.- С.8-11.

Код для цитирования: Скопировать