Тривалість переробної кампанії

Одним із наслідків промислової перебудови цукрової галузі у Франції є збільшення тривалості переробки буряка. Тривалість переробного сезону зросла з 80 днів на початку 2000-х років до близько 110 днів (Графік 1).

Кінець «цукрового» режиму у Європейському Союзі ще більше підкреслить цей процес тим, що цукрова промисловість повинна підвищити свою конкурентоспроможність на міжнародному ринку.

Одним із наслідків збільшення тривалості переробного сезону є більші обсяги гнилого буряка, що поставляється на цукрові заводи.

У Франції збирання урожаю цукрових буряків, як правило, завершується наприкінці листопада. Останні зібрані буряки зберігаються у середньому від 35 до 40 днів. Однак, зі збільшенням тривалості переробної кампанії зібраний урожай потрібно буде зберігати приблизно 55-60 днів, у результаті чого виникає проблема зі зберіганням цукрових буряків у кагатах. На Графіку 2 показано еволюцію періоду зберігання цукрових буряків у Франції з 2002 року.

Втрати цукру залежно від тривалості та температури зберігання буряка

Протягом 2008-2011 років ARTB проводила багато досліджень зберігання цукрових буряків у польових кагатах. Метою цих досліджень було вимірювання втрат цукру в буряках у польових кагатах відповідно до тривалості та температури зберігання.

Існує три фази втрат цукру з часом:

перша фаза втрати цукру відповідає «загоєнню ран» цукрового буряка, пов’язаних зі збиранням, очищенням та обробкою буряка, перед укладанням у кагати;

у другій фазі сповільнюється втрата цукру буряками;

у третій фазі швидко зростають втрати цукру, розмножуються мікроорганізми, які викликають гниль на буряках.

Польові дослідження, проведені ARTB, показали, що поріг третьої фази був у середньому близький до 270 °С. днів суми середньодобових температур. Він може залежати від багатьох факторів: сортів чи гібридів буряків, ступеня цілісності врожаю, зараження та типу ґрунту.

Останній чинник був одним із найпоширеніших. Наприклад, цукровий буряк, вирощений у вапняковому ґрунті (Шампань, Франція), може зберігатися протягом 400 °С. днів без появи та розвитку гнилі.

Це дослідження було проведено на початковому етапі вивчення ідеї використання вапна як антисептичного препарату на буряках. Перші дослідження впливу вапна на цукрові буряки були проведені у 2010 році ARTB, коли зібрані буряки розпилювалися 5%-им розчином вапна. На Рис. 1 показано стан цукрових буряків після 50 днів зберігання із розпиленням вапна та без нього.

Бурякова гниль та контроль стану цукрових буряків у Франції

У Франції гнилі буряки або їх надгнивші частини вираховуються з нетто-ваги буряка, що доставляється фермером.

Із кожного зразка, взятого на приймальному пункті, гнилі буряки або їх надгнивші частини видаляються та зважуються. Це дозволяє кожному заводу підрахувати відсоток гнилих буряків під час збирання урожаю.

Дослідження, проведені у Франції, показують тенденцію зростання відсотка гнилих буряків зі збільшенням тривалості зберігання урожаю (Графік 4).

Вилучення гнилих буряків або їх надгнивших частин означає, що вони втратили комерційну цінність, і тому не містять цукру.

ARTB проводила дослідження протягом двох кампаній (2013-2014 роки) для вимірювання вмісту цукру в буряках або частинах буряків, які вважалися гнилими через найпоширеніші причини захворювань. Також проводили виміри вмісту інвертних цукрів, глюкози та фруктози.

Проведення досліджень

Кожен відібраний зразок був проаналізований методом ВЕРХ та поляриметричним методом (який є еталонною мірою під час купівлі буряків) для визначення вмісту цукру, глюкози та фруктози.

Було відібрано 50-ти кілограмові партії цукрових буряків для виявлення основних причин виникнення гнилі при їх поставці на цукрові заводи: Rhizoctonia solani, тривалий термін зберігання, заморожені/розморожені буряки.

Rhizoctonia solani: буряки, що постраждали від цього захворювання, були відібрані з кагатів у ряді регіонів Франції (Ельзас, Лімань, південь Парижу).

Довготривале зберігання: відбирали цукрові буряки з різних кагатів та зберігали їх з метою визначення середньої температури, сприятливої для розвитку гнилі на буряках.

Заморожені/розморожені буряки: внаслідок відсутності природних морозів під час дослідження моделювали мороз: частину цукрового буряка зберігали в морозильнику при -18 °С протягом 48 годин. Було сформовано партії, що містили 0,10 та 20% заморожених буряків. Вимірювання проводили після мінімум 20 днів танення буряків.

Для кожної партії усі буряки перерізалися навпіл. Із однієї частини буряка вирізали надгнивші частини, інша половина буряка залишалася цілою, як це показано на Рис. 2.

Далі аналізували вміст цукру в кожній партії буряків (половину партії з гнилими частинами буряків було видалено, залишалася інша половина буряків) методом ВЕРХ та поляриметрії.

Rhizoctonia solani

На Графіку 5 показано співвідношення вмісту цукру у здорових частинах у %, а також відсоток гнилих буряків, заражених Rhizoctonia solani. Проводились виміри 177 зразків (94 – у 2013 році та 83 – у 2014 році).

Результати досліджень показують, що вміст цукру, виміряний як методом ВЕРХ, так і поляриметрії, ідентичний.

Заморожені/розморожені буряки

На Графіку 6 показано співвідношення між вмістом цукру та здоровими частинами буряка у %, а також відсотком гнилих буряків через заморозки та періодом їх танення більше 20 днів. Проводились виміри 150 зразків (90 – у 2013 році та 60 – у 2014 році).

При замерзанні буряків вміст цукру, визначений методом поляриметрії та ВЕРХ, різний. Імовірно, це пов’язано з наявністю певних сполук, що мають значний вплив на поляризацію.

Довготривале зберігання

На Графіку 7 показано співвідношення між вмістом цукру та здоровими частинами буряка у %, а також відсотком гнилих буряків під час довготривалого зберігання протягом більше 35 днів. Ця тривалість відповідає сумарній температурі 375-525°С. днів. Проводились виміри 256 зразків (122 – у 2013 році та 134 – у 2014 році).

У цьому випадку вміст цукру, визначений як методом поляриметрії, так і вимірюванням ВЕРХ, майже однаковий.

Висновок щодо дослідження вмісту цукру в гнилих частинах буряків:

Окрім заморожених/розморожених буряків, вміст цукру, вимірюваний методом поляриметрії та ВЕРХ, ідентичний.

У будь-якому випадку вимірювання ВЕРХ доводять, що гіпотеза про відсутність цукру в гнилих буряках є помилковою.

Основною причиною цього є неточне визначення гнилого буряка, засноване лише на зміні його кольору.

На Рис. 3 чітко показано, що буряк, який вважається гнилим, містить від 3 до 10 г цукру/100 г, у порівнянні з 18 г для здорових буряків.

Вміст глюкози та фруктози по відношенню до втрати цукру

Виміри глюкози та фруктози були проведені, щоб визначити частку втраченого цукру у вигляді глюкози та фруктози в гнилих буряках.

Відповідно до формули розчеплення цукру, один моль фруктози та один моль глюкози повинні бути замінені на один моль втраченого цукру.

C₁₂H₂₂O₁₁ (цукор) + H₂O (вода) → C₆H₁₂O₆ (глюкоза) + C₆H₁₂O₆ (фруктоза)

На Графіку 8 показано відносний вміст глюкози та фруктози по відношенню до втрати цукру (в ммоль/кг) у гнилих буряках, уражених R. solani.

Результати досліджень вказують на те, що у гнилих буряках, заражених R. solani, міститься лише 35% глюкози та 19% фруктози відносно втраченого цукру.

У випадку виникнення гнилі на буряках через їх замороження/розмороження, у гнилих буряках міститься лише 11% глюкози та 21% фруктози відносно втраченого цукру (Рис. 9).

Висновок щодо вмісту глюкози та фруктози по відношенню до втрати цукру

Лише частина втраченого цукру зустрічається у вигляді глюкози або фруктози, що свідчить про те, що значна частина цукру перетворюється в інші сполуки або споживається мікроорганізмами.

Для однакової частки буряків або гнилих частин буряків частка глюкози та фруктози є змінною одиницею залежно від причини появи гнилі на буряках (коливається приблизно від 11 до 35% для глюкози та від 19 до 31% для фруктози).