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
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):
Общий состав сахарной свеклы

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:
Общий состав сахарной свеклы

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:
Общий состав сахарной свеклы

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:
Общий состав сахарной свеклы

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:
Общий состав сахарной свеклы

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:
Общий состав сахарной свеклы

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:
Общий состав сахарной свеклы

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
Общий состав сахарной свеклы