Міністерство аграрної політики та продовольства УкраїниМИКОЛАЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Агрономічний факультет

Кафедра виноградарства та плодоовочівництва

ТПЗПР

Миколаїв 2014

Дудяк Іван Дмитрович, к. с.-г. н., доцент,зав. кафедри виноградарства та плодоовочівництва

Лекція 26

ЗБЕРІГАННЯ І ПЕРЕРОБКА ЦУКРОВИХ БУРЯКІВ

П л а н л е к ц і ї1. Історія розвитку цукробурякового виробництва.

2. Особливості хімічного складу коренеплодів.

3. Способи зберігання цукрових буряків o свіжому вигляді.

4. Технологія переробки цукрових буряків.

1. Історія розвитку цукробурякового виробництва

Цукровий порошок вироблявся в ІІІ…IV ст. н. е. у Давній Індії (на батьківщині цукрової тростини).

Після завоювання Індії Олександром Македонським солодка тростина стала відома європейцям. Відтоді її

почали поширювати на узбережжі Середземного моря. Потім на 300…400 років про неї забули, аж

поки наприкінці XV ст. Колумб відкрив Новий Світ –Америку. Він завіз тростину на Кубу.

Через деякий час англійські, польські та португальські підприємці починають виробляти

тростинний цукор і завозити його до Європи. Водночас у Європі почали будувати заводи з

переробки тростини, а цукор вживати не лише як ліки, а і як продукт харчування. Тому його

споживали тільки багаті люди.

Перший цукрозавод в Україні побудовано в селі Макошин на Чернігівщині у 1824 р., а вже через 11 років їх було 67. Нині в Україні є 192 цукрових

заводи загальною потужністю 510,2 тис тонн коренеплодів за добу. При оптимальній

тривалості цукроваріння 90…95 діб ці заводи могли б переробляти 41,3 млн т цукрового буряку

і отримувати близько 6 млн т цукру.

2. Особливості хімічного складу коренеплодів

В коренеплодах цукрових буряків основною складовою є сахароза (С12Н22О11).

Вміст її у свіжозібраних коренеплодах в межах 16…20 %.

Відомо, що в різних частинах коренеплоду міститься неоднакова кількість цукру. Це

пояснюється неоднаковими фізіологічними функціями, які виконують різні групи клітин кореня. Крім сахарози, в цукрових буряках є моноцукри – глюкоза і фруктоза. У здорових

коренеплодах кількість їх становить 0,04…0,1 %.

Під дією ферментів та органічних кислот сахароза у водних розчинах гідролізується і розщеплюється

на глюкозу та фруктозу. Цей процес називають інверсією, а утворюваний продукт – інвертним

цукром. На зміну кількості інвертного цукру впливають умови зберігання коренеплодів.

Половина всіх нерозчинних речовин (м’якоті), або 2,4…2,5 % від маси коренеплоду – пектинові речовини. У буряковому виробництві пектинові

речовини гідролізуються з утворенням галактуронової кислоти, метилового спирту та

інших речовин.

Особливо небажані явища спостерігаються при переробці буряків, уражених грибними

захворюваннями. У цьому разі ферменти, що виділяються мікроорганізмами, гідролізують

протопектин, збільшуючи кількість розчинного пектину. Вміст азотистих органічних речовин у

цукрових буряках становить 1,1…1,2 %.

У цукробуряковому виробництві частина азотистих речовин (амінокислоти й органічні основи,

переважно бетаїн) вважаються шкідливими. Загальна кількість шкідливих азотистих сполук

становить у коренеплодах 0,4 %. Вміст шкідливого азоту в соку може значно змінюватися залежно від

умов вегетації і зберігання цукрових буряків.

Після збирання та під час зберігання в коренеплодах цукрових буряків продовжуються

життєві процеси. Так, після відокремлення листків під час збирання пластичні речовини

поповнюються. Водночас процеси розпаду цукру в корені не припиняються і під впливом нових

умов різко посилюються.

Тривале в’янення може призвести до незворотних процесів у клітинах і відмирання їх.

Втрати вологи коренями залежать від температури зовнішнього повітря, його відносної

вологості, якості укриття, ступеня стиглості, розміру коренеплодів. Внаслідок діяльності мікроорганізмів відбуваються втрати цукру.

Грибні і бактеріальні захворювання частіше спостерігаються у пошкоджених, підв’ялених або відталих після замерзання коренеплодів. Грибні захворювання буряків частіше спостерігаються

восени. Цьому сприяє висока вологість повітря при високій температурі. Одним з найбільш поширених збудників кагатної гнилі під час зберігання буряків є

гриб Botrytis cinerea і Phoma betae.

Щоб запобігти розвитку мікробіологічних процесів і знизити втрати цукру при зберіганні, потрібно: а) уберегти коренеплоди від пошкоджень (биття) та

в’янення; б) запобігати заморожуванню і швидкому розморожуванню; в) забезпечувати оптимальну

температуру зберігання (1…3°С); своєчасно видаляти теплоту, яка нагромаджується в процесі дихання, провітрюванням або активним вентилюванням;

г) видаляти надмірну поверхневу вологу з маси буряків; д) створювати лужну реакцію

середовища обробкою вапном; е) сортувати буряки для видалення пошкоджених з маси здорових коренеплодів, які закладаються на

тривале зберігання; є) видаляти різні домішки (гичку, бур’яни тощо).

3. Способи зберігання цукрових буряків o свіжому вигляді

Коренеплоди буряків зберігають у польових умовах господарств і на бурякоприймальнихпунктах цукрових заводів. У свіжому вигляді

буряки зберігаються в окремих буртах, які мають у поперечному перетині вигляд трапеції.

Називають їх кагатами.

Через погану погоду, певна кількість буряків залишається на зберігання в полі. Щоб запобігти

втратам урожаю, господарства організовують короткострокове зберігання буряків у польових кагатах близько від доріг. Кагати, повинні бути

рівними, з невеликим нахилом для стікання води. Закладають тільки кондиційні буряки.

Значення для зберігання коренеплодів цукрових буряків має затримання їх проростання. Обробка

натрієвою сіллю при закладанні їх у кагати стримує проростання коренеплодів (1%-ний

водний розчин натрієвої солі).

Кагатне поле готують завчасно. Цю ділянку вирівнюють грейдером, потім орють з

дворазовим боронуванням, старанно видаляють усі стерньові рослинні рештки, каміння і сторонні

предмети. Після цього коткують важкими котками і дезінфікують вапном.

Важливою умовою успішного зберігання цукрових буряків є систематичний контроль за

температурою в кагатах, що дає змогу своєчасно ліквідувати осередки гниття і самозігрівання.

Оптимальна температура зберігання становить 1…3°С. Використовують ртутні термометри в

дерев’яній оправі. На 3000 ц буряків один термометр, але не менше трьох на один кагат.

Середньодобові втрати цукру при зберіганні коренеплодів у свіжому вигляді не повинні перевищувати встановлених норм. Норми

коливаються в межах 0,01…0,025 %. Запровадження засобів при перевезенні і

закладанні на зберігання буряків, установок активного вентилювання дає змогу збільшити

розміри і висоту кагатів.

При вентилюванні буряків можна запобігти розвитку мікробіологічних процесів, подаючи з повітрям пари

формаліну, та інші речовини. Щоб припинити розвиток цих процесів, при закладанні буряків у

кагати їх потрібно обприскувати розчином фенольних сполук (пірокатехін, гідрохінон) з

розрахунку 0,04 кг діючої речовини на 1 т буряків.

4. Технологія переробки цукрових буряків

Схема технологічного процесу. Сучасний великий цукровий завод переробляє за добу 25…50 тис ц

цукрових буряків і одержує 4…8 тис ц готового цукру-піску. Виробництво цукру-піску з буряків за своєю

основою є фізикохімічним процесом. Сахарозу добувають з клітин коренеплодів дифузією, після

чого хімічним і теплофізичним впливам цукор відокремлюється від нецукрів і стає чистий

кристалічний продукт.

Переробляють цукрові буряки на заводі за такою технологічною схемою:

1) подача коренеплодів на завод;

2) миття коренеплодів; 3) зважування на автоматичних вагах; 4) подрібнення на стружку; 5) вироблення соку на дифузійних установках; 6) очищення соку;

7) згущення соку (випаровування); 8) уварювання сиропу до кристалізації цукру; 9) відокремлення кристалів цукру від патоки і відбілювання його; 10) сушіння цукру; 11) пакування цукру в мішки.

Подрібнення буряків і одержання соку. З кагатного поля буряки надходять у бурячну, яка являє собою один або кілька довгих наземних чи заглиблених у

землю засіків. Місткість її розрахована на дводобову роботу заводу. При гідравлічному транспортуванні буряки частково відмиваються від землі. Повне їх

відмивання відбуваються в бурякомийці, куди корені подаються підйомно-транспортними

механізмами.

Для успішного добування цукру і зменшення нецукрів у дифузійний сік процес проводять

швидко і при слабокислій реакції середовища. Дифузійні апарати безперервної дії – вертикальні колонні і похилі шнекові дифузійні апарати. В них

стружка надходить безперервно, а назустріч їй рухається вода,так відбувається знесолоджування

стружки, яка попередньо ошпарюється гарячим соком.

Очищення дифузійного соку. Дифузійний сік –каламутна рідина, яка швидко темніє на повітрі. Крім

цукру містяться органічні і мінеральні нецукри, а також дрібні частинки бурякової стружки. Сік має слабокислу реакцію (рН 6,0…6,5) і може пінитись.

Схема очищення соку: дефекація попередня і основна; сатурація перша і друга; фільтрація перша і

друга; сульфітація і контрольна фільтрація соку.

Наступною операцією очищення соку є процес сатурації, який здійснюють у два прийоми (перша

сатурація і після відокремлення осаду – друга). Основне завдання цього процесу в тому, щоб

насиченням соку вуглекислим газом, який міститься у сатураційному газі, викликати

випадання вапна в осад у вигляді вуглекислого кальцію (СаСО3).

Завдання другої сатурації полягає в максимальному осадженні і видаленні вапна та солей кальцію, які

можуть викликати утруднення при уварюванні соку і призвести до утворення накипу на внутрішніх

поверхнях нагрівальних трубок. Обробляють сік вуглекислим газом на до оптимальної лужності, що

дорівнює 0,015…0,020 % СаО, або рН 8,8…9,0. Фільтрують сік на фільтр-пресах і вакуум-фільтрах.

Випаровування соку, уварювання сиропу і кристалізація цукру. Сік після другої сатурації і фільтрації має доброякісність 91…93 з вмістом сухих речовин 14…16 %, у тому числі сахарози

13…14 %. Наступне завдання полягає в тому, щоб кристалізацією вилучити з соку цукор.

Спочатку випаровують її на випарних апаратах до сиропу із вмістом сухих речовин 65…70 %. Після

цього продукт додатково очищають і випарюють у вакуум-апаратах до вмісту сухих речовин

92…93 %. Сироп після випаровування каламутний і темного кольору, іноді з високою лужністю.

При випаровуванні води з сиропу розчин стає пересиченим і в ньому починають утворюватись кристали цукру. В результаті такого уварювання

сиропу дістають продукт під назвою перший утфель. Утфель – це густа в’язка маса, яка

складається з кристалів цукру і міжкристальноїрідини із вмістом 92…93 % сухих речовин.

Для варіння утфелю застосовують вакуум-апарати. Сироп уварюють до згущення. Для цього в

порожньому апараті створюється розрідження. Сироп, надходячи в апарат, заповнює обігрівальну

камеру. Потім під дією пари, що подається, відбувається випаровування води з сиропу. Ступінь згущення сиропу визначають, спостерігаючи через

зорове скло вакуум-апарата.

Потім сироп стає перенасиченим розчином і починається утворення кристалів. Для утворення

кристалів у вакуумапарат додають невелику кількість (50…100 г) цукрової пудри, яка сприяє

швидкому утворенню центрів кристалізації. Кристали цукру, що залишилися на сітчастій поверхні

барабана, відбілюють гарячою водою і парою, при цьому частина кристалів цукру розчиняється.

Розчин, який утворився, складається з води, залишків патоки і розчиненого цукру, називається білою патокою – надходить у спеціальні збірники.

Ця патока насосами подається у апарати під кінець уварювання першого утфелю. Витік

другого утфелю називають кормовою патокою, або мелясою, яка є відходом цукробурякового

виробництва.

Отже вихід чистого цукру на сучасних заводах залежить від цукристості коренеплодів і

становить 14…15 % від маси перероблених буряків. Якщо під час зберігання цукрових

буряків спостерігались погіршення їх якості і значні втрати цукру, то вихід його зменшується.

Лекція закінчена.Дякую за увагу!