СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕЛОСТИ КОРНЕПЛОДОВ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ
METHOD FOR DETERMINATION OF SUGAR BEET ROOTS RIPENESS

Изобретение относится к сахарной промышленности и может быть использовано на свеклоприемных пунктах сахарных заводов.
Известен способ определения спелости сахарной свеклы, основанный на определения соотношения массы ботвы и массы корнеплода. По мере приближения к состоянию спелости масса корнеплода превышает массу ботвы к концу вегетационного периода [Орловский Н.И. Основы биологии сахарной свеклы. - Киев: Изд-во сельхозлитературы, 1961. - С.87-90].
Недостатком этого способа является возможная ошибочность результатов, когда усыхание ботвы может произойти преждевременно от недостатка влаги, питательных веществ, повреждения корней болезнями и вредителями.
Наиболее близким по технической сущности является способ определения спелости корней сахарной свеклы, основанный на измерении общей концентрации щелочных элементов в клеточном соке путем разрушения свекловичной шейки для ввода электродов для определения электрометрически величины концентрации щелочных элементов, а стабилизацию концентрации принимают за критерий спелости [SU 679870, 19.08.79].
Недостатком этого способа является его недостаточная точность, заключающаяся в том, что количество щелочных элементов в клеточном соке зависит от их содержания в почве, то есть от внешних факторов, в то время как спелость свеклы определяется внутренними факторами, то есть интенсивностью протекающих в клеточном соке жизнеобеспечивающих процессов. Интенсивность этих процессов зависит от влагосодержания почвы и температуры среды обитания и определяется величиной кислотности сока, а не количеством и стабилизацией содержащихся в соке щелочных элементов.
Технический результат изобретения заключается в повышении точности анализа определения спелости сахарной свеклы.
Этот результат достигается тем, что в способе определения спелости корнеплодов сахарной свеклы, предусматривающем разрушение клеточных стенок ткани корнеплода, извлечение клеточного сока, измерение рН и ввод в него при перемешивании 0,1 н. раствора КОН или NaOH, в количестве, достаточном для изменения рН на единицу, и по количеству введенной щелочи устанавливают кислотность сока, при этом свеклу считают спелой, если кислотность равна 4-7 мл 0,1 н. раствора КОН или NaOH и направляют на хранение, при кислотности ниже этого предела свеклу считают переспелой, а выше - недоспелой, и направляют в переработку.
Определение спелости сахарной свеклы осуществляют следующим образом. Корнеплоды сахарной свеклы моют, измельчают и отжимают клеточный сок. Отмеривают 100 мл сока, в нем определяют рН. Затем в этот объем вводят 0,1 н. раствор КОН или NaOH в количестве, чтобы рН сока увеличился на единицу. Это количество 0,1 н. щелочи в мл принимают за величину кислотности сока.
Изменение рН на единицу обосновано экспериментально: при величине рН меньше единицы точность эксперимента снижается, при рН, равном или больше единицы, точность не изменяется и достигает максимального значения. Нами принято изменение рН на единицу как верхний предел точности эксперимента. Так, если при вводе щелочи в сок рН повысился только на 0,5 ед., точность эксперимента составляет около 70%, при 0,7 ед. - 80%, при 0,8 ед. - 85%, при 0,9 ед. - 88%, при 0,95 ед. - 0,90%, при 1,0 ед. - 93-95%, при 1,2 ед. - 94-95%, при 1,3 ед. - 93-94%.
Кислотность сока и его рН не одно и то же. Кислотность сока обеспечивается присутствием всех кислот (органических и неорганических), рН же того же сока фиксирует концентрацию водородных ионов. Не все кислоты, особенно аминокислоты сока, посылают в раствор ионы водорода или посылают согласно константе диссоциации, но каждая кислота имеет свою константу диссоциации, но всегда меньше единицы.
Предложенный способ основан на том, что по мере созревания корнеплодов биологические процессы в клеточном соке снижают свою интенсивность до определенного уровня, одновременно изменяется кислотность сока. Состояние клеточного сока, соответствующее этому уровню, может быть охарактеризовано как оптимальное для уборки и переработки свеклы и выражено через параметр кислотности сока, поскольку этот параметр наиболее чувствителен к изменениям жизнеобеспечивающих процессов. Кислотность как свойство клеточного сока, таким образом, является производной интенсивности, и ее значение пропорционально коррелирует с интенсивностью. Когда процессы к моменту уборки снижают свою интенсивность, то одновременно с интенсивностью изменяется кислотность и достигает определенной величины, естественно, свекла приобретает состояние спелости или близкое к спелости, а концентрация в соке щелочных элементов по известному способу к спелости не имеет никакого отношения.
Кислотность клеточного сока свеклы колеблется в широких пределах от 3,0 до 17,0 мл КОН или NaOH и более. Нижний предел кислотности 3,0 мл характерен тем, что ткань свеклы теряет упругость, становится рыхлой и непригодной для переработки, верхний предел 17,0 мл характерен для молодой свеклы, также непригодной к переработке по причине сильного пенения и низкой сахаристости. Исследования на сахарном заводе показали, что успешной работе способствует спелость, соответствующая пределу кислотности 4,0-7,0 мл КОН или NaOH, при этом достигается самый высокий эффект очистки на диффузии - 17-20% вместо обычных 12-14%.
Если спелость свеклы оказалась ниже 4 или выше 7 мл КОН или NaOH, то такая свекла не подлежит хранению, а направляется в переработку.
Исследования проводим на полевой свекле трех гибридов (один отечественный и два зарубежных на протяжении четырех месяцев вегетации).
Пример 1. По предлагаемому способу. Берут 5 кг свеклы, измельчают в стружку, перемешивают и разделяют на две равные порции. Из первой отжимают клеточный сок и определяют в нем кислотность и чистоту. Из второй порции получают на лабораторной установке диффузионный сок, в котором определяют чистоту. Чистота клеточного и диффузионного соков позволяет рассчитать эффект очистки на диффузии.
Для определения кислотности сока готовят водный раствор 0,1 нормальной щелочи КОН. Мерным цилиндром отбирают 100 мл клеточного сока, в нем определяют рН. Он равен 6,2. Затем в этот объем вводят 0,1 н. раствор КОН в количестве, чтобы рН сока изменился на единицу, т.е. достиг 7,2. Количество 0,1 н. КОН, пошедшее на переход рН от 6,2 до 7,2, составляет 5,1 мл, что и принимают за величину кислотности. Данные исследований приведены в таблице.
Пример 2. По известному способу. Определение концентрации ионов калия в корнеплоде
В пробе свеклы участок корневой шейки корнеплода разрушают на глубину 0,5-1,0 см, вводят электроды и электрометрически определяют величину активной концентрации ионов калия на протяжении роста свеклы июль-октябрь трех сортов: Льговский-52 - отечественный, Маша и Геракл - зарубежные. Данные представлены в таблице.
Определение концентрации ионов натрия в корнеплоде
В пробе свеклы участок корневой шейки корнеплода разрушают на глубину 0,5-1,0 см, вводят электроды и электрометрически определяют величину активной концентрации ионов калия на протяжении роста свеклы июль-октябрь трех сортов: Льговский-52 - отечественный. Маша и Геракл - зарубежные. Данные представлены в таблице.
Результаты анализа таблицы показывают, что оценка спелости по стабилизации ионов калия и натрия к концу вегетации весьма приближенна, поскольку вместо стабилизации наблюдаются концентрационные скачки ионов и сроки уборки определить затруднительно. Тем более, что в корнеплоде концентрацию ионов калия и натрия определяет их содержание в почве, где они, естественно, распределены весьма неравномерно, так как концентрация ионов не отражает снижение интенсивности биологических процессов к концу вегетационного периода.
В предлагаемом способе верхний предел кислотности 7 мл соответствует состоянию свеклы, когда эффект очистки на диффузии резко повышается, что соответствует состоянию корнеплодов второй половины сентября, когда свекла становится спелой. Так, для Льговской-52 кислотность сока в сентябре снизилась с 10,4 до 6,5 мл, эффект очистки на диффузии увеличился с 13 до 17%. Для гибрида «Маша» кислотность снизилась с 9,0 до 6,6 мл, а эффект очистки повысился с 14,3 до 17,7%. Для гибрида «Геракл» кислотность снизилась с 8,9 до 5,9 мл, а эффект очистки увеличился с 14 до 17,9%.
Нижний предел кислотности 4 мл КОН достигается только после длительного хранения свеклы в нормальных условиях. При этом эффект очистки на диффузии сохраняется в пределах 17-20%, если кислотность клеточного сока равна или выше 4 мл, и резко снижается до 7-9%, если кислотность сока становится менее 4 мл КОН.
Общая концентрация щелочных элементов не может служить критерием спелости сахарной свеклы, так как их значения на всем протяжении вегетации не стабильны, т.е. не отражают неизбежного снижения интенсивности биологических процессов к концу вегетационного периода.
По предлагаемому способу спелость формируется именно интенсивностью биологических процессов, которые к концу вегетации, естественно, снижаются и наиболее точно отражают спелость свеклы, которая не зависит от концентрации веществ в почве. В данном случае ошибка при установлении сроков уборки снижена до минимума, что способствует оптимальной организации хранения свеклы и ее переработке, увеличению выхода сахара и экономической стабильности производства.
Способ прост и надежен, в связи с этим может быть использован как в полевых условиях, так и в автоматических линиях анализа качества корнеплодов при их приемке и переработке.
Сравнение параметров способов определения спелости свеклы
Гибриды и их показатели
Время измерения
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
1
15
30
15
30
15
30
15
30
Льговская-52
16,9
16,3
14,9
13,0
12,1
10,4
6,5
6,0
5,0
Кислотность, мл КОН
Содержание натрия, г-ион/л
0,05
0,04
0,03
0,01
0,009
0,04
0,01
0,005
0,02
Содержание калия, г-ион/л
0,09
0,07
0,05
0,04
0,04
0,03
0,02
0,037
0,014
Эффект очистки на диффузии, %
-
-
-
-
8,3
13,0
17,0
17,8
18,0
Маша
17,1
16,2
15,8
12,3
10,7
9,0
6,6
5,1
4,8
Кислотность, мл КОН
Содержание натрия, г-ион/л
0,03
0,06
0,02
0,01
0,001
0,01
0,03
0,02
0,006
Содержание калия, г-ион/л
0,09
0,06
0,04
0,03
0,02
0,03
0,04
0,03
0,04
Эффект очистки на диффузии, %
-
-
-
-
11,0
14,3
17,7
18,9
19,4
Геракл
16,6
16,0
14,9
13,0
9,8
8,9
5,9
5,7
4,7
Кислотность, мл КОН
Содержание натрия, г-ион/л
0,07
0,03
0,03
0,02
0,03
0,006
0,002
0,04
0,02
Содержание калия, г-ион/л
0,084
0,071
0,070
0,05
0,04
0,03
0,017
0,027
0,03
Эффект очистки на диффузии, %
-
-
-
-
10,3
14,0
17,9
18,1
18,8