Вплив рН ґрунту на біологічну та технологічну спілість коренеплодів

Системний підхід до оцінки якості буряків та прогнозування основних показників їх переробки

Цукрові буряки, що надходять для переробки на цукровий завод, залежно від умов вирощування, збирання і зберігання мають різний хімічний склад. Останніми роками якість бурякосировини значно знизилась. Коефіцієнт виробництва становить близько 72%, а коефіцієнт заводу – 78%. Низькі значення цих коефіцієнтів та велика різниця між ними свідчать про невисоку ефективність перероблення буряків і значні втрати цукрози під час зберігання і перероблення.

Технологічні служби заводу зобов’язані забезпечувати такий режим переробки ц/б, що дає змогу одержувати максимальний вихід товарного цукру високої якості за мінімальних його втрат. На жаль, під час переробки ц/б частина цукрози втрачається(до 1,0%), частина – накопичується в мелясі (1,6…2,5% до к.б.). якщо перші залежать від якості роботи заводу і технологічного обладнання, то другі – значною мірою від складу нецукрів клітинного соку.

З метою встановлення оптимального технологічного режиму переробки ц/б на початку сезону та протягом його оцінюють технологічну якість їх і прогнозують основні показники їх переробки. Оцінювання технологічної якості ц/б передбачає визначення: виходу цукру, ефективності вилучення цукрози з буряків, втрат цукрози під час перероблення ц/б, вмісту цукрози в мелясі, технологічних показників виробничих соків.

Залежно від оснащеності лабораторій використовуються декілька методик оцінювання технологічної якості ц/б:

1) аналіз на лабораторній установці “завод на столі“ з доведенням технологічного процесу до нормальної меляси. Цей метод дає найповнішу характеристику сировини, проте він досить тривалий та вимагає відповідного лабораторного обладнання, тому його використовують лише в НДІ;

2) комплексне оцінювання технологічної якості ц/б за методом Сіліна. За використання його отримують клітинний сік і очищають за методом Сіліна. Це набагато швидше, ніж попередній, але отримані результати дещо умовні, тому що виключаються ряд процесів, що мають місце в заводській схемі. Використовують в заводських лабораторіях;

3) експрес-методи, що ґрунтуються на використанні емпіричних залежностей між компонентами хімічного складу буряків та їх технологічними показниками. Найтісніший регресійний взаємозв’язок спостерігається між лужною золою, азотистими речовинами та технологічними показниками.

Після різносторонньої та об’єктивної оцінки впливу селекції, насіннєводства, підготовки посівного матеріалу і особливо умов вирощування ц/б на їх якість виявляється, що існуюча технологічна схема переробки, незважаючи на її колосальну багатогранність нюансів, зорієнтована на універсальну сировину, а стремління до універсальності робить її громіздкою та нераціональною.

Потрібно визнати, що єдиною практичною (але слабою) ланкою, що зв’язує якість буряків та технологію їх переробки, є чистота дифузійного соку. Якість буряків – це якість бурякової тканини, що відображена в її властивостях. Серед багато чисельних параметрів якості буряків відсутній головний – максимальне вилучення цукрози на дифузії за короткий час за мінімальних температур та відкачки. З цієї точки зору властивість клітини швидко чи повільно віддавати цукрозу набуває основне значення. Присутність в клітинному соку іонів калію, натрію та альфа-амінного азоту, РР, вуглекислої золи та інших нецукрів не може здійснювати суттєвого впливу на інтенсивність вилучення цукрози. Вирішальними факторами тут є розміри пор в стінках клітин після теплового оброблення з однієї сторони та гідродинамічна обстановка в порах – з іншої. Саме ці властивості і визначають інтенсивність вилучення соку з клітинної тканини. Вони формуються в основному в процесі вегетації буряків під дією сортових особливостей та ґрунтово-кліматичних умов зони бурякосіяння і, головне, визначаються їх технологічною стиглістю.

Спільні зусилля ґрунтознавців, агрономів, селекціонерів та інших спеціалістів із створення та вирощування фабричних буряків повинні оцінюватися не тільки за їх продуктивністю, але і за здатністю клітини легко чи важко віддавати цукрозу під час екстрагування, що в свою чергу зв’язано з властивостями клітини, котрі зумовлені координатами білкової системи. Якщо вилучити з цього ряду позицію “властивості клітини“, взаємозв’язок переробник – вирощувач порушується та виникає ситуація, котра існує сьогодні: кожний працює сам по собі, без взаємозв’язку.

Такий системний підхід до проблеми вегетації буряків, оцінки їх якості та інтенсивності екстрагування цукрози, що базується на функціонуванні білкової системи, дозволяє контролювати той параметр якості буряків, вплив котрого на технологічний режим екстрагування очищення та кристалізації найбільш вагомий. Цей параметр не відноситься до хімічного складу клітинного соку, а стосується властивості клітини (тканини) стримувати в тій чи іншій степені дифузію цукрози. Системний підхід передбачає необхідність оцінки якості буряків на момент їх збирання та переробки, визначення біологічної стиглості коренеплодів на плантації в цілому та послідовності їх збирання, сприяє виявленню внеску ґрунтово-кліматичних та погодних умов, а також рівня забезпеченості коренеплодів мінеральним живленням.

Системний підхіддо оцінки якості буряків охоплює декілька параметрів. Найважливіший – середовище їх обитания. Він полягає у значенні рН ґрунту та для умов вегетації буряків є близьким до нейтрального. З цього випливає, що рН ґрунту впливає на всі фактори, що визначають фінансовий результат від вирощування та переробки буряків.

Визначальним фактором якості тканини буряків, що підлягають переробці, та що не менш важливо – зберіганню, є їх біологічна та технологічна спілість. Науково обґрунтовано та перевірено на практиці той факт, що ступінь замисленості ґрунтів впливає на стан біологічної стиглості буряків. Встановлено, що зі зниженням рН ґрунту строки оптимальної стиглості буряків віддаляються. Так, (рис.1), за сприятливих погодних умов з підвищенням

Рис.1. Вплив рН ґрунту на строки дозрівання буряків за однакового вологовмісту ґрунту

кислотності ґрунту з рН 6,5 до 5,5 досягнення відносно необхідної біологічної стиглості переміщається з 23 вересня на 23 жовтня. За несприятливих погодних умов в кінці вегетації строки дозрівання буряків можуть бути зсунуті на першу декаду листопада.

Переробка недозрілих буряків зумовить появу трьох основних факторів, що впливають на фінансовий результат вирощування та переробки цукрових буряків:

Недобір цукру.По мірі приближення коренеплоду до стану відносної біологічної стиглості вміст цукру в ньому та його маса збільшуються та досягають того максимуму, що відповідає умовам вегетації. І якщо буряки зібрані з тої чи іншої причини за недостатньої біологічної стиглості, це означає, що частина цукру безповоротно втрачена.

В переважній більшості зони бурякосіяння цукрових заводів мають кислий грунт. Аналіз фактичних даних по Білгородській та Курській областях РФ показав [6] що від рН ґрунту сильно залежить вихід цукру. Недобір його (Рис. 2)

Рис. 2. Вплив рН ґрунту на недобір цукру буряками за однакового періоду вегетації та вологовмісту ґрунту

склав від 0,6 до 1,5% від ваги буряків і навіть більше (тут не враховується кількість коренеплодів).

Підвищені втрати під час зберігання. Якщо в кагати разом із стиглими буряками закладати і нестиглі, то втрати під час зберігання збільшаться ще на 0,3…0,4% до кількості буряків.

Додаткові виробничі втрати. Переробка недозрілих буряків обов’язково збільшує внутрішньозаводські наднормативні втрати цукру на 0,3…0,7% від кількості буряків.

Як видно, із трьох факторів явну перевагу має перший, два інших є функцією від першого.

Відомо, що мінімальні втрати цукру складають 1,1% від кількості буряків. Звідси отримуємо, що за продуктивності заводу в 3,0 тис. т буряків за добу щодобово недотримується 33,0 т цукру. Переробка ж недозрілих буряків зумовлює до збільшення внутрішньозаводських втрат в 1,5…2,0 рази.

Встановлено також, що по мірі зниження рН ґрунту засвоюваність коренеплодами мінеральних речовин знижується, що призведе до перевитрати добрив. Шкідливий вплив рН ґрунту можна компенсувати двома способами: зміною його реакції чи підвищенням вмісту вологи. Другий спосіб (штучне зрошування) зв’язане із значними затратами, а перший передбачає внесення в ґрунт сатураційного осаду чи вапна-пушонки, чого є в достатній кількості на любому цукровому заводі та за утилізацію яких приходиться платити значні кошти.

Встановлено також, що продуктивність зон бурякосіяння по фактичному збору урожаю з 1 га залежать від технологічної стиглості буряків в період збирання та зберігання (Рис.3 ):

Рис.3. Вплив рН ґрунту на врожайність буряків (1) та їх технологічну стиглість (2)

Від технологічної стиглості буряків в прямій залежності перебувають витрата палива та вапна (Рис.4):

Рис.4. Залежність витрати вапна на очищення соку (1) та палива (2) від технологічної стиглості буряків

а також наднормативні втрати цукрози з жомом, в сатураційному осаді та в мелясі (Рис.5).

Рис.5. Вплив технологічної стиглості на втрати цукру в жомі (1), фільтраційному осаді (2) та в мелясі (3)

Таким чином, проблема підвищення якості сировини для цукрової промисловості потребує впровадження в життя комплексу заходів, найважливішими з яких є:

· покращання селекційно насінницької роботи;

· впровадження обґрунтованих технологій землеробства, правильної сівозміни;

· забезпечення бурякосіючих господарств високоякісним насінням районованих сортів ті гібридів ц/б;

· забезпечення хімічними і натуральними добривами, гербіцидами та пестицидами.

Отже, галузь потребує інноваційних підходів: необхідно винайти сорти і гібриди ц/б із вмістом цукру не менше 18%, урожайністю не менше 400 ц/га та проростанням насіння 85-95%.