Метод безпечного зберігання цукрових буряків із використанням іонно-озонної суміші

 

Цукрові заводи не можуть модернізувати існуючу технологію переробки та збільшувати свої потужності одночасно зі збільшенням врожайності цукрових буряків. Це тягне за собою збільшення тривалості переробки та, відповідно, зберігання. Цукрові буряки не підлягають довгостроковому зберіганню, а при зберіганні в неналежних умовах коренеплоди починають гнити, в результаті чого втрачається цукор. Метою даного дослідження є підвищення безпечності довготривалого зберігання цукрових буряків із використанням іонно-озонної суміші для покращення біологічної цінності коренеплодів та ефективності технологічних процесів.

За матеріалами статті на тему «Метод безпечного зберігання цукрових буряків із застосуванням іонно-озонної суміші» («Method for the safe storage of sugar beets using an ion-ozone mixture») наукового журналу Acta Scientiarum Polonorum, Technologia Alimentaria, березень 2021.

Зберігання цукрової сировини, в тому числі цукрових буряків, можливе в умовах підходящого температурного режиму. У неохолодженому буряку біохімічні процеси протікають більш інтенсивно, що призводить до розвитку гнилі. Тому кагат (купу цукрових буряків, укладених на землі та укритих для довготривалого зберігання) обприскують вапняним молоком, щоб буряк не нагрівався під дією сонячного випромінювання. Від незадовільних умов буряки захищають матами або дошками з торфу, соломи або тирси. На 100 т буряків потрібно 80 м2 матеріалу. Використовують також поролон і пінопласт. Для запобігання розвитку гнилі та грибкових інфекцій сировину слід оберігати від впливу опадів. Для цього солом’яне накриття укладається перпендикулярно кагату, щоб вода не потрапляла всередину. Із боків кагат укривається шаром землі (25-50 см), а зверху солома захищає буряки від заморозків.

Для постійного контролю температури в кожному кагаті встановлюється не менше трьох термометрів. Для більш повного спостереження у кагатах робляться спеціальні отвори, в які вставляються мобільні термометри. Усунення так званих «теплих» ділянок або гниття можливе лише при їх своєчасному виявленні. Оптимальна температура зберігання буряків становить 1-2°С. Збільшення температури призводить до прискорення процесу обміну речовин; в результаті чого цукор розщеплюється і його вміст стрімко зменшується. Також не допускається зниження температури нижче 0°С. У разі виявлення «теплих» ділянок пошкоджені буряки видаляють, обробляють вапном, а звільнений простір заповнюють «здоровими» коренеплодами. Якщо температура опускається до 1°C, виникає потреба в додатковому накритті кагату.

Після видалення бадилля в коренеплодах припиняється надходження води та синтез сахарози, але хімічні та біологічні процеси тривають. Під час дихання виділяється тепло. Ця енергія виділяється внаслідок окислення сахарози. Під дією ферменту інвертази в результаті інверсії сахарози отримують фруктозу і глюкозу. «Здоровий», свіжий буряк містить до 0,1% моносахаридів. Збільшення їх концентрації небажане, оскільки це призводить до погіршення кристалізації та зменшення вмісту меляси. У результаті, під дією ферменту оксидази утворений моносахарид розщеплюється, при цьому виділяється 2 891,9 кДж енергії: C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O.

Із кожним підвищенням температури на десять градусів втрати сахарози подвоюються. Однак це лише результат дихання. Зменшення вмісту сахарози також відбувається за рахунок переходу в інші форми цукрів. Зберігання в анаеробних умовах може вдвічі зменшити виділення вуглекислого газу, але в цьому випадку збільшується міжмолярне дихання, а сахароза витрачається на формування нецукрів. Під час зберігання «здорових», сухих буряків при температурі від 0 до 2°C і відносній вологості повітря 94% головною причиною цього є дихання. Цей процес протікає інтенсивніше у в’ялених, брудних або пошкоджених коренеплодах. Тепло і вода, що виділяються одночасно, сприяють ще більшому посиленню дихання, що призводить до самонагрівання буряків. Частота дихання змінюється під час зберігання, а буряк дихає активніше. Через 14-21 днів від початку зберігання цей процес припиняється та відновлюється навесні. Умови зберігання буряків визначають відсоток окиснення сахарози.

Частота дихання також залежить від ступеня зрілості, сорту буряків і розвитку мікроорганізмів. У сортів, стійких до зберігання, дихання більш рівномірне; стиглі коренеплоди дихають менш інтенсивно. Середньодобові показники втрати цукру: 0,01% при 1°С, 0,014% при 3°С, 0,02% при 6°С, 0,03% при 9°С і 0,05% при 15°С. Оптимальна температура для зберігання цукрових буряків від 0 до 2°С, при диханні споживається менше вуглеводів без втрати якісних характеристик. В'янення сприяє різкому збільшенню втрати сахарози. Сировина, що зазнала впливу низьких температур, виводиться зі зберігання, так як після танення коренеплоди починають гнити і погано переробляються. У результаті руйнування клітинних мембран такі тканини є ідеальним середовищем для живлення та розмноження хвороботворних мікроорганізмів. Втрати маси буряків та цукру, що міститься в них, відбуваються на всіх етапах — від збирання врожаю до надходження на переробний завод. У нормі втрати буряків не повинні перевищувати 0,5% під час розвантаження і 5% під час зберігання.

Мікроорганізми становлять серйозну загрозу: при неправильному зберіганні буряків вони здатні знищити всю сировину. Вони потрапляють в кагати разом із частинками налиплого на коренях ґрунту, але активізуються тільки на буряках із механічними або термічними пошкодженнями тканин. Основним заходом профілактики є правильне та бережне очищення та транспортування коренів. Умови зберігання буряків також не є кінцевим фактором. Чим вища температура, тим краще розвиваються мікроорганізми. Дуже важливо зберігати буряки при температурі близько 0°С, але не нижче. Можливі захворювання — мікози та бактеріози. Збудники грибкових захворювань, такі як кисень, першими вражають коренеплоди. Руйнуючи покривну тканину, вони дають анаеробним бактеріям доступ до кореня. Для мікозів підходить кисле середовище, а для бактеріозів – лужне.

Кагати необхідно розташовувати уздовж напрямку переважаючого вітру на місцевості. Поверхня самого кагату повинна бути зменшена, щоб зменшити втрати сировини. Підходять наступні розміри кагатів:

  • для довготривалого зберігання – висота 5 м, ширина 18 м;
  • для середньострокового зберігання – висота 3 м, ширина 12 м;
  • для некондиційних коренеплодів – висота 2 м, ширина 12 м.

Між кагатами необхідно залишити прохід близько 10 метрів. Перед укладанням ґрунту під кагат поверхню необхідно продезінфікувати вапняним розчином. Після укладання кагату його поверхню необхідно вирівняти. Нині існують більш сучасні технології зберігання, наприклад, комплексні гідромеханізовані склади, які мають тверду підлогу, що миється, обладнану системою водопостачання та вентиляції.

Нові системи зберігання дозволяють зменшити втрати перед переробкою та використовують технічні засоби для завантаження та розвантаження сировини. Для зменшення втрат при зберіганні коренеплоди обробляються спеціальними консервантами, біологічними препаратами, контактними фунгіцидами або вапном. Використовуються різні покривні матеріали, від соломи до спеціальних плівок. Оптимальними умовами для укладання буряків у кагати є зовнішня температура не вище 15°С і температура самих коренеплодів до 10°С. Під час довготривалого зберігання бажано підтримувати температуру не вище 1-2°С, щоб знизити ризики розвитку кагатних гнилей (збудниками яких є грибкові та бактеріальні мікроорганізми, найчастіше Botrytis cinerea). Коренеплоди можуть уражатися кагатною гниллю, якщо вони механічно пошкоджені, прив’ялі, вирощені на полях із порушенням сівозміни, були уражені хворобами та шкідниками протягом вегетації або мають незбалансоване мінеральне живлення. Збільшення температури в кагаті, не пов'язане з підвищенням температури навколишнього середовища, свідчить про виникнення вогнища ураження на буряках або масове ураження буряків у кагаті. Про розвиток ураження можна судити також за появою мокрих плям на поверхні кагату та утворенням туману над ураженою ділянкою, особливо вранці при зниженні температури навколишнього середовища. Також у кагатах може розвиватися бактеріальна гниль, але, як правило, вона розвивається в уже уражених грибами коренях. Факторами, що сприяють розвитку хвороби, є раннє або пізнє збирання врожаю, що може призвести до в’янення або обморожування коренеплодів, що стимулює масовий розвиток хвороб; механічні пошкодження в процесі очищення та ураження різними хворобами в період вегетації. До захисних заходів відноситься сівозміна (посів буряків на одному полі не частіше ніж один раз на три-чотири роки); збалансоване мінеральне живлення; захист коренів від засихання та обморожування в процесі збирання; своєчасне збирання; обстеження коренів при укладанні на зберігання; зменшення пошкоджень коренеплодів під час збирання, транспортування та зберігання; захист буряків від шкідників та хвороб у період вегетації; періодичний контроль стану кагату та фунгіцидна обробка під час зберігання.

Цукрові буряки з низьким вмістом цукру зберігаються не так добре, як високоцукристі. Бактеріальні захворювання можуть викликати серйозні втрати врожаю, знижувати якість буряків та підвищувати шкідливість грибкових захворювань. Деякі з них завдають незначної шкоди, але враховуючи характер кліматичних змін, можна очікувати, що вони стануть реальною загрозою для вирощування цукрових буряків. Діагностика бактеріозів досить складна і часто вимагає застосування мікробіологічних методів. Інші менш шкідливі бактерії призводять до пошкодження листя і, як наслідок, зниження фотосинтетичної активності. Вони розвиваються в основному як інфекції, пов’язані з грибковими захворюваннями.

Відомий спосіб зберігання цукрових буряків у кагатах включає обробку буряків водним розчином хлориду натрію, попередньо обробленому в анодній камері діафрагмового електролізера з використанням нерозчинних електродів. Недоліком цього методу є використання хімічних речовин, які через продукти переробки, хоча і в невеликій кількості, потрапляють в організм людини і в кінцевому підсумку завдають йому шкоди. Також відомий спосіб-прототип, який передбачає закладку цукрових буряків у кагати та їх укривання тришаровою поліетиленовою плівкою із відбивною поверхнею, модифікованою протимікробним фунгіцидним препаратом, синтезованим при температурі не менше 300°С. Його недоліком є використання хімічних реагентів, а також висока енергоємність, внаслідок чого на цукрових буряках відбуваються мікробіологічні процеси, що сприяють погіршенню їх якості, до того ж із збільшенням електроенергії збільшуються втрати бурякової маси при зберіганні.

Під час зберігання цукрових буряків розрізняють такі процеси: біохімічні – метаболічні та хімічні перетворення, пов’язані з діяльністю ферментів; фізіологічні – дихання і ріст коренеплодів; мікробіологічна – діяльність мікроорганізмів, що викликають кагатні гнилі. У цукрових буряках ці процеси не тільки протікають і посилюються, але й тісно пов’язані між собою та впливають один на одного. Тому при великій кількості буряків заводи не встигають отримати з них цукор і коренеплоди псуються. Вчені Алматинського технологічного університету (Казахстан) запропонували спосіб зберігання цукрових буряків із використанням озонної та іонно-озонної обробки. Після озонної або іонно-озонної обробки значно зменшується забруднення поверхні мікрофлорою, що викликає гниль, знижується рівень обмінних процесів та ріст коренів, тобто усуваються основні причини пошкодження сировини, що дає значний економічний ефект до 30%. Використання озонних або іонно-озонних технологій дає можливість максимально ефективно підготувати сховище для закладання нового врожаю на зберігання. Практичне використання озонаторів та іон-озонаторів показує, що сировина краще зберігається, якщо спочатку обробляти порожні сховища, а вже потім завантажені сировиною. Запропонована технологія адаптована для контейнерного та бортового способів зберігання. Озон та іон-озон дозволяють позбавити сховище від сильного запаху, а головне, підвищити збереженість врожаю на 15-20%. На практиці було помічено, що озонатори пригнічують поширення гнилі при першому застосуванні. Відбувається висихання ураженого кореня, що запобігає поширенню хвороби на сусідні коренеплоди.

Під час зберігання цукрових буряків у неналежних умовах коренеплоди починають гнити, при цьому втрачається цукор. Втрати цукру при традиційному способі зберігання становлять від 100 до 300 г на добу на 1 т буряків. Як правило, вони становлять 0,01% на добу в перший тиждень зберігання, потім 0,05% на добу. Із метою зменшення втрат і збільшення тривалості зберігання цукрових буряків кагат оброблявся озоном та іон-озоном.

Аналіз літературних джерел та патентів щодо зберігання цукрових буряків за останні 10 років показав, що досі не усунуті наступні недоліки зберігання та інших технологій, що призводять до великих кількісних та якісних втрат із моменту збирання та зберігання до самої переробки на цукрових заводах. Також виникають такі проблеми: загальні траншейні, напівназемні, наземні кагати та стаціонарні сховища (підвальні приміщення і спеціально побудовані сховища) не обладнані установками активної вентиляції або хімічних обробок для знищення шкідників; а також відсутні пристрої дистанційного контролю температури та вологості цукрових буряків; прийняті способи зберігання буряків під шаром 25-30 см, 15-20 см і 50 см розсипчастої землі в різних регіонах роблять роботу трудомісткою: перед надходженням на переробку вимагається ретельне очищення буряків від землі, у результаті чого збільшуються механічні пошкодження коренеплодів, що призводить до більших втрат; в таких умовах активуються мікроорганізми і шкідники, що призводить до розвитку захворювань коренеплодів.

Як показують інформаційні джерела, спеціалізовані технології довготривалого зберігання цукрових буряків все ще знаходяться на стадії розробки.

Вчені з Алматинського технологічного університету розробили нову, високоефективну технологію зберігання цукрових буряків у кагаті з використанням іонно-озонної суміші.

Розроблено універсальну іонно-озонну установку, яка виробляє озон, молекулярні іони або іонно-озонну суміш у дозованих концентраціях окремих компонентів ІОС (іонно-озонної суміші). Ефективність іонно-озонної установки була отримана шляхом удосконалення та поєднання електричних схем установок озонатора та іонізатора, підбору відповідних матеріалів та визначення геометричних розмірів та пропорцій самої установки. Згідно з розрахунками та експериментальними дослідженнями, було встановлено оптимальні режими синтезу ІОС як необхідні параметри впливу на продукт, що обробляється. Всю цю універсальність об’єднує не тільки подібність та етапи синтезу ІОС, а також іонізація води та взаємопов’язані квантово-фізичні процеси, що відбуваються в біологічному середовищі під час обробки сировини. Крім того, синтез озону супроводжується утворенням іонів різної електричної полярності. Наявність атомарних іонів, оксидів азоту та вуглецю під час синтезу озону має велике значення при обробці продуктів біологічного походження. Виникає необхідність поєднання озонних та іонних технологій для нейтралізації побічних ефектів, шкідливих домішок атомарних іонів, оксидів азоту та вуглецю при синтезі озону та молекулярних іонів за винятком високочастотного електромагнітного поля або постійного пульсуючого поля з довжиною хвилі, яка має шкідливий вплив на організм; альфа-, бета- та особливо гамма-випромінювання, навіть у найнеобхідніших кількостях; виділення радію – радону на рівні, що перевищує його звичайну концентрацію у навколишньому середовищі; ультрафіолетове випромінювання, атомний озон і сполуки азоту, які супроводжують проходження ультрафіолетового світла через повітря; металевий пил будь-якої дисперсії або частинки вуглецю. Важливою складовою іоносфери є діелектрична прокладка генератора ІОС, яка згладжує плазму в розрядному проміжку і є фільтром для газів горіння металів (електродів). Технічний вплив збільшення концентрації озону, зниження електроенергії та витрат, зменшення розмірів і маси конструкції, отримання екологічно чистого озону, молекулярних та атомних іонів, а також їх сумішей досягається за рахунок конструктивних рішень, які не мають аналогів у світі.

Іонно-озонна установка може одночасно виробляти озон та іони з повітря. Іонізація — це процес розщеплення нейтральної молекули на дві різні молекули. Одну заряджену позитивно (ту, що залишилася без електрона), а другу – негативну (з електроном). Повітря проходить через генератор іонів; при нагріванні та охолодженні це повітря насичується негативно зарядженими іонами. Вільні електрони, що виробляються генератором, потрапляють в простір продукту обробки, а потім зв’язуються з молекулами кисню, утворюючи негативні іони. Після обробки отримані аероіони стимулюють активізацію фізико-біохімічних процесів, що відбуваються під час зберігання цукрових буряків, і покращують їх якість.

Способи обробки цукрових буряків

Озон — алотропна модифікація кисню, його молекулярна формула складається з трьох атомів кисню та може існувати у всіх трьох агрегатних станах. Граничні іонні структури відображають дипольний характер молекули озону та пояснюють її специфічну реакційну поведінку, порівняно з киснем, який утворює радикал із двома неспареними електронами. Озоногенератор поглинає молекули кисню з повітря, в результаті чого утворюється потужний електричний заряд. У результаті цієї реакції змінюється склад кисню, утворюється озон. Озон має дезінфікуючу, антибактеріальну та протигрибкову дію. Іонно-озонна установка (Рис. 1) потрібна в харчовій та переробній промисловості, мікробіологічній промисловості, агробізнесі, медицині, фармацевтичній промисловості, екології навколишнього середовища та людини, а також в інших сферах національного та промислового менеджменту, оскільки електрично заряджені частинки синтезуються без кумулятивного утворення шкідливих речовин.

Тому при проектуванні іонно-озонної установки необхідно передбачати концентрацію та кількість озону та іонів, необхідних для ефективної обробки продукції. Дуже важливо визначити технологію обробки продукту, враховувати структуру, вологість, окислювальну здатність і температуру. Також для обробки конкретного продукту необхідно контролювати ці процеси; у зв'язку з чим необхідно передбачити пульт управління, регулювати концентрацію озону, його кількість, а також кількість позитивних та негативних іонів в електричному струмі та швидкість подачі електрично заряджених частинок. Для цього потрібен вентилятор, а при обробці продуктів під надмірним тиском — компресор відповідної потужності.

Метою даної роботи є збільшення ефективності зберігання цукрових буряків шляхом зменшення негативного впливу сонячного випромінювання та пригнічення мікробіологічних процесів із одночасним збільшенням біологічної цінності коренеплодів при довготривалому зберіганні за допомогою озонної та іонно-озонної обробок.

Спосіб зберігання цукрових буряків у кагаті з використанням іонно-озонної установки показано на Рис. 2-4.

Рис. 2. Секції кагату цукрових буряків: 1 – компресор, 2 – іонно-озонна установка, 3 – рукав для подачі іонно-озонної суміші, 4 – нижній насос-аератор з отворами, 5 – верхній насос-аератор з отворами, 6 – поліетиленова плівка з дзеркальною поверхнею, 7 – цукрові буряки

Технологічний процес підготовки цукрових буряків до довготривалого зберігання у кагатах такий:

  1. під час укладання цукрових буряків у кагат встановлюють насоси-аератори 4 і 5. Їх встановлюють по мірі укладання цукрових буряків таким чином, щоб вони ділили кагат на три рівні частини;
  2. після формування кагату насоси-аератори підключаються до іонно-озонної установки 2, що має компресор 1 та рукави для подачі озону або іонно-озонної суміші 3;
  3. після підготовки іонно-озонної установки для обробки цукрових буряків коренеплоди накриваються поліетиленовою плівкою із сонцевідбиваючою поверхнею 7;
  4. кагат повністю накривається поліетиленовою плівкою, залишаючи на рівні землі 0,5-1,0 м відкритої ділянки для свіжого повітря та відпрацьованих газів.

У всіх досліджуваних зразках, включаючи контрольних зразок, було створено однаковий оптимальний режим зберігання. Цукрові буряки зберігалися при температурі +10°С з коливаннями від +5°С до +15°С при відносній вологості повітря 95-98%. Згідно з літературними даними, зберігати буряк рекомендується при температурі +1°С, не нижче 0, при відносній вологості повітря не більше 95%. Але у виробничих умовах забезпечити такий режим неможливо, тому під час дослідження зразки цукрових буряків зберігалися у звичайному режимі. Таким чином досліджувалися режими зберігання у виробничих умовах, які не потребують великих витрат на зберігання.

Проводилося озонування цукрових буряків: концентрація озону в трьох дослідженнях становила 5 мг/м3, 0,5 г/м3 та 2 г/м3 відповідно, час обробки – 20 хв. Щоденний графік обробки: 20 хв. обробки озоном, потім 2 год. перерви, 20 додаткових хвилин обробки озоном, знову 2 год. перерви і так далі цілодобово. За обробленими буряками спостерігали протягом трьох місяців.

Проводилася обробка цукрових буряків іонно-озонною сумішшю: концентрації озону в трьох дослідженнях становили 5 мг/м3, 0,5 г/м3 та 2 г/м3 відповідно; концентрації молекулярних іонів становили 500 од./см3, 50 000 од./см3 і 1 млн од./см3, а час обробки – 20 хв. Добовий графік обробки: 20 хв. іон-озоном, 2 год. перерви, ще 20 хв. обробки іон-озоном, 2 год. перерви і так цілодобово. За обробленими буряками спостерігали протягом трьох місяців. Визначалися зміни фізико-хімічних та мікробіологічних показників цукрових буряків.

При обробці цукрових буряків озоном з концентрацією 5 мг/м3 і 0,5 г/м3 (верхня і нижня подача) їх кислотність знижується до 0,46 градусів, а при концентрації озону 2 г/м3 з верхньою подачею кислотність знижується від 0,71 до 0,63 градусів. З іншого боку, при концентрації озону 2 г/м3 з нижньою подачею кислотність збільшилася до 0,8 градусів. Вміст цукру збільшився в усіх дослідах на 1-2,5%. Це пов'язано з тим, що молекули озону, проникаючи в клітини буряків, сприяють зниженню міжмолекулярного дихання, відповідно сахароза не витрачається на утворення нецукрів.

Результати та обговорення

Проводилася озонова обробка цукрових буряків, концентрація озону в трьох дослідженнях становила 5 мг/м3, 0,5 г/м3 та 2 г/м3 відповідно, тривалість обробки – 20 хв. Щоденний графік обробки: 20 хв. — озоном, 2 год. перерви, 20 додаткових хвилин обробки озоном, 2 год. перерви і так далі цілодобово. Протягом трьох місяців проводилися спостереження за обробленими буряками. Визначено зміни фізико-хімічних та мікробіологічних показників коренеплодів. Результати дослідження фізико-хімічних та мікробіологічних показників контрольної необробленої проби буряків наведено в Таблиці 1. У Таблиці 2 показано вплив озону на зміну вологості, кислотності, цукру, дріжджів та цвілі цукрових буряків.

Таблиця 1. Фізико-хімічні та мікробіологічні показники контрольного зразка цукрових буряків

Із даних Таблиці 2 видно, що обробка озоном знижує вологість цукрових буряків на 1-3%. Також мікробіологічні показники показують, що при обробці озоном із концентрацією 2,0 г/м3 ріст дріжджів зменшується до 6 КУО/г, а розвиток цвілі не спостерігається. Озон має антибактеріальні властивості і допомагає зменшити ріст цвілі та дріжджів. Тому при високій концентрації озону спостерігалося зниження мікробіологічних показників.

Таблиця 2. Вплив озонної обробки на зміни вологості, кислотності, цукру, дріжджів і цвілі цукрових буряків

Результати дослідження фізико-хімічних та мікробіологічних показників цукрових буряків, що зберігалися після обробки іонно-озонною сумішшю, наведені в Таблиці 3.

Згідно з літературними даними, озон і молекулярні іони мають потужну бактерицидну дію, здатні ефективно знищувати різні види цвілі та дріжджів, мікроорганізми та продукти їхнього обміну (токсини), комах-шкідників. При середній концентрації озону 10 мг/м3 і тривалості озонування близько 4 год. термін зберігання овочів, у тому числі цукрових буряків, збільшується в 1,5-2 рази. При цьому майже повністю зберігаються органолептичні та фізико-хімічні властивості, виключається інтоксикація залишковими хімічними речовинами.

Таблиця 3. Вплив іонно-озонної обробки на зміни вологості, кислотності, цукру, дріжджів і цвілі цукрових буряків

Дані Таблиці 3 показують, що іонно-озонна суміш знижує кислотність у 2-3 рази. Вміст цукру в усіх дослідах підвищувався на 2,5-3,5%. Крім того, мікробіологічні показники показують, що при обробці іонно-озонною сумішшю з концентрацією озону 5 мг/м3 і молекулярних іонів 500 од./см3 вміст дріжджів зменшується до 54 КУО/г (верхня подача) і 42 КУО/г ( нижня подача). При обробці з концентрацією озону 2 г/м3 і концентрацією молекулярних іонів 1 млн од./см3 вміст дріжджів зменшується до 44 КУО/г (верхня подача) і 126 КУО/г (нижня подача). Ріст цвілі не спостерігається в жодному з режимів. Крім того, при верхній подачі концентрації озону 0,5 г/м3 і молекулярних іонів 50 тис. од./см3 розвиваються цвіль і дріжджі, тому такий режим обробки не ефективний для зберігання цукрових буряків.

Під час довготривалого зберігання цукрових буряків при обробці озоном та іонно-озонною сумішшю спостерігалися однакові темпи зниження вологості та кислотності, а для іонно-озонної переробки характерне більше накопичення цукру. Цвіль не була виявлена в жодному зі способів обробки, а ріст дріжджів зменшився до незначного рівня — безпечного для зберігання буряків.

Висновки

У даному дослідженні було виявлено, що при обробці озоном кислотність знизилася до 0,6 градусів, а вміст цукру збільшився до 3,3%. При обробці цукрових буряків іонно-озонною сумішшю спостерігалося зниження вологості до 69%, кислотність вдвічі зменшилася, вміст цукру збільшився на 2-3%, при цьому зменшився ріст цвілі та дріжджів. Тому використання іонно-озонної установки дозволить підвищити вміст цукру в буряках під час їх обробки, зберігання, підготовки до переробки та дезінфекції коренеплодів, при цьому збільшиться збереженість буряків при їх довготривалому зберіганні. Результати дослідження показують, що для безпечного довготривалого зберігання цукрових буряків оптимальними є наступні режими обробки:

  • концентрація озону 0,5 г/м3 і 2 г/м3 з верхньою подачею;
  • концентрація озону 5 мг/м3 і молекулярних іонів 500 од./см3 з верхньою або нижньою подачею;
  • концентрація озону 2 г/м3 і молекулярних іонів 1 млн од./см3 з верхньою або нижньою подачею.

Синтез озону та іону не має шкідливих домішок азоту та оксидів вуглецю, в порівнянні з іншими синтезаторами озону світових аналогів, а залишковий озон, отриманий при обробці продуктів АПК, розкладається на кисень, яким збагачуються біологічні структури. Тому фізичні та органолептичні характеристики цукрових буряків покращуються. На відміну від цього, при обробці хімічними реагентами в продуктах переробки залишаються хімічні елементи, які не брали участі в реакціях, можуть накопичуватися в організмі та негативно впливати на нього. Використання озонної та (або) іонно-озонної обробки під час зберігання цукрових буряків забезпечує можливість збереження якісної продукції до початку переробки бурякової маси, а також вмісту води в буряковій масі у вільному стані та нормалізує температурний баланс і вологість. Як показали результати, озонна та іонно-озонна обробки забезпечують максимальне збереження технологічних якостей цукрових буряків із метою збільшення рентабельності переробки буряків на цукор. Загалом озонна та іонно-озонна технології пропонуються для знезараження цукрових буряків, підвищення їх біологічної цінності, екологічної безпеки та економічної ефективності, в порівнянні з іншими подібними технологіями та хімічними реагентами.


1736