Выращивание сахарной свеклы

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

1.1.  Сахарная свекла…………………………………………………………… 2                                                   

1.2.  Ботаническое описание сахарной свеклы……………………………….. 3

1.3.  Промышленное возделывание  сахарной свеклы…………………….….. 4

2.1. Глюкоза……………………………………………………………………... 6

2.2. Получение пищевой  глюкозы…………………………………………....... 7

2.3. Получение глюкозы  из крахмала и крахмалосодержащего сырья............ 8

3.1. Меласса…………………………………………………………………….. 10

3.2. Применение мелассы  в производстве……………………………………..11

Вывод……………………………………………………………………………. 15

Список литературы……………………………………………………………... 16

 

 

Автор: Силин П.М. 
Название: Технология сахара 
Издательство: Пищевая промышленность 
Год издания: 1967

 

Автор: А.Р. Сапронов 
Название: Технология сахара 
Год: 2012 
Жанр: техническая литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1. Сахарная свекла 

Сахарная свекла является важнейшей сахароносной культурой  умеренного пояса. Современные сорта  сахарной свеклы содержат 18 - 20% сахара. Сахарная свекла выращивается и как  кормовая культура. В 100 кг корней сахарной свеклы содержится 25 кормовых единиц и 1,2 кг перевариваемого протеина. Такое же количество ботвы обеспечивает выход 20 кормовых единиц и 2,2 кг перевариваемого протеина. 
В нашей стране первое место по посевным площадям сахарной свеклы занимает Украина. К основным районам возделывания относятся также Центрально - Черноземные области, Северный Кавказ, Молдавия, Казахстан и Киргизия.

В корнеплодах сахарной свеклы содержится 13-18% сахара. Побочные продукты также используются: из патоки делают спирт, глицерин, лимонную кислоту для химической, парфюмерной и пищевой промышленности, из жома – пектиновый клей, используемый в текстильной промышленности, дрожжи для хлебопекарной промышленности. Ботву используют в качестве ценного корма. Ее выход составляет не менее 40% урожая корнеплодов. Листья сахарной свеклы по кормовому достоинству не уступают зеленой массе сеяных трав.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
1.2.  Ботаническое описание сахарной свеклы.

Сахарная свекла - это разновидность  культурного вида свеклы обыкновенной (Beta vulgaris), относящейся к семейству маревых. Это двулетнее растение. В первый год жизни свекла развивает розетку светло - зеленых листьев и удлиненный корень с большим запасом питательных веществ. У основания черешков листьев образуются почки, из которых во второй год отрастают листья и цветоносные стебли. Следует отметить, что у сахарной свеклы в большей степени, чем у других форм свеклы, наблюдаются отклонения от двулетнего цикла развития. Так, иногда растения свеклы образуют цветоносные стебли в первый год жизни. Это явление называется цветушностью. Цветушность наблюдается при холодной весне и относительно длинном световом дне. У растений свеклы возможно также отсутствие цветения во второй год жизни. Такие растения развивают листья, но не дают цветоносных стеблей. Их называют «упрямцами». Появляются они из - за воздействия повышенных температур в период вегетации первого года жизни, ранней уборки маточников - растений, отобранных на семенные цели, их подсыхания после уборки и во время зимнего хранения. 
Корневая система сахарной свеклы - стержневая с сильно разветвленными по обеим сторонам от корня боковыми корешками, распространяющимися в ширину на 40 - 50 см. Главный корень (подземный орган, неправильно называемый часто корнеплодом) имеет конусовидную форму и несколько сжат с боков. В его строении различают головку, несущую листья, шейку, не имеющую ни листьев, ни боковых корней, и собственно корень, сочный и мясистый, на котором и образуются боковые корешки. 
Цветоносные стебли - прямостоячие, сильно ветвистые, образуют куст высотой до 1,5 м. Цветки пятерного типа с невзрачным зеленоватым околоцветником. Тычинок пять, пестик один, имеющий трехлопастное рыльце. Цветки располагаются в пазухах листьев вдоль всего стебля и его боковых ответвлений группами по несколько штук, образуя соцветие - рыхлый колос. 
Сахарная свекла - перекрестноопыляющееся растение. Пыльца переносится ветром и мелкими насекомыми. Продолжительность цветения колеблется от 20 до 40 дней. Плоды по форме напоминают орешки. При созревании они срастаются в пределах группы цветков, образуя соплодия - клубочки (с 2 - 6 плодами). Под крышечкой каждого плода расположено собственно семя в блестящей бурой оболочке. Зародыш семени состоит из двух семядолей, подсемядольного колена и зародышевого корешка.

 

 

1.3.  Промышленное возделывание сахарной свеклы. 

При соблюдении севооборота урожайность  повышается в два и более раз, а сахаристость выше на 2 процента. Повторное  выращивание сахарной свеклы на том  же месте допускается не ранее  чем через 3 года, а при сильном заражении почвы нематодой – через 4–5 лет.

Сахарную свеклу возделывают обычно после пшеницы или ржи, высеянных  по черному пару. Примерная схема  севооборота: пар – озимые – сахарная свекла – яровые зерновые.

Свекла является хорошим предшественником для зернобобовых и ранних зерновых культур (после овса), хорошо после нее растут крупяные культуры и однолетние травы.

Наиболее высокая урожайность  сахарной свеклы достигается на слабощелочных  и нейтральных почвах. На кислых почвах желательно провести известкование.

Сахарная свекла хорошо отзывается на внесение минеральных удобрений. Как правило, основные макроэлементы (азот, фосфор, калий) вносят в равных пропорциях, или дозу фосфора увеличивают  до 20%. О недостатке азота свидетельствует  заметное замедление роста листьев, их пожелтение, начинающееся у оснований жилок, и усыхание. При фосфорном голодании листья темнеют. Сначала у них появляется синеватый, а затем красноватый оттенок. После этого листья покрываются коричневыми пятнами и отмирают. Темные пятна и полоски на черешках, а также сворачивание листьев указывает на дефицит калия. На 1 т биомассы свекла потребляет из почвы 5–7 кг азота,  2–4 кг фосфора и до 8 кг калия.

В севооборотах с сахарной свеклой  навоз вносят в дозе 40–60 т/га в  пару под озимые. Если климатические условия обеспечивают достаточное количество влаги в вегетационный период и навоз не сильно загрязнен семенами сорняков, то рекомендуется его внесение непосредственно под свеклу. На оподзоленных почвах и при содержании гумуса менее 2–3%, навоз вносят равными долями под парозанимающую культуру и под свеклу.

 

При недостаточном увлажнении и засорении полей многолетними сорняками проводят 2–3 разноглубинных лущения почвы и глубокую вспашку. После уборки озимых зерновых выполняют  дисковое лущение стерни на 6–8 см. Второе лущение проводят через 10–15 дней на глубину 14–16 см в комплексе с катками и боронованием. После отрастания сорняков на вторую – третью неделю проводят вспашку (глубина 30 – 32 см). Минеральные и органические удобрения вносят перед вспашкой.

При достаточном количестве влаги  используют полупаровую обработку  зяби, которая эффективна для избавления от однолетних сорняков. Зяблевая обработка  почвы может сочетаться с применением  гербицидов, которые необходимо вносить  в момент отрастания розеток осота и других сорняков. Гербициды рекомендуется применять только на сильно засоренных участках.

Можно использовать полупаровую обработку  зяби. После предшественника проводят лущение стерни дисковым лущильником  на 6–8 см. Затем вносят удобрения и вспахивают землю на глубину 30–32 см в агрегате с зубовыми боронами. Если появляются всходы сорняков, то культивируют или боронуют. Перед зимой рыхлят лемешным лущильником или плоскорезом.

Если гумусный горизонт неглубокий, то почву обрабатывают комбинированным способом: рыхлят после уборки предшественника, затем пашут плугом с предплужником (глубина 20–24 см), в середине осени зябь рыхлят плоскорезом-глубокорыхлителем.

Сахарную свеклу сеют после того, как почва хорошо прогреется, обычно вместе с ранними зерновыми культурами. Семена сахарной свеклы не требуют глубокой заделки. Так как почвенная корка резко снижает полевую всхожесть, то необходимо добиться мелко-комковатого состояния верхнего слоя и избавиться от крупных комков. Для этого проводят ранневесеннее рыхление, выравнивание и предпосевную культивацию. 

2.1. Глюкоза — простейший природный сахар. Она довольно широко распространена в природе.  Свободная глюкоза содержится в плодах, ягодах, входит в состав меда. Особенно часто глюкоза встречается в природе в виде сложных высокомолекулярных соединений. таких, как крахмал, клетчатка и др. Все виды углеводов, поступающих с пищей в организм человека, превращаются в глюкозу. Глюкоза имеет важное значение для углеводного обмена живого организма и служит источником питания всех его клеток.

Пищевая глюкоза представляет собой гетерогенную смесь кристаллов гидратной глюкозы и затвердевшего  межкристального раствора, содержащего  продукты разложения и реверсии глюкозы, олигосахариды и некоторые другие вещества.

Соотношение фаз этой смеси зависит  главным образом от степени осахаривания крахмала и пересыщения раствора перед кристаллизацией. Готовый  продукт содержит меньше глюкозы, чем  кристаллическая и обладает иными  свойствами. Кристаллическая глюкоза  имеет стабильные свойства, почти не зависящие от способа ее производства.

Физико-химические свойства и вкусовые достоинства пищевой глюкозы могут изменяться в широком диапазоне и определяются главным образом количеством кристаллов глюкозы и свойствами межкристального раствора. Свойства последнего тесно связаны со способом и глубиной гидролиза крахмала.

Пищевая глюкоза может быть приготовлена с применением для гидролиза крахмала кислот (серной, соляной или щавелевой) и ферментов.

 

 

 

 

2.2. Получение  пищевой глюкозы

Для получения пищевой  глюкозы используют суспензию с  меньшей концентрацией крахмала (18–24 % СВ). Гидролиз проводят с применением либо соляной кислоты (0,4–0,55 масс. % HCl от массы СВ), либо ферментных препаратов. Гидролиз ведут до содержания РВ 90–92 %,  в том числе — 85–87 % глюкозы. Сироп обесцвечивают активным углем, фильтруют, уваривают до концентрации СВ 50–55 %, проводят контрольное фильтрование и уваривают в вакуум-аппаратах (60–65 °С) до концентрации СВ 79–80 %. Готовый сироп охлаждают до 45–50 °С, подают в кристаллизатор, добавляют затравку (5–10 %), тщательно перемешивают и охлаждают до 40 °С. Загустевшую массу разливают в картонные короба; глюкоза кристаллизуется, кристаллы захватывают межкристаллитный раствор, и смесь превращается в однородную твердую массу (пищевую глюкозу).

Пищевую глюкозу, имеющую  желтый цвет, сладкий вкус и без  постороннего запаха, выпускают в виде гранул, блоков или брикетов.

 

 

 

 

 

 

2.3. Получение  глюкозы из крахмала и крахмалосодержащего  сырья

В зависимости от назначения вырабатывают кристаллическую гидратную, медицинскую гидратную и ангидридную, техническую и различные виды пищевой глюкозы.

Кристаллическая гидратная  глюкоза (С₆Н₁₂О₆ × Н₂О) используется в основном для медицинских целей.

Медицинская ангидридная  глюкоза (С₆Н₁₂О₆) идет на изготовление таблеток.

Медицинская гидратная  глюкоза используется для внутривенных вливаний.

Пищевая глюкоза отличается от кристаллической тем, что при  ее изготовлении отсутствует стадия разделения утфеля на кристаллы и  межкристаллитный раствор.

Техническая глюкоза  получается из низкокачественного сырья; при ее производстве также отсутствует стадия разделения утфеля.

Кристаллическая глюкоза  гидратная пищевая по своим качественным показателям должна удовлетворять  требованиям ГОСТ 975–88.

В качестве побочного  продукта при производстве глюкозы  получают зеленую патоку (гидрол), которая  содержит 60 % СВ, ГЭ — 76–77 %, содержание глюкозы — 68–69 %.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1. Меласса

Меласса получается из 25 кг сухого вещества, содержащегося в 100 кг свеклы, только 15 кг получается в виде сахарного песка, а 10 кг (40% от всех сухих веществ свеклы) переходит в отходы производства. Поэтому вопрос о рациональном использовании отходов имеет большое народнохозяйственное значение.

К наиболее ценным отходам  свеклосахарного производства относятся  меласса.

 Меласса представляет собой густую жидкость темно-коричневого цвета с острым запахом и неприятным вкусом, содержащую 75 - 86 % сухих веществ, из них 46 - 51 % сахарозы.

Чистота мелассы 52...56 %, рН 6...8. В состав несахаров мелассы  входят (%): редуцирующие вещества - 0,5...2,5, раффиноза - 0,6...1,4, общий азот - 1,5...2, молочная кислота - 4...6, уксусная, муравейная кислоты - по 0,2...0,5, красящие вещества и зольные элементы - 6...11.

Выход мелассы в среднем  составляет 4,5...5,5 % к массе переработанной свеклы. Меласса как отход сахарного  производства используется в ряде отраслей пищевой и комбикормовой промышленности: так, в бродильной промышленности меласса идет на производство этилового и бутилового спиртов, молочной и лимонной кислот, глицерина; на сусле, приготовленном из мелассы, выращивают хлебопекарные дрожжи; в комбикормовой промышленности, мелассу используют в качестве ценной добавки при производстве кормов для животных.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2. Применение мелассы в производстве:

1. Производство спирта. Приблизительно 70% всей мелассы сахарных заводов СССР используется на спиртовых заводах, где сахароза мелассы после расщепления до моносахаров сбраживается дрожжами в спирт и углекислый газ.
2. Производство дрожжей. Около 10% от всей получаемой мелассы применяется на дрожжевых заводах в качестве основной питательной среды для выращивания хлебопекарных дрожжей
3. Производство молочной кислоты. Молочная кислота является ценным сырьем для пищевой промышленности (кондитерской, консервной, хлебопекарной отраслей, при производстве фруктовых вод и т. п.). Она легко получается сбраживанием сахарозы мелассы после ее расщепления термофильными молочнокислыми бактериями по уравнению

С₆Н₁₂О₆ = 2СН₃ — СНОН — СООН.

В бродящую смесь непрерывно добавляют мел, чтобы нейтрализовать молочную кислоту, угнетающую действие молочнокислых бактерий. Образующуюся молочнокальциевую соль выделяют, освобождают от примесей и затем разлагают серной кислотой. Полученный раствор молочной кислоты очищают и уваривают в вакуум-аппарате до концентрации 50—75%.

4. Производство лимонной кислоты.В пищевой промышленности лимонная кислота имеет еще большее применение, чем молочная. Ранее ее вырабатывали только из сока незрелых лимонов. В настоящее время она получается главным образом путем сбраживания сахара мелассы с помощью плесневых грибов. По окончании брожения лимонную кислоту осаждают известковым молоком и мелом. Затем осадок лимоннокислого кальция обрабатывают серной кислотой и перешедшую в раствор лимонную кислоту очищают, сгущают и выкристаллизовывают.
5. Получение сахара. Содержащуюся в мелассе сахарозу целесообразнее всего использовать для получения сахара-песка, конечно при том условии, что метод извлечения сахара не слишком дорог и сложен.

В последнее время  было разработано несколько способов извлечения сахарозы из мелассы: выделение  в виде плохорастворимых сахаратов  кальция, бария и стронция, ионитная очистка мелассы с одновременным получением из нее глутаминовой кислоты и бетаина, осаждение сахарозы уксусной кислотой.

В условиях наших предприятий  наиболее выгоден способ известковой  сепарации сахарозы. По этому способу  к разбавленному раствору мелассы добавляют СаО, образуется нерастворимый в воде трехкальциевый сахарат. Его отфильтровывают, промывают и передают на основную дефекацию как источник извести. Таким образом, извлеченный из мелассы сахар присоединяется к диффузионному соку и вместе с ним подвергается дальнейшей обработке.