Технология переработки продукции растениеводства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

  3.Особенности корнеплодов  сахарной свеклы как объект  хранения.

                           Химический состав корнеплодов 

 Характеристика сахарной  свеклы как объекта хранения 
После проведения технологической оценки сахарной свеклы, она поступает на хранение. Корнеплоды укладывают в кагаты на предварительно подготовленном кагатном поле. Корнеплоды сахарной свеклы - живые организмы, в которых протекают процессы дыхания, а при неправильном хранении может происходить прорастание и загнивание корнеплодов сахарной свеклы. Прорастание характеризуется отношением массы ростков к массе всей свеклы в образце. Прорастание начинается через 5-7 суток после уборки при повышенной температуре и влажности. Корнеплоды, находящиеся в кагате, прорастают неравномерно: в верхней части в 2 раза  
Прорастание - отрицательное явление, так как ведет к потерям сахарозы, в связи с усилением дыхания и увеличения выделения теплоты. Интенсивнее прорастают корнеплоды в невентилируемых кагатах, и те, на которых остались ростовые почки. Для борьбы с прорастанием удаляют верхушки головки корнеплода при уборке и обрабатывают корнеплоды перед укладкой в кагаты 1%-ым раствором натриевой соли гидразида малеиновой кислоты (3-4л на 1т свеклы). Если головка свеклы низко срезана, или она слегка подвялена, то при укладке в кагаты используют 0,3%-ый раствор пирокатехина(3-4л на 1т свеклы).  
Микроорганизмы в первую очередь развиваются на отмерших клетках, механически поврежденных, подмороженных и увядших участках корнеплодов, затем поражаются живые, но ослабленные клетки. Поэтому важным условием предохранения сырья от порчи является его целостность.  
Для подавления жизнедеятельности микрофлоры на корнеплодах применяют 0,3%-ый раствор пирокатехина, 18-20%-ый раствор углеаммиаката (2-2,5% на 1т свеклы), препарат ФХ-1(1-1,5% к массе обрабатываемой свеклы). ФХ-1 представляет собой суспензию свежего фильтрационного осадка =1,05-1,15г/см, обработанного свежей хлорной известью(1,5% к массе свеклы). Большое значение имеет температура и влажность как для прорастания, так и для развития микроорганизмов. Поддержание температуры 1-2 С, газового состава воздуха в межкорневом пространстве, влажности с помощью принудительного вентилирования кагатов, ликвидация очагов гниения способствуют сохранению корнеплодов сахарной свеклы от гниения, прорастания. 
Минимальные потери сырья обеспечивают хранение его на комплексных гидромеханизированных складах. Гидромеханизированные склады с твердым покрытием, оборудованной системой гидроподачи и вентилирования позволяют резко сократить потери свекломассы и сахара, но и значительно повысить эффективность использования всего комплекса технических средств и операций при разгрузке, складировании, хранении и подачи свеклы впереработку. 
Механизированные способы возделывания и уборки сахарной свеклы привели к тому, что значительно увеличилась ее загрязненность. За последние годы загрязненность приемного сырья в среднем по России составила 14-16% , в отдельных случаях, превышая 30%. В поступающей свекле содержится земля, травянистые примеси, ботва и свекловичный бой, которые, попадая в кагат, уплотняют его пространство, ухудшают аэрацию. Кроме того, попавшие в кагат мелочь, и бой легко поражаются микроорганизмами, тем самым способствуя массовому гниению сырья.  
Одно из радикальных средств снижения загрязненности - гидравлический способ очистки корнеплодов и последующее их хранение в мытом виде. Хорошие результаты обеспечивает установка на буртоукладочной машине устройства для выдувания сорняков, ботвы и соломы. На некоторых сахарных заводах в настоящее время используют способ очистки свеклы с помощью грохотов-очистителей с дальнейшим извлечением свекломассы из отходов очистки.  Особенности хранения свеклы в кагатах 
Кагатное поле должно иметь твердое (грунтовое или бетонное) покрытие. 
 
Кагаты следует располагать вдоль господствующего направления ветра. 
Поверхность кагата по сравнению с его объемом должна быть несколько меньше. Чем меньше поверхность, тем меньше потери.  
Размеры кагатов: длительного хранения – высота 5 м и более, ширина не менее 18 м, по возможности применять активное вентилирование; средних сроков хранения – 3-4 м высотой и шириной основания 12-16 м; для некондиционной свеклы – 2 м высотой и шириной основания до 12 м. Длина кагатов определяется площадью, отведенной для складирования свеклы. 
Между продольными сторонами кагатов необходимо оставлять проезд шириной 10 м, между торцевыми – 6 м. 
В поперечном сечении верх кагата должен образовывать конек: 5-8 см на 1 м ширины кагата. Угол наклона боковой стороны кагата примерно 40°. Расчетная объемная масса свеклы в кагате 0,65 т/м3. 
Перед укладкой сахарной свеклы подкагатные площадки необходимо дезинфицировать известковым молоком плотностью 1,03-1,05 г/см3. 
После укладки кагата необходимо выровнять его поверхности. 
Для предохранения свеклы в кагатах от увядания, подмораживания и оттаивания боковые поверхности кагатов укрывают термо- и гидрозащитными материалами. В качестве последних используют камышитовые и соломенные маты. 
Для снижения интенсивности увядания корнеплодов и отражения солнечного света необходимо многократно орошать поверхности кагата известковым молоком до образования белого покрова с расстояния, во избежание возможных ожогов корнеплодов, не ближе 3-4 м. 
В теплое и сухое время боковые поверхности кагатов периодически (через каждые 2-3 часа) орошают также водой, примерно 0,7 л/м2 в час, но так, чтобы внутрь кагатов не попадала лишняя влага. Излишняя влага при высокой температуре может вызвать усиление микробиологических процессов. При этом необходимо также следить, чтобы на поверхности кагатов постоянно сохранялся слой известковой побелки. 
 
Установлено, что при расходе воды примерно 2 л на 1 м2 поверхности полностью отсутствует передача теплоты солнечной радиации во внутренние слои кагата в течение 2-3 часов. 
Во время укладки кагатов в сухую и теплую погоду межкагатные промежутки, подъездные дороги и прилегающие к кагатному полю участки необходимо регулярно поливать водой. В результате испарения влаги и охлаждения свеклы создаются благоприятный микроклимат и беспыльный режим хранения. 
При наступлении заморозков увлажнение межкагатных площадок и самих укрывочных материалов, находящихся на боковых поверхностях кагатов, способствует также защите свеклы от подмораживания. 
На протяжении всего периода хранения свеклы следует обеспечивать контроль температуры в кагатах. Для контроля температур в кагате и регулирования работы систем вентиляции необходима установка контрольных термометров из расчета один термометр на 200-300 т свеклы на расстоянии 10-15 м по длине кагата. 
Если в кагатах повышается температура, что свидетельствует о том, что в кагате есть очаг загнивания корнеплодов, необходимо принять меры по его локализации. 
Для кагатов со средним сроком хранения (до 60 суток) при невысокой травмированности корнеплодов необходимо предусмотреть использование биологических препаратов. 
В настоящее время в “Государственном реестре средств защиты растений (пестицидов) и удобрений…” химических и биопрепаратов, разрешенных для применения в кагатах, нет. В Российской Федерации зарегистрирован биопрепарат Планриз с нормой расхода 56 г/т. 
Однако следует отметить, что обычно высокая биологическая эффективность биопрепаратов достигается при температуре воздуха не менее 10-12 °С и минимальной поврежденности поверхности корнеплода (до 15-20 %).  Особенности хранения свеклы в полевых кагатах 
Полевые кагаты сахарной свеклы необходимо размещать вблизи проезжих дорог с тем, чтобы погодные условия не повлияли на возможность и своевременность вывозки хранившегося сырья на сахарные предприятия. 
Грунтовые площадки, предназначенные под кагаты, должны быть выровнены, очищены от растительности, взрыхлены на глубину 5-6 см, обработаны гашеной известью (0,2 кг на 1 м2) и прикатаны. 
Отношение высоты полевого кагата к его ширине можно принять 1:4, как оптимальное по воздухообмену и тепловлагообмену. Формировать полевые кагаты можно по высоте 2,5-3 м и ширине основания 8-10 м. 
Допускается (при хранении свеклы в течение не более 30 суток) укладка свеклы на хранение в кагаты высотой 2 м, шириной основания – 10 м. 
Для длительного и среднесрочного хранения используется кондиционная, свежая, технически спелая, здоровая, убранная после 5 октября сахарная свекла.  
Для краткосрочного хранения до 15 - 20 суток возможно использование свеклы с повреждениями поверхности более 12 % и наличием на корнеплодах признаков гнили до 3-5 %. Данное решение принимается в случае высокой загруженности завода и невозможности быстрой ее переработки. 
 
В качестве укрывочных материалов можно использовать спанбонд, а также стабилизированную пленку из полиэтилена высокого давления толщиной 0,2-0,5 мм, которая не пропускает влагу, но пропускает кислород и диоксид углерода, рассеивает прямые солнечные лучи, выдерживает высокие положительные и отрицательные температуры.  
Применяют перфорированную пленку (с отверстиями диаметром 7-8 см и шагом отверстий около 50 см). Через отверстия легко удаляется теплота, свекла меньше прорастает и плесневеет. 
 
Укрытию пленкой подлежат лишь боковые поверхности кагатов. 
Известен способ укрытия, используемый в Европе, заключающийся в набрасывании на боковые поверхности кагатов измельченной соломы (длиной срезки 5 см) слоем около 10-15 см. Для укрытия 1000 т свеклы расходуется 1 т соломы. Перед укрыванием соломой на боковые поверхности кагатов укладывают крупноячеистую капроновую сетку. 
Такое укрытие полностью защищает от дождя и от мороза даже ниже минус 10 С. Затраты труда на механизированное укрытие кагатов соломой ниже, чем при укрытии нетканым полотном. При разгрузке кагатов солома легко отделяется от корнеплодов. Соломой необходимо укрыть бурты до наступления морозов. Ее следует и вовремя снимать при теплых погодных условиях, чтобы избежать самосогревания и повышения интенсивности дыхания. 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

               

 

 

   3.Консервирование плодов и ягод сахаром.  

Консервирование плодов - это один из самых распространенных способов заготовки плодов и ягод впрок. Сахар в больших концентрациях (не менее 60 %) задерживает рост и развитие микроорганизмов. На этом основано приготовление варенья горячим (варка) и холодным способом (протертые с сахаром плоды и ягоды). Если концентрация сахара в готовом продукте менее 60 % (джем, повидло, компот, сок), его необходимо стерилизовать при высокой температуре для обеспечения устойчивости при хранении, так как высокая температура также губительно действует на микроорганизмы. 

     Для консервирования используют свежесобранные плоды и ягоды, хорошо вызревшие, без механических повреждений и посторонних примесей, не пораженные вредителями и болезнями. Плоды земляники, малины, черники, голубики, ежевики и шиповника следует консервировать в день сбора; ягоды смородины, калины и рябины можно до переработки хранить в темном прохладном месте до 2 суток. А вот клюква и брусника сохраняются продолжительное время, не подвергаясь порче, так как эти ягоды содержат бензойную кислоту, обладающую бактерицидными свойствами. 

     Большинство хозяек отдает предпочтение заготовке варенья горячим способом. Существует несколько способов его приготовления, исходя из особенностей различных плодов и ягод, но вместе с тем есть и общие приемы, которые необходимо знать каждой хозяйке. 

    Варенье можно приготовить из любых ягод и фруктов. Способ приготовления основан на варке плодов и ягод с сахаром с добавлением небольшого количества воды или с сахарным сиропом, причём во время варки сахар из сиропа переходит в плоды, а вода частично удаляется из них. Лучшей посудой для варки варенья считаются ёмкости из нержавеющей стали, меди или латуни. На каждый килограмм фруктов или ягод следует брать не менее 1 кг сахара. Можно вместо сахара (в равноценном количестве) варить варенье на меду. Для приготовления сиропа сахар растворяют в определённом количестве (по рецептуре) воды, ставят на огонь и нагревают до кипения при постоянном помешивании сиропа. После 2—3-минутного кипячения и полного растворения сахара сироп снимают с огня, закладывают в него ягоды и фрукты. Затем вновь ставят на огонь, кипятят несколько минут и опять снимают с огня. Указанные операции повторяют несколько раз, после чего варенье окончательно доваривают. При доваривании следует снимать пену ложкой или шумовкой и слегка встряхивать посуду. В готовом варенье ягоды и фрукты не всплывают наверх, а равномерно распределяются в прозрачном сиропе. Определять готовность варенья рекомендуется по следующему признаку: если капля остывшего сиропа не расплывается на блюдце, сохраняет свою форму — варенье можно считать готовым. 
Варенье из яблок. Наиболее пригодны сладкие сорта яблок. Нарезанные дольки яблок варят в сахарном сиропе до прозрачности. По мере готовности часть долек осторожно вынимают, перекладывают в миску, остальные продолжают варить до полной готовности. На 1 кг яблок — 1 кг сахара, 34 стакана воды. 
Варенье из груш. Крепкие, неперезрелые груши заливают холодной водой (вода слегка покрывает плоды) и варят до размягчения. В посуду для варки варенья кладут сахар, заливают 2 стаканами полученного отвара, размешивают, дают вскипеть, а затем в горячий сироп опускают приготовленные груши и при слабом кипении варят до готовности. На 1 кг груш — 1,5 кг сахара. 
Варенье из слив. Подготовленные сливы заливают горячим сиропом и оставляют на сутки. Затем сироп сливают, кипятят и вторично заливают им плоды. Через сутки в этом сиропе сливы варят до готовности. На 1 кг слив — 1,5 кг сахара, 2 стакана воды. 
Варенье из вишен. Промытые ягоды с косточками или без них варят до готовности, лучше ступенчатым методом, в горячем сиропе (см. предыдущий рецепт). На 1 кг вишни — 1,5 кг сахара, 34 стакана воды. 
Варенье из малины. Ягоды укладывают на блюдо, засыпают сахаром (половиной нормы) и ставят на 5—6 часов в холодное место. Из образовавшегося сока и остального сахара варят сироп и охлаждают. Ягоды закладывают в сироп, встряхивают до погружения и варят до готовности. На 1 кг малины — 1 кг сахара. 
Варенье из клубники. Ягоды опускают в приготовленный сироп, встряхивают до погружения и варят на слабом огне. При большой сочности клубники сироп готовится так же, как для варенья из малины без добавления воды. На 1 кг клубники — 1 кг сахара, 12 стакана воды. 
Варенье из крыжовника. Зелёный (недозрелый) крыжовник промывают, несколько раз встряхивают и ставят на 5—6 часов в холодное место, затем варят в сиропе до готовности. На 1 кг крыжовника— 1 12 кг сахара, 34 стакана воды. 
Варенье из чёрной смородины. Ягоды заливают холодной водой, промывают сквозь сито, засыпают в густой сироп и варят на слабом огне 40—50 мин. На 1 кг ягод — 1 12 кг сахара, 1 стакан воды. 
Варенье из моркови. Молодые корнеплоды тщательно моют, бланшируют в кипящей воде 4—10 мин, погружают в холодную воду, очищают от кожицы и нарезают кружочками или кубиками. На 1 кг очищенной и нарезанной моркови берут 1 — 1,1 кг сахара, делят его на 2 части. Из одной готовят 50-процентный сироп (на 1 л воды 1 кг сахара). Морковь заливают горячим сиропом, настаивают 5—6 часов, доводят до кипения, варят несколько минут и снова выдерживают 12 часов. Затем добавляют оставшийся сахар и доваривают варенье до готовности. В конце варки добавляют 2—3 г лимонной кислоты на каждый килограмм моркови и по желанию ванилин или корицу. 
Варенье из зелёных помидоров. Небольшие плоды моют, удаляют плодоножки, очищают от семян и бланшируют в горячей воде 4—6 мин. На 1 кг помидоров берут 1,2—1,3 кг сахара, который добавляют в виде 80-процентного сиропа (на 1 л воды 4 кг сахара). Помидоры заливают сиропом, оставляют на 6—8 часов, затем доводят до кипения и варят до готовности. Перед концом варки добавляют лимонную кислоту (2 г на 1 кг помидоров) и ванилин. Варенье расфасовывают в стеклянные банки и стерилизуют в кипящей воде 15—20 мин.

Химический  состав корнеплодов

Химический состав корнеплодов сахарной свеклы зависит  от сорта, почвенно-климатических и  погодных условий, уровня агротехники  и других факторов. Знание закономерностей  изменения химического состава  корнеплодов под действием внешних  факторов необходимо для разработки технологии возделывания этой культуры, обеспечивающей получение сырья  высокого качества.

В корнеплоде сахарной свеклы в среднем содержится 75 % вода 17,5 - сахара и 7,5% несахаров. Количество сахара в сухом веществ корнеплода обычно составляет 69-76 %. Выжатый из корнеплода со представляет собой водный раствор сахара и других веществ (несахаров). В нем находится 17,5 % сахара и 2,5 % несахаров. На долю сахар в сухом веществе сока приходится 87,5 %.

После отжатия сока остается мякоть корнеплода, которая составляет 5% его массы. Она состоит в основном из компонентов клеточных стенок и небольшого количества других нерастворимых в виде веществ. В мякоти содержится (%): пектиновых веществ - 48, гемицеллюлоз - 22, клетчатки - 24, белков - 2, сапонина - 2 и золы – 2. В течение вегетации количество и состав мякоти изменяются. В корнеплодах сортов сахаристого направления мякоти больше, чем у сортов урожайного направления. Больше мякоти содержится в головке и пepиферических тканях корнеплода, а также в корнеплодах цветущих растений. Количество ее увеличивается в засушливые годы. Мякоть в воде не растворяется и при переработке свеклы на заводах полностью остается в жоме, т. е. в таком виде выводится из дальнейшего технологического процесса получения кристаллического сахара.

Ниже приведена  характеристика основных веществ, содержащихся в корнеплодах сахарной свеклы.

Углеводы. Они составляют основную часть сухих веществ корне плода. Из углеводов наибольшее значение имеют:

моносахариды (монозы) - глюкоза, фруктоза, галактоза и арабиноза. Смесь глюкозы и фруктозы называют инвертным сахаром,

дисахариды (биозы) - сахароза, или тростниковый сахар и мальтоза. Сахароза как главная составная часть сухого вещества имеет большое значение прежде всего для сахарного производства. При гидролизе сахарозы, который протекает под действием кислот и фермент; инвертазы, из одной ее молекулы образуются молекула глюкозы и молекула фруктозы. Этот процесс называется инверсией. Наличие инвертного сахара в корнеплодах затрудняет технологические операции сахарной производства, так как при очистке диффузионного сока происходит разложение глюкозы и фруктозы и образование новых веществ полуколлоидного характера, которые мешают кристаллизации сахарозы;

трисахариды (триозы) - рафиноза. Она относится к нежелательным для технологии сахарного производства веществам, поскольку переходит в патоку и мешает кристаллизации сахарозы;

полисахариды (полиозы) - крахмал, целлюлоза и гемицеллюлоза.

Пектиновые  вещества. Они представлены протопектином, пектином и пектиновой кислотой. Пектиновых веществ в корнеплоде содержится 2-2,5 % его массы. Более 90 % пектиновых веществ приходится на долю протопектина, нерастворимого в холодной воде, но постепенно растворяющегося в горячей воде. В связи с этим пектиновые вещества переходят в диффузионный сок, препятствуя кристаллизации сахарозы. В процессе диффузии и дефекации (очистка свекловичного сока от посторонних примесей) происходит гидролиз пектиновой кислоты с образованием полигалактуроновых кислот, которые осаждаются известью в виде студенистых осадков, мешающих фильтрации сока. В результате очистки диффузионного сока из него удаляется примерно четвертая часть пектиновых веществ, что отрицательно сказывается на выходе сахара при переработке сахарной свеклы на заводах.

Сапонины. Это вещества типа глюкозидов, которые при гидролизе расщепляются на смоляную и глюкуроновую кислоты. Характерная особенность сапонинов - способность пениться. Во время диффузии примерно третья часть сапонинов переходит в диффузионный сок, который от этого пенится. Осаждаются сапонины вместе с белками. Содержание их в сырой массе корнеплода в зависимости от возраста растений, сорта и применяемых удобрений колеблется от 0,13 до 0,25%. В корнеплодах сортов сахаристого направления сапонинов больше, чем в корнеплодах сортов урожайного направления. Образование сапонинов, по-видимому, связано с образованием сахара, так как их количество увеличивается с повышением сахаристости свеклы.

Органические  кислоты. В корнеплодах свеклы содержатся щавелевая, малоновая, янтарная, яблочная, молочная, лимонная и другие кислоты. В сухом веществе корнеплода на их долю приходится 0,99-1,33%. Они играют важную роль в обмене веществ растения. Большая часть органических кислот при обработке диффузионного сока известью осаждается и может быть удалена из него.

Азотистые вещества. Они содержатся в корнеплоде в виде белков, представленных протеинами (альбумины, глобулины и др.) и протеидами (нуклеопротеиды и др.), а также в виде аминокислот (лейцин, изолейцин, тирозин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты), амидов кислот (аспарагин, глутамин), органических оснований (бетаин, холин, лецитин), циклических производных мочевины (аллантоин), пуриновых оснований (гуанин, ксантин, гипоксантин, аденин) и минерального азота (соли азотной кислоты и аммиак).

Применительно к  сахарному производству азот, содержащийся в корнеплодах, принято подразделять набелковый, амидоаммиачный и вредный. К вредному азоту относятся формы, которые в период технологического процесса добывания сахара попадают в диффузионный сок, не удаляются из него в процессе дефекации - сатурации (химическая обработка углекислым газом сахарного сока). Они и перехода в патоку, увеличивают выход патоки и потери сахара в ней. Принято считать, что одна часть вредного азота препятствует кристаллизации 25 частей сахара. К вредным формам азота относятся аминокислоты, бетаин, пуриновые основания и нитраты. Белковый, аммиачный и амидный азот в процессе производства сахара удаляется из диффузионного сока. Количество вредного азота в свекле определяют как разность между общим азотом и суммой белкового и амидо-аммиачного азота.

По данным П. М. Силина, в корнеплодах содержится следующее  количество различных форм азота (% массы свеклы): общего азота -0,2, белкового - 0,115, аммиачного - 0,005, амидного - 0,015, бетаинового - 0,02, нитратного - 0,002, пуриновых оснований - 0,001, аминокислотного и прочего азота - 0,042.

Минеральные вещества (зола). На долю минеральных веществ (золы) приходится 0,5-0,8 % массы корнеплода. В золе корнеплода содержатся калий, натрий, кальций, магний, железо, фосфор, силиций, хлор, рубидий, цезий, ванадий, бор, марганец, цинк, а также встречаются литий, стронций, йод, медь и другие элементы. При этом 1/3 массы золы составляет калий. Относительно большее количество золы содержите в головке корнеплода, хвостике и периферийной части его. При переработке свеклы соли калия, натрия, хлора не удаляются из диффузионного сока, в результате чего увеличивается патокообразование и снижается выход сахара.

Жиры  и жироподобные вещества (липоиды). По результатам опытов П. М. Силина в корнеплоде содержится 0,03 % жира, по данным других исследователей - 0,13-0,21 %. Жироподобные вещества в корнеплоде представлены лецитином, а жирные кислоты - олеиновой, эруковой и пальмитиновой.

Распределение сахаров в корнеплоде. Сахара в различных частях корнеплода распределены неравномерно. Меньше их содержится в головке корнеплода, больше у основания шейки и в прилегающей к ней значительной части собственно корня. По направлению к хвостику количество сахаров убывает (рис. 5).

Исследования, проведенные  А. С. Оканенко, показали, что в поперечном направлении в зонах колец сосудисто-волокнистых пучков содержание сахарозы изменяется мало. В центральной же, самой старой, части корнеплода, в звездочке, сахаристость обычно больше средней сахаристости (в паренхимной части звездочки содержание сахара резко снижается). В смежной межкольцевой паренхиме содержание Сахаров значительно меньше. Далее от центра их количество в паренхиме повышается и в зоне 4-5-го кольца сахаристость равна сахаристости в соответствующих зонах сосудисто-волокнистых пучков, а часто и больше. С 9-10-го кольца количество Сахаров заметно уменьшается.