چغندر قند و کاربردهای آن

چغندر قند یکی از اصلی ترین محصولات کشاورزی کشت شده در جهان است. دلیل کشت گسترده این محصول استراتژیک را می توان در کاربردهای فراوان این گیاه در صنایع مختلف جستجو کرد. در این مقاله به بررسی چغندر قند و کاربردهای آن پرداخته ایم.

چغندر قند چیست؟

این گیاه از تیره اسفناج است که به صورت گیاهی یکساله کشت می شود.  چغندر قند معمولا در آب و هوای کوهستانی از رشد و کیفیت مطلوبی برخوردار است. طول دوره رشد چغندر قند، به منظور استحصال قند 6 تا 9 ماه تخمین زده شده است.

چغندر قند با شرایط محیطی متنوعی سازگاری دارد. این گیاه نسبت به گرما، سرما، خشکسالی و شوری خاک نسبتا مقاوم است. به طور کلی عوامل محیطی مانند حرارت، نور، رطوبت و خاک و … تا حد زیادی تعیین کننده میزان رشد و ذخیره قند در ریشه ها هستند. خاک های بارور، دارای زهکشی خوب، بافت متوسط و اسیدیته خنثی تا کمی قلیایی، برای رشد این گیاه مطلوب هستند.

تاریخچه کشت چغندر قند در جهان

چغندر قند از گیاهان عمده صنعتی است که در ادوار گذشته جهت مصارف برگی در سواحل دریای مدیترانه استفاده می‌شده است. این گیاه درتمدنهای قدیم یونان و سپس رم باستان نقش مهمی درتکمیل جیره غذایی روزانه انسان ایفا می کرد. استفاده از چغندر قند به عنوان منبع تولید شکر تا اواسط قرن هجده ام میلادی ناشناخته بود. تا پیش از شناخت نحوه استخراج قند از ریشه این گیاه، قند مورد نیاز بشر عمدتاً از نیشکر تأمین می شد.

نخستین موفقیت و محبوبیت کشت چغندر قند به صورت تجاری، به سال 1870 در آمریکا باز می گردد. از آن سال به بعد، کشت چغندر قند در 26 ایالت آمریکا گسترش یافت.

بر پایه آمارهای فائو برای سال 2019، بیش از 4 میلیون و 832 هزار هکتار زمین کشاورزی زیر کشت چغندر بوده است. بیشترین سطح زیر کشت به ترتیب برای این کشورها بوده است:

1. روسیه
2. فرانسه
3. آلمان
4. آمریکا
5. ترکیه

گفتنی است از مجموع اراضی زیر کشت چغندرقند، بیش از 290 میلیون تن چغندر قند برداشت شده است.

کشت چغندر در ایران

طبق آمارهای اعلامی فائو برای سال 2019،  به طور تخمینی حدود 79 هزار متر زمین زیر کشت چغندر قند بوده که از این مقدار زمین، بیش از 5 میلیون تن چغندر قند برداشت شده است. مناطقی چون شهرستان اقلید، شهرکرد، تربت حیدریه، پیرانشهر و میاندوآب بالاترین سطح کشت چغندر قند را دارا هستند. در حال حاضر بهترین عیار چغندر قند در استان های همدان و مرکزی تولید می شود. طبق پژوهش علمی موسسه تحقیقات چغندر قند، استان های خوزستان، ایلام، فارس و شمالشرق گلستان برای تولید چغندر قند پاییزه مناسب هستند.

در سال زراعی جاری به دلیل کاهش معنادار بارندگی با پراکنش نامناسب و افزایش دما در کشور، عملکرد تولید چغندر قند بهاره در واحد سطح کاهش یافت. این امر موجب گردید که علیرغم سطح سبز مناسب و تراکم بوته در مزارع چغندرقند بهاره، به دلیل کمبود آب و افزایش اجباری دوره آبیاری، تنش خشکی رخ دهد.

استحصال شکر از چغندر قند

یکی از مهم ترین کاربردهای چغندر قند، تولید ساکاروز (شکر) است.  چغندر قند حاوی 13 تا 22 درصد ساکاروز است. نخستین بار در سال 1747 میلادی شیمیدان معروف آلمانی آندراس مارگراف به وجود قندی مشابه قند نیشکر در ریشه چغندر قند پی برد. وی با استخراج قند به روش عصاره‌گیری‌الکلی از گیاه چغندرقند توانست یکی از بزرگترین کشفیات علمی آن زمان را بنام خود ثبت کند.  پس از مرگ مارگراف، دستیار و شاگرد او بنام فرازکارل‌آشارد در سال 1801 میلادی اولین کارخانه استحصال قند از چغندر قند را تأسیس کرد.

به طور کلی، حدود 89 درصد ریشه چغندر قند به شکر و تفاله ی چغندر قند تبدیل می شود. به طور معمول از 1 تن چغندر قند، حدود 150 کیلوگرم شکر و 500 کیلوگرم تفاله ی مرطوب بدست می آید.

دیگر فرآورده های جانبی چغندر قند

چغندر قند با فرآورده های جانبی خود در دیگر صنایع کاربردهای بسیاری دارد. برخی از فرآورده ای جانبی چغندر قند عبارت اند از:

• تفاله
• ملاس
• سیلاژ
• سلولز

در ادامه به بررسی مختصر هر یک از این فرآورده ها خواهیم پرداخت.

تفاله و ملاس چغندر قند

این دو فرآورده محصول فرعی حاصل از تولید قند است. در فرآیند تولید شکر از ریشه چغندر قند، دو ماده خوراکی با ارزش به نام های تفاله و ملاس چغندر قند بدست می آید. این دو فرآورده جانبی به دلیل دارا بودن مقادیر بالای فیبر در تهیه خوراک دام مورد استفاده قرار می گیرد.  از تفاله و ملاس می توان به صورت جداگانه یا مخلوط با سایر خوراکی، به صورت خشک شده و یا عمل آوری شده، در تهیه انواع خوراک دام استفاده نمود.تفاله خشک به دو صورت آغشته به ملاس یا بدون ملاس آماده می شود که برای تغذیه نشخوارکنندگان مناسب است. تفاله چغندر قند به دلیل بالا بودن میزان انرژی آن در تغذیه گاو های شیرده و همچنین پروراندن بره مورد استفاده قرار می گیرد.

شایان ذکر است که ملاس شیره ای است که پس از فرآوری چغندر قند باقی می ماند. ملاس معمولا تا رسیدن به 75 درصد ماده خشک رقیق شده و سپس در بازار به فروش می رسد. یکی از مواد مهم قابل استخراج از ملاس چغندر قند، الکل و ماده ضدعفونی کننده است.

آنالیز تفاله خشک چغندر قند

آنالیز ملاس

آنالیز تفاله پرک چغندر

سیلاژ چغندر قند

برگ و ساقه چغندر قند در تهیه سیلاژ مورد استفاده قرار می گیرد. سیلاژ حاوی پروتئین، ویتامین آ و کربوهیدرات است که می تواند برای تغذیه دام مفید باشد. برای تولید سیلاژ مناسب، مهم است که گیاه رطوبت بین 60 تا 65 درصد داشته باشد. سیلاژ تفاله چغندر قند می‌تواند به شکلی مناسب نیاز‌های مختلف دام را تأمین کرده و سبب پروار شدن آن‌ها شود.

یکی از مزایای سیلاژ، زمان بسیار کوتاه تولید آن است. ایران به عنوان یکی از مهم‌ترین تولید‌کنندگان تفاله چغندر مایع در جهان محسوب می شود؛ از این رو تولید و مصرف سیلاژ چغندر قند در ایران به نسبت بالا است.

تهیه سلولز از چغندر قند

سلولز از مواد اولیه مورد نیاز در صنایعی چون رنگ، کاغذ، نساجی و آرایشی و بهداشتی است. تفاله و مازاد خمیر چغندر قند در مرحله عیارسنجی از منابع سلولز به شمار می آید. سلولز استخراج شده از تفاله چغندر قند کاربردهای فراوانی دارد که برخی از آنها عبارت اند از:

• کروماتوگرافی غربال ملکولی
• ژل کروماتوگرافی
• رفراکتومتر تفریقی
• نشانگر نور لیزر با زاویه کم

به طور معمول مقدار سلولز تفاله چغندر قند بین 22 تا 30 درصد است. آمارهای تجارت جهانی در سال 2019 نشان می دهد که واردات مواد سلولزی به ایران مبلغی بالغ بر 33 میلیون دلار بوده است. با توجه به فراهم بودن مقدار بالای تفاله چغندر قند در کارخانه های تفاله، استفاده از این محصول می تواند از خروج ارز از کشور موثر واقع شود.

 استخراج پوکتین از تفاله چغندر قند

پکتین به عنوان ماده ایجادکننده ژل، قوام دهنده، بافت هنده، امولسیون کننده و همچنین تثبیت کننده در صنایع غذایی، دارویی و پزشکی کاربرد دارد. تفاله چغندر قند، منبعی سرشار از پکتین است.  بیشتر کاربرد پکتین در صنایع غذایی استفاده از آن در تولید مربا و ژله است. البته از این ماده در تهیه انواع نوشابه، شربت و سس ها نیز استفاده می شود. منابع علمی میزان پکتین موجود در تفاله چغندر قند را 15 تا 30 درصد گزارش کرده اند.