Trzcina cukrowa
Trzcina cukrowa lub trzcina cukrowa to gatunek (często hybrydowej) wysokiej, wieloletniej trawy (w rodzaju Saccharum , plemię Andropogoneae ), która jest wykorzystywana do produkcji cukru . Rośliny mają 2–6 m wysokości i grube, łączone, włókniste łodygi bogate w sacharozę , która gromadzi się w międzywęźlach łodygi . Trzcina cukrowa należy do rodziny traw Poaceae , ważnej ekonomicznie rodziny roślin kwitnących , która obejmuje kukurydzę, pszenicę, ryż i sorgo i wiele roślin pastewnych . Pochodzi z ciepłych umiarkowanych i tropikalnych regionów Indii, Azji Południowo-Wschodniej i Nowej Gwinei . Uprawiana w regionach tropikalnych i subtropikalnych trzcina cukrowa jest największą na świecie uprawą pod względem wielkości produkcji, która w 2020 r. wyniosła łącznie 1,9 miliarda ton , przy czym Brazylia odpowiada za 40% światowej całości. Trzcina cukrowa stanowi 79% cukru produkowanego na całym świecie (większość pozostałej części pochodzi z buraków cukrowych ). Około 70% produkowanego cukru pochodzi z Saccharum officinarum i jego hybryd. Wszystkie gatunki trzciny cukrowej mogą się krzyżować , a głównymi odmianami handlowymi są złożone mieszańce .
Sacharoza (cukier stołowy) jest pozyskiwana z trzciny cukrowej w wyspecjalizowanych młynach. Stosowany jest bezpośrednio w cukiernictwie, do słodzenia napojów, jako środek konserwujący do dżemów i konfitur , jako dekoracyjna powłoka do ciast i cukierni oraz jako surowiec w przemyśle spożywczym. Można go fermentować w celu wytworzenia etanolu, który jest używany do produkcji napojów alkoholowych, takich jak falernum , rum i cachaça , ale także do produkcji biopaliwa . Trzciny z trzciny cukrowej są używane do wyrobu kojców, mat, ekranów i strzechy. Młody, nierozwinięty główka kwiatu Saccharum edule ( duruka ) jest spożywana na surowo, gotowana na parze lub opiekana i przygotowywana na różne sposoby w Azji Południowo-Wschodniej, na przykład w niektórych społecznościach wyspiarskich Indonezji, a także w krajach oceanicznych , takich jak Fidżi .
Trzcina cukrowa była starożytną rośliną uprawną ludów austronezyjskich i papuaskich . Został wprowadzony do Polinezji , Melanezji i Madagaskaru w czasach prehistorycznych przez austronezyjskich żeglarzy. Został również wprowadzony do południowych Chin i Indii przez kupców austronezyjskich około 1200 do 1000 pne. Persowie i Grecy zetknęli się ze słynną „trzciną, która produkuje miód bez pszczół” w Indiach między VI a IV wiekiem pne. Przyjęli, a następnie rozpowszechnili uprawę trzciny cukrowej. Kupcy zaczęli handlować cukrem, uważanym za luksusową i kosztowną przyprawę, pochodzącą z Indii. W XVIII wieku plantacje trzciny cukrowej rozpoczęto w krajach wyspiarskich Karaibów, Ameryki Południowej, Oceanu Indyjskiego i Pacyfiku. Zapotrzebowanie na pracowników cukrowniczych stało się głównym motorem dużych migracji, na które niektórzy dobrowolnie się zgodzili przymusowa niewola i inni przymusowo importowani jako niewolnicy .
Etymologia
Termin „trzcina cukrowa” łączy sanskryckie słowo शर्करा ( śárkarā , później سُكَّر sukkar z arabskiego i sucre ze średniofrancuskiego i średnioangielskiego ) z „trzciną cukrową”, rośliną uprawianą na plantacjach na Karaibach - gana , hindi dla trzciny cukrowej . Termin ten został po raz pierwszy użyty przez hiszpańskich osadników w Indiach Zachodnich na początku XVI wieku.
Opis
Trzcina cukrowa to tropikalna, wieloletnia trawa, która tworzy pędy boczne u podstawy w celu wytworzenia wielu łodyg, zwykle o wysokości od 3 do 4 m (10 do 13 stóp) i średnicy około 5 cm (2 cale). Łodygi wyrastają na łodygę trzciny cukrowej, która po osiągnięciu dojrzałości stanowi około 75% całej rośliny. Dojrzała łodyga składa się zazwyczaj z 11–16% błonnika, 12–16% rozpuszczalnych cukrów, 2–3% węglowodanów niecukrowych i 63–73% wody. Uprawa trzciny cukrowej jest wrażliwa na klimat, rodzaj gleby, nawadnianie, nawozy, owady, zwalczanie chorób, odmiany i okres zbiorów. Średni plon łodygi trzciny cukrowej wynosi 60–70 ton z hektara (24–28 długich ton / akr; 27–31 ton amerykańskich / akr) rocznie, ale liczba ta może wahać się od 30 do 180 ton z hektara w zależności od wiedzy i upraw podejście do zarządzania stosowane w uprawie trzciny cukrowej. Trzcina cukrowa jest uprawa dochodowa , ale jest również wykorzystywana jako pasza dla zwierząt gospodarskich. Genom trzciny cukrowej jest jednym z najbardziej złożonych genomów znanych roślin, głównie ze względu na międzygatunkową hybrydyzację i poliploidyzację.
Historia
Dwa ośrodki udomowienia trzciny cukrowej to jeden dla Saccharum officinarum przez Papuasów w Nowej Gwinei, a drugi dla Saccharum sinense przez austronezyjczyków na Tajwanie i południowych Chinach. Papuasi i Austronezyjczycy pierwotnie używali trzciny cukrowej jako pokarmu dla udomowionych świń. Rozprzestrzenianie się S. officinarum i S. sinense jest ściśle związane z migracjami ludów austronezyjskich . Saccharum barberi uprawiano w Indiach dopiero po wprowadzeniu S. officinarum .
S. officinarum został po raz pierwszy udomowiony na Nowej Gwinei i wyspach na wschód od Linii Wallace'a przez Papuasów, gdzie jest nowoczesnym centrum różnorodności. Począwszy od około 6000 lat temu , kilka szczepów zostało selektywnie wyhodowanych z rodzimego Saccharum robustum . Z Nowej Gwinei rozprzestrzenił się na zachód do morskiej Azji Południowo-Wschodniej po kontakcie z austronezyjczykami, gdzie hybrydyzował z Saccharum spontaneum .
Drugim ośrodkiem udomowienia są południowe Chiny kontynentalne i Tajwan, gdzie S. sinense był głównym kultygenem ludów austronezyjskich. Słowa oznaczające trzcinę cukrową są rekonstruowane jako * təbuS lub * CebuS w proto-austronezyjskim , które stało się * tebuh w proto-malajo-polinezyjskim . Była to jedna z pierwotnych głównych upraw ludów austronezyjskich od co najmniej 5500 lat temu. Wprowadzenie słodszego S. officinarum mógł stopniowo zastępować go na całym obszarze upraw w morskiej Azji Południowo-Wschodniej.
Z wyspy Azji Południowo-Wschodniej S. officinarum został rozprzestrzeniony na wschód do Polinezji i Mikronezji przez austronezyjskich podróżników jako roślina kajakowa około 3500 lat temu. Został również rozprzestrzeniony na zachód i północ o około 3000 lat temu do Chin i Indii przez kupców austronezyjskich, gdzie dalej krzyżował się z S. sinense i S. barberi . Stamtąd rozprzestrzenił się dalej na zachodnią Eurazję i Morze Śródziemne .
Najwcześniejsza znana produkcja cukru krystalicznego rozpoczęła się w północnych Indiach. Najwcześniejsze dowody na produkcję cukru pochodzą ze starożytnych tekstów sanskryckich i palijskich. Około VIII wieku kupcy muzułmańscy i arabscy sprowadzili cukier ze średniowiecznych Indii do innych części kalifatu Abbasydów w basenie Morza Śródziemnego, Mezopotamii , Egiptu , Afryki Północnej i Andaluzji . Źródła podają, że w X wieku w każdej wiosce w Mezopotamii uprawiano trzcinę cukrową. Była to jedna z wczesnych upraw przywiezionych do Ameryki przez Hiszpanów, głównie Andaluzyjczyków, z ich pól na Wyspach Kanaryjskich i Portugalczyków z ich pól na Maderze . Artykuł na temat uprawy trzciny cukrowej w Hiszpanii znajduje się w XII-wiecznej Księdze o rolnictwie Ibn al-'Awwama .
Przez tysiące lat trzcina była ciężką i nieporęczną rośliną, którą trzeba było ścinać ręcznie i natychmiast mielić, aby uwolnić sok z wnętrza, aby nie zepsuła się w ciągu jednego lub dwóch dni. Jeszcze przed żniwami trzeba było kopać rzędy, sadzić łodygi i rąbać mnóstwo drewna jako opału do gotowania płynu i redukowania go do kryształów i melasy. Od najwcześniejszych śladów udomowienia trzciny cukrowej na wyspie Nowej Gwinei na Pacyfiku 10 tys. Pozostał niewiele więcej niż egzotyczną przyprawą, polewą leczniczą lub słodzikiem dla elitarnych podniebień.
W czasach kolonialnych cukier stanowił jedną stronę trójkąta handlu surowcami Nowego Świata, wraz z europejskimi towarami przemysłowymi i afrykańskimi niewolnikami . Krzysztof Kolumb po raz pierwszy przywiózł trzcinę cukrową na Karaiby (i Nowy Świat ) podczas swojej drugiej podróży do obu Ameryk, początkowo na wyspę Hispaniola (dzisiejsze Haiti i Dominikana ). Pierwsze zbiory cukru miały miejsce na Hispanioli w 1501 roku; Kubie zbudowano wiele cukrowni i Jamajka do lat dwudziestych XVI wieku. Portugalczycy przywieźli cukier do Brazylii . Do 1540 roku na wyspie Santa Catarina było 800 cukrowni trzcinowych , a kolejne 2000 na północnym wybrzeżu Brazylii, Demarara i Surinamu .
Cukier, często w postaci melasy, był transportowany z Karaibów do Europy lub Nowej Anglii, gdzie był używany do produkcji rumu . Zyski ze sprzedaży cukru przeznaczano następnie na zakup towarów przemysłowych, które następnie wysyłano do Afryki Zachodniej, gdzie wymieniano je na niewolników. Niewolnicy zostali następnie sprowadzeni z powrotem na Karaiby w celu sprzedaży plantatorom cukru. Zyski ze sprzedaży niewolników były następnie wykorzystywane do zakupu większej ilości cukru, który był wysyłany do Europy. Praca na plantacjach cukru stała się główną podstawą rozległej sieci przymusowych przemieszczeń ludności , dostarczających ludzi do pracy pod brutalnym przymusem.
,_plate_V_-_BL.jpg)
Francja uznała swoje wyspy trzciny cukrowej za tak cenne, że skutecznie sprzedała swoją część Kanady , słynnie odrzuconą przez Woltera jako „ kilka akrów śniegu ”, Wielkiej Brytanii za zwrot Gwadelupy , Martyniki i St. Lucia pod koniec Siedmiu Lat Wojna . Holendrzy podobnie zatrzymali Surinam , kolonię cukrową w Ameryce Południowej, zamiast starać się o zwrot Nowej Holandii (Nowy Jork).
Warzelnie w XVII-XIX wieku przetwarzały sok z trzciny cukrowej w surowy cukier. Domy te były dołączone do plantacji cukru w zachodnich koloniach. Niewolnicy często prowadzili proces gotowania w bardzo złych warunkach. Prostokątne skrzynie z cegły lub kamienia służyły jako piece, z otworem u dołu do rozpalania ognia i usuwania popiołu. Na szczycie każdego pieca znajdowało się do siedmiu miedzianych kotłów lub kotłów, każdy mniejszy i gorętszy niż poprzedni. Sok z trzciny cukrowej zaczynał się w największym czajniku. Sok następnie podgrzano i dodano wapno w celu usunięcia zanieczyszczeń. Sok był odtłuszczany, a następnie kierowany do kolejnych mniejszych kotłów. Ostatni czajnik, „teache”, był miejscem, w którym sok z trzciny cukrowej zamieniał się w syrop. Następnym krokiem było chłodzenie koryta, w którym kryształy cukru twardniały wokół lepkiego rdzenia melasy. Ten surowy cukier był następnie przerzucany z koryta chłodzącego do hogsheads (drewniane beczki), a stamtąd do peklowni.
Uchwalenie ustawy o zniesieniu niewolnictwa z 1833 r. Doprowadziło do zniesienia niewolnictwa w większości Imperium Brytyjskiego , a wielu wyemancypowanych niewolników nie pracowało już na plantacjach trzciny cukrowej, kiedy mieli wybór. Dlatego plantatorzy z Indii Zachodnich potrzebowali nowych pracowników i znaleźli tanią siłę roboczą w Chinach i Indiach. Ludność podlegała długoletniej umowie, która zobowiązywała ich do niewolnej pracy na czas określony. Warunki, w których pracowali słudzy kontraktowi, były często fatalne z powodu braku staranności wśród plantatorów. Pierwsze statki przewożące robotników kontraktowych z Indii wypłynęły w 1836 r. Migracje na plantacje trzciny cukrowej doprowadziły do osiedlenia się znacznej liczby etnicznych Indian, mieszkańców Azji Południowo-Wschodniej i Chińczyków w różnych częściach świata. Na niektórych wyspach i krajach migranci z Azji Południowej stanowią obecnie od 10 do 50% populacji. Plantacje trzciny cukrowej i azjatyckie grupy etniczne nadal prosperują w krajach takich jak Fidżi , Republika Południowej Afryki , B , Sri Lanka , Malezja , Indonezja , Filipiny , Gujana , Jamajka, Trynidad , Martynika, Gujana Francuska , Gwadelupa, Grenada , St. Lucia , St. Vincent , St. Kitts , St. Croix , Surinam, Nevis i Mauritius .
W latach 1863-1900 kupcy i właściciele plantacji w Queensland i Nowej Południowej Walii (obecnie część Wspólnoty Australijskiej) sprowadzili od 55 000 do 62 500 ludzi z Wysp Południowego Pacyfiku do pracy na plantacjach trzciny cukrowej. Szacuje się, że jedna trzecia tych pracowników została zmuszona do niewoli lub porwana (tzw. kosarstwo ). Wielu innych otrzymywało bardzo niskie pensje. W latach 1904-1908 większość z 10 000 pozostałych robotników została deportowana w celu utrzymania jednorodności rasowej Australii i ochrony białych pracowników z taniej siły roboczej z zagranicy.
Kubański cukier pochodzący z trzciny cukrowej był eksportowany do ZSRR , gdzie otrzymał wsparcie cenowe i miał zapewniony rynek zbytu. Rozpad państwa sowieckiego w 1991 roku wymusił zamknięcie większości kubańskiego przemysłu cukrowniczego.
Trzcina cukrowa pozostaje ważną częścią gospodarki Kuby, Gujany, Belize , Barbadosu i Haiti, a także Dominikany, Gwadelupy, Jamajki i innych wysp.
Około 70% cukru produkowanego na świecie pochodzi z S. officinarum i mieszańców wykorzystujących ten gatunek.
.jpg)
Uprawa
.jpg)
Uprawa trzciny cukrowej wymaga klimatu tropikalnego lub subtropikalnego z co najmniej 60 cm (24 cali) rocznej wilgotności. Jest to jeden z najbardziej wydajnych fotosyntetyzatorów w królestwie roślin . Jest to elektrownia C 4 , zdolna do konwersji do 1% padającej energii słonecznej na biomasę. W regionach pierwotnej uprawy w tropikach i subtropikach uprawy trzciny cukrowej mogą dawać ponad 15 kg/ m2 z trzciny cukrowej. Niegdyś główna uprawa południowo-wschodniego regionu Stanów Zjednoczonych, uprawa trzciny cukrowej spadła tam pod koniec XX wieku i ogranicza się głównie do małych plantacji na Florydzie , Luizjanie i południowo-wschodnim Teksasie w XXI wieku. Uprawa trzciny cukrowej ustała na Hawajach, kiedy ostatnia działająca plantacja cukru w tym stanie została zamknięta w 2016 roku.
Trzcina cukrowa jest uprawiana w tropikach i subtropikach na obszarach z obfitymi zasobami wody przez nieprzerwany okres dłuższy niż 6–7 miesięcy każdego roku, albo z naturalnych opadów, albo poprzez nawadnianie. Uprawa nie toleruje silnych mrozów. Dlatego większość trzciny cukrowej na świecie jest uprawiana między 22°N a 22°S , a niektóre nawet do 33°N a 33°S . Gdy uprawy trzciny cukrowej znajdują się poza tym zakresem, na przykład Natal w Afryce Południowej, zwykle jest to spowodowane anomaliami klimatycznymi w regionie, takimi jak ciepłe prądy oceaniczne, które omiatają wybrzeże. Jeśli chodzi o wysokość, uprawy trzciny cukrowej znajdują się na wysokości do 1600 m lub 5200 stóp w pobliżu równika w krajach takich jak Kolumbia , Ekwador i Peru .
Trzcina cukrowa może być uprawiana na wielu glebach począwszy od bardzo żyznych, przepuszczalnych mięczaków , poprzez silnie spękane wertizole , nieurodzajne kwaśne oksyzole i ultisole , torfowe histozole , aż po skaliste andizole . Zarówno obfite nasłonecznienie, jak i zasoby wody zwiększają produkcję trzciny cukrowej. To sprawiło, że kraje pustynne z dobrymi urządzeniami irygacyjnymi, takie jak Egipt, stały się jednymi z najbardziej wydajnych regionów uprawy trzciny cukrowej. Trzcina cukrowa zużywa 9% światowej potasowych .
Chociaż niektóre trzciny cukrowe wytwarzają nasiona, nowoczesne cięcie łodyg stało się najpowszechniejszą metodą rozmnażania. Każda sadzonka musi zawierać co najmniej jeden pączek, a sadzonki są czasami sadzone ręcznie. W krajach bardziej zaawansowanych technologicznie, takich jak Stany Zjednoczone i Australia, sadzenie kęsów jest powszechne. Kęsy (łodygi lub sekcje łodyg) zebrane przez kombajn mechaniczny są sadzone przez maszynę, która otwiera i ponownie zamyka ziemię. Po posadzeniu drzewostan można zbierać kilka razy; po każdym zbiorze trzcina wypuszcza nowe łodygi, zwane ratoonami . Kolejne zbiory dają malejące plony, co ostatecznie uzasadnia przesadzanie. Zwykle wykonuje się od dwóch do dziesięciu zbiorów w zależności od rodzaju kultury. W kraju o rolnictwie mechanicznym poszukującym wysokiej produkcji na dużych polach, jak w Ameryce Północnej, trzcinę cukrową przesadza się po dwóch lub trzech zbiorach, aby uniknąć obniżenia plonów. W krajach o bardziej tradycyjnym typie rolnictwa z mniejszymi polami i ręcznym zbiorem, jak na francuskiej wyspie Reunion , trzcina cukrowa jest często zbierana do 10 lat przed ponownym sadzeniem.
Trzcina cukrowa jest zbierana ręcznie i mechanicznie. Zbiór ręczny stanowi ponad połowę produkcji i jest dominujący w krajach rozwijających się. Podczas zbioru ręcznego pole jest najpierw podpalane. Ogień spala suche liście i przegania lub zabija jadowite węże, nie uszkadzając łodyg i korzeni. Kombajny następnie ścinają trzcinę tuż nad poziomem gruntu za pomocą noży do trzciny lub maczet . Wykwalifikowany kombajn może ścinać 500 kg (1100 funtów) trzciny cukrowej na godzinę. [ nieudana weryfikacja ]
Do zbioru mechanicznego wykorzystuje się kombajn lub kombajn do trzciny cukrowej . Seria Austoft 7000, oryginalny projekt nowoczesnego kombajnu, została teraz skopiowana przez inne firmy, w tym Cameco / John Deere . [ potrzebne źródło ] Maszyna odcina trzcinę u podstawy łodygi, obiera liście, tnie trzcinę na równe kawałki i umieszcza ją w transporterze podążającym obok. Następnie kombajn wydmuchuje śmieci z powrotem na pole. Takie maszyny mogą zbierać 100 długich ton (100 ton) na godzinę, ale zebrana trzcina musi być szybko przetworzona. Po ścięciu trzcina cukrowa zaczyna tracić zawartość cukru, a uszkodzenie trzciny podczas zbioru mechanicznego przyspiesza ten spadek. Spadek ten jest równoważony, ponieważ nowoczesny kombajn chopper może zakończyć zbiory szybciej i wydajniej niż ręczne cięcie i ładowanie. Austoft opracował również serię hydraulicznych transporterów wysokiego podnoszenia, które współpracują ze swoimi kombajnami, aby umożliwić jeszcze szybsze przenoszenie trzciny cukrowej na przykład na najbliższą bocznicę kolejową. Ten mechaniczny zbiór nie wymaga podpalenia pola; pozostałości pozostawione na polu przez maszynę to wierzchołki trzciny i martwe liście, które służą jako ściółka do następnego sadzenia.
Szkodniki
Chrząszcz trzcinowy (znany również jako pędrak trzcinowy) może znacznie zmniejszyć plony poprzez zjadanie korzeni; można go kontrolować za pomocą imidachloprydu (Confidor) lub chloropiryfosu (Lorsban). Innymi ważnymi szkodnikami są larwy niektórych gatunków motyli/ćmy , w tym ćmy rzepikowej , omacnicy trzciny cukrowej ( Diatraea saccharalis ), omacnicy trzciny cukrowej afrykańskiej ( Eldana saccharina ), omacnicy ryżowej meksykańskiej ( Eoreuma loftini ), African Armyworm ( Spodoptera wyjątek ), mrówki liściaste , termity , plwociny (zwłaszcza Mahanarva fimbriolata i Deois flavopicta ) i Migdolus fryanus ( chrząszcz ). Owad planthoppera Eumetopina flavipes działa jako wektor wirusa, który powoduje chorobę ramu stunt trzciny cukrowej . Sesamia grisescens jest głównym szkodnikiem w Papui-Nowej Gwinei a więc jest to poważny problem dla przemysłu australijskiego, gdyby przeszedł na drugą stronę. Aby zażegnać taki problem, rząd federalny zapowiedział, że w razie potrzeby pokryje 80% kosztów reagowania.
Patogeny
Liczne patogeny porażają trzcinę cukrową, takie jak choroba pędów trawiastych trzciny cukrowej powodowana przez Candidatus Phytoplasma sacchari , choroba whiptail lub głownia trzciny cukrowej , pokkah boeng powodowana przez Fusarium moniliforme , bakteria Xanthomonas axonopodis powoduje chorobę dziąseł i czerwoną zgniliznę powodowaną przez Colletotrichum falcatum . Choroby wirusowe atakujące trzcinę cukrową obejmują wirus mozaiki trzciny cukrowej , wirus smugowatości kukurydzy i wirus żółtej liści trzciny cukrowej.
Yang i in. , 2017 dostarcza mapę genetyczną opracowaną dla programów hodowlanych prowadzonych przez USDA ARS dla brązowej rdzy trzciny cukrowej.
Wiązanie azotu
Niektóre odmiany trzciny cukrowej są zdolne do wiązania azotu atmosferycznego w połączeniu z bakterią Gluconacetobacter diazotrophicus . W przeciwieństwie do roślin strączkowych i innych roślin wiążących azot, które tworzą guzki korzeniowe w glebie w połączeniu z bakteriami, G. diazotrophicus żyje w przestrzeniach międzykomórkowych łodygi trzciny cukrowej. Powlekanie nasion bakteriami to nowo opracowana technologia, która może umożliwić każdemu gatunkowi upraw wiązanie azotu na własny użytek.
Warunki dla pracowników trzciny cukrowej
Szacuje się, że co najmniej 20 000 osób zmarło z powodu przewlekłej choroby nerek w Ameryce Środkowej w ciągu ostatnich dwóch dekad – większość z nich to pracownicy trzciny cukrowej wzdłuż wybrzeża Pacyfiku. Może to być spowodowane długimi godzinami pracy w upale bez odpowiedniego spożycia płynów. Nie tylko umierają z wyczerpania, ale niektórzy pracownicy są narażeni na szereg zagrożeń, takich jak wysokie temperatury, szkodliwe pestycydy oraz trujące lub jadowite zwierzęta. To wszystko dzieje się podczas ręcznego ścinania trzciny cukrowej, powodując również dolegliwości fizyczne poprzez wykonywanie tych samych ruchów przez wiele godzin każdego dnia pracy.
Przetwarzanie
Tradycyjnie przetwarzanie trzciny cukrowej wymaga dwóch etapów. Młyny pozyskują cukier surowy ze świeżo zebranej trzciny cukrowej, a cukier „biały z młyna” jest czasami produkowany bezpośrednio po pierwszym etapie w młynach do ekstrakcji cukru, przeznaczony do lokalnej konsumpcji. Kryształy cukru pojawiają się naturalnie w kolorze białym podczas procesu krystalizacji. Dwutlenek siarki jest dodawany w celu zahamowania tworzenia się cząsteczek powodujących zabarwienie i ustabilizowania soków cukrowych podczas odparowywania. Rafinerie, często zlokalizowane bliżej konsumentów w Ameryce Północnej, Europie i Japonii, produkują następnie rafinowany biały cukier, który składa się w 99% z sacharozy. Te dwa etapy powoli się łączą. Rosnąca zamożność w tropikach produkujących trzcinę cukrową zwiększa popyt na rafinowane produkty cukrowe, napędzając trend w kierunku połączonego mielenia i rafinacji.
Przemiał
Przetwarzanie trzciny cukrowej produkuje cukier trzcinowy (sacharozę) z trzciny cukrowej. Inne produkty przetwarzania to wytłoczyny z trzciny cukrowej, melasa i placek filtracyjny.
Bagassa , pozostałe suche włókno trzciny cukrowej po ekstrakcji soku z trzciny cukrowej, jest wykorzystywane do kilku celów:
- paliwo do kotłów i pieców
- produkcja papieru, wyrobów z tektury oraz rekonstytuowanej płyty wiórowej
- ściółka rolnicza
- jako surowiec do produkcji chemikaliów
Głównym zastosowaniem trzcin i pozostałości z trzciny cukrowej jest źródło paliwa dla kotłów do wytwarzania pary technologicznej w cukrowniach. Suszony makuch filtracyjny jest stosowany jako dodatek do pasz dla zwierząt, nawóz i źródło wosku z trzciny cukrowej .
Melasa produkowana jest w dwóch postaciach: czarnej , która ma charakterystyczny mocny smak oraz czystszego syropu melasowego . Melasa Blackstrap jest sprzedawana jako żywność i suplement diety. Jest również powszechnym składnikiem paszy dla zwierząt i jest używany do produkcji etanolu, rumu i kwasu cytrynowego . Czystsze syropy z melasy są sprzedawane jako melasa i mogą być również mieszane z syropem klonowym , cukrami inwertowanymi lub syropem kukurydzianym . Obie formy melasy są używane w piekarnictwie.
Rafinacja
Rafinacja cukru dodatkowo oczyszcza surowy cukier. Najpierw miesza się go z ciężkim syropem, a następnie odwirowuje w procesie zwanym „afinacją”. Jego celem jest zmycie zewnętrznej powłoki kryształków cukru, która jest mniej czysta niż wnętrze kryształu. Pozostały cukier jest następnie rozpuszczany w celu wytworzenia syropu o zawartości substancji stałych około 60% wagowych.
Roztwór cukru klaruje się przez dodanie kwasu fosforowego i wodorotlenku wapnia , które razem wytrącają fosforan wapnia . Cząsteczki fosforanu wapnia wychwytują niektóre zanieczyszczenia i pochłaniają inne, a następnie unoszą się na powierzchni zbiornika, gdzie można je zebrać. Alternatywą dla tej techniki „fosforanowania” jest „ karbonatacja ”, która jest podobna, ale wykorzystuje dwutlenek węgla i wodorotlenek wapnia do wytworzenia osadu węglanu wapnia .
Po odfiltrowaniu wszelkich pozostałych substancji stałych sklarowany syrop odbarwia się przez filtrację przez węgiel aktywny . W tej roli tradycyjnie stosuje się węgiel kostny lub węgiel aktywny na bazie węgla. Niektóre pozostałe zanieczyszczenia tworzące kolor są adsorbowane przez węgiel. Oczyszczony syrop jest następnie zatężany do przesycenia i wielokrotnie krystalizowany w próżni, w celu wytworzenia rafinowanego białego cukru . Podobnie jak w cukrowni, kryształy cukru są oddzielane od melasy przez wirowanie. Dodatkowy cukier jest odzyskiwany przez zmieszanie pozostałego syropu z popłuczynami z afinacji i ponowne krystalizacja w celu wytworzenia brązowego cukru . Kiedy nie można już ekonomicznie odzyskać cukru, ostateczna melasa nadal zawiera 20–30% sacharozy oraz 15–25% glukozy i fruktozy.
Aby wyprodukować cukier granulowany , w którym pojedyncze ziarna się nie zbrylają, cukier musi być suszony, najpierw przez ogrzewanie w suszarce obrotowej, a następnie przez kilka dni dmuchanie przez nią chłodnym powietrzem.
Syrop z trzciny cukrowej
Trzcina wstążkowa to subtropikalny typ, który kiedyś był szeroko uprawiany w południowych Stanach Zjednoczonych, aż po wybrzeże Północnej Karoliny . Sok wydobywano za pomocą kruszarek o napędzie konnym lub mułowym; sok gotowano, podobnie jak syrop klonowy , na płaskiej patelni, a następnie używano w postaci syropu jako słodzika do żywności. Obecnie nie jest to uprawa komercyjna, ale kilku hodowców znajduje gotową sprzedaż dla swojego produktu. [ potrzebne źródło ]
.svg)
Produkcja
| Najlepsi producenci trzciny cukrowej | |
|---|---|
| w 2020 r. | |
| Liczby w milionach ton | |
 1. Brazylia
|
757.1 |
 2. Indie
|
370,5 |
 3. Chiny
|
108,1 |
 4. Pakistan
|
81,0 |
 5. Tajlandia
|
75,0 |
 6. Meksyk
|
54,0 |
 7. Stany Zjednoczone
|
32,7 |
 8. Australia
|
30,0 |
| Suma światowa | 1869,7 |
| Źródło: FAOSTAT | |
W 2020 roku światowa produkcja trzciny cukrowej wyniosła 1,87 miliarda ton, przy czym Brazylia produkowała 40% światowej produkcji, Indie 20%, a Chiny 6% (tabela).
W 2020 roku na całym świecie pod uprawę trzciny cukrowej przeznaczono 26 milionów hektarów. Średni światowy plon upraw trzciny cukrowej w 2020 roku wyniósł 71 ton z hektara, na czele z Peru z 123 tonami z hektara. Teoretyczny możliwy plon trzciny cukrowej wynosi około 280 ton z hektara rocznie, a małe poletka doświadczalne w Brazylii wykazały plony na poziomie 236–280 ton trzciny cukrowej z hektara.
W latach 2008-2016 produkcja zgodnej z normami trzciny cukrowej odnotowała łączną roczną stopę wzrostu wynoszącą około 52%, podczas gdy konwencjonalna trzcina cukrowa wzrosła o mniej niż 1%.
Wpływ na środowisko
Degradacja i erozja gleby
Uprawa trzciny cukrowej może prowadzić do zwiększonej utraty gleby w wyniku usuwania gleby podczas zbiorów, a także niewłaściwych praktyk nawadniania, które mogą prowadzić do erozji. Erozja jest szczególnie znacząca, gdy trzcina cukrowa jest uprawiana na zboczach lub zboczach, co zwiększa szybkość spływu wody. Zasadniczo nie zaleca się sadzenia trzciny cukrowej na obszarach o nachyleniu większym niż 8%. Jednak na niektórych obszarach, takich jak część Karaibów i Republika Południowej Afryki, posadzono zbocza o nachyleniu większym niż 20%. Zwiększona erozja może prowadzić do usuwania materiału organicznego i bogatego w składniki odżywcze, co może zmniejszyć przyszłe plony. Może również powodować wypłukiwanie osadów i innych zanieczyszczeń do siedlisk wodnych.
Uprawa trzciny cukrowej może również powodować zagęszczenie gleby, które jest spowodowane użyciem ciężkich maszyn polowych. Wraz z oddziaływaniem na bezkręgowce i faunę w górnych warstwach gleby, zagęszczanie może również prowadzić do zmniejszenia porowatości. To z kolei może zwiększyć spływ powierzchniowy, powodując większe wymywanie i erozję.
Niszczenie siedlisk
.jpg)
Bogaty w składniki odżywcze odpływ z pól trzciny cukrowej może przyczynić się do eutrofizacji sąsiednich zbiorników wodnych. Ze względu na duże zapotrzebowanie na wodę uprawa trzciny cukrowej w dużym stopniu opiera się na nawadnianiu. Wraz z plonami usuwane są duże ilości gleby podczas zbiorów, podczas fazy przetwarzania dochodzi do znacznego wypłukania. W wielu krajach, takich jak Indie i Australia, wymóg ten obciążył dostępne zasoby, wymagając budowy zapór i innych zapór. Zmieniło to ilość wody docierającej do siedlisk wodnych i przyczyniło się do degradacji siedlisk, takich jak Wielka Rafa Koralowa .
_2_clear_land_for_a_construction_site.jpg){kind=spacer}
Trzcina cukrowa również przyczyniła się do zniszczenia siedlisk poprzez wycinanie gruntów. Siedem krajów na całym świecie przeznacza ponad 50% swoich gruntów na uprawę trzciny cukrowej. Pola trzciny cukrowej zastąpiły tropikalne lasy deszczowe i tereny podmokłe. Podczas gdy większość tego oczyszczenia miała miejsce w przeszłości, ekspansje miały miejsce w ciągu ostatnich kilku dekad, dodatkowo przyczyniając się do niszczenia siedlisk.
Etanol
Etanol jest ogólnie dostępny jako produkt uboczny przy produkcji cukru. Może być stosowany jako alternatywa biopaliwa dla benzyny i jest szeroko stosowany w samochodach w Brazylii. Stanowi alternatywę dla benzyny i może stać się głównym produktem przetwarzania trzciny cukrowej zamiast cukru,
W Brazylii benzyna musi zawierać co najmniej 22% bioetanolu. Ten bioetanol pochodzi z dużych upraw trzciny cukrowej w Brazylii.
Produkcja etanolu z trzciny cukrowej jest bardziej wydajna energetycznie niż z kukurydzy, buraków cukrowych lub olejów palmowych/roślinnych, zwłaszcza jeśli do produkcji ciepła i energii na potrzeby procesu wykorzystuje się wytłoki z trzciny cukrowej. Ponadto, jeśli biopaliwa są wykorzystywane do produkcji roślinnej i transportu, wkład energii z paliw kopalnych potrzebny dla każdej jednostki energetycznej etanolu może być bardzo niski. 2 od „well-to-wheels” mogą być o 90% niższe niż w przypadku konwencjonalnej benzyny. Podręcznik dotyczący energii odnawialnej opisuje transformację energetyczną:
Obecnie w Brazylii produkuje się rocznie 75 ton surowej trzciny cukrowej z hektara. Trzcina dostarczona do zakładu przetwórczego nazywana jest paloną i ściętą (b&c) i stanowi 77% masy surowej trzciny. Powodem tej redukcji jest to, że łodygi są oddzielane od liści (które są spalane i których popiół pozostaje na polu jako nawóz) oraz od korzeni, które pozostają w ziemi, aby wykiełkować na następną uprawę. Średnia produkcja trzciny cukrowej wynosi zatem 58 ton b&c z hektara rocznie.
Z każdej tony b&c otrzymuje się 740 kg soku (135 kg sacharozy i 605 kg wody) oraz 260 kg wilgotnej trzciny cukrowej (130 kg suchej trzciny cukrowej). Ponieważ dolna wartość opałowa sacharozy wynosi 16,5 MJ / kg, a trzciny cukrowej 19,2 MJ/kg, całkowita wartość opałowa tony b&c wynosi 4,7 GJ, z czego 2,2 GJ pochodzi z sacharozy, a 2,5 z trzciny cukrowej .
Na hektar rocznie produkowana biomasa odpowiada 0,27 TJ. Odpowiada to 0,86 W na metr kwadratowy. Zakładając średnie nasłonecznienie 225 W na metr kwadratowy, wydajność fotosyntezy trzciny cukrowej wynosi 0,38%.
135 kg sacharozy znajdującej się w 1 tonie b&c zostaje przekształcone w 70 litrów etanolu o energii spalania 1,7 GJ. Praktyczna wydajność konwersji sacharozy do etanolu wynosi więc 76% (porównaj z teoretyczną 97%).
Z jednego hektara trzciny cukrowej powstaje rocznie 4000 litrów etanolu (bez dodatkowego wkładu energetycznego, ponieważ wyprodukowana bagassa przekracza ilość potrzebną do wydestylowania produktu końcowego). Nie obejmuje to jednak energii zużywanej na uprawę roli, transport itp. Zatem wydajność konwersji energii słonecznej na etanol wynosi 0,13%.
Aplikacje bagassy
Trzcina cukrowa jest główną uprawą w wielu krajach. Jest to jedna z roślin o najwyższej wydajności biokonwersji. Uprawa trzciny cukrowej jest w stanie skutecznie wiązać energię słoneczną, dając rocznie około 55 ton suchej masy na hektar ziemi. Po zbiorach plon wytwarza sok cukrowy i bagassę, włóknistą suchą masę. Ta sucha masa to biomasa, która ma potencjał jako paliwo do produkcji energii. Bagassa może być również wykorzystywana jako alternatywne źródło masy celulozowej do produkcji papieru.
Bagassa z trzciny cukrowej jest potencjalnie obfitym źródłem energii dla dużych producentów trzciny cukrowej, takich jak Brazylia, Indie i Chiny. Według jednego z raportów, przy wykorzystaniu najnowszych technologii, wytłoki produkowane corocznie w Brazylii mogą do 2020 roku pokryć 20% zużycia energii w Brazylii.
Produkcja energii elektrycznej
Wiele krajów, w szczególności te, w których brakuje paliw kopalnych, wdrożyło środki oszczędzania energii i efektywności energetycznej, aby zminimalizować zużycie energii w przetwarzaniu trzciny cukrowej i eksportować nadmiar energii elektrycznej do sieci. Bagassa jest zwykle spalana w celu wytworzenia pary, która z kolei wytwarza energię elektryczną. Obecne technologie, takie jak te stosowane na Mauritiusie , produkują ponad 100 kWh energii elektrycznej na tonę trzciny cukrowej. Przy całkowitych światowych zbiorach trzciny cukrowej przekraczających miliard ton rocznie, globalny potencjał energetyczny z trzciny cukrowej wynosi ponad 100 000 GWh. Przyjmując Mauritius jako punkt odniesienia, w całej Afryce można by wyprodukować roczny potencjał 10 000 GWh dodatkowej energii elektrycznej. Wytwarzanie energii elektrycznej z trzciny cukrowej może stać się dość ważne, szczególnie dla wiejskich populacji krajów produkujących trzcinę cukrową.
Nowoczesne zakłady technologii kogeneracji są projektowane tak, aby wytwarzały od 200 do ponad 300 kWh energii elektrycznej na tonę trzciny cukrowej. Ponieważ trzcina cukrowa jest uprawą sezonową, wkrótce po zbiorach podaż trzciny cukrowej osiągnęłaby szczyt, co wymagałoby od elektrowni strategicznego zarządzania przechowywaniem trzciny cukrowej.
Produkcja biogazu
Bardziej ekologiczną alternatywą dla spalania trzciny cukrowej do produkcji energii elektrycznej jest przekształcenie trzciny cukrowej w biogaz . Opracowywane są technologie wykorzystania enzymów do przekształcania bagassy w zaawansowane biopaliwo i biogaz.
Trzcina cukrowa jako pokarm
 Świeżo wyciskany sok z trzciny cukrowej
| |
| Wartość odżywcza w 100 gramach | |
|---|---|
| Energia | 242 kJ (58 kcal) |
13,11 gr |
|
| Cukry | 12,85 gr |
| Błonnik pokarmowy | 0,56 gr |
0,40 |
|
0,16 gr |
|
| Witaminy |
Ilość
%DV †
|
| Witamina B6 |
31% 0,40 mg |
| Kwas foliowy ( B9 ) |
11% 44,53 μg |
| Witamina C |
8% 6,73 mg |
| Minerały |
Ilość
%DV †
|
| Wapń |
2% 18 mg |
| Żelazo |
9% 1,12 mg |
| Magnez |
4% 13,03 mg |
| Fosfor |
3% 22,08 mg |
| Potas |
3% 150 mg |
| Sód |
0% 1,16 mg |
| Cynk |
1% 0,14 mg |
|
Informacje o składnikach odżywczych z indyjskiej bazy danych składu żywności
| |
| |
|
† Wartości procentowe są przybliżone na podstawie zaleceń amerykańskich dla dorosłych. Źródło: USDA FoodData Central | |
W większości krajów, w których uprawia się trzcinę cukrową, bezpośrednio z niej wywodzi się kilka produktów spożywczych i popularnych potraw, takich jak:
- Surowa trzcina cukrowa: przeżuwana w celu wydobycia soku
- Sayur nganten : indonezyjska zupa z łodygi trubuka ( Saccharum edule ), rodzaju trzciny cukrowej
- Sok z trzciny cukrowej : połączenie świeżego soku, wyciskanego ręcznie lub małymi młynkami, z odrobiną cytryny i lodu, tworząc popularny napój, znany jako air tebu , usacha rass , guarab , guarapa, guarapo, papelón , aseer asab , ganna Sharbat , mosto , caldo de cana lub nước mía
- Syrop : tradycyjny słodzik w napojach bezalkoholowych, obecnie w dużej mierze wypierany w USA przez syrop kukurydziany o wysokiej zawartości fruktozy , który jest tańszy ze względu na dotacje do kukurydzy i cła na cukier
- Melasa : używana jako słodzik i syrop towarzyszący innym produktom spożywczym, takim jak ser lub ciastka
- Jaggery : zestalona melasa, znana w Azji Południowej jako gur , gud lub gul , jest tradycyjnie wytwarzana przez odparowanie soku w celu uzyskania gęstego szlamu, a następnie schłodzenie i uformowanie go w wiadrach. Nowoczesna produkcja częściowo zamrożona podsusza sok w celu ograniczenia karmelizacji i rozjaśnienia jego barwy. Jest używany jako słodzik w gotowaniu tradycyjnych przystawek, słodyczy i deserów.
- Falernum : słodki, lekko alkoholowy napój sporządzony z soku z trzciny cukrowej
- Cachaça : najpopularniejszy destylowany napój alkoholowy w Brazylii; to likier powstały w wyniku destylacji soku z trzciny cukrowej.
- Rum to likier wytwarzany z produktów z trzciny cukrowej, zwykle melasy, ale czasami także soku z trzciny cukrowej. Jest najczęściej produkowany na Karaibach i w okolicach.
- Basi to sfermentowany napój alkoholowy wytwarzany z soku z trzciny cukrowej produkowanego na Filipinach iw Gujanie .
- Panela , stałe kawałki sacharozy i fruktozy otrzymywane z gotowania i odparowywania soku z trzciny cukrowej, jest podstawowym pożywieniem w Kolumbii i innych krajach Ameryki Południowej i Środkowej.
- Rapadura to słodka mąka, która jest jedną z najprostszych rafinacji soku z trzciny cukrowej, powszechną w krajach Ameryki Łacińskiej, takich jak Brazylia, Argentyna i Wenezuela (gdzie jest znana jako papelón ) oraz na Karaibach.
- Rock candy : skrystalizowany sok z trzciny cukrowej
- Gâteau de Sirop
- Viche , kolumbijski domowy napój alkoholowy
Trzcina cukrowa jako pasza
Wiele części trzciny cukrowej jest powszechnie używanych jako pasza dla zwierząt tam, gdzie uprawia się rośliny. Liście stanowią dobrą paszę dla przeżuwaczy.
Galeria
Kwitnienie trzciny cukrowej
Kwiaty trzciny cukrowej
Parownik z misą z przegrodami i łyżką piankową do robienia syropu z trzciny cukrowej
Film o ekstrakcji soku z trzciny cukrowej
Caipirinha , koktajl z cachaçy pochodzącej z trzciny cukrowej
Zobacz też
Linki zewnętrzne
-
Media związane z trzciną cukrową w Wikimedia Commons -
Słownikowa definicja trzciny cukrowej w Wikisłowniku - Globalne statystyki produkcji cukru i trzciny cukrowej z OECD .
|
Cukier jako artykuł spożywczy
| |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Chemia | |||||||
| Źródła | |||||||
| Produkty | |||||||
| Przemysł |
|
||||||
| Historia |
|
||||||
| Kultura | |||||||
| Powiązany | |||||||
| Badania | |||||||
