Химический состав сахарной свеклы
9-05-2017, 14:50
Важнейшим показателем эффективности работы сахарного завода является выход сахара, который существенно зависит от технологического качества сахарной свеклы, определяемого главным образом ее химическим составом.
Сахарная свекла как сырье для сахарного производства оценивается на основании содержания в ней сахарозы (сахара) и других веществ - несахаров (растворимых и нерастворимых), которые оказывают влияние на переработку свеклы и выход сахара.
Сахарная свекла на 1/3 состоит из воды и на 1/3 из сухих веществ.
Сахароза - важнейший компонент сахарной свеклы. Она представляет собой дисахарид (C12Н22O11) - соединение, состоящее из молекулы глюкозы и фруктозы. Сахароза является самым распространенным сахаром и важной составной частью пищи человека. Сахароза хорошо растворима в воде, хуже - в органических растворителях.
В кислой среде сахароза разлагается (гидролизуется) на глюкозу и фруктозу. Чтобы избежать разложения сахарозы, технологический процесс производства сахара из сырья (свеклы или другого) следует вести в слабощелочной среде.
Из водных растворов сахарозу выделяют кристаллизацией. При этом, чем чище растворы, т. е. чем меньше они содержат других соединений, тем быстрее и полнее выкристаллизовывается сахароза.
Содержание сахарозы (сахара) в сахарной свекле обычно составляет 15...18%.
Показателем содержания сахара в свекле является ее сахаристость.
Сахаристость свеклы - это содержание сахарозы (сахара) в свекле, выраженное в процентах к ее массе. На сахарных заводах часто вместо сахаристости используется термин дигестия. Этот термин происходит от названия метода водного дигерирования, с помощью которого определяется содержание сахара в свекле, т. е. сахаристость.
Несахаром в сахарном производстве принято называть все вещества, кроме сахарозы. Несахар сахарной свеклы подразделяется на растворимый и нерастворимый. Примерно 3/4 несахара свеклы приходится на долю нерастворимого (мякоти).
Мякоть свеклы - это нерастворимые в воде вещества (клетчатка и пектин). Мякоть переходит в обессахаренную стружку (жом). На основании величины мякоти в свекле рассчитывается выход сухого жома.
Мякоть свеклы в количестве ~5 кг прочно удерживает около 3 кг воды, поэтому в 100 кг свеклы содержится 92 кг клеточного сока (эту величину называют соковым коэффициентом и обозначают как 0,92).
Если свеклу (100 кг) измельчить и измельченную массу отпрессовать, то получим 92 кг клеточного, или нормального сока.
В клеточном соке содержатся в растворенном виде сахароза и растворимые несахара. Содержание их и сахарозы определяет качество сока и соответственно качество свеклы. Поэтому в сахарном производстве анализируют состав отжатого из свеклы сока (нормального) и на основании данных анализа судят о качестве свеклы.
Разница между содержанием сухих веществ и сахара дает количество несахара. Количество растворимого несахара в свекле составляет примерно 2,5%, и оно включает:
Отдельные несахара по-разному влияют на выход и качество сахара, протекание технологических процессов (обычно затрудняют фильтрацию и кристаллизацию), поэтому важно знать их поведение в технологическом процессе.
К азотсодержащим соединениям относятся:
а) белки;
б) аминокислоты и их амиды;
в) органические основания (бетаин).
О содержании отдельных групп азотсодержащих веществ в свекле и получаемых при ее переработке продуктах судят по количеству определяемого в них азота.
В соответствии с этим в сахарном производстве различают белковый азот, азот аминокислот (?-аминный азот), азот амидов.
В зависимости от того, удаляется или не удаляется в процессе очистки тот или иной азот (или соответствующие ему соединения), его классифицируют как вредный (т. е. неудаляемый) и безвредный (удаляемый).
Безвредным азотом является белковый азот, так как белки практически полностью удаляются при очистке сока.
Основную часть «вредного» азота составляют аминокислоты, суммарное содержание которых обозначают как альфа-аминный (?-аминный, ?-N) азот.
Чем выше содержание этого азота, тем хуже качество свеклы, меньше выход сахара.
Содержание ?-N в свекле возрастает с увеличением количества применяемых азотных удобрений при выращивании сахарной свеклы. Наряду с сахаристостью свеклы, содержание ?-аминного азота является одним из важнейших показателей ее качества.
К растворимым безазотистым органическим веществам свеклы относятся:
• органические кислоты (щавелевая, лимонная, уксусная и др.);
• растворимые пектиновые вещества;
• моносахара глюкоза и фруктоза (редуцирующие вещества).
Органические кислоты. Они составляют примерно половину безазотистых органических веществ. Часть этих кислот (щавелевая, лимонная) удаляется при очистке сока. Остальные с известью образуют растворимые соли жесткости, которые откладываются в виде осадка (накипи) на греющей поверхности выпарной установки. Наличие накипи снижает производительность выпарной установки.
Пектиновые вещества. В свекле содержатся растворимые и нерастворимые пектиновые вещества. Количество растворимых пектиновых веществ во много раз меньше, чем нерастворимых. Последние в процессе извлечения сахара из стружки (при несоблюдении режима) могут переходить в сок. В результате этого увеличится количество растворимых пектиновых веществ, которые резко замедляют фильтрацию.
Редуцирующие вещества. В свекле хорошего качества содержится примерно 0,1 % глюкозы и фруктозы. (Смесь глюкозы и фруктозы в сахарном производстве называют редуцирующими веществами.) С ухудшением качества свеклы содержание редуцирующих веществ увеличивается.
Редуцирующие вещества разлагаются в процессе очистки с образованием окрашенных соединений (красящих веществ), что приводит к повышению цветности продуктов и ухудшению качества сахара.
Минеральные вещества (зола) - это в основном катионы металлов. (Их обычно определяют как остаток после обугливания пробы, отсюда и название - зола.)
Основным компонентом золы свеклы являются калий и натрий. Последние при очистке не удаляются, переходят в мелассу. Считается, что 1 часть этих катионов удерживает в мелассе примерно 5 частей сахара.
Содержание калия и натрия в свекле зависит главным образом от климатических условий возделывания свеклы. Их содержание в засушливые годы обычно выше.
Распределение сахара и несахаров в корнеплоде сахарной свеклы неравномерное. Наибольшее количество сахара и наименьшее количество несахаров находится в средней его части.
Наибольшее же количество несахаров и наименьшее сахара находится в верхней его части (головке) и нижней части (хвостике).
Химический состав сахарной свеклы является решающим фактором, определяющим эффективность сахарного производства. Поэтому знание его состава необходимо для обоснования оптимальных параметров технологического процесса переработки сахарной свеклы.
Состав сахарной свеклы зависит от многих факторов: сорта сахарной свеклы, климатических условий возделывания, применяемых агротехники и удобрений, сроков уборки и т. д.
Средние данные состава сахарной свеклы, производимой в Европе в последние годы, приведены в табл. 12.
Распределение компонентов сахарной свеклы. Содержание сахарозы и других ее компонентов в отдельных частях корнеплода неодинаково. В соответствии с этим и выход сахара из отдельных частей будет неодинаковым. Данные изменения содержания основных несахаров в отдельных частях корнеплода приведены графически на рис. 2.
Эти данные свидетельствуют, что головка и шейка корнеплода содержат значительно больше несахаров. В этих же частях корнеплода и более низкое содержание сахарозы, а поэтому выход сахара из них значительно ниже. Этот фактор необходимо учитывать при уборке свеклы, проводя обрезку корнеплодов таким образом, чтобы обеспечить максимальный сбор свеклы, и обеспечивая высокий выход сахара.
Компоненты, содержащиеся в сахарной свекле, отличаются по своим свойствам и соответственно они по-разному влияют на технологический процесс, качество и выход готовой продукции. Знание свойств основных компонентов сахарной свеклы и поведения их в процессе переработки сахарной свеклы необходимо для обоснования технологической схемы и определения оптимальных параметров технологического процесса.
Сахарная свекла как сырье для сахарного производства оценивается на основании содержания в ней сахарозы (сахара) и других веществ - несахаров (растворимых и нерастворимых), которые оказывают влияние на переработку свеклы и выход сахара.
Сахарная свекла на 1/3 состоит из воды и на 1/3 из сухих веществ.
Сахароза - важнейший компонент сахарной свеклы. Она представляет собой дисахарид (C12Н22O11) - соединение, состоящее из молекулы глюкозы и фруктозы. Сахароза является самым распространенным сахаром и важной составной частью пищи человека. Сахароза хорошо растворима в воде, хуже - в органических растворителях.
В кислой среде сахароза разлагается (гидролизуется) на глюкозу и фруктозу. Чтобы избежать разложения сахарозы, технологический процесс производства сахара из сырья (свеклы или другого) следует вести в слабощелочной среде.
Из водных растворов сахарозу выделяют кристаллизацией. При этом, чем чище растворы, т. е. чем меньше они содержат других соединений, тем быстрее и полнее выкристаллизовывается сахароза.
Содержание сахарозы (сахара) в сахарной свекле обычно составляет 15...18%.
Показателем содержания сахара в свекле является ее сахаристость.
Сахаристость свеклы - это содержание сахарозы (сахара) в свекле, выраженное в процентах к ее массе. На сахарных заводах часто вместо сахаристости используется термин дигестия. Этот термин происходит от названия метода водного дигерирования, с помощью которого определяется содержание сахара в свекле, т. е. сахаристость.
Несахаром в сахарном производстве принято называть все вещества, кроме сахарозы. Несахар сахарной свеклы подразделяется на растворимый и нерастворимый. Примерно 3/4 несахара свеклы приходится на долю нерастворимого (мякоти).
Мякоть свеклы - это нерастворимые в воде вещества (клетчатка и пектин). Мякоть переходит в обессахаренную стружку (жом). На основании величины мякоти в свекле рассчитывается выход сухого жома.
Мякоть свеклы в количестве ~5 кг прочно удерживает около 3 кг воды, поэтому в 100 кг свеклы содержится 92 кг клеточного сока (эту величину называют соковым коэффициентом и обозначают как 0,92).
Если свеклу (100 кг) измельчить и измельченную массу отпрессовать, то получим 92 кг клеточного, или нормального сока.
В клеточном соке содержатся в растворенном виде сахароза и растворимые несахара. Содержание их и сахарозы определяет качество сока и соответственно качество свеклы. Поэтому в сахарном производстве анализируют состав отжатого из свеклы сока (нормального) и на основании данных анализа судят о качестве свеклы.
Разница между содержанием сухих веществ и сахара дает количество несахара. Количество растворимого несахара в свекле составляет примерно 2,5%, и оно включает:
Отдельные несахара по-разному влияют на выход и качество сахара, протекание технологических процессов (обычно затрудняют фильтрацию и кристаллизацию), поэтому важно знать их поведение в технологическом процессе.
К азотсодержащим соединениям относятся:
а) белки;
б) аминокислоты и их амиды;
в) органические основания (бетаин).
О содержании отдельных групп азотсодержащих веществ в свекле и получаемых при ее переработке продуктах судят по количеству определяемого в них азота.
В соответствии с этим в сахарном производстве различают белковый азот, азот аминокислот (?-аминный азот), азот амидов.
В зависимости от того, удаляется или не удаляется в процессе очистки тот или иной азот (или соответствующие ему соединения), его классифицируют как вредный (т. е. неудаляемый) и безвредный (удаляемый).
Безвредным азотом является белковый азот, так как белки практически полностью удаляются при очистке сока.
Основную часть «вредного» азота составляют аминокислоты, суммарное содержание которых обозначают как альфа-аминный (?-аминный, ?-N) азот.
Чем выше содержание этого азота, тем хуже качество свеклы, меньше выход сахара.
Содержание ?-N в свекле возрастает с увеличением количества применяемых азотных удобрений при выращивании сахарной свеклы. Наряду с сахаристостью свеклы, содержание ?-аминного азота является одним из важнейших показателей ее качества.
К растворимым безазотистым органическим веществам свеклы относятся:
• органические кислоты (щавелевая, лимонная, уксусная и др.);
• растворимые пектиновые вещества;
• моносахара глюкоза и фруктоза (редуцирующие вещества).
Органические кислоты. Они составляют примерно половину безазотистых органических веществ. Часть этих кислот (щавелевая, лимонная) удаляется при очистке сока. Остальные с известью образуют растворимые соли жесткости, которые откладываются в виде осадка (накипи) на греющей поверхности выпарной установки. Наличие накипи снижает производительность выпарной установки.
Пектиновые вещества. В свекле содержатся растворимые и нерастворимые пектиновые вещества. Количество растворимых пектиновых веществ во много раз меньше, чем нерастворимых. Последние в процессе извлечения сахара из стружки (при несоблюдении режима) могут переходить в сок. В результате этого увеличится количество растворимых пектиновых веществ, которые резко замедляют фильтрацию.
Редуцирующие вещества. В свекле хорошего качества содержится примерно 0,1 % глюкозы и фруктозы. (Смесь глюкозы и фруктозы в сахарном производстве называют редуцирующими веществами.) С ухудшением качества свеклы содержание редуцирующих веществ увеличивается.
Редуцирующие вещества разлагаются в процессе очистки с образованием окрашенных соединений (красящих веществ), что приводит к повышению цветности продуктов и ухудшению качества сахара.
Минеральные вещества (зола) - это в основном катионы металлов. (Их обычно определяют как остаток после обугливания пробы, отсюда и название - зола.)
Основным компонентом золы свеклы являются калий и натрий. Последние при очистке не удаляются, переходят в мелассу. Считается, что 1 часть этих катионов удерживает в мелассе примерно 5 частей сахара.
Содержание калия и натрия в свекле зависит главным образом от климатических условий возделывания свеклы. Их содержание в засушливые годы обычно выше.
Распределение сахара и несахаров в корнеплоде сахарной свеклы неравномерное. Наибольшее количество сахара и наименьшее количество несахаров находится в средней его части.
Наибольшее же количество несахаров и наименьшее сахара находится в верхней его части (головке) и нижней части (хвостике).
Химический состав сахарной свеклы является решающим фактором, определяющим эффективность сахарного производства. Поэтому знание его состава необходимо для обоснования оптимальных параметров технологического процесса переработки сахарной свеклы.
Состав сахарной свеклы зависит от многих факторов: сорта сахарной свеклы, климатических условий возделывания, применяемых агротехники и удобрений, сроков уборки и т. д.
Средние данные состава сахарной свеклы, производимой в Европе в последние годы, приведены в табл. 12.
Распределение компонентов сахарной свеклы. Содержание сахарозы и других ее компонентов в отдельных частях корнеплода неодинаково. В соответствии с этим и выход сахара из отдельных частей будет неодинаковым. Данные изменения содержания основных несахаров в отдельных частях корнеплода приведены графически на рис. 2.
Эти данные свидетельствуют, что головка и шейка корнеплода содержат значительно больше несахаров. В этих же частях корнеплода и более низкое содержание сахарозы, а поэтому выход сахара из них значительно ниже. Этот фактор необходимо учитывать при уборке свеклы, проводя обрезку корнеплодов таким образом, чтобы обеспечить максимальный сбор свеклы, и обеспечивая высокий выход сахара.
Компоненты, содержащиеся в сахарной свекле, отличаются по своим свойствам и соответственно они по-разному влияют на технологический процесс, качество и выход готовой продукции. Знание свойств основных компонентов сахарной свеклы и поведения их в процессе переработки сахарной свеклы необходимо для обоснования технологической схемы и определения оптимальных параметров технологического процесса.