Rozwój buraka cukrowego

Przydatność technologiczna surowców roślinnych w produkcji żywności

Burak cukrowy

Budowa i znaczenie

Opracował dr hab. inż. Wiktor Berski

1

Wykorzystano materiały z następujących źródeł:

• Technologia Przetwórstwa Węglowodanów, pod red. M.

Pałasińskiego

• Cukrownictwo S. Nikiel

• Biologia buraka cukrowego, pod red. W. Byszewskiego

• Szczegółowa uprawa roślin Ziółek i in.

• http://www.ar.lublin.pl/

• http://www.nass.usda.gov/

• http://www.stat.gov.pl/

• http://www.fao.org/waicent/portal/statistics_en.asp

• http://www.ppr.pl/

• http://www.izoglukoza.pl/

• http://www.hfcsfacts.com

• http://www.kostaryka.org/.../ Centrum_pliki/a96.jpg

• http://www.cukrownia.ropczyce.pl/

• http://encyklopedia.pwn.pl/

• http://www. coboru.pl/

• http://wiem.onet.pl/

• http://pl.wikipedia.org

• http://www.eszkola.pl/czytaj/Przemysl_cukrowniczy/3573

• http://www.ids.edu.pl/wwwbio/genetyka

• http://www.stc.pl/dhttp.php?co=swietlicki_2008_02_21.pdf ²

BURAK - dwuletnia roślina z rodziny komosowatych, uprawiana w wielu formach i odmianach w strefie klimatu umiarkowanego na całym świecie; istnieją również formy dziko rosnące. W pierwszym roku wegetacji wytwarza rozetę liściową oraz zgrubiały, mięsisty korzeń spichrzowy, będący połączeniem korzenia i hypokotylu (granica w miejscu wyrastania korzeni bocznych), w którym gromadzone są substancje zapasowe (głównie sacharoza). Natomiast w drugim roku z pączków znajdujących się w kątach liści rozetowych wyrastają pędy nasienne, roślina kwitnie i wydaje nasiona. Materiałem siewnym buraka są owoce, tzw. kłębki, które mogą być wielonasienne (2 - 5 nasion) lub jednonasienne.

Wśród roślin okopowych korzeniowych burak cukrowy zajmuje czołowe miejsce z uwagi na to, że w naszych warunkach geograficznych jest jedyną rośliną dostarczającą surowca dla przemysłu cukrowniczego.

3

Rozwój buraka cukrowego

Biologia buraka cukrowego

http://doradca-rolniczy.pl/czynniki-determinujace-oplacalnosc-uprawy-buraka-cukrowego-cz-2/

http://horticultureandsoilscience.wikia.com/wiki/Beet

4

CO₂+H₂0+energiaC₆H₁₂O₆+0₂

Burak cukrowy, Beta vulgaris roślina przemysłowa dostarczająca 40% światowej produkcji cukru. Został wprowadzony do uprawy na przełomie XVIII i XIX w. W Polsce uprawiane od 1820 r. Burak cukrowy jest uprawiany na glebach żyznych, próchnicznych; przeciętny plon korzeni wynosi około 67 t z ha (2017). Siewu buraków dokonuje się w kwietniu, a zbioru pod koniec września i w październiku. Sprzęt burak powinien się odbywać, gdy osiągną one dojrzałość technologiczną. W tym stanie korzenie dają maksymalny plon cukru z hektara i osiągają optymalne własności technologiczne, tj.: wysoką zawartość cukru, niską zawartość niecukrów szkodliwych.

Dojrzałość technologiczną buraka przypada na okres tuż przed żółknięciem liści, gdy ulega zahamowaniu proces asymilacji, a wzmagają się procesy desymilacji.

5

Odmiany hodowlane

• burak liściowy, boćwina (Beta vulgaris ssp. vulgaris convar.

vulgaris var. cicla) – uprawiany dla liści jadalnych, odmiana mało znana w Polsce.

• burak korzeniowy (Beta vulgaris ssp. vulgaris convar. crassa), w uprawie występują jego następujące odmiany:

 burak cukrowy (Beta vulgaris ssp. vulgaris convar. crassa var.

altissima) – uprawiany ze względu na korzeń, który zawiera około 20% cukru.

 burak ćwikłowy (Beta vulgaris ssp. vulgaris convar. crassa var.

conditiva) – roślina warzywna - uprawiana ze względu na korzeń.

 burak pastewny (Beta vulgaris ssp. vulgaris convar. crassa var. rapacea) - uprawiany na paszę.

6

Burak pastewny wykształca korzeń spichrzowy o białym lub żółtym miąższu, wyrastający nad powierzchnię ziemi, z rozetą szerokich, długoogonkowych liści; liczne odmiany różnią się m.in. kształtem korzeni (walcowaty, wydłużony, kulisty lub owalny), zawartością suchej masy (12–16,5%), barwą skórki; korzenie (zawierają 10–12%

cukru, ok. 1–1,5% białka, składniki miner.). Liście są cenną, mlekopędną paszą o dużej wartości odżywczej, zarówno w stanie świeżym, jak i po zakiszeniu; plony korzeni mogą wynosić 60 do ponad 100 t/ha, liści — 25–30 t z ha.

Burak stołowy, dawniej zwany. burakiem ćwikłowym (ćwikłą), ma intensywnie czerwony, kulisty, niekiedy spłaszczony korzeń jadalny oraz czerwonawe liście (barwnik z grupy antocyjanów); w Polsce uprawiany od dawna jako warzywo na barszcz i jarzynę; ma dużą wartość dietetyczną i energetyczną dzięki zawartości sacharozy (do 9,5%), białka (1,8%) oraz soli miner., zwłaszcza. wapnia i magnezu;

jadalne są też młode liście, błędnie zwane boćwiną. Plon około 33 t/ha.

7

Trzcina cukrowa, Saccharum officinarum, wieloletnia, silnie krzewiąca się roślina uprawna z rodziny traw, podrodzina wiechlinowate, pochodząca prawdopodobnie z Nowej Gwinei; łodygi grube, wys. 3–6 m (niekiedy do 12 m), wypełnione miękiszem zawierającym 13–20%

sacharozy; liście duże, szerokie.

Uprawa trzciny cukrowej była znana kilka tysięcy lat p.n.e. w Indiach i Chinach. Z łodyg otrzymywano syrop (około 3000 lat p.n.e.) używany początkowo do celów leczniczych. Europejczycy poznali trzcinę cukrowa dzięki podbojom Aleksandra Macedońskiego. We wczesnym średniowieczu (około VII wieku) Arabowie rozpowszechnili uprawę trzciny cukrowej w zachodniej Azji i krajach śródziemnomorskich, a po wyprawach Kolumba zaczęto ją uprawiać również w Ameryce.

From Wikipedia, the free encyclopedia

8

Obecnie uprawiana w licznych odmianach między 30°N a 30°S, zwłaszcza w Brazylii, na Kubie, w Indiach, Pakistanie, Chinach, Indonezji, jako podstawowy surowiec do otrzymywania cukru (dostarcza około 60-75% globalnej produkcji cukru w świecie).

Produkt uboczny — syrop cukrowy, służy do wyrobu rumu, spirytusu;

etanol z trzciny cukrowej bywa używany w stanie czystym jako biopaliwo lub jest dodawany do benzyny; służy także do produkcji eteru, również stosowanego jako paliwo. Liście i pocięte łodygi są używane jako pasza, a także do produkcji płyt drewnopodobnych oraz jako opał w cukrowniach trzcinowych.

Plony wynoszą na obszarach subtropikalnych 45–90 t z ha, najwyższe na obszarach tropik. (np. Hawaje) dochodzą do 250 t z ha. Najwięksi producenci: Brazylia, Indie, Chiny, Tajlandia i Meksyk.

9

Skład chemiczny trzciny cukrowej (%)

Woda 73 - 76

Sucha substancja 24 - 27

rozpuszczalna 10 - 16

nierozpuszczalna 11 - 16 W skład soku wchodzą:

Cukry 75 - 92

sacharoza 70 - 82

glukoza 2 - 4

fruktoza 2 - 4

Sole

kwasów nieorganicznych 1,5 - 4,5 kwasów organicznych 1,0 -3,0

Kwasy organiczne 1,5 - 5,5

karboksylowy 1,1 - 3,0

aminokwasy 0,5 - 2,5

Inne składniki organiczne (białka, skrobia, gumy, woski, tłuszcze, fosfatydy) ¹⁰

FAOSTAT

0,E+00 2,E+08 4,E+08 6,E+08 8,E+08 1,E+09 1,E+09 1,E+09 2,E+09 2,E+09 2,E+09

Światowa ważniejszych roślin uprawnych

(ton, 2019)

http://chartsbin.com/view/37956

12

Wymagania klimatyczne i glebowe buraka cukrowego

Burak daje obfity plon korzeni i liści z 1 ha, dlatego zużywa dużo wody. Na wyprodukowanie 1 kg suchej masy potrzebuje ponad 300*

kg wody. Narastanie głównej masy plonu przypada w lipcu i sierpniu, gdy zapasy wody w glebie są mniejsze, a wysokie na ogół temperatury pogłębiają deficyt wody. Toteż duże znaczenie mają rozkład i suma opadów w okresie wegetacji. wysokie plony korzeni uzyskuje się w latach, w których suma opadów w okresie wegetacji wynosi około 600 mm, z nasileniem opadów w lipcu i początku sierpnia. Niebezpieczne są też susze wiosenne, które utrudniają wschody buraków i wpływają na niską obsadę roślin. Susze letnie z kolei obniżają plon korzeni i ich jakość.

Nawadnianie plantacji buraczanych jest ważnym czynnikiem stabilizacji plonowania. W Polsce burak reaguje na nawodnienie dużymi zwyżkami plonu, wynoszącym od 4 do 15 t z 1 ha.

* 108 – 652 kg/kg sm ¹³

http://pl.wikipedia.org/wiki/Geografia_Polski

Klimatogramy wybranych miast w Polsce

14

Współczynnik transpiracji – ilość wytranspirowanej wody potrzebnej do wyprodukowania 1 kg suchej masy rośliny. Nie jest on wartością stała W przypadku buraka cukrowego przybliżony bilans wody na jedna roślinę (przy zużyciu wody rzędu 3600 ton/ha przedstawia się następująco:

Typowe wartości współczynnika transpiracji dla roślin uprawnych:

żyto – 724 l/kg, owies– 614 l/kg, pszenica – 507 l/kg, lucerna – 859 l/kg, jęczmień – 511 l/kg, kukurydza – 358 l/kg, proso – 273 l/kg.

Biologia buraka

P. J. Kowalik, R. Scalenghe: III Ogólnopolski Kongres Inżynierii Środowiska tom 3 Potrzeby wodne roślin energetycznych jako problem oddziaływania na rzecz trwałego i zrównoważonego rozwoju Dębski K., 1970 Hydrologia. Arkady, Warszawa , pp. 368

Współczynnik transpiracji l/kg

Zboża 500-650

Motylkowate 700-800

Ziemniaki i buraki

400 - 650

ogółem na transpirację na budowę świeżej

masy na budowę suchej masy

60 kg

100 % 59,4 kg

99,0 % 0,59 kg

0,9 % 0,01 kg

0,1%

15

Burak wymaga dużej intensywności oświetlenia w ciągu całego okresu wegetacji. Znacznemu nasileniu opadów w okresie wegetacji towarzyszy mniejsza intensywność światła i gorsze jego wykorzystanie przez rośliny. Sprzyja to wysokim plonom korzeni i liści, lecz zawartość cukru w korzeniach jest wtedy niższa. Wysoki plon korzeni o dobrej wartości technologicznej uzyskuje się w latach o optymalnych opadach w czerwcu, lipcu i sierpniu, jeśli po deszczach występują okresy pogody ciepłej i słonecznej. Ciepła i słoneczna jesień sprzyja uzyskaniu korzeni o dobrej jakości technologicznej.

Burak cukrowy nie jest zbyt wrażliwy na niskie temperatury. Dopiero przymrozki około -8 st. C uszkadzają młode rośliny, a jesienią wykopane korzenie są uszkadzane przez przymrozki dochodzące do -6 lub -8 st. C.

Długość okresu wegetacji buraka, zapewniająca wysoki plon i dobrą jakość korzeni, powinna wynosić 180-190 dni.

16

Gleby przeznaczone pod buraki powinny wykazywać duże zdolności magazynowania wody. Warstwa orna powinna być jednorodna, a jej struktura gruzełkowata. Niepożądane są przeszkody dla wzrostu korzeni, takie jak zwarte bryły, duże puste przestrzenie wypełnione powietrzem, kamienne, wkłady nieroożonego obornika itp. W profilu gleby nie powinny występować warstwy zbyt przesycone wodą, twarde i nieprzepuszczalne dla korzeni, wody i powietrza lub warstwy

"podszewy płużnej", spowodowane wadliwą uprawą roli.

Najwyższe plony korzeni burak daje na glebach głębokich, strukturalnych, o uregulowanych stosunkach wodno-powietrznych, żyznych, zasobnych w próchnicę i składniki mineralne, niekwaśnych.

Korzystny jest odczyn gleby zbliżony do obojętnego, w granicach pH 6,5-7,0. Na glebach kwaśnych (poniżej 6,0) i zasadowych (pH powyżej 7,5) zachodzi obawa słabego zaopatrywania roślin w azot, a ponadto na zasadowych występują trudności z przyswajaniem przez roślin boru, magnezu i żelaza. Najwyższe plony uzyskuje się na glebach najlepszych kompleksów pszennych i żytniego bardzo dobrego ( kl. I-IIIb). Dość dobre plony uzyskuje się w latach wilgotnych na glebach kompleksu żytniego dobrego (kl IVa), pod warunkiem wysokiej kultury roli (właściwy odczyn, brak

zachwaszczenia i staranna uprawa). ¹⁷

Zgodnie z normą buraki dostarczane do cukrowni powinny być należycie ogłowione, świeże, nie zwiędnięte, nie przemrożone i odtajałe, zdrowe i o masie nie mniejszej niż 0,10 kg i o zawartości cukru nie mniejszej niż 15% (16%)*.

W trakcie składowania buraków zachodzą w nich procesy życiowe: oddychanie (C₆H₁₂O₆+0₂CO₂+H₂0+energia), transpiracja oraz szkodliwe procesy rozkładu sacharozy (inwersja) i innych substancji (hemiceluloz, pektyn).

Intensywność tych procesów zależy od warunków przechowywania, głównie od temperatury i wilgotności.

Zachodzące w trakcie przechowywania zmiany w burakach wynikłe wskutek przebiegającej w nich procesów przemiany materii zawsze prowadzą do spadku zawartości cukru w ilości 0.7 - 1.0 % w skali miesiąca.

*PN-R-74458:1999 Korzenie buraka cukrowego, Rozporządzenie Rady (WE) nr 1234/2007 18

1.głowa, 2.szyja, 3.korzeń właściwy, 4.ogonek ₁₉

Dobowe ubytki sacharozy w buraku o masie 500 g

Uwzględniono powierzchnię właściwą 0,8 cm²/g

Temp.

C Ubytek sacharozy

mg/g buraka Strata sacharozy g/24h

0 0,080 0,040

5 0,177 0,088

10 0,301 0,150

15 0,425 2,212

Biologia buraka cukrowego Wikipedia

Reguła van 't Hoffa – empiryczna reguła, opisana przez Jacobusa H. van 't Hoffa (1852–1911), wyrażająca zmianę szybkości reakcji w zależności od temperatury. Według tej reguły wzrost temperatury o 10 K powoduje 2-4- krotny wzrost szybkości reakcji. Reguła van 't Hoffa jest spełniona dla reakcji homogenicznych, w temperaturze do 500 °C.

20

Działanie temperatury poniżej 0C wnosi nowy element, jakościowo odmienny od efektów chłodu: krystalizację wody w tkankach. Skutki tego zjawiska zależą od tego. czy lód powstaje wewnątrz, czy na zewnątrz komórki, a to z kolei zależy od przebiegu zamarzania.

Kryształy lodu powstają przede wszystkim w tych częściach rośliny, w których temperatura spada najszybciej i w których woda zamarza najłatwiej (ze względu na wysoki potencjał wody). Najczęściej są to peryferycznie położone wiązki naczyniowe i przestwory międzykomórkowe w częściach nadziemnych. Lód rozprzestrzenia się szybko w roślinie przez naczynia i inne tkanki o jednorodnej budowie. Obecność przestworów wypełnionych powietrzem, a także obecność tkanek, których ściany uległy silnej lignifikacji lub kutynizacji, powodują spowolnienie rozprzestrzeniania się lodu.

21

Morfologia korzenia

W korzeniu spichrzowym buraków wyróżnia się głowę, szyję, korzeń właściwy i ogonek. Korzeń buraka cukrowego może wnikać w głąb gleby aż do głębokości 1,5m.

Korzenie buraków cukrowych i pastewnych różnią się między sobą kształtem i barwą oraz głębokością osadzenia w ziemi, czyli wzajemnym stosunkiem poszczególnych części korzenia.

1.głowa, 2.szyja, 3.korzeń właściwy, 4.ogonek

22

Korzenie boczne u buraków cukrowych wyrastają z dwóch bruzd biegnących wzdłuż korzenia właściwego, u pastewnych – z różnych miejsc korzenia.

Głowa – jest górną częścią korzenia, z której wyrastają liście. Zostaje wytworzona przez nadliścieniową część łodygi (epikotyl). Na samym jej wierzchołku znajduje się stożek wzrostu. Ta część korzenia rozwija się całkowicie nad ziemią, najsilniej drewnieje i jest najuboższa w składniki zapasowe. Przy ogławianiu usuwa się głowę poziomym cięciem wzdłuż dolnej linii żywych oczek pędowych lub obcina stożkowo.

Szyja – jest gładką częścią korzenia, różnej wielkości, zależnie od gatunku i odmiany. Nie wyrastają na niej liście i korzenie boczne. Jest najmniej zdrewniała i odznacza się dużą zawartością substancji zapasowych. Powstaje z hypokotylu

Korzeń właściwy – jest to część zagłębiona w ziemi, z której wyrastają korzonki boczne. Wielkość korzenia właściwego jest różną, zależy od gatunku, odmiany i warunków odmiany. Stanowi on wartościowy odcinek korzenia spichrzowego.

Ogonek – jest końcową częścią korzenia na którym rozwija się bardzo duża ilość korzeni bocznych, odgrywających ważną rolę w żywieniu rośliny. Ogon o grubości poniżej 1 cm odrzuca się, gdyż zawiera niewielkie ilości cukru.

23

Kształt buraków cukrowych jest wrzecionowaty lub klinowaty o różnej długości, natomiast u buraków pastewnych spotykamy duże zróżnicowanie kształtów.

Barwa korzeni buraków cukrowych jest białokremowa, a u pastewnych występuje duże zróżnicowanie: od biało-kremowej poprzez żółtą, pomarańczową, czerwoną do karminowej.

Najgłębiej są zanurzone w ziemi buraki cukrowe, u których główna część korzenia stanowi korzeń właściwy, natomiast szyja i głowa stanowi tylko 20%. Natomiast buraki pastewne są płycej osadzone w ziemi, korzeń właściwy stanowi tylko 25 – 35% długości korzenia. Przeważająca część to szyja i głowa.

24

W zależności od wielkości korzenia i % zawartości cukru w korzeniu wyróżnia się typy buraków cukrowych:

1.Wysokocukrowe (C) - niezbyt duży, wysmukły korzeń kształtu klinowatego, o słabo rozwiniętej główce i szyi. Wysoka zawartość cukru 22%, silne zdrewnienie tkanek, krótki okres wegetacji.

2.Plenne (P) – duża masa korzenia, mniejsze zdrewnienie, dłuższy okres wegetacji niż C, plony korzeni najwyższe, ale % zawartość cukru najniższa około 17%.

3.Normalne (N) – cechy korzeni pośrednie między C i P, łączą więc wysoki plon korzeni z dobrym poziomem zawartości cukru w granicach 17 – 19%.

Lista odmian buraków wpisanych do krajowego rejestru roślin uprawnych znajduje się na stronie: www.coboru.pl

25

Po pojawieniu się pierwszych liści następują zmiany w budowie korzenia, prowadzące do powstania tzw. budowy wtórnej i przyrastania korzenia na grubość. Jest to wynik działalności miazgi twórczej (kambium). Wytwarza ona grubą partię przyrostu składającą się głównie z dużej ilości miękiszu spichrzowego i pierścienia zredukowanych wiązek przewodzących. Gdy pierwsze kambium przestaje funkcjonować, pojawia się na zewnątrz od niego nowe kambium. Na przekroju poprzecznym buraka można zaobserwować kilka okółków wiązek sitowo–naczyniowych oraz miękiszu spichrzowego odpowiadających rocznym słojom przyrostu u drzew.

Buraki cukrowe tworzą przeważnie 11 okółków, przy czym miąższ ich jest zbity. Buraki pastewne tworzą 7 okółków, z pierścieniami miękiszu 2 – 3 szerszymi niż u buraków cukrowych i wodnistym miąższem. W korzeniu buraka przeważa tkanka miękiszowa, w której gromadzą się substancje zapasowe (głównie sacharoza).

26

Przekrój poprzeczny korzenia buraka:

A – budowa pierwotna, B – budowa wtórna, C – przyrost anormalny

1. Kora pierwotna, 2.

Perycykl, 3. Floem, 4.

Ksylem, 5. Kambium, 6.

Drewno wtórne, 7. Łyko wtórne, 8. Pierwsze dodatkowe kambium z pierścieniem wiązek łyko- drzewnych, 9. Miękisz spichrzowy, 10 i 11. Kolejne pierścienie kambium z wiązkami, 12. Perycykl i feloderma, 13. Korek

Peryckl (okolnica)- tkanka zbudowana z miękiszu, występująca na obwodzie walca osiowego korzenia lub pędu. W korzeniu wytwarza merystem dający początek korzeniom bocznym oraz felogenowi i partiom kambium, a w łodydze korzeniom przybyszowym.

Botanika, podręcznik do samokształcenia dla studiów zaocznych akademii rolniczych

27

Skład chemiczny buraka cukrowego

niecukry szkodliwe (melasotwory)

(niecukry)

Nierozpuszczalne w wodzie Rozpuszczalne w wodzie

14 – 19%

Opracowanie własne na podstawie Pałasiński (red.) Technologia Przetwórstwa Węglowodanów

28

Burak cukrowy zawiera średnio około 75% wody i 25% suchej masy.

Wszystkie składniki suchej masy można podzielić w zależności od ich rozpuszczalności w wodzie – na składniki miąższu (nierozpuszczalne), które pozostają w wysłodkach oraz na składniki soku (rozpuszczalne), które podczas dyfuzji przechodzą do soku dyfuzyjnego.

Burak cukrowy zawiera przeciętnie około 5% miąższu suchego, w skład którego wchodzą:

•celuloza,

•hemicelulozy (mieszanina różnych substancji),

•substancje pektynowe - tworzą lepiszcze międzykomórkowe, a poza tym wraz z celulozą stanowią substancje budulcowe.

Najważniejszą dla cukrownictwa właściwością pektyn jest zdolność pęcznienia i przechodzenia w roztwory koloidalne. Zdolność ta uwarunkowana jest wielkością cząsteczki. Praktycznie przy przerobie buraków dojrzałych, nieuszkodzonych i zdrowych, substancje pektynowe tylko w minimalnym stopniu przechodzą do soku dyfuzyjnego (pozostając w wysłodkach). Natomiast przy przerobie buraków niedojrzałych, po dłuższym okresie przechowywania, a zwłaszcza nadmarzniętych a następnie odtajałych występuję znaczny wzrost zawartości niskocząsteczkowych substancji pektynowych przechodzących do soku i powodujących poważne trudności w trakcie

produkcji cukru (filtracja soku). ₂₉

•substancje białkowe – występują w miąższu w małych ilościach, około 0,1%.

•substancje mineralne – głównie sole Ca i Mg kwasów organicznych – nierozpuszczalne w ilościach 0,1 – 0,2%

Występuje również w miąższu m in. substancja typu glikozydów – kwaśna saponina buraczana w ilości około 1%.

Składniki soku

Około 88% stanowi sacharoza, 12% stanowią inne substancje zwane

„niecukrami” w ich skład wchodzą:

•substancje organiczne bezazotowe tj. cukry: glukoza, fruktoza, rafinoza, kwasy organiczne, tłuszcze, barwniki.

•substancje organiczne azotowe: aminokwasy, amidy, zasady azotowe, białka.

30

Cukier - potoczna nazwa sacharozy.

Nieredukujący disacharyd zbudowany z glukozy i fruktozy, o słodkim smaku, łatwo ulegający hydrolizie (powstaje tzw. cukier inwertowany), łatwo krystalizuje; bardzo rozpowszechniony w świecie roślinnym.

Początkowo używany jako środek leczniczy (m.in. w Grecji, Rzymie).

Stosunkowo wysoka cena cukru skłoniła do poszukiwań roślin cukrodajnych, które mogłyby być uprawiane w klimacie Europy. W 1590 odkryto słodki smak buraka, a po raz pierwszy cukier krystaliczny z buraka otrzymano w 1747. Szybki rozwój europejskiego cukrownictwa nastąpił w wyniku blokady kontynentu zarządzonej przez Napoleona I, wstrzymującej dowóz towarów kolonialnych do Europy.

Jednak dopiero jednak w 2 poł. XIX w., dzięki udoskonaleniu metod produkcji, cukier buraczany stał się powszechnie spożywanym produktem spożywczym.

³¹

Sacharoza (-1, 2 glukozydo- fruktozyd) nie jest rozmieszczona równomiernie w korzeniu (patrz rysunek obok). Największa jej zawartość znajduje się w środkowej części korzenia, zmniejszając się ku głowie i ogonowi. Biorąc pod uwagę przekrój poprzeczny korzenia zawartość sacharozy w środkowej części (wokół tzw. gwiazdki) jest niewielka i wzrasta w miarę posuwania się na zewnątrz, przy czym w warstwach peryferyjnych znów maleje.

32

Technologia produkcji cukru z buraków cukrowych składa się z kolejnych zabiegów wykonywanych w cukrowni: mycie buraków i rozdrabnianie na tzw. krajankę; ekstrahowanie z krajanki gorącą wodą cukru w postaci soku dyfuzyjnego w ekstraktorach cukrowniczych;

oczyszczanie soku dyfuzyjnego przez nawapnianie soku (defekację), karbonatację; (saturację) i filtrację (pozostaje osad saturacyjny);

zagęszczanie soku przez odparowanie wody w wyparce; krystalizacja cukru w warnikach i krystalizatorach z mieszadłami; mycie i odwirowanie kryształów cukru; suszenie, chłodzenie, przesiewanie i magazynowanie gotowego cukru. Sposób produkcji cukru z trzciny cukrowej jest zbliżony.

Wartościowymi produktami ubocznymi są melasa i wysłodki; osad saturacyjny (niekiedy jest używany jako nawóz); szkodliwy produkt odpadowy — woda dyfuzyjna — jest poddawana oczyszczaniu biologicznemu (w stawach fermentacyjnych).

150 kg buraków 100 kg buraków ogłowionych + 50 kg liści (pasza)

8 kg węgla, 4 kg kamienia wapiennego

15 kg cukru, 50 kg wysłodków, 4 kg melasu, 8 kg osadu

33

Znaczenie gospodarcze buraka polega ponadto na dostarczaniu dużej ilości produktów ubocznych (liści, wysłodków, melasy, błota filtracyjnego) przeznaczonych na paszę dla zwierząt lub wykorzystywanych jako surowiec dla wielu gałęzi przemysłu (produkcja spirytusu technicznego, gliceryny, butanolu, kwasu cytrynowego, glutaminowego czy drożdży).

Burak może też być surowcem służącym do produkcji biogazu

Melas (bądź melasa) to lepka i gęsta ciecz, o ciemnobrunatnym zabarwieniu i swoistym karmelowym zapachu oraz słodko-gorzkawym smaku. Skład chemiczny zależny od jakości buraków. Zawiera około 80% sm, w tym około 50% cukru i 30% niecukrów.

34

Wysłodki stanowią pozostałość po wyekstrahowaniu cukru z krajanki buraczanej. Składają się przede wszystkim z składników miąższu buraczanego. Ze względu na wysoką zawartość wody podaje się je mechanicznemu usuwaniu wody (wyżymaniu). Wysłodki świeże zawierają 93-95% wody, 0,6-0,8% cukru, 2,4-2,6% celulozy i hemicelulozy, 2,4-2,7% pektyn i do 0,9% białka.

Błoto filtracyjne (defekosaturacyjne) jest odpadem po oczyszczaniu soku surowego przez nawapnianie i węglanowanie. Ma konsystencję mazistą i porowatą. Zawiera około 50% sm, w tym 7% cukru, zwykle wysładza się je wodą aż do około 0,5% cukru. Stosowane jako nawóz do wapnowania gleb.

35

Wydobycie i straty cukru w trakcie procesu technologicznego

Cukier w burakach 16,50%

Cukier wyprodukowany 14% (≈85%)

Cukier pozostały w melasie 1,80%

Straty w trakcie dyfuzji 0,20%

Straty w trakcie oczyszczania 0,10%

Inne straty 0,40%

36

https://www.agropolska.pl/uprawa/okopowe/dziesiec-najlepiej-plonujacych-odmian-buraka-cukrowego-w-2018-roku,281.html

Odmiana Plon biologiczny Plon technologiczny

Wzorzec 144,1 127,2 (88,3%)

Najlepsza +7,3 +7,4

Najgorsza -8,0 -7,5

Różnica 15,3 14,9

Zróżnicowanie plonu cukru (dt/ha) w burakach cukrowych w badaniach PDO w 2018 r. (COBORU 2019)

Plon biologiczny (ilość cukru wwożona do cukrowni w surowcu z

jednego ha) wynosił 14,4 t, natomiast

12,7 t (ilość cukru, którą cukrownia potrafi wyciągnąć z buraków z jednego ha).

Wielkość plonu technologicznego zawarła się w przedziale 5,23 t (2001) – 8, 38 t (2007).

37

Plony buraków cukrowych w kampanii 2011/12

http://www.suedzucker.pl/pl/plantatorzy/aktualnosci,74,spotkania-informacyjne-w-rzeszowie-i-krzyzowej,578.chtm

Plantatorzy z najwyższymi plonami:

Idasiak Karol plantator cukrowni Cerekiew - plon buraków 112,96 t/ha Kisiel Tomasz plantator cukrowni Strzelin - plon buraków 105,56 t/ha Kwasiuk Kacper plantator cukrowni Świdnica - plon buraków 110,89 t/ha Rudnicka-Jach Joanna plantatorka cukrowni Ropczyce - plon buraków 109,27 t/ha

Wojciechowski Stanisław plantator cukrowni Strzyżów – plon buraków 89,56 t/ha

38

Historia cukrownictwa

Metodę pozyskiwania cukru z korzenia buraka cukrowego opracował niemiecki naukowiec Andreas Margraf w 1748. Ten sposób wytwarzania cukru okazał się dużo tańszy od sprowadzania cukru trzcinowego. W roku 1802 jego uczeń, Franciszek Karol Achard uruchomił w Konarach koło Wołowa na Dolnym Śląsku pierwszą na świecie cukrownię produkującą cukier z buraków.

W trakcie pierwszej „kampanii” przerobiono ponad 400 ton buraków, o średniej zawartości cukru wynoszącej 4%. Zakład spłonął w 1807, ale potem go odbudowano.

Początki przemysłowej produkcji cukru w Polsce wiążą się z uruchomieniem w 1826 roku Cukrowni Częstocice (zabór rosyjski) założonej przez Henryka Łubińskiego.

Rozszerzenie produkcji cukru z buraków cukrowych na skalę przemysłową datuje się na drugą połowę XIX w.

39