Буряк, як сировина для харчової промисловості

БУРЯК, ЯК СИРОВИНА ДЛЯ ХАРЧОВОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ
1. Морфологічні особливості та хімічний склад буряків
2. Технологічні вимоги до цукрових буряків
3. Особливості зберігання цукрових буряків
4. Хвороби буряків
1 Морфологічні особливості та хімічний склад буряків
Цукровий буряк – дворічна культура. У перший рік формується розетка листків і коренеплід. На другий рік виростають стебла, на яких розміщуються плоди (рис. 1).
Рис. 1. Морфологічна будова цукрового буряку першого року життя.
Може спостерігатися відхилення від дворічного циклу розвитку. У холодну весну на першому році життя виростають квіткові стебла. Це небажане явища має назву цвітушності. Коренеплоди таких плодів дерев’янисті з низьким вмістом цукру.
Цукрові буряки – одна з основних технічних культур. при врожайності
400 ц/га забезпечують 50…55 ц цукру, 150…200 ц гички (стебло та листя культурних рослин, переважно коренеплодів), 250…280 ц сирого жому
(екстрагована січка цукрових буряків, кормовий побічний продукт цукрового виробництва), 15…18 ц меляси (побічний продукт цукрового виробництва, густа брунатна рідина, що залишається після переробки буряків як відход при

виробництві цукру. Широко використовується для виробництва етилового спирту). Наведені побічні продукти використовуються також і на корм тваринам.
Сортову групу буряків (цукрові, кормові, столові) визначають за кольором проростків.
Сорти цукрового буряку мають таку класифікацію:
Е – високоврожайний тип, вихід цукру реалізується за рахунок високого врожаю коренеплодів.
N – нормальний тип, вихід цукру реалізується як урожайністю так і цукристістю.
Z – високоцукристий тип, вихід цукру реалізується за рахунок високого вмісту даного полісахариду в коренеплодах.
Усі гібриди і сорти цукрових буряків мають білий колір поверхні та м’якоті коренеплодів. Столові сорти мають інтенсивно-червоне або малинове забарвлення поверхні та м’якоті коренеплодів, а кормові – жовте або оранжеве забарвлення.
Хімічний склад цукрових буряків наведено на рис. 2.
Рис. 2. Хімічний склад коренеплодів цукрових буряків, % від сирої маси.

Коренеплоди цукрових буряків складаються переважно з води і цукру сума яких являє собою константну величину і становить близько 92…94% маси коренеплоду.
Основну масу сухих речовин в коренеплоді становить цукор. Його вихід на заводі залежить від вмісту і складу нецукрів. Зазвичай під час переробки буряків
із 7,5 кг нецукрів (у 100 кг коренеплодів) у сік переходить близько 2,5 кг, а решта,
5 кг, залишається у жомі. Кількісний розподіл цукрів у буряці наведено на рис. 3.
Рис. 3. Схема розподілу цукру в коренеплоді: а – вміст цукру, % сирої маси; б – вміст цукру, % максимального вмісту.
Майже половину м’якоті займають пектинові речовини. Розрізняють 3 групи пектинових речовин: протопектин, пектин і пектинову кислоту.
Протопектин не розчиняється у воді і міститься в клітинних стінках. Пектин і пектинова кислота розчиняються у воді, пектинова кислота осаджується іонами кальцію. Пектинових речовин дуже багато в середніх пластинках у вигляді кальцієвих і магнієвих солей пектинової кислоти.
При обробці гарячою водою нерозчинні пектинові речовини поступово переходять у розчинну форму. Ураження коренеплодів мікроорганізмами підвищує розчинність пектинових речовин. Вміст розчинних пектинових речовин у цукрових буряках небажаний, тому що вони, переходячи у сік, утруднюють його фільтрацію і знижують вихід цукру.
Вміст клітковини в буряках становить 1,2% маси коренеплоду або 24% маси м’якоті. В цвітушних коренеплодах вміст клітковини значно підвищується, що погіршує якість коренеплодів. Більш за все клітковини у цвітучих буряках знаходиться в головці і кінчику коренеплоду. Такі коренеплоди характеризуються поганим різанням, при цьому отримують грубу стружку, із якої цукор повільно переходить у розчин.
Із інших вуглеводів коренеплоди містять геміцелюлозу (1,1%), пентозани, головним із яких є арабан, незначну кількість крохмалю (0,006…0,1%). Із

нерозчинних нецукрів 0,3% становлять нерозчинні білки, сапоніни, зола та ін. речовини.
Сапоніни – це маловивчені глікозиди, які здатні утворювати піну. Буряковий сапонін розкладається при гідролізі на бурякову смоляну і глюкуронову кислоти.
По мірі росту рослини концентрація сапоніну в сирій масі гички і коренеплоду збільшується. Вміст сапоніну в гичці і коренеплодах сортів цукрового напряму більший, ніж у сортів столового і кормового напряму. Чим вищий вміст цукрів у коренеплодах, тим вищий і вміст сапоніну в них. Деякі вчені вважають, що процеси утворення сапоніну у цукрових буряків і утворення цукру взаємозв’язані.
Розчинні нецукри поділяють на органічні і неорганічні (зола). З органічних розчинних нецукрів велике значення мають азотисті речовини (1,1%). Вміст азотистих речовин враховують при хімічній оцінці цукрових буряків як сировини для переробки на заводі, оскільки значна частина їх переходить у сік.
Азот коренеплодів поділяють на білковий, амідно'аміачний і шкідливий.
До шкідливих належать форми азоту, які переходятьіз стружки коренеплодів у дифузійний сік, не видаляються знього у процесі дефекації-сатурації і переходять у патоку. Впроцесі виробництва цукру видаляються білковий і аміачнийазот. Решта форм азоту, які визначаються за різницею між загальним азотом і сумою білкового та амідоаміачного азоту коренеплодів, є шкідливими.
До них належать азот амінокислот, бетаїну, пуринових основ і нітратів.
Близько 90% шкідливогоазоту переходить у кормову патоку.
Більше половини всіх безазотистих органічних нецукрів складають
органічні кислоти (яблучна, щавелева, виноградна та ін.). При надмірному вмісті органічних кислот технологічні якості коренеплодів погіршуються, оскільки ці кислоти утворюють кальцієві солі, які погіршують згущування соку і кристалізацію цукру. Недостиглі коренеплоди, уражені хворобами, містять органічних кислот набагато більше, ніж не уражені.
Негативно впливає на технологічний процес переробки буряків збільшення вмісту інвертних цукрів, які ще називають редукуючими речовинами.
Інвертний цукор є сумішшю двох вуглеводів типу моноцукрів — глюкози і
фруктози. Збільшення вмісту інвертного цукру сприяє забарвленню соків і цукру, утворенню нових шкідливих сполук (меланоїдинів) і підвищенню втрат цукру під час виробництва.
Коренеплоди характеризуються нерівномірним вмістом цукру і нецукрів.
Якщо видалити поверхневий шар, то при переробці помітно поліпшується якість дифузійного і очищеного соків.
У поверхневому шарі коренеплоду цукру значно менше, ніж в основній його масі. Нецукрів, навпаки, найбільше в цій зоні. При видаленні лише цього шару можна зменшити перехід у дифузійний сік редукуючих речовин на 15%, загального азоту — на 8, Nа і К — на 10, Са — на 13%.

2 Технологічні вимоги до цукрових буряків
Цукрові буряки збирають бурякозбиральними комбайнами, уникаючи механічних пошкоджень коренеплодів. За фізичним станом коренеплоди не повинні втрачати тургор (гідростатичний внутрішній тиск клітин, що означає повне насичення їх водою). В масі допускається (% не більше): цвітушних – 1; підв'ялених – 5; сильно механічно ушкоджених – 12; зеленої маси – 3. В партіях буряку не допускається наявність коренеплодів в'ялих або тих, що підсохли без відновлення тургору (муміфіковані), загнилі, підморожені із скловидними відшаруваннями, почорнілими тканинами. Партія буряку з коренеплодами цвітушними, в'ялими, з сильними механічними пошкодженнями в кількості, що перевищує норми вказані в стандарті, а також буряк підморожений, але не почорнілий, приймають як некондиційний. Оплату за такий буряк ведуть за нижчими цінами. Ознаки, за якими визначаються в'ялі, механічно пошкоджені і загнилі коренеплоди, вказані у стандартах.
Обов'язково встановлюють загальну забрудненість і цукристість буряків.
Для цього відбирають проби від кожної десятої (п'ятої) партії масою не менше
12 кг. Для відбору проб використовують механічні пробовідбірники. На автоматизованих лініях спочатку пробу піддають визначенню загальної забрудненості, а потім – цукристості. До загальної забрудненості відносять землю, гичку, черешки листків, бокові корінці і хвостики діаметром менше 1см, паростки, солому, бур'яни й інші органічні і мінеральні домішки. Залікову масу встановлюють за різницею між фактичною масою і відсотком загальної забрудненості.
Визначення вмісту цукру проводять на автоматизованих лініях. Вміст цукру порівнюють з базисною цукристістю, яку визначають як середнє арифметичне при прийомці за попередні п'ять років. За вищу цукристість виробникам доплачують в ціні, за нижчу – роблять знижки.
Поряд з наведеними технічними показниками, якість коренеплодів оцінюють за такими важливими ознаками, як вміст цукру (так звана дигестія) і вміст сухих речовин в соку. Загальний вміст сухих речовин (СР) в соку визначають за допомогою рефрактометра, або ареометра, а сахарози (Сх) – поляриметричним методом. За різницею знаходять кількість нецукрів (Нц):
СР = Сх + Нц або Нц = СР – Сх
Якість клітинного соку буряку і всіх проміжних продуктів бурякового виробництва характеризують показником його доброякісності (Дб). Під доброякісністю соку розуміють вміст в ньому сахарози, розрахований до маси сухих речовин (у відсотках):
Дб =
C
x
×100
Cp
Наприклад, доброякісність соку 86 означає, що в 100 частинахсухої речовини такого соку міститься 86 частин сахарози і 14 частин нецукрів. Розчин чистої сахорози, в якому вміст її рівнозначний вмісту сухих речовин (Сх = СЗ) має доброякісність 100. Чим більше нецукрів у соку, тим нижча його

доброякісність. Показник доброякісності залежно від умов вирощування і зберігання цукрових буряків коливається від 80 до 90.
3 Особливості зберігання буряків
Зберігання цукрових буряків ґрунтується на особливостях їх хімічного складу і біохімічних процесах, що відбуваються в коренеплодах після збирання.
Протягом зберігання в них продовжуються життєві процеси. З'ясування особливостей біохімічних, фізіологічних і мікробіологічних процесів в коренеплодах, визначення факторів, що зумовлюють їх спрямованість і швидкість є важливим завданням під час створення оптимальних умов зберігання цукрових буряків.
Відомі два методи зберігання цукрових буряків:
1. В буртах (рис. 4) – для зберігання коренеплодів в полях з метою повної сезонної експлуатації збиральної техніки та цукрових заводів;
Рис. 4. Будова бурта для зберігання коренеплодів
2. У кагатах (рис. 5) – для тривалого зберігання
Рис. 5. Будова кагату
В обох випадках основною умовою зберігання коренеплодів, за яких досягають мінімальних втрат, є два чинники:
 закладати та зберігати потрібно здорові, не уражені в період вегетації різними захворюваннями коренеплоди;
 зведення до мінімуму механічних пошкоджень поверхні буряка, які можуть бути отримані в процесі збору урожаю, закладання на зберігання.

Під час тривалого зберігання буряків, втрати цукру становлять за 20 днів зберігання 150…200 г в день на тонну коренеплодів, і досягають 400…500 г на тонну після 60 днів зберігання за рахунок дихання коренеплодів. Під дією ферменту інвертази проходить безперервний розклад сахарози до глюкози і фруктози за загальним рівнянням аеробного або анаеробного дихання.
Інтенсивність дихання коренеплодів залежить від температури, відносної вологості повітря, газового складу середовища в кагаті, фізичного стану: ступеня в'янення і підморожування, ступеня зрілості, розміру кореня, наявності домішок, висоти зрізання головки, пошкоджень та ступеню ураження бактеріями, дріжджами і пліснявою. Тому технологічна цінність цукрового буряка, який зберігається в кагатах, суттєво залежить від якості зібраного буряка.
На зберігання слід скеровувати старанно відібрані буряки, стиглі і здорові, бажано одного сорту, забруднення яких не перевищує 10%. Буряки, забруднення яких перевищує 15%, не можуть довго зберігатися.
Свіжозібраний буряк дихає у два–три рази інтенсивніше. Стабільність процесу дихання настає через два–три тижні. При підвищенні температури буряків на 10°С, інтенсивність підвищується у 2–3,5 рази, втрати цукру відповідно збільшуються в 2,5–3 рази. Мінімальні втрати сахарози спостерігаються при зберіганні буряків при температурі 1…2 °С. Механічно пошкоджені буряки у два – три рази дихають інтенсивніше порівняно із здоровими. У великих коренеплодів інтенсивність дихання нижча порівняно із мілкими. Дозрілі коренеплоди дихають менш інтенсивно ніж недозрілі.
Під час зберігання в коренеплодах спостерігаються втрати води, вони в’януть. Це спричиняє посилення дихання і втрати цукру. Випаровування вологи веде до порушення тургору кореня. Прямим наслідком втрати клітинної води є коагуляція колоїдів. Тобто руйнування структури протоплазми, за якої знижується опірність коренеплодів бактеріальним захворюванням і посилюється гідролітична діяльність ферментів. Це пов'язано з порушенням стабільного стану ферментів і активізацією їх діяльності.
Тривале в'янення може призвести до виникнення незворотних процесів у клітинах і їх відмирання. Величина втрати вологи коренеплодів залежить від температури зовнішнього повітря, його відносної вологості, якості укриття, ступеня зрілості і розміру коренеплодів. Ступінь підв'ялювання істотно впливає на величину втрат цукру і стійкість коренеплодів проти захворювань.
Активність інвертази у коренеплодах, які втратили 15 % вологи, збільшується в п'ять–шість разів в порівнянні із свіжими. Середньодобові витрати цукру на дихання у в'ялих буряків майже в чотири рази більші, ніж у свіжих. Необхідно враховувати, що чим вищий ступінь в'янення коренеплодів, які закладені на зберігання, тим більші втрати сахарози і нижча доброякісність соку після зберігання.
Коренеплоди цукрових буряків – це вегетативні об'єкти, які мають виражений стан неглибокого (вимушеного) спокою. За відповідних умов вони досить швидко виходять із стану спокою. Проростання коренеплодів негативно впливає на вміст цукру. Чим вища інтенсивність проростання, тим більші втрати цукру у буряка. Так, при збільшенні маси паростків до 5 % від маси буряків

втрати сахарози збільшуються до 1,6 %. В кагатах коренеплоди проростають нерівномірно: у верхній частині їх у два рази більше, ніж у бокових сторонах і в чотири рази більше, ніж у нижній частині. Хімічний склад таких буряків відрізняється зниженим вмістом цукрів, підвищеним вмістом інвертних цукрів і шкідливого азоту, порушеним співвідношенням калію і натрію. Вихід цукру з таких коренеплодів на 0,8–1 % нижчий. Найбільше схильні до проростання недозрілі коренеплоди, зібрані комбайнами, без доочистки. Інтенсивно проростають коренеплоди в невентильованих кагатах у верхній частині.
Найкращим способом боротьби з проростанням є видалення верхівки головки коренеплоду. Обробка коренеплодів перед закладанням в кагат 1 % розчином натрієвої солі гідразиду малеїнової кислоти (ГМК) і розчином сульфіту натрію зменшує інтенсивність проростання в 1,5–2 рази.
Втратам цукру під час зберігання сприяють також мікроорганізми, що активно розвиваються на пошкоджених, прив’ялих, підморожених частинах коренеплодів поступово «захоплюючи» не пошкоджені клітини. Здорові коренеплоди мають здатність чинити опір розвитку мікроорганізмів (мають природний імунітет). Здорові живі клітини виділяють особливі речовини фітонциди, які згубно діють на мікроорганізми різних видів (бактерій, грибів, вірусів та ін.).
Щоб попередити розвиток мікробіологічних процесів, а отже, зменшити втрати цукру при зберіганні цукрових буряків, необхідно запобігати:
 значних механічних пошкоджень;
 в’янення;
 підморожування та швидкого відтанення;
 підвищення температури вище оптимальної (1…2 °С);
 накопичення тепла, що нагромаджується в процесі дихання
(організовувати вентиляцію кагатів);
 утворенню надмірної поверхневої (краплинної) вологи:
 попаданню ушкоджених буряків до маси, що зберігається;
 попаданню домішок (бур’янів, гички).
Під час зберігання цукрових буряків слід створювати лужне середовище за рахунок обробки їх вапном. Для пригнічення розвитку мікрофлори коренеплоди перед закладанням в кагати обробляють 0,3 % розчином пірокатехіну і гідрохінону, які одночасно і затримують проростання. Треба враховувати, що обробка коренеплодів вапном пригнічує розвиток грибів і, навпаки, сприяє життєдіяльності бактерій. Новим підходом до дезінфекції буряків під час складання у кагати є їх оприскування препаратом «Біостерид міцний». Даний препарат добре зарекомендував себе для поверхневої дезінфекції буряків після миття. Така обробка коренеплодів забезпечує їх триваліше зберігання за рахунок знищення мікрофлори.
Підморожені коренеплоди цукрового буряку непридатні для зберігання, оскільки при розморожуванні швидко загнивають і погано переробляються.
Перші приморозки часто починаються в жовтні, в період масового збирання врожаю. Протягом цього часу частина викопаних, але не вивезених буряків,

лежить в полі і може піддатись підморожуванню. Коли маса вимороженої води в тканинах досягне критичної величини (45 % ), відбувається руйнування протоплазми і пошкодження клітинних стінок. Температура замерзання бурякової тканини залежить від вмісту сухих речовин і тривалості періоду від збирання до пошкодження низькими температурами. Так, якщо вміст сухих речовин в буряках 20–23 %, температура замерзання –2,2... –2,5оС, а якщо вміст сухих речовин 27–30 %, температура замерзання –3,0... –3,3°С. В тканинах свіжозібраних коренеплодів температура замерзання невелика –1,2...2,0°С. Після нетривалою зберігання, коли коренеплоди пристосовуються до нових умов, температура замерзання знижується до –2,5...–3,0°С. Цукрові буряки охолоджуються дуже швидко. При температурі –6°С за 2 год промерзає близько
1/3 маси і в лід перетворюється до 60 % води. Цю властивість використовують для зберігання буряків в замороженому стані. Але в умовах України цей спосіб не практикують. Для попередження підморожування цукрових буряків рекомендується строго дотримуватись графіка викопування і вивезення їх на приймальні пункти, а викопані, але не вивезені коренеплоди вкривають.
Особливості зберігання цукрових буряків фуражного призначенн
Деякі з вимог, яких дотримуються при зберіганні буряків як сировини для виробництва цукру, не поширюються на буряки, що використовують на корм худобі.
Гідроліз білкового і нагромадження розчинного азоту, перетворення сахарози на глюкозу і фруктозу, частковий перехід геміцелюлози, пектинових речовин у розчинний стан, підвищують кормову якість і позитивно впливають на засвоюваність буряків тваринами. Під час зберігання буряків дотримуються таких умов зберігання, як і для картоплі та коренеплодів за температури 1… 3 °С
Кращий спосіб зберігання буряків на корм худобі – траншейний. Траншеї риють шириною – 1,0–1,2 м, глибиною – 0,7–1,1 м, довільної довжини. Через кожні 10 м довжини роблять земляні пере-городки завтовшки 25 см. Поверхня укладених у траншею коренів повинна бути нижча рівня ґрунту на 5–7 см.
Коренеплоди негайно вкривають дрібногрудочкуватою землею шаром 30–40 см, а при настанні стійкого похолодання товщину укриття збільшують до 70–80 см.
У місцях, де ґрунтові води підходять близько до поверхні ґрунту, буряки зберігають у заглиблених або наземних буртах. Розміри буртів: ширина – 2,0–2,5 м; глибина котловану 0,4–0,6 м; висота –1,7–1,8 м; довжина 15–20 м. Бурти обладнують припливно-витяжною вентиляцією. У дні котловану роблять канавку завширшки і завглибшки 30–40 см з виходом на 1,5–2,0 м за торцеві боки бурта. Канавку закривають дерев'яною решіткою, на яку через кожні 3–5 м встановлюють вертикальні витяжні труби з дерев'яних планок (верхня частина суцільна), що мають розміри 20 x 20 см. Труби повинні бути вищі укриття на 15–
20 см.
Буряки вкладають у бурт шаром заввишки 1,7–1,8 м від дна котловану.
Бурт з поверхні обприскують вапняним молоком і укривають землею шаром 30–
40 см. З настанням морозів, бурт довкривають шаром соломи 15–30 см, а поверх неї – шаром землі 20–30 см. Якщо бурти відразу вкрити соломою, а потім землею,

то внаслідок випаровування вологи солома зволожується і буряки можуть зігрітися.
Підготовку ділянки і закладання коренеплодів у наземні бурти проводять так само, як у заглиблені. Замість вентиляційної канавки вздовж центральної осі бурта встановлюють дерев'яну трикутну решітчасту трубу розмірами 30 х 30 х
30 см.
Застосування активного вентилювання буртів є більш ефектним способом
і при зберіганні буряків, які використовують на кормові цілі. При цьому зменшується можливість розвитку плісені і скорочуються втрати в масі сухих речовин.
Протягом усього періоду зберігання буряків систематично контролюють температуру всередині буртів і траншей.
4 Хвороби буряків
Хвороби цукрових буряків умовно можна поділити на 2 великі крупи
(рис. 6): хвороби коренеплодів та хвороби листкового апарату.
Рис. 6. Загальна характеристика хвороб цукрових буряків
Найбільш поширеними і шкодочинними є такі хвороби: коренеїд сходів, церкоспороз, борошниста роса, пероноспороз, вірусні хвороби, парша, гнилі коренеплодів під час вегетації та зберігання. Урожайність буряків під їх впливом зменшується на 15-20 %, а в окремі роки значно більше.
При загрозі масового ураження хворобами застосовують хімічні заходи захисту цукрових буряків. Загрозливими чинниками є: розповсюдження хвороб у попередні роки, сприятливі температурні умови та режими вологи для розвитку та розповсюдження тієї чи іншої хвороби, попереднє обстеження полів.