چغندرقند
چغندرقند یکی از اصلی‌ترین محصولات کشاورزی کشت‌شده در جهان است. دلیل کشت گسترده این محصول استراتژیک، را می‌توان در کاربردهای فراوان این گیاه در صنایع مختلف جستجو کرد.
این گیاه از تیره اسفناج است که به‌صورت گیاهی یک‌ساله کشت می‌شود. چغندرقند معمولاً در آب‌وهوای کوهستانی از رشد و کیفیت مطلوبی برخوردار است. طول دوره رشد چغندرقند، به‌منظور استحصال قند ۶ تا ۹ ماه تخمین زده شده است.
چغندرقند با شرایط محیطی متنوعی سازگاری دارد. این گیاه نسبت به گرما، سرما، خشکسالی و شوری خاک نسبتاً مقاوم است. به‌طورکلی عوامل محیطی مانند حرارت، نور، رطوبت و خاک و …تا حد زیادی تعیین‌کننده میزان رشد و ذخیره قند در ریشه‌ها هستند. خاک‌های بارور، دارای زهکشی خوب، بافت متوسط و اسیدیته خنثی تا کمی قلیایی، برای رشد این گیاه مطلوب هستند.
تاریخچه کشت چغندرقند در جهان
چغندرقند از گیاهان عمده صنعتی است که در ادوار گذشته جهت مصارف برگی در سواحل دریای مدیترانه استفاده می‌شده است. این گیاه در تمدن‌های قدیم یونان و سپس رم باستان نقش مهمی در تکمیل جیره غذایی روزانه انسان ایفا می‌کرد. استفاده از چغندرقند به‌عنوان منبع تولید شکر تا اواسط قرن هجدهم میلادی ناشناخته بود. تا پیش از شناخت نحوه استخراج قند از ریشه این گیاه، قند موردنیاز بشر عمدتاً از نیشکر تأمین می‌شد.
نخستین موفقیت و محبوبیت کشت چغندرقند به‌صورت تجاری، به سال ۱۸۷۰ در آمریکا بازمی‌گردد. از آن سال به بعد، کشت چغندرقند در ۲۶ ایالت آمریکا گسترش یافت.
بر پایه آمارهای فائو برای سال ۲۰۱۹، بیش از ۴ میلیون و ۸۳۲ هزار هکتار زمین کشاورزی زیر کشت چغندر بوده است.
بیشترین سطح زیر کشت به ترتیب برای این کشورها بوده است:
روسیه
فرانسه
آلمان
آمریکا
ترکیه
کشت چغندر در ایران
طبق آمارهای اعلامی فائو برای سال ۲۰۱۹، به‌طور تخمینی حدود ۷۹ هزار متر زمین زیر کشت چغندرقند بوده که از این مقدار زمین، بیش از ۵ میلیون تن چغندرقند برداشت‌شده است. مناطقی چون شهرستان اقلید، شهرکرد، تربت‌حیدریه، پیرانشهر و میاندوآب بالاترین سطح کشت چغندرقند را دارا هستند. در حال‌حاضر بهترین عیار چغندرقند در استان‌های همدان و مرکزی تولید می‌شود. طبق پژوهش علمی موسسه تحقیقات چغندرقند، استان‌های خوزستان، ایلام، فارس و شمال‌شرق گلستان برای تولید چغندرقند پاییزه مناسب هستند.
در سال زراعی جاری به دلیل کاهش معنادار بارندگی با پراکنش نامناسب و افزایش دما در کشور، عملکرد تولید چغندرقند 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 چغندرقند
یکی از مهم‌ترین کاربردهای چغندرقند، تولید ساکارز (شکر) است. چغندرقند حاوی ۱۳ تا ۲۲ درصد ساکارز است. نخستین بار در سال ۱۷۴۷ میلادی شیمیدان معروف آلمانی آندراس مارگراف به وجود قندی مشابه قند نیشکر در ریشه چغندرقند پی برد. وی با استخراج قند به روش عصاره‌گیری الکلی 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 ۱۸۰۱ میلادی اولین کارخانه استحصال قند از چغندرقند را تأسیس کرد.
به‌طورکلی، حدود ۸۹ درصد ریشه چغندرقند به شکر و تفاله‌ی چغندرقند تبدیل می‌شود. به‌طورمعمول از ۱ تن چغندرقند، حدود ۱۵۰ کیلوگرم شکر و ۵۰۰ کیلوگرم تفاله‌ی مرطوب به دست می‌آید.
دیگر فرآورده‌های جانبی چغندرقند
چغندرقند با فرآورده‌های جانبی خود در دیگر صنایع کاربردهای بسیاری دارد. برخی از فرآورده‌ای جانبی چغندرقند عبارت‌اند از:
تفاله
ملاس
سیلاژ
سلولز
در ادامه به بررسی مختصر هر یک از این فرآورده‌ها می‌پردازیم:
تفاله و ملاس چغندرقند
این دو فرآورده محصول فرعی حاصل از تولید قند است. در فرآیند تولید شکر از ریشه چغندرقند، دو ماده خوراکی باارزش به نام‌های تفاله و ملاس چغندرقند به دست می‌آید. این دو فرآورده جانبی به دلیل دارا بودن مقادیر بالای فیبر در تهیه خوراک دام مورداستفاده قرار می‌گیرد. از تفاله و ملاس می‌توان به‌صورت جداگانه یا مخلوط با سایر خوراکی، به‌صورت خشک‌شده و یا عمل‌آوری شده، در تهیه انواع خوراک دام استفاده نمود.
تفاله خشک به دو صورت آغشته به ملاس یا بدون ملاس آماده می‌شود که برای تغذیه نشخوارکنندگان مناسب است. تفاله چغندرقند به دلیل بالا بودن میزان انرژی آن در تغذیه گاوهای شیرده و همچنین پروراندن بره مورداستفاده قرار می‌گیرد.
شایان‌ذکر است که ملاس شیره‌ای است که پس از فرآوری چغندرقند باقی می‌ماند. ملاس معمولاً تا رسیدن به ۷۵ درصد ماده خشک رقیق‌شده و سپس در بازار به فروش می‌رسد. یکی از مواد مهم قابل‌استخراج از ملاس چغندرقند، الکل و ماده ضدعفونی‌کننده است.
سیلاژ چغندرقند
برگ و ساقه چغندرقند در تهیه سیلاژ مورداستفاده قرار می‌گیرد. سیلاژ حاوی پروتئین، ویتامین آ و کربوهیدرات است که می‌تواند برای تغذیه دام مفید باشد. برای تولید سیلاژ مناسب، مهم است که گیاه رطوبت بین ۶۰ تا ۶۵ درصد داشته باشد. سیلاژ تفاله چغندرقند 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 به‌عنوان یکی از مهم‌ترین تولید‌کنندگان تفاله چغندر مایع در جهان محسوب می‌شود؛ ازاین‌رو تولید و مصرف سیلاژ چغندرقند در ایران به نسبت بالا است.
تهیه سلولز از چغندرقند
سلولز از مواد اولیه موردنیاز در صنایعی چون رنگ، کاغذ، نساجی و آرایشی و بهداشتی است. تفاله و مازاد خمیر چغندرقند در مرحله عیارسنجی از منابع سلولز به شمار می‌آید. سلولز استخراج‌شده از تفاله چغندرقند کاربردهای فراوانی دارد که برخی از آن‌ها عبارت‌اند از:
کروماتوگرافی غربال ملکولی
ژل کروماتوگرافی
رفراکتومتر تفریقی
نشانگر نور لیزر با زاویه کم
به‌طورمعمول مقدار سلولز تفاله چغندرقند بین ۲۲ تا ۳۰ درصد است. آمارهای تجارت جهانی در سال ۲۰۱۹ نشان می‌دهد که واردات مواد سلولزی به ایران مبلغی بالغ‌بر ۳۳ میلیون دلار بوده است. با توجه به فراهم بودن مقدار بالای تفاله چغندرقند در کارخانه‌های تفاله، استفاده از این محصول می‌تواند از خروج ارز از کشور مؤثر واقع شود.
استخراج پوکتین از تفاله چغندرقند
پکتین به‌عنوان ماده ایجادکننده ژل، قوام دهنده، بافت هنده، امولسیون کننده و همچنین تثبیت‌کننده در صنایع غذایی، دارویی و پزشکی کاربرد دارد. تفاله چغندرقند، 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 سس‌ها نیز استفاده می‌شود. منابع علمی میزان پکتین موجود در تفاله چغندرقند را ۱۵ تا ۳۰ درصد گزارش کرده‌اند.