Общий состав сахарной свеклы
19-12-2016, 09:41
От обычных средних количеств различных групп соединений, входящих в состав свеклы, могут быть значительные отклонения в зависимости от ряда условий (почва, условия вегетации, семена и т. п.).
Сухие вещества и вода. Главная масса свеклы состоит из воды (около 75%) и лишь около 1/4 массы ее (25%) составляют сухие вещества.
Сок. В вакуолях клеток свеклы содержится сок. Процент сахара в свекле и процент сахара в соке, выжатом из этой свеклы, определяют анализом. Предположим, что в свекле оказалось 17,5% сахара, а в соке (так называемый «нормальный» сок) — 19,0% сахара.
По этим данным можно вычислить количество сока в 100 кг свеклы. Допустим, что в 100 кг свеклы содержится х кг сока. В 100 кг свеклы содержится 17,5 кг сахара (17,5%), в соке же — 19,0%), или
но так как весь сахар свеклы находится в растворе, т. е. в соке, то
Это «соковый коэффициент» свеклы.
Мякоть и связанная вода. Так как в свекле имеется 92,1% сока, то казалось бы, что нерастворимых веществ свеклы, т. е. «мякоти», должно содержаться 100-92,1 = 7,9%. На самом деле это не так. Определить количество мякоти можно непосредственно путем промывания навески тонко измельченной свеклы и высушивания промытого остатка. Это определение показывает, что в свекле содержится приблизительно 5,0% мякоти.
Таким образом, сухая мякоть и сок вместе составят 5,0+92,1 = 97,1%). Остается 100-97,1 = 2,9% воды, которая не входит в состав сока (иначе мы получили бы соковый коэффициент не 92,1, а выше). Очевидно, эта вода связана в свекле с сырой мякотью, но непрочно ею удерживается и испаряется при определении количества сухой мякоти высушиванием. Вода эта сохраняет мякоть свеклы в набухшем состоянии; ее называют имбибиционной, или коллоидной, водой, вернее называть ее связанной водой: она связана высокомолекулярными веществами мякоти и не является растворителем, не находится в соке. Итак, свекла состоит из следующих составных частей (в кг на 100 кг):
Сахар и несахара. В 100 кг свеклы, как уже сказано, содержится 25,0 кг сухих веществ, из них 17,5 кг составляет сахароза и 25,0-17,5 = 7,5 кг — «несахара», т. е. все прочие вещества, примешанные к сахарозе.
Растворимые и нерастворимые несахара. Нерастворимые несахара свеклы, или мякоть, как уже указано, составляют 5,0 кг на 100 кг свеклы. Следовательно, на долю растворимых несахаров из общего количества несахаров (7,5 кг) остается
Состав нормального сока свеклы. Масса сока, как мы уже определили, составляет 92,1 кг на 100 кг свеклы. Количество сахара в нем 17,5 кг и растворенного несахара — 2,5 кг, или всего сухих веществ 17,5+2,5 = 20,0 кг. Состав сока, таким образом, будет следующий:
- количество сухих веществ = 20,0*100/92,1 = 21,72%;
- количество сахара = 17,5*100/92,1 = 19,00%.
В сахарном производстве весьма широко применяется понятие чистота (Ч), или доброкачественность, сока. Так называют процентное содержание сахара в растворенном сухом веществе. Если имеется раствор чистой сахарозы, т. е. все сухое вещество на 100% состоит из сахара, то чистота будет 100,0%. В нормальном соке из 21,72% сухих веществ сахара содержится лишь 19,0%, т. е.
следовательно, в 100 частях сухого вещества нормального сока сахар составит 87,5 части и несахар 100-87,5 = 12,5 части. Чистота — весьма важный показатель: он характеризует степень чистоты сока. В производстве по мере очистки сока и удаления несахаров чистота его повышается.
Состав мякоти. В 100 кг свеклы содержится около 5,0 кг мякоти, которая представляет собой клеточные стенки свеклы. Мякоть состоит из клетчатки (1/4 ее массы), полуклетчатки, или гемицеллюлозы (1/4 массы), и пектиновых веществ (1/2 массы). Кроме того, в мякоти содержатся в небольшом количестве нерастворимые белки, сапонин и зола.
Состав мякоти на 100 кг свеклы более подробно следующий:
Общая химическая характеристика главных составных частей мякоти такова:
1) клетчатка — наиболее устойчивая часть мякоти: она не растворяется при нагревании ни с водой, ни с разбавленными 1%-ными кислотами или щелочами;
2) гемицеллюлоза — менее стойка: горячая вода на нее не действует, но при нагревании с 1%-ными растворами кислот она переходит в раствор (в условиях сахарного производства гемицеллюлоза устойчива, так как никакими кислотами. на нее не действуют);
3) пектиновые вещества — наименее стойки: они нерастворимы лишь в холодной воде, в горячей же воде постепенно набухают и переходят в раствор; при кислой или особенно при щелочной реакции пектиновые вещества переходят в раствор еще быстрее.
Таким образом, и в условиях сахарного производства пектиновые вещества могут растворяться, поэтому на них должно быть обращено особое внимание (надо заметить, что и количество их в свекле весьма значительно — оно равняется 2,4%, т. е. третья часть всех несахаров свеклы).
Состав растворимых несахаров (несахаров сока) на 100 кг свеклы следующий:
Понятие «растворимый» здесь имеет неточный характер. Точнее следовало бы сказать несахара, находящиеся в нормальном соке, который представляет собой полидисперсную систему: раствор низкомолекулярных соединений и высокополимеров, гели и тонкие суспензии нерастворимых белков, жиров и окрашенных веществ (меланинов).
Присоединяя к азотистым веществам сока (1,1 кг) азотистые вещества мякоти (белки — 0,1 кг), найдем, что в 100 кг свеклы содержится 1,2 кг азотистых веществ.
Азотистые вещества свеклы. Распределение азотистых веществ по отдельным группам на 100 кг свеклы таково:
Белки выделены особо, как почти безвредная для производства часть азотистых веществ свеклы; они коагулируют при нагревании и под действием извести и легко удаляются из сока.
Таким образом, «вредных» азотистых веществ имеется лишь около 40% от общего количества азотистых веществ. Из них более 7з (0,2 кг) приходится на бетаин. 0,1 кг вредных азотистых веществ составляют амиды и соли аммония. По Андрлику, амиды и соли аммония причисляются к безвредным азотистым веществам на том основании, что под влиянием щелочей они разлагаются, выделяя аммиак, который улетучивается, следовательно, азот их удаляется во время производства. На самом деле они вредны: аммиак улетучивается, но остаются вместо него соли кальция тех кислот, амиды которых были разложены.
Остальные 0,5-0,2-0,1 = 0,2 кг азотистых веществ приходятся главным образом на аминокислоты (и очень немного на пуриновые основания).
Азот свеклы (общий азот = вредный азот + безвредный азот). Содержание азота составляет около 1/6,25 от содержания азотистых веществ. При анализах идут обычно обратным путем: определяют содержание азота (метод Кьельдаля) и находят количество азотистых веществ, умножая условно найденное количество азота на 6,25.
По Андрлику, вредным азотом считается общий азот, за вычетом белкового, аммиачного и амидного. Следовало бы, однако, считать вредным общий азот, за вычетом только белкового азота, а тот азот, который Андрлик назвал «вредным», правильнее было бы назвать неудаляемым, т. е. остающимся в соке после очистки его. В свекле обычно азот разных форм содержится в следующем количестве:
Содержание азота в свекле, особенно вредного азота, значительно колеблется в зависимости от условий вегетации и хранения свеклы.
Безазотистый органический несахар сока свеклы. Обычно такого несахара в свекле содержится около 0,9 кг на 100 кг. Он состоит из соединений следующих групп:
Итак, главная масса среди безазотистых растворимых несахаров свеклы относится к органическим кислотам. Из них в наибольшем количестве (около 0,15%) содержится щавелевая кислота.
Следующей по важности группой являются пектиновые вещества. Растворимые пектиновые вещества обычно содержатся в незрелой свекле, в зрелой же иногда их почти нет.
Инвертного сахара также несколько больше в незрелой свекле, особенно же количество его возрастает (раз в 10 и более) при порче свеклы (замораживание и оттаивание) вследствие инверсии сахарозы.
Минеральные несахара свеклы. Их имеется около 0,6 кг на 100 кг свеклы (0,5 кг в соке и 0,1 кг в мякоти). Состав минеральных веществ приблизительно следующий:
Итак, в основном минеральные вещества свеклы представляют собой фосфорнокалиевую соль. Прочие катионы и анионы находятся в ней в гораздо меньшем количестве.
Если сделать соответствующий подсчет, то окажется, что перечисленных анионов минеральных веществ свеклы не хватает для образования солей со всеми имеющимися в них катионами Это и понятно: в свекле значительная часть катионов связана с органическими кислотами. При сжигании эти кислоты сгорают, а металлы оказываются в определяемой золе в виде карбонатов. Таким образом обычно определяют «карбонатную» золу, в которой, однако, СО2 является совершенно нехарактерной для свеклы составной частью, образовавшейся лишь при сжигании. Поэтому надо различать минеральные вещества или «чистую» золу, т. е. карбонатную золу, за вычетом СО2 (выше и приведен состав такой «чистой» золы). Углекислой золы на 100 кг свеклы имеется около 0,7 кг
Сухие вещества и вода. Главная масса свеклы состоит из воды (около 75%) и лишь около 1/4 массы ее (25%) составляют сухие вещества.
Сок. В вакуолях клеток свеклы содержится сок. Процент сахара в свекле и процент сахара в соке, выжатом из этой свеклы, определяют анализом. Предположим, что в свекле оказалось 17,5% сахара, а в соке (так называемый «нормальный» сок) — 19,0% сахара.
По этим данным можно вычислить количество сока в 100 кг свеклы. Допустим, что в 100 кг свеклы содержится х кг сока. В 100 кг свеклы содержится 17,5 кг сахара (17,5%), в соке же — 19,0%), или
19,0х/100 кг сахара;
но так как весь сахар свеклы находится в растворе, т. е. в соке, то
17,5 = 19,0/100*х или х=17,5/19,0*100=92,1%
Это «соковый коэффициент» свеклы.
Мякоть и связанная вода. Так как в свекле имеется 92,1% сока, то казалось бы, что нерастворимых веществ свеклы, т. е. «мякоти», должно содержаться 100-92,1 = 7,9%. На самом деле это не так. Определить количество мякоти можно непосредственно путем промывания навески тонко измельченной свеклы и высушивания промытого остатка. Это определение показывает, что в свекле содержится приблизительно 5,0% мякоти.
Таким образом, сухая мякоть и сок вместе составят 5,0+92,1 = 97,1%). Остается 100-97,1 = 2,9% воды, которая не входит в состав сока (иначе мы получили бы соковый коэффициент не 92,1, а выше). Очевидно, эта вода связана в свекле с сырой мякотью, но непрочно ею удерживается и испаряется при определении количества сухой мякоти высушиванием. Вода эта сохраняет мякоть свеклы в набухшем состоянии; ее называют имбибиционной, или коллоидной, водой, вернее называть ее связанной водой: она связана высокомолекулярными веществами мякоти и не является растворителем, не находится в соке. Итак, свекла состоит из следующих составных частей (в кг на 100 кг):
Сахар и несахара. В 100 кг свеклы, как уже сказано, содержится 25,0 кг сухих веществ, из них 17,5 кг составляет сахароза и 25,0-17,5 = 7,5 кг — «несахара», т. е. все прочие вещества, примешанные к сахарозе.
Растворимые и нерастворимые несахара. Нерастворимые несахара свеклы, или мякоть, как уже указано, составляют 5,0 кг на 100 кг свеклы. Следовательно, на долю растворимых несахаров из общего количества несахаров (7,5 кг) остается
7,5-5,0 = 2,5 кг.
Состав нормального сока свеклы. Масса сока, как мы уже определили, составляет 92,1 кг на 100 кг свеклы. Количество сахара в нем 17,5 кг и растворенного несахара — 2,5 кг, или всего сухих веществ 17,5+2,5 = 20,0 кг. Состав сока, таким образом, будет следующий:
- количество сухих веществ = 20,0*100/92,1 = 21,72%;
- количество сахара = 17,5*100/92,1 = 19,00%.
В сахарном производстве весьма широко применяется понятие чистота (Ч), или доброкачественность, сока. Так называют процентное содержание сахара в растворенном сухом веществе. Если имеется раствор чистой сахарозы, т. е. все сухое вещество на 100% состоит из сахара, то чистота будет 100,0%. В нормальном соке из 21,72% сухих веществ сахара содержится лишь 19,0%, т. е.
Ч = 19,0*100/21,72 = 87,5%;
следовательно, в 100 частях сухого вещества нормального сока сахар составит 87,5 части и несахар 100-87,5 = 12,5 части. Чистота — весьма важный показатель: он характеризует степень чистоты сока. В производстве по мере очистки сока и удаления несахаров чистота его повышается.
Состав мякоти. В 100 кг свеклы содержится около 5,0 кг мякоти, которая представляет собой клеточные стенки свеклы. Мякоть состоит из клетчатки (1/4 ее массы), полуклетчатки, или гемицеллюлозы (1/4 массы), и пектиновых веществ (1/2 массы). Кроме того, в мякоти содержатся в небольшом количестве нерастворимые белки, сапонин и зола.
Состав мякоти на 100 кг свеклы более подробно следующий:
Общая химическая характеристика главных составных частей мякоти такова:
1) клетчатка — наиболее устойчивая часть мякоти: она не растворяется при нагревании ни с водой, ни с разбавленными 1%-ными кислотами или щелочами;
2) гемицеллюлоза — менее стойка: горячая вода на нее не действует, но при нагревании с 1%-ными растворами кислот она переходит в раствор (в условиях сахарного производства гемицеллюлоза устойчива, так как никакими кислотами. на нее не действуют);
3) пектиновые вещества — наименее стойки: они нерастворимы лишь в холодной воде, в горячей же воде постепенно набухают и переходят в раствор; при кислой или особенно при щелочной реакции пектиновые вещества переходят в раствор еще быстрее.
Таким образом, и в условиях сахарного производства пектиновые вещества могут растворяться, поэтому на них должно быть обращено особое внимание (надо заметить, что и количество их в свекле весьма значительно — оно равняется 2,4%, т. е. третья часть всех несахаров свеклы).
Состав растворимых несахаров (несахаров сока) на 100 кг свеклы следующий:
Понятие «растворимый» здесь имеет неточный характер. Точнее следовало бы сказать несахара, находящиеся в нормальном соке, который представляет собой полидисперсную систему: раствор низкомолекулярных соединений и высокополимеров, гели и тонкие суспензии нерастворимых белков, жиров и окрашенных веществ (меланинов).
Присоединяя к азотистым веществам сока (1,1 кг) азотистые вещества мякоти (белки — 0,1 кг), найдем, что в 100 кг свеклы содержится 1,2 кг азотистых веществ.
Азотистые вещества свеклы. Распределение азотистых веществ по отдельным группам на 100 кг свеклы таково:
Белки выделены особо, как почти безвредная для производства часть азотистых веществ свеклы; они коагулируют при нагревании и под действием извести и легко удаляются из сока.
Таким образом, «вредных» азотистых веществ имеется лишь около 40% от общего количества азотистых веществ. Из них более 7з (0,2 кг) приходится на бетаин. 0,1 кг вредных азотистых веществ составляют амиды и соли аммония. По Андрлику, амиды и соли аммония причисляются к безвредным азотистым веществам на том основании, что под влиянием щелочей они разлагаются, выделяя аммиак, который улетучивается, следовательно, азот их удаляется во время производства. На самом деле они вредны: аммиак улетучивается, но остаются вместо него соли кальция тех кислот, амиды которых были разложены.
Остальные 0,5-0,2-0,1 = 0,2 кг азотистых веществ приходятся главным образом на аминокислоты (и очень немного на пуриновые основания).
Азот свеклы (общий азот = вредный азот + безвредный азот). Содержание азота составляет около 1/6,25 от содержания азотистых веществ. При анализах идут обычно обратным путем: определяют содержание азота (метод Кьельдаля) и находят количество азотистых веществ, умножая условно найденное количество азота на 6,25.
По Андрлику, вредным азотом считается общий азот, за вычетом белкового, аммиачного и амидного. Следовало бы, однако, считать вредным общий азот, за вычетом только белкового азота, а тот азот, который Андрлик назвал «вредным», правильнее было бы назвать неудаляемым, т. е. остающимся в соке после очистки его. В свекле обычно азот разных форм содержится в следующем количестве:
Содержание азота в свекле, особенно вредного азота, значительно колеблется в зависимости от условий вегетации и хранения свеклы.
Безазотистый органический несахар сока свеклы. Обычно такого несахара в свекле содержится около 0,9 кг на 100 кг. Он состоит из соединений следующих групп:
Итак, главная масса среди безазотистых растворимых несахаров свеклы относится к органическим кислотам. Из них в наибольшем количестве (около 0,15%) содержится щавелевая кислота.
Следующей по важности группой являются пектиновые вещества. Растворимые пектиновые вещества обычно содержатся в незрелой свекле, в зрелой же иногда их почти нет.
Инвертного сахара также несколько больше в незрелой свекле, особенно же количество его возрастает (раз в 10 и более) при порче свеклы (замораживание и оттаивание) вследствие инверсии сахарозы.
Минеральные несахара свеклы. Их имеется около 0,6 кг на 100 кг свеклы (0,5 кг в соке и 0,1 кг в мякоти). Состав минеральных веществ приблизительно следующий:
Итак, в основном минеральные вещества свеклы представляют собой фосфорнокалиевую соль. Прочие катионы и анионы находятся в ней в гораздо меньшем количестве.
Если сделать соответствующий подсчет, то окажется, что перечисленных анионов минеральных веществ свеклы не хватает для образования солей со всеми имеющимися в них катионами Это и понятно: в свекле значительная часть катионов связана с органическими кислотами. При сжигании эти кислоты сгорают, а металлы оказываются в определяемой золе в виде карбонатов. Таким образом обычно определяют «карбонатную» золу, в которой, однако, СО2 является совершенно нехарактерной для свеклы составной частью, образовавшейся лишь при сжигании. Поэтому надо различать минеральные вещества или «чистую» золу, т. е. карбонатную золу, за вычетом СО2 (выше и приведен состав такой «чистой» золы). Углекислой золы на 100 кг свеклы имеется около 0,7 кг