Сахарный тростник - Sugarcane

Saccharum officinarum
Выращивание сахарного тростника в Бангладешский научно-исследовательский институт сахарного тростника
Выращивание сахарного тростника, Пенджаб
Цветок сахарного тростника, Доминика
Сахарный тростник

Сахарный тростник или сахарный тростник относятся к нескольким видам и гибридам высокорослых многолетнее растение трава в роду Сахар, племя Andropogoneae, которые используются для сахар производство. Растения от двух до шести метров (от шести до двадцати футов) в высоту с прочными, сочлененными, волокнистыми стеблями, богатыми сахароза, который накапливается в междоузлия стебля. Сахарный тростник принадлежит к семейству трав, Poaceae, экономически важный цветущее растение семья, в которую входят кукуруза, пшеница, рис и сорго, и много корм посевы. Он родом из умеренно-теплых и тропических регионов. Индия, Юго-Восточная Азия и Новая Гвинея.

Сахарный тростник - крупнейшая культура в мире по объему производства, с его производством 1,8 млрд. тонны[1] произведено в 2017 году, при этом на Бразилию приходится 40% мирового производства. В 2012 г. Продовольственная и сельскохозяйственная организация По оценкам, он возделывался на площади около 26 миллионов гектаров (64 миллиона акров) в более чем 90 странах.

Около 70% сахара, производимого в мире, производится из вида сахарного тростника, называемого Saccharum officinarum и гибриды этого вида.[2] Все виды сахарного тростника могут скрещивание, и главный коммерческий сорта сложные гибриды.[3]

На сахарный тростник приходится 79% производимого сахара; большая часть остального сделана из сахарная свекла. В то время как сахарный тростник преимущественно растет в тропических и субтропических регионах, сахарная свекла обычно растет в более холодных регионах с умеренным климатом.

Сахароза (столовый сахар), извлекаемая из сахарного тростника на специализированных фабриках по производству мельниц, используется в качестве сырья в пищевой промышленности или ферментируется для производства этиловый спирт. Продукты, полученные из сахарного тростника, включают: фалернум, патока, ром, кашаса, и жмых. В некоторых регионах люди употребляют сахарный тростник. камыши для изготовления ручек, циновок, ширм и соломы. Молодой, нерасширенный Цветочная голова из Сахарный edule (дурука) едят сырыми, тушеными или жареными и готовят различными способами в Юго-Восточная Азия, в том числе Фиджи и некоторые островные общины Индонезии.[4]

Сахарный тростник был древней культурой Австронезийский и Папуасский народ. Он был представлен Полинезия, Остров Меланезия, и Мадагаскар в доисторические времена через австронезийских моряков. Он также был завезен в Южный Китай и Индию австронезийскими торговцами примерно в 1200–1000 годах до нашей эры. Персы и греки встретили знаменитый «тростник, из которого производят мед без пчел» в Индии между VI и IV веками до нашей эры. Они переняли, а затем распространили земледелие из сахарного тростника.[5] Торговцы начали торговать сахаром, который считался роскошной и дорогой специей, из Индии. В 18 веке нашей эры плантации сахарного тростника начались в Карибском бассейне, Южной Америке, Индийском океане и островных государствах Тихого океана, и потребность в рабочих стала главной движущей силой больших миграций людей, некоторые добровольно соглашались с этим. долговую кабалу[6] и другие принудительно вывезены как рабы.[7]

Этимология

Термин «сахарный тростник» представляет собой сочетание двух слов; сахар и тростник. Первое значение в конечном итоге происходит от санскрит शर्करा (Шаркара), поскольку урожай произошел в Юго-Восточная Азия. По мере того как сахар продавался и распространился на Запад, он стал سُكَّر (суккар) в арабский, Zúcchero в Итальянский, Zuccarum в латинский и в конце концов сукре в обоих Среднефранцузский и Средний английский. Второй термин «тростник» стал использоваться рядом с ним, так как эта культура выращивалась на плантациях в Карибский бассейн, этот термин в конечном итоге иврит -происхождение от קנה (KaNeH) означает «тростник» или «стебель».[8] Этот термин был введен Сефардские евреи в 17 веке в Французская Вест-Индия (Гваделупа и Мартиника ), который говорил Иудео-испанский и собственные сахарные плантации работал их африканские рабы которые давали урожай сахарного тростника, пока они не были изгнаны королем Людовик XIV в 1685 г. в составе Код Нуар.[9]

Описание

Срезанный сахарный тростник

Сахарный тростник - это тропическая многолетняя трава, которая образует у основания боковые побеги, образующие несколько стеблей, обычно от 3 до 4 м (от 10 до 13 футов) в высоту и около 5 см (2 дюйма) в диаметре. Стебли превращаются в стебель тростника, который после созревания составляет около 75% всего растения. Зрелый стебель обычно состоит из 11–16% клетчатки, 12–16% растворимых сахаров, 2–3% несахаров и 63–73% воды. Урожай сахарного тростника чувствителен к климату, типу почвы, поливу, удобрениям, насекомым, борьбе с болезнями, сортам и периоду сбора урожая. Средняя урожайность стеблей тростника составляет 60–70 тонн с гектара (24–28 длинных тонн / акр; 27–31 коротких тонн / акр) в год. Однако эта цифра может варьироваться от 30 до 180 тонн на гектар в зависимости от знаний и подхода к управлению урожаем, используемого при выращивании сахарного тростника. Сахарный тростник - это товарный урожай, но он также используется в качестве корма для скота.[10]

История

Смотрите также: История сахара

Есть два центра приручения сахарного тростника: один для Saccharum officinarum от Папуасы в Новая Гвинея и еще один для Saccharum sinense от Австронезийцы в Тайвань и южный Китай. Папуасы и австронезийцы изначально использовали сахарный тростник в пищу для домашних свиней. Распространение обоих S. officinarum и S. sinense тесно связан с миграцией Австронезийские народы. Сахар барбери выращивался только в Индия после введения S. officinarum.[11][12]

Карта с указанием центров происхождения Saccharum officinarum в Новая Гвинея, S. sinensis на юге Китай и Тайвань, и С. Барбери в Индия; пунктирные стрелки представляют Австронезийский введения[13]

Saccharum officinarum был впервые приручен в Новая Гвинея и острова к востоку от Линия Уоллеса от Папуасы, где это современный центр разнообразия. Начиная примерно с 6000 BP они были выборочно выведенный от родного Saccharum robustum. От Новой Гвинеи он распространился на запад до морская Юго-Восточная Азия после контакта с австронезийцами, где он скрещивался с Saccharum spontaneum.[12]

Второй центр приручения - южный континентальный Китай и Тайвань, где S. sinense был первичным культиген из Австронезийские народы. Слова для обозначения сахарного тростника существуют в Протоавстронезийский языки в Тайвань, реконструированный как * təbuS или ** СебуС, который стал * тебух в Прото-малайско-полинезийский. Это был один из исходные основные культуры из Австронезийские народы от 5500 BP. Введение более сладкого S. officinarum возможно, постепенно вытеснил его по всему ареалу выращивания в приморской Юго-Восточной Азии.[14][15][13][16][17]

Карта, показывающая сахарный тростник в Индии как источник распространения на запад, за ней следуют небольшие районы в Африке, а затем небольшие районы на атлантических островах к западу от Африки.
Распространение сахарного тростника на запад в доисламские времена (показано красным), в средневековье Мусульманский мир (зеленый), а в 15 веке португальцы на архипелаге Мадейра и испанцы на архипелаге Канарские острова (острова к западу от Африки, обведены фиолетовыми линиями)[18]

С острова Юго-Восточная Азия, S. officinarum распространился на восток в Полинезия и Микронезия австронезийскими путешественниками как каноэ примерно на 3500 BP. Он также распространился на запад и север примерно на 3000 человек. BP в Китай и Индию австронезийскими торговцами, где он далее скрещивался с Saccharum sinense и Сахар барбери. Оттуда он распространился дальше на запад Евразия и Средиземноморье.[12][13]

Самое раннее известное производство кристаллического сахара началось в северной Индии. Точная дата производства первого тростникового сахара неясна. Самые ранние свидетельства производства сахара происходят из древних текстов на санскрите и пали.[19][20][21][22] Примерно в 8 веке мусульмане и Араб торговцы ввели сахар из средневековая Индия в другие части Аббасидский халифат в Средиземноморье, Месопотамия, Египет, Северная Африка, и Андалусия. К 10 веку источники утверждают, что каждая деревня в Месопотамия вырос сахарный тростник.[18] Это был один из первых урожаев, привезенных в Америку испанцами, в основном андалузцами, со своих полей в Канарские острова, а португальцы со своих полей в Острова Мадейра.

Христофор Колумб впервые принес сахарный тростник в Карибский бассейн во время своего второго плавания на Америка; первоначально на остров Hispaniola (современный день Гаити и Доминиканская Республика ). В колониальные времена сахар составлял одну сторону торговля треугольником сырья Нового Света, наряду с европейскими промышленными товарами и африканскими рабы. Сахар, часто в виде патоки, доставлялся из Карибского бассейна в Европу или Новую Англию, где его использовали для изготовления рома. Затем прибыль от продажи сахара использовалась для покупки промышленных товаров, которые затем отправлялись в Западную Африку, где их обменивали на рабов. Затем рабов вернули в Карибское море для продажи сахарным заводам. Затем прибыль от продажи рабов использовалась для покупки большего количества сахара, который отправлялся в Европу.

Сахарная плантация в британской колонии Антигуа, 1823

Франция нашел свои острова сахарного тростника настолько ценными, что эффективно торговал своими часть Канады, получивший классическое название "несколько акров снега ", в Великобританию для возвращения Гваделупа, Мартиника и Сент-Люсия в конце Семилетняя война. В Голландский аналогично сохраняется Суринам, сахарная колония в Южная Америка, вместо того, чтобы добиваться возвращения Новые Нидерланды (Нью-Йорк).

Котельные в 17-19 вв. преобразованы сок из сахарного тростника в сахар-сырец. Эти дома были пристроены к сахарным плантациям в западных колониях. Рабы часто запускали процесс кипячения в очень плохих условиях. Прямоугольные ящики из кирпича или камня служили печами с отверстием внизу для разжигания огня и удаления золы. В верхней части каждой печи находилось до семи медных котлов или котлов, каждый меньше и горячее предыдущего. Тростниковый сок начался в самом большом котле. Затем сок нагревали и добавляли известь для удаления примесей. Сок был снят, а затем направлен в котлы все меньшего размера. В последнем чайнике, «учителе», тростниковый сок превратился в сироп. Следующим шагом был охлаждающий поддон, в котором кристаллы сахара затвердевали вокруг липкой сердцевины из патоки. Затем этот сахар-сырец перелопатили из охлаждающего лотка в бочки (деревянные бочки), а оттуда в варочную.

Черно-белое фото сахарного тростника, стоящего в поле
Сахарная плантация на острове Ямайка в конце 19 века

в британская империя рабы были освобождены после 1833 года, и многие больше не работали на плантациях сахарного тростника, когда у них был выбор. Поэтому британским владельцам плантаций сахарного тростника требовались новые рабочие, и они нашли дешевую рабочую силу в Китае, Португалии и Индии.[23][24] Люди были подвержены договор, давняя форма контракта, обязывающая их к принудительному труду на определенный срок; Если не считать фиксированного срока рабства, это напоминало рабство.[25] Первые корабли с наемными рабочими из Индии ушли в 1836 году.[26] Миграции для обслуживания плантаций сахарного тростника привели к тому, что значительное количество этнических индейцев, выходцев из юго-восточной Азии и китайцев поселились в различных частях мира.[27] На некоторых островах и в странах Южная Азия мигранты сейчас составляют от 10 до 50% населения. Плантации сахарного тростника и азиатские этнические группы продолжают процветать в таких странах, как Фиджи, Южная Африка, Бирма, Шри-Ланка, Малайзия, Индонезия, Филиппины, Британская Гвиана, Ямайка, Тринидад, Мартиника, Французская Гвиана, Гваделупа, Гренада, Сент-Люсия, Сент-Винсент, Сент-Китс, Санта-Крус, Суринам, Невис, и Маврикий.[26][28]

Старомодный индийский пресс для сахарного тростника, c. 1905 г.

Между 1863 и 1900 годами торговцы и владельцы плантаций из британской колонии Квинсленд (сейчас состояние Австралия ) привезли от 55000 до 62 500 человек с Юга. Острова Тихого океана работать на плантациях сахарного тростника. По оценкам, треть этих рабочих были принуждены или похищены в рабство (известное как дрозд ). Многим другим платили очень низкую заработную плату. Между 1904 и 1908 годами большая часть из 10 000 оставшихся рабочих была депортирована в попытка сохранить расовую однородность Австралии и защитить белых рабочих от дешевой иностранной рабочей силы.[29]

Кубинец сахар, полученный из сахарного тростника, экспортировался в СССР, где он получил ценовую поддержку и гарантированный рынок. В 1991 Распад советского государства вынудил закрыть большую часть сахарной промышленности Кубы.

Сахарный тростник остается важной частью экономики Гайана, Белиз, Барбадос, и Гаити, вместе сДоминиканская Республика, Гваделупа, Ямайка, и другие острова.

Около 70% производимого в мире сахара производится S. officinarum и гибриды, использующие этот вид.[2]

Литография XIX века Теодора Брея с изображением плантации сахарного тростника: справа - «белый офицер», европейский надзиратель. Рабыни трудятся во время сбора урожая. Слева - плоскодонный сосуд для перевозки тростника.

Выращивание

Плантация сахарного тростника, Маврикий
Плантации сахарного тростника в Бангладеш
Посадка сахарного тростника в Пуэрто-Рико
Поля сахарного тростника

Выращивание сахарного тростника требует тропический или субтропический климат, с минимальной годовой влажностью 60 см (24 дюйма). Это один из самых эффективный фотосинтезаторы в царство растений. Это C4 завод, способные преобразовывать до 1% падающей солнечной энергии в биомассу.[30] В основных регионах выращивания по тропики и субтропики, урожай сахарного тростника может производить более 15 кг / м2 тростника. Когда-то выращивание сахарного тростника в юго-восточном регионе Соединенных Штатов Америки сократилось в последнее время. 20 век, и в основном ограничивается небольшими плантациями в Флорида, Луизиана, и юго-восточный Техас в 21-го века. Выращивание сахарного тростника прекратилось в Гавайи когда в 2016 году закрылась последняя действующая сахарная плантация в штате.[31]

Сахарный тростник выращивают в тропиках и субтропиках в районах с обильным водоснабжением в течение более шести-семи месяцев в году за счет естественных дождей или орошения. Урожай плохо переносит сильные морозы. Таким образом, большая часть сахарного тростника в мире выращивается между 22 ° с. и 22 ° ю., а некоторые до 33 ° с.ш. и 33 ° ю..[32] Если посевы сахарного тростника находятся за пределами этого диапазона, например Натал регионе Южной Африки, это обычно происходит из-за аномальных климатических условий в регионе, таких как теплые океанские течения, протекающие вдоль побережья. Что касается высоты, посевы сахарного тростника встречаются на высоте до 1600 метров или 5200 футов недалеко от экватора в таких странах, как Колумбия, Эквадор, и Перу.[33]

Сахарный тростник можно выращивать на многих почвах: от очень плодородных до хорошо дренированных. Моллисоли, через сильное растрескивание Вертисоли, бесплодная кислота Оксисоли и Ультисоли, торфяной Гистосоли, к скалистым Andisols. Обилие солнечного света и воды увеличивают производство тростника. Это сделало пустынные страны с хорошими ирригационными сооружениями, такие как Египет, одними из самых урожайных регионов выращивания сахарного тростника.

Хотя некоторые сахарные тростники дают семена, современное срезание стеблей стало наиболее распространенным методом размножения.[34] Каждый черенок должен содержать хотя бы одну почку, и иногда черенки сажают вручную. В более технологически развитых странах, таких как США и Австралия, посадка заготовок обычное дело. Заготовки (стебли или секции стеблей), собранные механическим комбайном, высаживаются машиной, которая открывает и повторно мелирует землю. После посадки стебель можно собирать несколько раз; после каждого сбора урожая тростник поднимает новые стебли, называемые ratoons. Последовательные сборы урожая приводят к снижению урожайности, что в конечном итоге оправдывает пересадку. Обычно собирают от 2 до 10 урожаев в зависимости от вида культуры. В стране с механическим сельским хозяйством, где требуется высокая урожайность на больших полях, как, например, в Северной Америке, сахарный тростник пересаживают после двух или трех урожаев, чтобы избежать снижения урожайности. В странах с более традиционным типом сельского хозяйства с небольшими полями и ручной сбор урожая, как на французском острове La Réunion, сахарный тростник часто собирают за 10 лет до повторной посадки.

Сахарный тростник собирают вручную и механическим способом. Ручной сбор урожая составляет более половины производства и является доминирующим в развивающихся странах. При ручной уборке поле сначала поджигается. Огонь сжигает сухие листья и прогоняет или убивает ядовитых змей, не повреждая стебли и корни. Затем комбайны срезают тростник чуть выше уровня земли, используя тростниковые ножи или мачете. Опытный комбайн может срезать 500 кг (1100 фунтов) сахарного тростника в час.[нужна цитата ]

При механической уборке используется комбинировать, или комбайн для уборки сахарного тростника.[35] Серия Austoft 7000, оригинальная современная конструкция харвестера, теперь копируется другими компаниями, включая Cameco /Джон Дир.[нужна цитата ] Машина разрезает тростник у основания стебля, срезает листья, режет тростник на кусочки одинаковой длины и помещает его в транспортер, следующий рядом. Затем комбайн выдувает мусор обратно на поле. Такие машины могут собирать 100 длинных тонн (100 т) за час; однако собранный тростник необходимо быстро перерабатывать. После срезания сахарный тростник начинает терять содержание сахара, и повреждение тростника во время механической уборки ускоряет это снижение. Это снижение компенсируется тем, что современный измельчитель-харвестер может завершить уборку быстрее и эффективнее, чем ручная резка и погрузка. Austoft также разработала серию гидравлических высокоподъемных полевых транспортеров, которые работают вместе с их харвестерами, чтобы обеспечить еще более быструю транспортировку тростника, например, на ближайший железнодорожный подъезд. Эта механическая уборка не требует поджигания поля; остатки, оставленные машиной на поле, состоят из ботвы сахарного тростника и мертвых листьев, которые служат мульчей для следующего посева.

Плантации сахарного тростника в Бразилии, крупнейший производитель в мире

Вредители

В тростниковый жук (также известный как тростниковая личинка) может существенно снизить урожайность за счет поедания корней; им можно управлять с помощью имидаклоприд (Конфидор) или хлорпирифос (Лорсбан). Другими важными вредителями являются личинки некоторых бабочка / моль виды, в том числе реповая моль, то бурильщик сахарного тростника (Diatraea saccharalis), Африканский мотыль сахарного тростника (Эльдана сахарина), мексиканский рисовый мотылек (Eoreuma лофтини), Африканский совий червь (Spodoptera excepta), муравьи-листорезы, термиты, слюнки (особенно Маханарва фимбриолата и Deois flavopicta), а жук Мигдолус фрианус. В саженец насекомое Eumetopina flavipes действует как вирус вектор, вызывающий болезнь сахарного тростника раму трюк.[36][37]

Патогены

Основная статья: Список болезней сахарного тростника

Сахарный тростник заражают многочисленные патогены, например, болезнь побегов сахарного тростника, вызванная: Фитоплазма, болезнь хлыста или головня сахарного тростника, Покка Боенг вызванный Fusarium moniliforme, Xanthomonas axonopodis бактерии вызывают болезнь десен, и красная гниль болезнь, вызванная Colletotrichum falcatum. Вирусный болезни, поражающие сахарный тростник, включают: вирус мозаики сахарного тростника, вирус полосы кукурузы и вирус желтых листьев сахарного тростника.[38]

Фиксация азота

Некоторые сорта сахарного тростника способны фиксация атмосферного азота в связи с бактерией Gluconacetobacter diazotrophicus.[39] в отличие бобовые и другие азотфиксирующие растения, образующие корневые узелки в почве вместе с бактериями, G. diazotrophicus живет в межклеточных пространствах стебля сахарного тростника.[40][41] Покрытие семян бактериями - это недавно разработанная технология, которая позволяет каждому виду сельскохозяйственных культур фиксировать азот для собственного использования.[42]

Условия для работников сахарного тростника

По оценкам, за последние два десятилетия в Центральной Америке от хронической болезни почек (ХБП) умерло не менее 20 000 человек, большинство из них - работники сахарного тростника на побережье Тихого океана. Это может быть связано с долгой работой на жаре без достаточного потребления жидкости.[43]

Обработка

Нецентробежный тростниковый сахар (джаггери) производство рядом Озеро Инле (Мьянма ). Стадия дробления и варки.

Традиционно обработка сахарного тростника требует двух этапов. Мельницы извлекают сахар-сырец из свежесобранного тростника, и "белый" сахар иногда производится сразу после первого этапа на сахарных заводах, предназначенных для местного потребления. Кристаллы сахара выглядят естественно белого цвета в процессе кристаллизации. Добавляется диоксид серы. для подавления образования молекул, вызывающих цвет, а также для стабилизации сахарного сока во время испарения.[44][45] Нефтеперерабатывающие заводы, часто расположенные ближе к потребителям в Северной Америке, Европе и Японии, затем производят белый рафинированный сахар, который на 99% состоит из сахарозы. Эти два этапа медленно сливаются. Рост благосостояния в тропиках, производящих сахар, увеличил спрос на продукты из сахара-рафинада, что привело к тенденции к комбинированному измельчению и рафинированию.

Фрезерование

Основная статья: Фабрика сахарного тростника
Фотография человека, держащего штангу, проникающую в большой резервуар
Ручное извлечение сока из сахарного тростника
Фото тягача с прицепом
Грузовик везет тростник на сахарный завод во Флориде.

Производство сахарного тростника тростниковый сахар (сахароза) из сахарного тростника. Другие продукты переработки включают жом, патоку и фильтровальный кек.

Багасса, остаточное сухое волокно тростника после отжима сока тростника, используется для нескольких целей:[46]

  • топливо для котлов и печей,
  • производство бумаги, картонных изделий и восстановленного картона,
  • сельскохозяйственная мульча и многое другое,
  • как сырье для производства химикатов.
Фотография более короткого здания с дымом, выходящим из дымовой трубы, рядом с пятиэтажным офисным зданием
Завод по переработке сахарного тростника Санта-Элиза в Сертанозиньо, один из крупнейших и старейших в Бразилии

В первую очередь жмых и остатки жмыха используются в качестве источника топлива для котлов при производстве технологического пара на сахарных заводах. Высушенный фильтр-кек используется в качестве добавки к корму для животных, удобрения и источника воска сахарного тростника.

Меласса выпускается двух видов: Blackstrap, имеющий характерный сильный аромат и более чистый патока сироп. Меласса Blackstrap продается как пищевая и диетическая добавка. Он также является обычным ингредиентом кормов для животных, используется для производства этиловый спирт и ром, а также в производстве лимонная кислота. Сиропы из более чистой мелассы продаются как патока, а также могут быть смешаны с кленовый сироп, инвертировать сахара, или кукурузный сироп. Обе формы патоки используются в выпечке.

Рафинирование

Кристаллы коричневого и белого сахара

Рафинирование сахара дополнительно очищает сахар-сырец. Сначала его смешивают с густым сиропом, а затем центрифугируют в процессе, называемом «аффинация». Его цель - смыть внешнее покрытие кристаллов сахара, которое менее чистое, чем внутренняя часть кристалла. Затем оставшийся сахар растворяют, чтобы получить сироп с содержанием твердого вещества около 60% по весу.

Раствор сахара осветляют добавлением фосфорная кислота и гидроксид кальция, которые объединяются, чтобы осадить фосфат кальция. Частицы фосфата кальция захватывают одни примеси и поглощают другие, а затем всплывают в верхнюю часть резервуара, где их можно снять. Альтернативой этому методу «фосфатирования» является «карбонизация ", который аналогичен, но использует углекислый газ и гидроксид кальция для получения карбонат кальция осадок.

После фильтрации оставшихся твердых частиц осветленный сироп обесцвечивается фильтрованием через Активированный уголь. Костный уголь или активированный уголь на основе угля традиционно используется в этой роли.[47] Некоторые оставшиеся цветообразующие примеси адсорбированный углеродом. Затем очищенный сироп концентрируют до перенасыщения и многократно кристаллизуют в вакууме, чтобы получить белый рафинированный сахар. Как и на сахарном заводе, кристаллы сахара отделяются от патоки центрифугированием. Дополнительный сахар извлекается путем смешивания оставшегося сиропа с промывками от аффинации и повторной кристаллизации для получения коричневый сахар. Когда экономически невозможно извлечь больше сахара, конечная патока по-прежнему содержит 20–30% сахарозы и 15–25% глюкозы и фруктозы.

Производить гранулированый сахар, в котором отдельные зерна не слипаются, сахар необходимо сушить, сначала нагревая в роторной сушилке, а затем продувая через него прохладный воздух в течение нескольких дней.

Сироп из тростника

Ленточный тростник - это субтропический вид, который когда-то широко выращивался на юге Соединенных Штатов, как на севере, так и на побережье. Северная Каролина. Сок добывался с помощью дробилок с приводом от лошади или мула; сок был кипячен, вроде кленовый сироп на плоской сковороде, а затем использовать в виде сиропа в качестве пищевого подсластителя.[48] В настоящее время это не коммерческая культура, но некоторые производители находят готовые продажи для своей продукции.[нужна цитата ]

Загрязнение от переработки сахарного тростника

Твердые частицы, продукты сгорания и летучие органические соединения являются основными загрязнителями, выделяемыми при переработке сахарного тростника.[46] Продукты сгорания включают оксиды азота (NOИкс), оксид углерода (CO), CO2, и оксиды серы (SOИкс). Потенциальные источники выбросов включают грануляторы сахара, оборудование для транспортировки и упаковки сахара, операции по разгрузке, котлы, печи для регенерации гранулированного угля и угля, системы транспортировки регенерированного адсорбента, печи и погрузочно-разгрузочное оборудование (на некоторых объектах), резервуары для карбонизации, многофункциональные выпарные станции , и вакуумные кастрюли. Современные технологии предотвращения загрязнения способны устранить все эти потенциальные загрязнители.[нужна цитата ]

Производство

Производство сахарного тростника в 2018 году
СтраныПроизводство
(миллионы тонны )
 Бразилия746.8
 Индия376.9
 Китай108.1
 Таиланд104.4
 Пакистан67.2
 Мексика56.8
 Колумбия36.2
 Гватемала35.5
 Австралия33.5
 Соединенные Штаты31.3
Мир1,907
Источник: ФАОСТАТ, Организация Объединенных Наций[49]
Карта производства сахарного тростника

Мировое производство сахарного тростника в 2018 году составило 1,91 миллиарда тонн, при этом Бразилия производила 39% мирового производства, Индия - 20%, а Китай и Таиланд производили около 6% каждый (таблица).

В 2018 году во всем мире под выращивание сахарного тростника было отведено 26 миллионов гектаров.[49] Средняя урожайность сахарного тростника в мире в 2018 году составила 73 тонны с гектара, во главе с Перу 121 тонна на гектар.[49] Теоретически возможная урожайность сахарного тростника составляет около 280 тонн с гектара в год, а небольшие экспериментальные участки в Бразилии продемонстрировали урожайность 236–280 тонн тростника с гектара.[50][51]

Этиловый спирт

Дальнейшая информация: Этанол топливо
Смотрите также: Биотопливо
Топливный насос в Бразилии, предлагающий тростниковый этанол (A) и бензин (G).

Этанол обычно доступен как побочный продукт производства сахара. Его можно использовать в качестве биотоплива, альтернативного бензину, и он широко используется в автомобилях в Бразилии. Это альтернатива бензину и может стать основным продуктом переработки сахарного тростника, а не сахаром.

В Бразилии бензин должен содержать не менее 22% биоэтанола.[52] Этот биоэтанол получают из крупного урожая сахарного тростника в Бразилии.

Производство этанола из сахарного тростника более энергоэффективно, чем из кукурузы или сахарной свеклы или пальмового / растительного масла, особенно если тростниковый жмых используется для производства тепла и электроэнергии для этого процесса. Более того, если биотопливо используется для растениеводства и транспорта, потребление ископаемой энергии, необходимое для каждой единицы энергии этанола, может быть очень низким. По оценкам EIA, с интегрированной технологией производства сахарного тростника и этанола, CO2 выбросы могут быть на 90% ниже, чем у обычного бензина.[52]

Учебник по возобновляемой энергии[53] описывает преобразование энергии:

В настоящее время в Бразилии ежегодно производится 75 тонн сахарного тростника-сырца с гектара. Тростник, доставленный на перерабатывающий завод, называется обожженным и обрезанным (b и c), и составляет 77% массы сырого тростника. Причина этого сокращения заключается в том, что стебли отделяются от листьев (которые сжигаются и чей пепел остается на поле в качестве удобрения), а также от корней, которые остаются в земле для прорастания следующего урожая. Таким образом, среднее производство тростника составляет 58 тонн b & c с гектара в год.

Каждая тонна b & c дает 740 кг сока (135 кг сахарозы и 605 кг воды) и 260 кг влажного жома (130 кг сухого жома). Поскольку нижняя теплотворная способность сахарозы составляет 16,5 МJ / кг, а у жома - 19,2 МДж / кг, общая теплотворная способность тонны b & c составляет 4,7 ГДж, из которых 2,2 ГДж приходится на сахарозу и 2,5 - на жмых.

Производимая биомасса на гектар в год составляет 0,27 ТДж. Это эквивалентно 0,86 Вт на квадратный метр. Предполагая, что средняя инсоляция составляет 225 Вт на квадратный метр, фотосинтетическая эффективность сахарного тростника составляет 0,38%.

135 кг сахарозы, содержащейся в 1 тонне b & c, превращаются в 70 литров этанола с энергией сгорания 1,7 ГДж. Таким образом, практическая эффективность преобразования сахарозы в этанол составляет 76% (по сравнению с теоретическими 97%).

Один гектар сахарного тростника дает 4 000 литров этанола в год (без каких-либо дополнительных затрат энергии, поскольку произведенный жмых превышает количество, необходимое для дистилляции конечного продукта). Однако сюда не входит энергия, используемая для обработки почвы, транспортировки и т. Д. Таким образом, эффективность преобразования солнечной энергии в этанол составляет 0,13%.

Приложения из багассы

Жом сахарного тростника

Сахарный тростник - основная культура во многих странах. Это одно из растений с самой высокой эффективностью биоконверсии. Урожай сахарного тростника может эффективно использовать солнечную энергию, давая около 55 тонн сухого вещества с гектара земли в год. После сбора урожая урожай производит сахарный сок и жмых, волокнистое сухое вещество. Это сухое вещество представляет собой биомассу, которая может использоваться в качестве топлива для производства энергии. Жмых также можно использовать в качестве альтернативного источника целлюлозы для производства бумаги.[54]

Жмых сахарного тростника - потенциально богатый источник энергии для крупных производителей сахарного тростника, таких как Бразилия, Индия и Китай. Согласно одному отчету, при использовании новейших технологий жмых, ежегодно производимый в Бразилии, может удовлетворить 20% энергопотребления Бразилии к 2020 году.[55]

Производство электроэнергии

Ряд стран, в частности стран, испытывающих недостаток в ископаемом топливе, приняли меры по энергосбережению и повышению эффективности, чтобы свести к минимуму энергию, используемую при переработке тростника, и экспортировать излишки электроэнергии в сеть. Багасса обычно сжигается для производства пара, который, в свою очередь, создает электричество. Текущие технологии, например, используемые в Маврикий, производят более 100 кВтч электроэнергии на тонну жома. При общем мировом урожае сахарного тростника более одного миллиарда тонн в год глобальный энергетический потенциал из жома составляет более 100 000 ГВтч.[56] Используя Маврикий в качестве ориентира, можно было бы ежегодно производить 10 000 ГВт / ч дополнительной электроэнергии на всей территории. Африка.[57] Производство электроэнергии из жома может стать весьма важным, особенно для сельского населения стран, производящих сахарный тростник.

Современные когенерационные установки проектируются для производства от 200 до 300 кВтч электроэнергии на тонну жмыха.[58][59] Поскольку сахарный тростник является сезонной культурой, вскоре после сбора урожая предложение жома достигнет пика, что потребует от электростанций стратегического управления хранением жома.

Производство биогаза

Более экологичной альтернативой сжиганию жома для производства электроэнергии является превращение жома в биогаз. Технологии разрабатываются для использования ферменты превратить жом в передовой биотопливо и биогаз.[55]

Сахарный тростник в пищу

Тростниковый сок[60]
Sugarcanejuice.jpg
Свежевыжатый сок сахарного тростника
Пищевая ценность на 100 грамм
Энергия242 кДж (58 ккал)
13,11 г
Сахара12,85 г
Пищевые волокна0,56 г
0.40
0,16 г
ВитаминыКоличество % DV†
Витамин B6
31%
0,40 мг
Фолиевая кислота (B9)
11%
44,53 мкг
Витамин C
8%
6,73 мг
МинералыКоличество % DV†
Кальций
2%
18 мг
Утюг
9%
1,12 мг
Магний
4%
13,03 мг
Фосфор
3%
22,08 мг
Калий
3%
150 мг
Натрий
0%
1,16 мг
Цинк
1%
0,14 мг
Информация о питательных веществах из индийской базы данных о составе пищевых продуктов
†Проценты приблизительно рассчитываются с использованием Рекомендации США для взрослых.
Источник: База данных питательных веществ USDA

В большинстве стран, где выращивают сахарный тростник, есть несколько продуктов и популярных блюд, полученных непосредственно из него, например:

  • Сахарный тростник-сырец: жевать для извлечения сока
  • Саюр нгантен: an индонезийский суп на основе трубка (Сахарный edule), разновидность сахарного тростника.
  • Сок из сахарного тростника: сочетание свежего сока, полученного вручную или на небольших мельницах, с добавлением лимона и льда для приготовления популярного напитка, известного под разными названиями. Air Tebu, Усача Расс, гуараб, гуарапа гуарапо папелон, Асир Асаб, Ганна Шарбат, Mosto, Кальдо-де-Кана, nước miá.
  • Сироп: традиционный подсластитель в безалкогольных напитках, в настоящее время вытесняемый в США кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы, который дешевле из-за субсидий на кукурузу и тарифов на сахар.[61]
  • Меласса: используется как подсластитель и сироп, сопровождающий другие продукты, такие как сыр или печенье
  • Неочищенный пальмовый сахар: затвердевшая патока, известная как гур, гуд, или гул в Индии его традиционно производят путем выпаривания сока для образования густого осадка, а затем его охлаждения и формования в ведрах. Современное производство частично сушит сок с помощью замораживания, чтобы уменьшить карамелизацию и осветлить его цвет. Он используется как подсластитель при приготовлении традиционных блюд, сладостей и десертов.
  • Falernum: сладкий слабоалкогольный напиток из сока сахарного тростника.
  • Cachaça: самый популярный дистиллированный алкогольный напиток в Бразилии; ликер из сока сахарного тростника.
  • Ром: ликер, приготовленный из продуктов сахарного тростника, обычно патоки, но иногда также и тростникового сока. Чаще всего его производят в Карибском бассейне и его окрестностях.
  • Basi: это ферментированный алкогольный напиток из сока сахарного тростника, произведенный в Филиппины и Гайана.
  • Panela: твердые кусочки сахарозы и фруктоза получается в результате кипячения и выпаривания сока сахарного тростника; основной продукт питания в Колумбии и других странах Южной и Центральной Америки
  • Rapadura: сладкая мука, являющаяся одним из самых простых видов рафинированного сока сахарного тростника, распространена в странах Латинской Америки, таких как Бразилия, Аргентина и Венесуэла (где она известна как папелон) и Карибский бассейн.
  • Рок-леденец: кристаллизованный тростниковый сок
  • Gâteau de Sirop

Сахарный тростник в качестве корма

Многие части сахарного тростника обычно используются в качестве корма для животных при выращивании растений. Листья служат хорошим кормом для жвачных животных.[62]

Галерея

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ «Мировое производство сахарного тростника, 2018». Statista. Получено 2020-10-17.
  2. ^ а б «Растения и грибы: Saccharum officinarum (сахарный тростник)». Королевский ботанический сад, Кью. Архивировано из оригинал на 2012-06-04.
  3. ^ Вилела, Мариан де Мендонса; Дель-Бем, Луис-Эдуардо; Ван Слейс, Мари-Энн; Де Сетта, Наталия; Китадзима, Жоао Паулу; и другие. (2017). "Анализ трех гомо / гомеологических областей сахарного тростника предполагает независимые события полиплоидизации Saccharum officinarum и Saccharum spontaneum". Геномная биология и эволюция. 9 (2): 266–278. Дои:10.1093 / gbe / evw293. ЧВК  5381655. PMID  28082603.
  4. ^ «Потребительские предпочтения в отношении местных овощей» (PDF). Всемирный центр агролесоводства. 2009 г.
  5. ^ «Справочник по агробизнесу: сахар свекловичный белый» (PDF). Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций. 2009 г.
  6. ^ «Индийские наемные рабочие». Национальный архив правительства Соединенного Королевства. 2010 г.
  7. ^ Минц, Сидней (1986). Сладость и сила: место сахара в современной истории. Пингвин. ISBN  978-0-14-009233-2.
  8. ^ Мозесон, Исаак (2000). Слово: словарь, раскрывающий еврейский источник английского языка. SP Книги. п. 40. ISBN  1561719420.
  9. ^ «Иудео-испанское происхождение сахарного тростника». The Times of Israel. 10 сентября 2019.
  10. ^ Перес, Рена (1997). «Глава 3: Сахарный тростник». Кормление свиней в тропиках. Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций. Архивировано из оригинал 21 февраля 2018 г.. Получено 2 сентября 2018.
  11. ^ Дэниелс, Джон; Дэниелс, Кристиан (апрель 1993 г.). «Сахарный тростник в предыстории». Археология в Океании. 28 (1): 1–7. Дои:10.1002 / j.1834-4453.1993.tb00309.x.
  12. ^ а б c Патерсон, Эндрю Х .; Мур, Пол Х .; Том Л., Тью (2012). "Генофонд Сахар Виды и их улучшение ». В Патерсоне, Эндрю Х. (ред.). Геномика сахарин. Springer Science & Business Media. С. 43–72. ISBN  9781441959478.
  13. ^ а б c Дэниелс, Кристиан; Мензис, Николас К. (1996). Нидхэм, Джозеф (ред.). Наука и цивилизация в Китае: Том 6, Биология и биологические технологии, Часть 3, Агропромышленность и лесное хозяйство. Издательство Кембриджского университета. С. 177–185. ISBN  9780521419994.
  14. ^ Blust, Роберт (1984–1985). «Австронезийская родина: лингвистическая перспектива». Азиатские перспективы. 26 (1): 44–67. HDL:10125/16918.
  15. ^ Сприггс, Мэтью (2 января 2015 г.). «Археология и австронезийская экспансия: где мы сейчас?». Античность. 85 (328): 510–528. Дои:10.1017 / S0003598X00067910.
  16. ^ Альджанаби, Салах М. (1998). «Генетика, филогенетика и сравнительная генетика Сахар L., полисомный полиплоид Poales: Andropogoneae ». В Эль-Гевели, М. Раафат (ред.). Годовой обзор биотехнологии. 4. Elsevier Science B.V., стр. 285–320. ISBN  9780444829719.
  17. ^ Болдик, Джулиан (2013). Древние религии австронезийского мира: от Австралазии до Тайваня. И. Б. Таурис. п. 2. ISBN  9780857733573.
  18. ^ а б Уотсон, Эндрю (1983). Сельскохозяйственные инновации в раннем исламском мире. Издательство Кембриджского университета. С. 26–27. ISBN  9780521247115
  19. ^ Ватт, Джордж (1893), Экономические продукты Индии, W. H. Allen & Co., Том 6, Часть II, стр. 29–30
  20. ^ Хилл, Дж. (1902), Англо-американская энциклопедия, Vol. 7, стр. 725
  21. ^ Лаки, Томас Д. (1973) Справочник по пищевым добавкам CRC, 2-е издание, Furia, Thomas E. (ed.) Vol. 1, гл. 1. п. 7. ISBN  978-0849305429
  22. ^ Снодграсс, Мэри Эллен (2004) Энциклопедия истории кухни, Рутледж, стр. 145–146. ISBN  978-1579583804
  23. ^ Лай, Уолтон (1993). Подневольный труд, карибский сахар: китайские и индийские мигранты в Британскую Вест-Индию, 1838–1918 гг.. ISBN  978-0-8018-7746-9.
  24. ^ Вертовик, Стивен (1995). Робин Коэн (ред.). Кембриджский обзор мировой миграции. стр.57–68. ISBN  978-0-521-44405-7.
  25. ^ Тинкер, Хью (1993). Новая система рабства. Хансиб Паблишинг, Лондон. ISBN  978-1-870518-18-5.
  26. ^ а б "Принудительный труд". Национальный архив правительства Соединенного Королевства. 2010 г.
  27. ^ Лоуренс, К. (1994). Вопрос о труде: иммиграция по контракту в Тринидад и Британскую Гвиану, 1875–1917 гг.. St Martin's Press. ISBN  978-0-312-12172-3.
  28. ^ «День прибытия индейцев Сент-Люсии». Карибские повторяющиеся острова. 2009 г.
  29. ^ Фланаган, Трейси; Уилки, Мередит; Юлиано, Сюзанна. «Австралийские жители островов Южного моря: век расовой дискриминации в соответствии с австралийским законодательством». Австралийская комиссия по правам человека. Архивировано из оригинал 14 марта 2011 г.
  30. ^ Уитмарш, Джон (1999). «Фотосинтетический процесс». В GS Singhal; G Renger; СК Сопоры; K-D Irrgang; Говинджи (ред.). Концепции фотобиологии: фотосинтез и фотоморфогенез. Издательство Нароса / Нью-Дели и Академик Клувер / Дордрехт. С. 11–51. ISBN  978-9401060264.
  31. ^ Соломон, Молли (17 декабря 2016 г.). «Последние дни гавайского сахара». Национальное общественное радио США - Гавайи. Получено 21 октября 2019.
  32. ^ Рольф, Джордж (1873). Кое-что о сахаре: его история, рост, производство и распространение. Сан-Франциско, Дж. Дж. Ньюбегин.
  33. ^ Гриффи, Питер (2000). "Saccharum Officinarum". Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций.
  34. ^ Бассам, Насир Эль (2010). Справочник по биоэнергетическим культурам: полный справочник по видам, развитию и применению. Earthscan. ISBN  9781849774789.
  35. ^ «Сборщик сахарного тростника режет сорок тонн в час». Ежемесячный журнал Popular Mechanics. Журналы Hearst. Июль 1930 г.. Получено 2012-04-02.
  36. ^ Малеин, Патрик. «Как найти новенькие болезни сахарного тростника!». Биологические науки в Оксфорде. Архивировано из оригинал 11 августа 2007 г.
  37. ^ Odiyo, Питер Оньянго (декабрь 1981 г.). "Развитие первых вспышек африканской совки, Spodoptera excepta (Прогулка.) Между Кенией и Танзанией в «межсезонье» с июля по декабрь ». Международный журнал науки о тропических насекомых. 1 (4): 305–318. Дои:10.1017 / S1742758400000606. S2CID  85994702.
  38. ^ Гонсалвеш, Маркос; Пинто, Лучиана; Крест, Сильвана; Лэнделл, Маркос (9 ноября 2011 г.). «Вирусные заболевания сахарного тростника. Постоянная проблема выращивания сахарного тростника в Бразилии». Функциональная наука о растениях и биотехнология. 6: 108–116.
  39. ^ Yamada, Y .; Хосино, К .; Исикава, Т. (1998). "Gluconacetobacter корриг. ‡ (Gluconoacetobacter [sic]). В подтверждение публикации новых имен и новых комбинаций, ранее эффективно опубликованных за пределами IJSB, список № 64 " (PDF). Int J Syst Bacteriol. 48 (1): 327–328. Дои:10.1099/00207713-48-1-327. Получено 2020-03-13.
  40. ^ Dong, Z .; и другие. (1994). «Азотфиксирующий эндофит стеблей сахарного тростника (новая роль апопласта)». Физиология растений. 105 (4): 1139–1147. Дои:10.1104 / pp.105.4.1139. ЧВК  159442. PMID  12232271.
  41. ^ Boddey, R.M .; Urquiaga, S .; Reis, V .; Дёберейнер, Дж. (Ноябрь 1991 г.). «Биологическая азотфиксация сахарного тростника». Растение и почва. 137 (1): 111–117. Дои:10.1007 / BF02187441. S2CID  27437118.
  42. ^ Кокинг, E. C .; Stone, P.J .; Дэйви, М. Р. (2006). «Внутриклеточная колонизация корней Arabidopsis и сельскохозяйственных культур путем Gluconacetobacter diazotrophicus". Клеточная биология и биология развития in vitro - растения. 42: 74–82. Дои:10.1079 / IVP2005716. S2CID  24642832.
  43. ^ Лахани, Нина (16 февраля 2015 г.). «Никарагуанцы требуют принятия мер в связи с болезнью, убившей тысячи рабочих сахарного тростника». Хранитель. Получено 2015-04-09.
  44. ^ Штейндл, Родерик (2005). «Осветление сиропа для выращивания белого сахара на плантациях в соответствии с новыми стандартами качества» (PDF). В Хогарте, DM (ред.). Материалы XXV Конгресса Международного общества технологов сахарного тростника. Гватемала, город Гватемала. С. 106–116.
  45. ^ Стандарт CODEX для сахаров (PDF) (Отчет).
  46. ^ а б «Переработка сахарного тростника» (PDF). Агентство по охране окружающей среды, США. 2005 г.
  47. ^ Якубов, Жанна (2007). «Является ли ваш сахар веганом? Обновленная информация о методах переработки сахара» (PDF). Вегетарианский журнал. Vol. 26 нет. 4. С. 15–19.. Получено 2007-04-04.
  48. ^ Каузер, Р. Л. (январь – март 1978 г.). "Сироп из тростниковой ленты". Фольклорная пластинка Кентукки.
  49. ^ а б c «Производство сахарного тростника в 2018 году, культуры / регионы / Мировой список / Производство (списки выбора)». Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН, Корпоративная статистическая база данных (FAOSTAT). 2019 г.. Получено 10 октября 2020.
  50. ^ Богден А.В. (1977). Тропические пастбища и кормовые растения (тропическое сельское хозяйство). Longman Group (Дальний Восток), Лимитед. ISBN  978-0582466760.
  51. ^ Герцог, Джеймс (1983). "Saccharum officinarum L." Университет Пердью.
  52. ^ а б «Основы энергетических технологий МЭА: производство биотоплива» (PDF). Международное энергетическое агентство. 2007. Архивировано с оригинал (PDF) на 2010-06-15. Получено 2012-02-01.
  53. ^ да Роса, А. (2005) Основы процессов использования возобновляемых источников энергии. Эльзевир. С. 501–502. ISBN  978-0-12-088510-7
  54. ^ Рейни, Томас; Кови, Джефф; Шор, Деннис (декабрь 2006 г.). «Анализ австралийских регионов сахарного тростника для производства жмыха бумаги». Международный Сахарный Журнал. 108 (1295): 640–644.
  55. ^ а б «Cetrel и Novozymes для производства биогаза и электроэнергии из жмыха». Деловой провод. 14 декабря 2009 г.
  56. ^ «Отчет Уэйда о глобальной когенерации из багассы: высокоэффективная когенерация из багассы может удовлетворить до 25% национального спроса в странах-производителях тростника» (PDF) (Пресс-релиз). Всемирный альянс за децентрализованную энергетику. 15 июня 2004 г.. Получено 2020-03-13.
    Bagasse Cogen - Global Review and Potential (Отчет). Всемирный альянс за децентрализованную энергетику. 2004 г.
  57. ^ «Энергетическая когенерация из сахарного тростника из багассы - уроки Маврикия» (PDF). Объединенные народы. 2005 г.
  58. ^ «Паровое хозяйство и когенерация на заводах по производству тростникового сахара» (PDF). Международный Сахарный Журнал. 92 (1099): 131–140. 1990. Архивировано с оригинал (PDF) 24 декабря 2010 г.
  59. ^ Холланда, Эрбер (2010). Обзор торговли и окружающей среды. Организация Объединенных Наций. С. 68–80. ISBN  978-92-1-112782-9.
  60. ^ "Таблицы состава индийской пищи". Национальный институт питания, Индийский совет медицинских исследований. 2017 г.
  61. ^ Поллан М (12 октября 2003 г.). "(Агро) культурные противоречия ожирения". Нью-Йорк Таймс.
  62. ^ Heuzé, V .; Thiollet, H .; Tran, G .; Лебас Ф. (5 июля 2018 г.). «Корм сахарный тростник, цельное растение». Feedipedia, программа INRA, CIRAD, AFZ и FAO. Получено 11 апреля 2019.

внешние ссылки