Сырье для получения сахара

Сахарная свекла (Beta vulgaris) принадлежит к ботаническому семейству маревых, к которому относятся такие засухоустойчивые травянистые растения, как шпинат и лебеда.

Корнеплод сахарной свеклы представляет собой мясистую, сильно утолщенную часть корневой системы, он является только хранилищем питательных веществ, передаваемых боковыми корнями и листьями. Форма корнеплода веретенообразная, с двух сторон его расположены по спирали углубления— бороздки, из которых растут тонкие корешки, широко и глубоко распространяющиеся в почве (до 2,5 м). Масса корня свеклы обычно составляет 200—500 г.

Химический состав корнеплода сахарной свеклы. В зависимости от качества семян и условий роста химический состав сахарной свеклы может значительно колебаться. Его можно представить схемой (см. рис.1).

Около 72% воды корнеплода находится в свекловичном соке, а 3% — коллоидно связано с веществами мякоти свеклы. Сухие вещества корнеплода состоят из сахарозы и других веществ, условно объединяемых под общим названием «несахара». Наиболее ценной составной частью свеклы является сахароза. Ее содержание может колебаться от 15 до 22% к массе корня. Сахароза в корнеплоде свеклы распределена неравномерно. Наиболее сахаристой является средняя утолщенная часть корня. Головка, хвостик и боковые корешки имеют сахаристость, составляющую 50—60% от содержания сахара в средней части корня.

В состав мякоти входит до 50% пектиновых веществ, по 22—24% целлюлозы и гемицеллюлозы и примерно по 2% белка, сапонина и неорганических несахаров. Азотистые вещества сока (1,1%) на 60% состоят из белка, который при нагревании и действии извести коагулирует, вследствие чего легко устраняется и поэтому считается в сахарном производстве безвредным.

Безазотистые органические несахара сока свеклы (0,9%) более чем на 50% состоят из органических кислот: щавелевой, лимонной, виннокаменной. Кроме того, в их состав входит примерно по 11—12% редуцирующих Сахаров, пектиновых веществ, сапонина, примерно 3% жира и около 12% прочих веществ.

Минеральных веществ в свекле содержится 0,6% (0,5%—в соке и 0,1% —в мякоти свеклы). В основном они представляют собой фосфорные соли калия. Их считают одной из главных причин потери сахара в мелассе.

Рис.1.

Если в 100 кг корня свеклы среднего качества содержится около 92 кг сока (72 кг воды,17,5 кг сахарозы и 2,5 кг несахаров), то его состав будет следующим:

Хранение сахарной свеклы. Корни сахарной свеклы после уборки и очистки несмотря на отсутствие листьев продолжают жить. Жизнь проявляется в дыхании свеклы, которое может протекать с участием кислорода воздуха и при его отсутствии. При кислородном дыхании сахароза сначала распадается под действием фермента инвертазы на глюкозу и фруктозу, которые окисляются:

С6Н1206 + 602 -> 6Н2О + 6С02 +  2821,9 кДж (674 ккал).

Интенсивность дыхания и потери сахара на него зависят от температуры хранения свеклы. При повышении температуры на 10°С потери на дыхание увеличиваются почти в 2—2,5 раза.

Кроме кислородного дыхания в свекле при хранении происходит процесс превращения сахарозы в некоторые несахара (интрамолекулярное дыхание), который заметно усиливается при не
достатке или полном отсутствии кислорода. При анаэробном хранении корнеплодов количество выделяемого1 углекислого газа уменьшается вдвое, но увеличивается превращение сахарозы в несахара.

При длительном хранении свеклы потери сахара на ее дыхание составляют значительную величину. Например, при средней потере 0,01% сахара к массе свеклы в сутки за 150 дней хранения теряется 1,5% сахарозы к массе корней, или около 9% от массы сахара, содержащегося в свекле.

Кроме физиологически неизбежных потерь сахара на дыхание при хранении свеклы могут быть еще потери от разрушения тканей корнеплода микроорганизмами (фитопатологические потери). При небрежном обращении со свеклой, механическом повреждении корней и при нарушении правильных режимов их хранения фитопатологические потери быстро возрастают и могут привести к полной гибели больших количеств свеклы.

Убранная свекла не стерильна, но обладает естественным иммунитетом, и микроорганизмы на здоровых корнях не развиваются, так как здоровые живые клетки тканей свеклы оказывают сопротивление развитию болезнетворных зародышей, выделяя особые вещества, убивающие плесени и бактерии. Микроорганизмы начинают усиленно развиваться лишь на отмерших клетках свеклы, которые имеются на пораненных, подмороженных или завядших местах корня. Развившиеся на мертвых клетках микроорганизмы поражают и соседние ослабленные живые клетки.

Никакие искусственные мероприятия против потерь фитопатологического характера не помогают, если сама свекла утратила естественный иммунитет из- за небрежного обращения с ней при уборке, перевозке и хранении.

Так как период выкапывания в основных районах свеклосеяния   обычно длится 60—75 сут, а сахарные заводы работают 110—150 сут, то значительное количество свеклы приходится хранить длительное время на специально отведенном земельном участке, называемом кагатным полем. Кагатное поле своевременно подготавливают для приемки свеклы: тщательно очищают, вспахивают, боронуют, укатывают катками и дезинфицируют известью.

Для хранения свеклу укладывают в правильные длинные кучи трапецеидального сечения, называемые кагатами (рис. 2). Кагат для краткосрочного хранения имеет ширину у основания 10—12 м и высоту 3—3,5 м, а для длительного хранения — ширину 15— 18 м и высоту 4-—5 м. Длина кагата от 50 до 100 м. Свеклу в кагаты укладывают машинами — кагатоукладчиками. По мере укладки кагат немедленно укрывают соломенными или камышовыми матами, чтобы предохранить от солнца, тепла и снизить циркуляцию воздуха во избежание увядания свеклы.

Рис. 2. Свекловичный кагат в разрезе: 1— свекла; 2—маты; 3 — земля.

С наступлением заморозков кагаты укрывают с боков еще землей слоем от 25 до 50 см, чтобы предотвратить замерзание свеклы. Для стока влаги и предохранения свеклы от воды верхнюю поверхность кагата делают несколько выпуклой и маты располагают
так, чтобы они немного свисали с кагата, а стебли соломы или камыша лежали поперек него.

Вдоль кагатов делают канавки для отвода влаги. О состоянии свеклы при хранении обычно судят по температуре, поэтому в свекловичных кагатах устанавливают ртутные термометры в деревянной оправе, а также электрические термометры сопротивления. Повышение температуры на 2—3°С выше средней по кагату сигнализирует о процессе гниения свеклы.

Кроме обычного способа хранения свеклы в последние годы стали применять новые, усовершенствованные методы: хранение с активным вентилированием кагатов и замораживание свеклы естественным холодом.

Для обеспечения бесперебойной работы сахарный завод кроме кагатного поля имеет бурачные — длинные железобетонные закрома, вмещающие 2— 3-суточный запас свеклы. Современные предприятия обычно оборудуются бурачными эстакадного типа. К ним подводятся железнодорожные пути и автомобильные дороги. Между закромами бурачной устраивают эстакаду (помост) с рельсами. Она предназначена для приема и разгрузки саморазгружающихся железнодорожных вагонов и по длине должна обеспечить одновременную разгрузку всего железнодорожного состава. С внешних сторон закромов свеклу подвозят на автомашинах.

По дну бурачной проходит желоб гидравлического транспортера шириной около 600 мм и глубиной 700— 800 мм. В этот желоб свеклу смывают струей воды под избыточным давлением 0,2—0,3 МПа с помощью переставных водобоев или гидрантов. Гидравлический транспортер бурачной впадает в главный транспортер, несущий свеклу к заводу.

Доставка свеклы на территорию завода. С полей убранную свеклу автопогрузчиком загружают в автомашины, которые отвозят ее или на ближайший свеклопункт, находящийся у железной дороги, или непосредственно на территорию завода (если завод близко расположен).

На свеклопунктах свеклу укладывают в кагаты и хранят в них до отправки на завод по железной дороге. Доставленную на завод свеклу выгружают из вагонов механизированным способом в закрома бурачных.