Сахар из сахарной свеклы: описание процесса — AgroXXI
После того, как свекла была убрана с поля и доставлена на завод, начинается процесс получения сахарного песка.
После того, как свекла была убрана с поля и доставлена на завод, начинается процесс получения сахарного песка.
Для начала необходимо очистить сырье от ботвы, соломы, песка, шлака и камней. Их присутствие затрудняет получение свекольной стружки и тупит ножи. Поступившая свекла накапливается в емкости из железобетона, которая снабжена различными ловушками для удаления различных примесей, которые будет мешать работать механизмам. После того, как отсортированная свекла поступит на элеватор к свеклорезкам, ее необходимо помыть. Делают это для того, чтобы сохранить ножи о затупления и не допустить загрязнения диффузионного сока.
Для дополнительной очистки корнеплодов применяют свекломойки, потому как грязь отмывается лучше, когда плоды трутся друг об друга. Для этого используется свекломойка барабанного тип, здесь корнеплоды отмываются на 70%, затем поступают на ополаскиватель.
Диффузионный аппарат должен обладать следующими параметрами:
1. На 100 грамм стружки 12 миллиметров;
2. 0,3% потери сахара к массе свеклы в жоме;
3. 120% от качки сока относительно массы свеклы;
4. Стружка должна быть в аппарате 100 минут;
Далее следует процесс очищения полученного диффузионным способом сока, который содержит сахарозу и прочие сахара, которые препятствуют получению сахарозы в кристаллическом виде — а значит, от них требуется избавится. Для этого используют физико-химические процессы очистки. Самый простой способ очистки — применение извести. В нагретый до 90 градусов сок вводят известь, и при противоточном движении известь позволяет полностью осадить неподдающиеся кристаллизации вещества.
Затем полученный сок сгущают выпариванием.
Кристаллизация сахара считается завершающим этапом. Происходит выделение чистой сахарозы со смеси именуемой сиропом. Часть сахарозы превращается в сахар-песок, а часть остается в мелассе. Потому выход сахара зависит от потерь в мелассе.
Последний этап в производстве сахара — это сушка. Сушат сахар для того чтобы удалить с него ненужную влагу. На сушку он поступает при температуре около 50 градусов и с влажностью 1,2%. Еще влажный сахар поступает в сушилку и сушится горячим воздухом около 105 градусов, затем охлаждается до 20 градусов. Высушенный и охлажденный сахар поступает в специальную машину для рассева, а затем на упаковку. Влажность сахара должна соответствовать влажности в хранилище.
Интересна тема? Подпишитесь на персональные новости в ДЗЕН | Pulse.Mail.ru | VK.Новости | Google.Новости.
ТЕРМИНЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ТЕХНОЛОГИИ САХАРА
Адсорбционная очистка сахаросодержащих растворов — удаление несахаров из сахаросодержащих растворов адсорбентами
Аффинация сахара — повышение чистоты сахара путем замены несахаров в пленке межкристального раствора на поверхности кристаллов посредством их диффузии в сахаросодержащий раствор более высокой чистоты при их смешивании
Бестарное хранение сахара – хранение сахара насыпью в складах силосного или ангарного типа.
Брак свекловичной стружки – показатель, характеризующий содержание в массе свекловичной стружки мелких кусочков свекловичной стружки, мезги, а также неразрезанных пластинок, не отвечающих установленным показателям качества свекловичной стружки, выраженный в процентах к массе сахарной свеклы.
Вентилирование кагатов сахарной свеклы – принудительный воздухообмен в кагатах сахарной свеклы с целью поддержания оптимальных условий хранения.
Вторая дефекация – стадия известково-углекислотной очистки, на которой осуществляется взаимодействие фильтрованного сока первой ступени сатурации с известковым молоком с целью разложения несахаров.
Вторая ступень сатурации – стадия известково-углекислотной очистки, на которой сок после второй дефекации взаимодействует с диоксидом углерода до достижения заданного значения рН и щелочности.
Гашение извести – взаимодействие извести с водой в целях превращения оксида кальция в гидроксид кальция при получении известкового молока.
Гидроподача сахарной свеклы – подача корнеплодов сахарной свеклы потоком воды по гидротранспортеру.
Гранулирование сушеного жома – формование гранул определенной формы и размеров из сушеного рассыпного жома в прессе-грануляторе.
Двухступенчатая кристаллизация сахарозы – совокупность технологических процессов и операций, объединяющих две последовательные стадии кристаллизации сахаросодержащего раствора с получением сахаров I и II кристаллизации.
Дефекация сахаросодержащего раствора – взаимодействие сахаросодержащего раствора с известковым молоком с целью разложения несахаров.
Дефекованный сок – диффузионный сок, обработанный известковым молоком.
Диффузионный сок – сок, извлеченный из свекловичной стружки в процессе экстрагирования сахарозы.
Жом – свекловичная стружка, обессахаренная в диффузионном аппарате.
Жомопрессовая вода – вода, отделенная от жома в процессе его прессования.
Жом глубокого отжатия – жом, обезвоженный путем прессования до содержания сухих веществ не менее 25 %.
Жом сушеный в гранулах – сушеный жом в виде гранул определенной формы и размеров, полученных в прессе-грануляторе.
Жом сушеный в рассыпном виде – сушеный жом в виде однородной сыпучей массы.
Заводка кристаллов – стадия уваривания утфеля в вакуум-аппарате, на которой осуществляется принудительное введение центров кристаллизации сахарозы в виде затравочного материала в пересыщенный сахаросодержащий раствор
Загрязненность сахарной свеклы – показатель, характеризующий содержание в партии корнеплодов сахарной свеклы примесей органического и минерального происхождения, выраженный в процентах к массе сахарной свеклы.
П р и м е ч а н и е – К примесям органического происхождения относятся: зеленая масса, корнеплоды столовой и кормовой свеклы, головки, боковые корешки и хвостики корне-плодов сахарной свеклы; к примесям минерального происхождения – почва, камни и другие твердые примеси.
Известково-углекислотная очистка диффузионного сока – совокупность технологических процессов и операций удаления несахаров из диффузионного сока с применением в качестве реагентов извести и диоксида углерода.
Известковое молоко – продукт гашения извести, представляющий собой водную суспензию гидроксида кальция заданной плотности.
Известняковый камень – горная порода осадочного происхождения, содержащая карбонат кальция, служащая для получения извести и сатурационного газа путем обжига в известково-газовых печах.
Известь – оксид кальция с примесями, присущими известняковому камню, полученный при его обжиге.
Изрезывание сахарной свеклы – измельчение корнеплодов сахарной свеклы в свекловичную стружку.
Ингибирование накипеобразования – предотвращение отложения накипи на поверхности нагрева теплообменного оборудования технологической линии производства сахара.
Кислый жом – жом, подвергшийся брожению под действием микроорганизмов в жомохранилище.
Клерование сахара – растворение кристаллов сахара в сиропе, промое, очищенном соке, воде.
Клеровка – раствор сахара в очищенном диффузионном соке, сиропе, оттеке, промое или воде.
Корнеплод сахарной свеклы – главный корень растения сахарной свеклы, образовавшийся в первый год вегетации и используемый для производства сахара.
Красящие вещества сахарного производства – окрашенные сложные органические соединения различной степени конденсации и полимеризации, возникшие за счет химического взаимодействия в полуфабрикатах некоторых извлеченных вместе с сахарозой нативных веществ сырья между собой и с образовавшимися в ходе превращений в технологическом потоке, придающие окраску от светло-желтого до темно-коричневого цвета полуфабрикатам и готовой продукции сахарного производства.
Кристаллизация сахарозы – выделение сахарозы в виде кристаллов из пересыщенных сахаросодержащих растворов.
Маточный утфель – утфель, содержащий определенное количество кристаллов заданных размеров, используемый в качестве кристаллической основы для уваривания утфелей I, II и III кристаллизации.
Межкристальный раствор утфеля – жидкая фаза утфеля, представляющая собой насыщенный или пересыщенный раствор сахарозы, содержащий несахара.
Мезга – мельчайшие частицы свекловичной стружки.
Меласса – побочный продукт сахарного производства, представляющий собой межкристальный раствор, отделяемый при центрифугировании утфеля последней кристаллизации.
Мойка сахарной свеклы – удаление прилипших примесей с поверхности корнеплодов сахарной свеклы водой.
П р и м е ч а н и е – К прилипшим примесям относят землю, песок, сорняки, солому и др.
Накипеобразование – отложение накипи на поверхности нагрева теплообменного оборудования технологической линии производства сахара.
Накипь – твердые отложения, образующиеся на внутренней поверхности теплообменного оборудования при кипении сахаросодержащих растворов.
Несахара – сухие вещества, кроме сахарозы, в продуктах сахарного производства.
Обжиг известнякового камня – термическое воздействие на известняковый камень с целью разложения содержащегося в нем карбоната кальция на оксид кальция и диоксид углерода в известково-газовой печи при заданной температуре.
Обессахаривание фильтрационного осадка – извлечение сахаросодержащего раствора из пор фильтрационного осадка.
Обесцвечивание сахаросодержащего раствора – удаление красящих веществ из сахаросодержащего раствора, приводящее к снижению его цветности.
Основная дефекация – стадия известково-углекислотной очистки, на которой осуществляется взаимодействие преддефекованного сока с известковым молоком с целью разложения несахаров и формирования избытка гидроксида кальция.
Отбор диффузионного сока – показатель, характеризующий количество отбираемого из диффузионной установки диффузионного сока, выраженный в процентах к массе сахарной свеклы.
Отжатие жома – механическое обезвоживание сырого жома.
Оттек – межкристальный раствор, отделяемый при центрифугировании утфеля.
Очистка печного газа – удаление из печного газа механических примесей и смолистых веществ с последующим его охлаждением.
Очистка сахаросодержащих растворов – совокупность технологических процессов и операций удаления несахаров из сахаросодержащих растворов с целью повышения их чистоты.
Очищенный диффузионный сок – диффузионный сок, прошедший все стадии очистки согласно технологической схеме.
Ошпаривание свекловичной стружки – тепловая обработка свекловичной стружки с целью денатурации протоплазмы клеток свекловичной ткани.
П р и м е ч а н и е – Денатурация протоплазмы клеток свекловичной ткани – необратимое изменение естественных свойств протоплазмы клеток свеклы под воздействием различных факторов.
Пеногашение – предотвращение образования или разрушение пены в сахаросодержащих растворах технологического потока производства сахара путем применения пеногасителей.
Пенообразование – образование в сахаросодержащих растворах и технологических водах технологического потока производства сахара пены, обусловленное присутствием несахаров с поверхностно-активными свойствами или жизнедеятельностью микроорганизмов.
Первая ступень сатурации – стадия известково-углекислотной очистки, на которой сок после основной дефекации взаимодействует с диоксидом углерода до достижения заданного значения рН и щелочности.
Печной газ – газ, образующийся в процессе обжига известнякового камня.
Подача сахарной свеклы – перемещение корнеплодов сахарной свеклы с кагатного поля или сплавной площадки в переработку; осуществляется способами: гидроподачи, с использованием механизмов и комбинированным.
Предварительная дефекация диффузионного сока – стадия известково-углекислотной очистки, на которой осуществляется взаимодействие диффузионного сока с известковым молоком и кальцийсодержащими реагентами с целью коагуляции высокомолекулярных соединений и осаждения нерастворимых солей кальция.
П р и м е ч а н и е – К кальцийсодержащим реагентам относятся: возращаемые суспензия сока первой ступени сатурации и суспензия сока второй ступени сатурации.
Преддефекованный сок – диффузионный сок, прошедший стадию преддефекации.
Прессование сахара – формование кусочков сахара определенной формы и размеров из увлажненного кристаллического сахара.
Производство сахара из тростникового сахара-сырца – сахарное производство, в котором используется вторичное сахароносное растительное сырье.
Промой – раствор, образующийся при обессахаривании отфильтрованного осадка или адсорбента путем промывания его водой.
Промывание кристаллов сахарозы – удаление пленки межкристального раствора с поверхности кристаллов сахарозы в роторе центрифуги водой, сахаросодержащим раствором или паром.
Рассеивание сахара – разделение кристаллов сахара по фракциям с определенным размером.
Редуцирующие вещества сахарного производства – моносахариды сырья, готовой продукции, полуфабрикатов сахарного производства, имеющие в своем составе карбонильную группу и проявляющие свойства восстановителя в окислительно-восстановительных реакциях.
Рециркуляция сока в сатураторе – Многократное полное или частичное возвращение выходящего потока сока в аппарат.
Сатурационный газ – печной газ, содержащий диоксид углерода, охлажденный и очищенный в газопромывателе, используемый для сатурации сока, клеровки тростникового сахара-сырца.
Сатурация сахаросодержащего раствора – взаимодействие дефекованного сахаросодержащего раствора с диоксидом углерода сатурационного газа до заданного значения рН и щелочности, сопровождающееся образованием осадка карбоната кальция, с целью удаления несахаров путем адсорбции на осадке.
Сахар II кристаллизации или III кристаллизации – сахар, полученный в результате центрифугирования утфеля II кристаллизации или утфеля III кристаллизации.
Сахарный завод – промышленное предприятие, оснащенное технологической линией производства сахара с сопутствующей инфраструктурой.
Сахаристость сахарной свеклы – показатель, характеризующий массовую долю сахарозы в корнеплодах сахарной свеклы, выраженный в процентах к массе сахарной свеклы.
Сахарное производство – отрасль пищевой промышленности, промышленные предприятия которой производят сахар из первичного или вторичного сахароносного растительного сырья в результате выполнения комплекса последовательных технологических процессов и операций.
П р и м е ч а н и е – К первичному сахароносному сырью относится сахарная свекла, к вторичному – тростниковый сахар-сырец, сахар-песок и белый сахар.
Свеклосахарное производство – сахарное производство, в котором используется первичное сахароносное растительное сырье.
Свекловичная стружка – срезы сахарной свеклы определенных размеров и формы, получаемые путем изрезывания корнеплодов сахарной свеклы.
Сгущение очищенного сока – удаление воды из очищенного сока путем выпаривания до достижения заданного значения сухих веществ раствора.
Стандарт-сироп – концентрированный сахаросодержащий раствор заданной чистоты, используемый для уваривания маточного утфеля и утфеля I кристаллизации.
Сульфитация воды – взаимодействие воды с газообразным диоксидом серы, сернистой кислотой с целью достижения заданного значения рН.
Сульфитация сахарного раствора – взаимодействие сахарного раствора с газообразным диоксидом серы, сернистой кислотой или ее солями с целью предотвращения нарастания цветности и снижения вязкости при уваривании утфелей.
Сульфитация сока – взаимодействие сока с газообразным диоксидом серы, сернистой кислотой или ее солями с целью предотвращения нарастания цветности сока при выпаривании.
Сульфитированный сок – сок, обработанный газообразным диоксидом серы, сернистой кислотой или ее солями.
Сухие вещества продукта сахарного производства – твердые вещества, растворимые и нерастворимые в воде, содержащиеся в сырье и продуктах сахарного производства.
Сушка жома – удаление влаги из отжатого жома путем его высушивания до достижения нормируемого значения массовой доли влаги.
Сушка кристаллов сахара – совокупность процессов удаления влаги с поверхности кристаллов сахара и их охлаждения до достижения нормируемых значений массовой доли влаги и температуры.
Транспортерномоечная вода – смесь загрязненных вод после гидротранспортера и свекломойки.
Трехступенчатая кристаллизация сахарозы – совокупность технологических процессов и операций, объединяющих три последовательные стадии кристаллизации сахаросодержащего раствора с получением сахаров I, II и III кристаллизации.
Уваривание утфеля – совокупность последовательных технологических процессов кристаллизации сахарозы, проводимых при кипении концентрированных сахаросодержащих растворов с образованием утфельной массы с заданным значением сухих веществ.
Утфель – масса, состоящая из кристаллов сахарозы и межкристального раствора.
Утфель I кристаллизации – утфель первой стадии последовательной кристаллизации сахарозы, предназначенный для получения белого сахара, сахара-песка.
Утфель II кристаллизации или III кристаллизации – утфель второй или третьей стадии последовательной кристаллизации, предназначенный для получения сахара II или III кристаллизации.
Хранение сахара – совокупность процессов, включающих складирование и поддержание на заданном уровне потребительских свойств сахара.
Хранение сахарной свеклы – совокупность операций, включающих складирование сахарной свеклы в кагаты и выполнение комплекса определенных технологических операций, направленных на сохранность исходных технологических свойств корнеплодов.
Цветность – показатель, характеризующий степень окрашенности продуктов сахарного производства, выраженный в условных единицах или единицах оптической плотности.
Центрифугирование утфеля – разделение утфеля на кристаллы сахарозы и межкристальный раствор под действием центробежных сил.
Чистота продукта сахарного производства – показатель, характеризующий отношение массовой доли сахарозы к сухим веществам продукта сахарного производства, выраженный в процентах.
Экстрагирование сахарозы – извлечение сахарозы из свекловичной стружки специально подготовленной водой с получением диффузионного сока.
Эффект кристаллизации – показатель, характеризующий степень выделения кристаллического сахара на стадии кристаллизации, определяемый как разность между чистотой продукта, поступающего на кристаллизацию, и чистотой межкристального раствора утфеля в конце стадии.
Как производят столовый сахар из сахарной свеклы · Границы для юных умов
Реферат
Растения производят сахар и кислород в процессе, называемом фотосинтезом, с использованием солнечного света, воды и углекислого газа. Это важный процесс на Земле, так как он удаляет углекислый газ из воздуха и обеспечивает нас пищей. Фотосинтез происходит в небольших отсеках внутри растительных клеток, называемых хлоропластами. В двухступенчатом процессе растения получают химическую энергию от солнечного света. Собранная энергия используется во второй реакции для получения сахарной глюкозы. Глюкоза соединяется с фруктозой, которая является фруктовым сахаром, для создания сахарозы, нашего известного столового сахара. Сахарная свекла выращивается примерно за 7 месяцев и обеспечивает примерно 32% мирового производства столового сахара. По мере роста их необходимо защищать от сорняков и болезней. Как только они достаточно вырастут, сахарную свеклу можно собирать и перерабатывать на сахарном заводе для получения столового сахара.
Сахар производят растения
Десерт после обеда или шоколад от наших бабушек и дедушек вызывают улыбку. Это потому, что наш мозг требует одного из ингредиентов этих сладких продуктов. Речь идет о столовом сахаре, который еще называют сахарозой. Сахароза состоит из двух простых сахаров: глюкозы и фруктозы. Но откуда берется глюкоза? В отличие от людей и других животных, растения могут производить глюкозу в процессе, известном как фотосинтез . Зеленые части растений используют солнечный свет, воду и углекислый газ из воздуха для производства глюкозы и кислорода. При этом растения производят энергию и обеспечивают нам возможность дышать свежим, богатым кислородом воздухом. Но какую пользу получают сами растения от фотосинтеза и производства глюкозы? Глюкоза может использоваться как химический строительный материал и как поставщик энергии. Растения используют глюкозу для жизни и роста. И для растений, и для человека глюкоза — это как топливо для машины.
Растения производят сахар в своих листьях, но эти листья не сладкие на вкус. Это потому, что сахар не остается в листьях. Растения используют сахар для роста, и он также может транспортироваться к корням, семенам, стеблям или плодам для хранения. Мы уже узнали, что сахар может существовать в виде простых сахаров, таких как глюкоза или фруктоза, или в виде двойных сахаров, таких как сахароза. Но есть также сахара, в которых тысячи молекул сахара связаны друг с другом, образуя огромную единицу, например, крахмал. Все эти различные сахара представляют собой тип питательных веществ, называемых углеводами (таблица 1).
- Таблица 1 — Некоторые формы углеводов в растениях.
Многие растения хранят сахар в виде крахмала, например картофель. Другие хранят сахар в форме фруктозы или глюкозы в своих фруктах, таких как яблоки и апельсины. Некоторые растения хранят высокие концентрации сахарозы. Растения с высоким содержанием сахарозы выращивают для производства столового сахара, который мы используем для приготовления наших вкусных сладостей. Во всем мире сахарная свекла и сахарный тростник являются основными культурами, из которых производят сахар. Сахарному тростнику для роста нужна теплая температура (25–30°C), поэтому эту культуру выращивают в субтропических и тропических регионах, таких как Бразилия и Индия. В настоящее время сахарная свекла является основной культурой для производства сахара в условиях умеренного климата (15—25°С), особенно в Западной, Центральной и Восточной Европе, а также в США, Китае, Японии.
Свет, углекислый газ и вода: источники энергии и сладости
Для фотосинтеза важны зеленые части растений. Листья зеленые, потому что они содержат структуры, называемые хлоропластами , которые имеют зеленый пигмент, называемый хлорофиллом (рис. 1). Фотосинтез состоит из двух основных стадий. На первом этапе солнечный свет падает на листья, и световая энергия собирается хлорофиллом в хлоропластах. Собранная световая энергия преобразуется в химическую энергию и сохраняется в энергоаккумулирующих молекулах. В ходе этого процесса также образуется кислород, который выделяется растениями [1]. На втором этапе фотосинтеза углекислый газ из воздуха поступает в листья через очень маленькие отверстия. Используя ранее запасенную химическую энергию, хлоропласты превращают углекислый газ в глюкозу [1]. На этом этапе также производится фруктоза. Затем глюкоза соединяется с фруктозой для создания сахарозы.
- Рисунок 1 – Упрощенная иллюстрация фотосинтеза.
- Внутри хлоропластов листьев свет, вода (H 2 O) и углекислый газ (CO 2 ) преобразуются в энергию и сахар (глюкозу). С помощью воды солнечный свет преобразуется в молекулы, хранящие энергию внутри клеток растений. Затем энергия этих молекул используется для создания глюкозы из CO 2 .
Что такое сахарная свекла?
Люди всегда находили вещества, подслащивающие пищу. Но в прохладном климате сахар долгие годы был предметом роскоши. В 1747 году немецкий химик Андреас Сигизмунд Маргграф обнаружил, что свекла производит тот же сахар, что и сахарный тростник. Его ученик разработал технический процесс извлечения сахара из свеклы. Первый сахарный завод был введен в эксплуатацию в 1802 году. Вскоре по всей Европе было построено множество сахарных заводов.
Растение сахарной свеклы (называемое на латыни Beta vulgaris ) имеет ярко-зеленые листья в виде розетки и конусообразный белый мясистый корень (рис. 2). Корень свеклы является запасающим органом, содержащим 75% воды, ~20% сахара и структурные компоненты, называемые мякотью.
- Рисунок 2 – Полностью развитый завод по производству сахарной свеклы.
- Подземная часть — это запасающий орган, называемый стержневым корнем, который имеет волосатые корни для поглощения воды и питательных веществ. Надземная часть состоит из листвы, которая содержит многочисленные листья, расположенные в виде розетки.
Выращивание сахарной свеклы
Выращивание сельскохозяйственных культур может показаться простым, но это не так, если вы хотите выращивать достаточно большие культуры, чтобы накормить многих людей. Давайте посмотрим, как выращивают сахарную свеклу (рис. 3). Наше путешествие начинается с семян сахарной свеклы. Семена высевают, как только почва прогреется, обычно в марте-апреле. Из одного семени сахарной свеклы естественным образом развивается множество растений. До 1970-х годов ненужные растения нужно было удалять вручную, чтобы свекла не была слишком тесной, что было напряженной и трудоемкой работой. Затем селекционеры совершили прорыв и представили семена, дающие только один саженец. Селекционеры, производящие семена сахарной свеклы, покрывают семена пестициды , защищающие рассаду от болезней и вредителей. Семена сахарной свеклы с покрытием называются таблетками , и таблетки часто имеют разные цвета в зависимости от селекционера (рис. 3А).
- Рисунок 3 – Выращивание сахарной свеклы.
- (A) Весной семена сахарной свеклы (показанные здесь в виде таблеток, которые представляют собой семена, покрытые в основном веществами для защиты всходов от болезней и вредителей) высевают в ряд. (B,C) Всходят и растут молодые всходы сахарной свеклы. (D) Когда разворачиваются девять или более листьев, формируется стержневой корень, который растет под землей для хранения сахара. В течение этого «периода роста» необходимо контролировать особенно грибковых паразитов, которые могут ингибировать фотосинтез.
Когда семена прорастают, появляются маленькие корни и два семенных листа, называемые семядолями (рис. 3В). С этого момента молодые растения сахарной свеклы должны быть защищены от сорняков, потому что сорняки конкурируют за солнечный свет и питательные вещества почвы. Фермеры могут бороться с сорняками с помощью мотыги или могут использовать гербициды, химические вещества, убивающие сорняки. Если фермер не борется с сорняками, мелкая свекла будет настигнута, и урожайность может снизиться до 80% [2]. Свекла должна бороться не только с конкурирующими сорняками. Их также атакуют насекомые. Насекомых, поражающих свеклу, можно разделить на две группы: те, которые непосредственно повреждают растение, и те, которые переносят вирусные заболевания. Зеленая персиковая тля ( Myzus persicae ), например, может передавать вирус, вызывающий пожелтение листьев сахарной свеклы, который ингибирует фотосинтез и снижает производство сахара.
Свекла должна быть защищена от грибковых заболеваний
После того, как сахарная свекла разовьет девять или более листьев, формируется «свекла» или подземный запасающий орган. Сахароза, вырабатываемая в листьях, сохраняется в свекле. Чем солнечнее лето, тем больше сахара может быть произведено посредством фотосинтеза. В это время листья необходимо защищать от грибковых заболеваний, ведь только здоровые листья могут осуществлять фотосинтез. Наиболее распространенное и разрушительное заболевание листьев сахарной свеклы вызывает гриб с латинским названием 9.0045 Cercospora beticola . Сначала видны только небольшие круглые темные пятна с красноватой каймой, но гриб вырабатывает токсичное вещество, которое разрушает ткань листа и в конечном итоге убивает большие участки или даже целые листья. В качестве источника питания гриб использует отмершие ткани [3]. Болезнь можно уменьшить, выращивая сахарную свеклу только каждые 3 года и выращивая другие растения, такие как зерновые, в промежуточные годы [3]. Этот прием называется севооборотом. Фермеры также могут использовать новые устойчивые к церкоспорозу сорта сахарной свеклы, которые лучше переносят заболевание [3]. Если грибок уже сильно поразил сахарную свеклу, можно опрыскать растения фунгицидами, которые представляют собой химические вещества, защищающие растения от грибковых поражений. Исследователи изучают новые технологии для сокращения использования фунгицидов. Например, с помощью специальных камер и компьютерных систем болезни растений можно прогнозировать гораздо раньше, чем невооруженным глазом, а фермеры могут более целенаправленно применять фунгициды [4]. Это также важно для защиты полезных животных, обитающих на полях сахарной свеклы, таких как чибис, других птиц, гнездящихся на земле, зайцев или кроликов и насекомых, таких как жуки, такие как божья коровка. Однако сахарная свекла не цветет, когда выращивается для производства сахара, поэтому поля сахарной свеклы не привлекательны для медоносных, диких или шмелей.
Сбор и извлечение сахара
Осенью, когда растения отрастают, начинается уборка сахарной свеклы. Листья сахарной свеклы удаляются, и свекла поднимается с почвы свеклоуборочными комбайнами, многие из которых могут одновременно собирать урожай в шесть рядов (рис. 3Е). Листья остаются на поле как естественное удобрение. Сахарная свекла собирается в кучу, называемую буртом (рис. 3F), где она ожидает обработки. Сахарную свеклу постепенно собирают и транспортируют на фабрики, чтобы в это время фабрики могли непрерывно получать и перерабатывать сахарную свеклу. На фабриках сахар извлекают из свеклы с помощью воды, извести, тепла и знаний физики. В среднем, для производства 1 кг сахара (~2,2 фунта) требуется от шести до семи сахарных свекл, что соответствует посевной площади около 1 м 9 .0095 2 .
Сегодня почти все компоненты заводов по производству сахарной свеклы используются в устойчивом замкнутом цикле. Помимо сахара, другие продукты, производимые из сахарной свеклы, включают корма для животных, биоэтанол и биогаз.
Чему мы научились?
Из этой статьи вы многое узнали о сахарной свекле: как она растет, как из нее производят сахар, с какими вредителями и болезнями она сталкивается и как ее собирают. Выращивание сахарной свеклы чрезвычайно важно, потому что она обеспечивает ~ 32% мирового производства столового сахара и является единственной культурой с высоким содержанием сахарозы, которую можно выращивать в регионах с умеренным климатом.
Глоссарий
Фотосинтез : ↑ Процесс, используемый зелеными растениями для производства энергии в форме сахара из солнечного света, воды и углекислого газа.
Хлоропласт : ↑ Небольшие структуры внутри листьев, которые проводят фотосинтез.
Хлорофилл : ↑ Пигмент внутри хлоропластов, поглощающий световую энергию солнечного света.
Пестициды : ↑ Вещества, используемые для защиты сельскохозяйственных культур от сорняков, грибковых патогенов и вредителей.
Таблетка : ↑ Семена сахарной свеклы, покрытые слоем различных веществ, главным образом для защиты всходов от болезней и вредителей.
Семядоли : ↑ Первые два листа, которые появляются из семени после посева.
Свеклозажим : ↑ Куча собранной и очищенной сахарной свеклы, без листьев, обычно на границе поля.
Конфликт интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Благодарности
Авторы благодарят Максимилиана Мюллендера за тщательную корректуру рукописи и полезные комментарии.
Каталожные номера
[1] ↑ Эберхард С., Финацци Г. и Воллман Ф.-А. 2008. Динамика фотосинтеза. год. Преподобный Жене. 42: 463–515. doi: 10.1146/annurev.genet.42.110807.091452
[2] ↑ Cousens, R. 1985. Простая модель, связывающая потерю урожая с плотностью сорняков. Энн. заявл. биол. 107: 239–52. doi: 10.1111/j.1744-7348.1985.tb01567.x
[3] ↑ Weiland, J., and Koch, G. 2004. Пятнистость листьев сахарной свеклы ( Cercospora beticola Sacc.). Мол. Завод Патол . 5: 157–66. doi: 10.1111/j.1364-3703.2004.00218.x
[4] ↑ Махлейн, А.-К., Куска, М.Т., Беманн, Дж., Полдер, Г., и Уолтер, А. 2018. Гиперспектральные датчики и технологии визуализации в фитопатологии: современное состояние. Энн. Преподобный Фитопат. 56: 535–58. doi: 10.1146/annurev-phyto-080417-050100
Серия о сахаре: как производится свекольный сахар?
Здесь мы разбираем жизненный цикл производства сахара, от выращивания сахарного тростника и сахарной свеклы до выращивания, добычи и переработки.
В этой статье Sugar Series эксперты Czarnikow’s Market Analysis расшифровывают отраслевой миф о сахаре и свекловичном сахаре.
Распространено заблуждение, что весь сахар производится из сахарного тростника. Фактически, сахар естественным образом производится как из сахарного тростника, так и из сахарной свеклы. В этой статье мы рассмотрим, как производится сахар из сахарной свеклы. Чтобы узнать больше об этапах жизненного цикла производства сахара, посетите наш путеводитель «Что такое сахар».
Как делают сахар?
Сахар производится из двух основных культур; сахарная свекла и сахарный тростник. Эти культуры выращивают в разных регионах земного шара в зависимости от их климата, который определяет, какая культура выращивается.
Что такое сахарная свекла?
Сахарная свекла — это белый стержневой корень, похожий на пастернак, который вырабатывает сахар в процессе фотосинтеза в своих листьях, а затем запасается в корне. Он имеет содержание сахара около 16% и проходит процесс экстракции, который отделяет сахар от растения. В отличие от сахарного тростника, сахарная свекла может расти в умеренном климате и поэтому является более популярной альтернативой тростнику в Европе и Северной Америке.
Открытие сахарной свеклы16 й -век ученый Оливье де Серр впервые упомянул о существовании сахарной свеклы, поскольку он утверждал, что «свекла при варке дает сок, похожий на сироп из сахар, на который приятно смотреть из-за его ярко-красного цвета». свекла, о которой он говорил, на самом деле обычная красная свекла, подобная той, которую вы можете найти в сытном зимнем салате. По этой причине он не такой вкусный, как уже хорошо зарекомендовавший себя кристаллизованный тростниковый сахар.
Так было до 18 век, когда Фридрих II Прусский субсидировал эксперименты найти альтернативные источники сахара, кроме дорогих и эксклюзивных сахарный тростник. В 1747 году Андреас Сигизмунд Маргграф, профессор физики Академия наук Берлина обнаружила наличие сахара в белой свекле. Несмотря на возможность извлечения чистого сахара, его коммерциализация не удалась. до 1801 года, когда ученик Маргграфа Франц Карл Ахард открыл первую в мире завод по производству сахарной свеклы в Силезии.
Определенный Наполеон Бонапарт очень заинтересовался творчеством Ашара и назначил ученым отправиться в Силезию и исследовать фабрику. Они вернулись и построил два подобных завода под Парижем. Западная Европа вскоре наткнулась на к сахарным схемам Наполеона, и европейская свеклосахарная промышленность развивалась быстро. В 1850-х годах многие европейские правительства субсидировали производство сахарная свекла, промышленная защита, которая раздавила переработку сахарного тростника промышленности, особенно в Великобритании. Однако в годы Великой Отечественной войны многие из свекольные поля по всей Европе были уничтожены, а переработка сахарного тростника в Европа возродилась, и по сей день сохраняется конкуренция между производителями сахара. тростника и сахарной свеклы в Европе и Северной Америке.
В частности, в Британии первые урожаи сахарной свеклы были выращены и переработаны в Норфолке более 100 лет назад, и теперь в британской доморощенной сахарной промышленности участвуют многие тысячи производителей.
Сельское хозяйство Сахарная свеклаСахарная свекла популярен среди фермеров, потому что это хорошая севооборотная культура. Это важно чередовать урожай, выращенный на том или ином поле из года в год, чтобы поддерживать качество почвы и предотвращать появление вредителей и болезней. Свекла часто используется в качестве «разрывная» культура, которую сажают в промежутках между ротациями. Это помогает придать почве отдых от вредителей и сорняков, поражающих другие культуры, очищая почву для последующий урожай. Листья свеклы срезают в процессе уборки, оставляя важные питательные вещества на земле, поскольку они естественным образом разлагаются.
От посева до сбора урожая сахарная свекла может пройти до года, прежде чем она будет готова к переработке. Управление почвой важно для фермеров, выращивающих сахарную свеклу, и многие из них сажают покровные культуры, такие как ячмень, рядом с посевами свеклы, чтобы защитить ее от непогоды. Свекла существенно разрастается, от крошечного семени до крупного растения с большим корнем. Чтобы защитить свеклу в процессе ее развития, крайне важно, чтобы фермеры обращали внимание на сорняки, которые могут угрожать росту свеклы. Когда свекла полностью созреет, ее можно будет собирать.
Уборка сахарной свеклыСахарную свеклу собирают осенью и зимой, когда роторный битер срезает или «верховит» головку свеклы, которую затем оставляют в поле. Затем свекловичный погрузчик вытаскивает свеклу из земли в грузовик, откуда свекла доставляется на грузовике на перерабатывающий завод.
Переработка сахарной свеклы
По прибытии на перерабатывающий завод свекла проверяется на качество и содержание сахарозы. Затем ее помещают на конвейерные ленты, которые транспортируют свеклу к вращающемуся барабану, облитому водой, где камни и гравий отделяются и погружаются. Это очень важный шаг, поскольку свекла растет в земле и, следовательно, намного грязнее, чем сахарный тростник, когда поступает на завод. Затем камни продаются ландшафтным дизайнерам или строителям дорог в качестве побочного продукта. Затем свекла промывается в свеклопромывочной машине, которая очищает всю лишнюю почву, а магнит удаляет металлические фрагменты. Чистая свекла скатывается к слайсерам, где она нарезается на «коссеты», похожие на маленькие картофеля фри. Это раскрывает свеклу, увеличивая площадь поверхности и позволяя легче извлекать сахар.
Полоски свеклы помещают в большой резервуар с горячей водой, где они замачиваются, чтобы начать разрушать клеточные мембраны, позволяя экстрагировать сахарозу путем осмоса. Это происходит из-за того, что свекольная стружка имеет более высокое содержание сахарозы, чем окружающая их вода, в результате чего сахароза диффундирует в воду. На этом этапе образуется коричневая сахаристая пульпа, поступающая в диффузионную камеру, которая извлекает из стружки как можно больше сахара, пропуская ее против потока воды. Затем сахаристая жидкость (сырой сок) готова к очистке. Несахаристую мякоть прессуют, чтобы удалить лишний сок. Затем его сушат, чтобы сформировать гранулы, которые продаются в качестве корма для животных — еще одного побочного продукта процесса очистки.
Сахарный сироп
Сахарный сироп или «сырой сок» направляется на процесс очистки, где примеси удаляются путем добавления известкового молока и углекислого газа. Во время этого процесса (карбонизации) CO2 и известковое молоко объединяются с образованием карбоната кальция, собирая несахара. Он выпадает в осадок, очищая большую часть примесей, когда выходит из сахарного сока. Некоторые переработчики также добавляют обесцвечивающие ионообменники для обесцвечивания жидкости.
Затем остаточный сок подвергается другому процессу фильтрации с использованием рамы или пластины. нажимать. Давление позволяет выдавливать сахарный сок, в результате чего получается тонкий сока и твердых отходов. Отходы, которые называются известковыми твердыми частицами и содержат все примеси затем распространяются на сельскохозяйственные угодья, что позволяет получить дополнительный устойчивый побочный продукт: удобрение.
полученный «жидкий сок», хотя и намного чище сырого сока, имеет относительно низкое содержание сахара. В целях увеличения содержания, тонкий сок кипятят для увеличения содержания сухих веществ сахара с 16% до 65%. Затем сироп проходит 6-ступенчатый процесс испарения, при котором вода испаряется, оставляя более густая жидкость.
Остальные Затем «густой сок» проходит процесс кристаллизации. Это важно обратите внимание, что вода, использованная в процессе до этого момента, хранится для дальнейшее отопление и использование на месте, сокращение отходов и управление ресурсами и энергоэффективно.