Voit myös tulostaa oppaan tästä käyttöösi pdf-muotoisena (167 kt)
Tärkkelysperunan välivarastointi
Tärkkelysperunatuotannon kannattavuus elää muun maatalouden tapaan kannattavuuden kriittistä aikaa. Tuotantopanoksia ei ole varaa käyttää tehottomasti, ja varsinkaan tuotettua satoa ei pidä hukata hyödyttömästi. Tärkkelysperunahankkeen yhtenä tavoitteena on ollut selvittää ja edistää keinoja tärkkelysperunantuotannon kannattavuuden parantamiseksi ja kilpailukyvyn säilyttämiseksi. ?Tärkkelysperunan välivarastointi?- osion johtava ajatus on ollut välivarastoinnin kehittäminen ja virheiden minimointi, jotta saavutettaisiin paras mahdollinen tärkkelyksen talteenotto.
Tärkkelysperunan korjuukausi on huomattavasti lyhyempi kuin perunatärkkelystehtaan käyntikausi, ja tehtaille toimitettavasta perunasta noin puolet joudutaan välivarastoimaan. Sadon huono laatu tai huolimattomasti toteutettu varastointi laskevat tärkkelysperunan tilityshintaa muutamassa viikossa. Jo muutamien prosenttien aleneminen tärkkelyksen saannossa saattaa hätyytellä eristämisprosessin tai viljelyn kannattavuusrajaa.
Tehtaalla tärkkelyspitoisuus määritetään ominaispainon kautta. Menetelmän luotettavuus heikkenee kuitenkin välivarastointikauden aikana, koska ominaispaino mittaa myös hajonnutta tärkkelystä, sokeria. Käyntikauden loppupuolella tärkkelyssaannon heikkeneminen on noin viiden prosentin luokkaa.
Välivarastointiselvityksessä tärkkelyssaannon ongelmaa lähestyttiin mittaamalla tärkkelyksen todellista määrää. Selvityksessä todettiin, että tärkkelyksen hajoamista tapahtui merkittävästi epäedullisissa olosuhteissa, ja samalla perunan sokeripitoisuus kasvoi. Sokeria muodostui keskimäärin yhtä paljon kuin tärkkelystä hajosi (kuva 3). Ominaispainomittauksella tätä tärkkelyspitoisuudessa tapahtunutta muutosta ei kuitenkaan voitu todeta.
Tärkkelyksen merkittävä hajoaminen on torjuttavissa. Tärkeintä on lämpötilan hallinta varastossa. Auman lämpötilaa ei kuitenkaan voi säätää kovin tarkasti. Tavoitteena onkin lämpötilan tasainen aleneminen ja perunoiden suojaaminen pakkaselta. Kylmän lisäksi lämpötilan vaihtelu hajottaa tärkkelystä. Myös korkeita lämpötiloja kannattaa välttää, vaikka ne varastointikauden alussa eivät olekaan haitallisia terveelle perunalle.
Lajikkeet reagoivat varastointiin hieman eri tavoin. Selvityksessä mukana olleesta kolmesta lajikkeesta Saturna soveltuu parhaiten välivarastointiin. Posmon tärkkelys näyttää hajoavan helpoimmin välivarastossa, ja Kardalin varastoitavuus tärkkelyksen suhteen on Posmon ja Saturnan väliltä. Lajikkeesta riippumatta jäätynyt, pahasti kolhiintunut tai tautinen peruna ei sovellu varastoitavaksi
Oppaan sisältö:
Välivarastointiohjeet
Tärkkelys
Jäätynyt peruna
1 Ohjeita välivarastointiin
1.1 Varastoitavan perunan vaatimukset
Mukuloiden altistuminen kylmälle tai jäätyminen aiheuttaa mm. tärkkelyspitoisuuden laskua, painohävikkiä ja lisää tauteja. Eri lajikkeilla on erilainen alttius hajottaa tärkkelystä eristämiskelvottomaksi sokeriksi ja edelleen painohäviöksi hengityksen kautta.
1.2 Välivaraston rakenne
Välivaraston rakentamisesta ja rakenteesta on kirjoitettu useita oppaita (esim. Perunantutkimuslaitos 1996: Tärkkelysperunan välivarastointi tai (Tärkkelysperunatuotannon käsikirja). Tärkeitä asioita välivarastossa ovat sopiva koko, helppo täyttäminen ja tyhjääminen, riittävä kestävyys ja rakennusaineet, jotka eivät pilaa perunan käyttökelpoisuutta. Myös välivaraston taloudellisuus pitkällä aikavälillä on tärkeää.
Kaikkein tärkeintä aumassa on kuitenkin sen toimivuus perunan suojaamisessa kylmältä, kuumalta ja tarpeettomilta kosteuden vaihteluilta. Tavoitteena on tasainen lämpötila ja riittävä tuuletus, jotta tärkkelystä kuluisi mahdollisimman vähän ja peruna säilyisi mahdollisimman terveenä. Auman olosuhteita pitääkin voida säätää varastointiajan ja sään mukaan. Olki ja turve ovat katteina sikäli hyviä, että ne sitovat kosteutta samalla, kun suojaavat kylmältä tai kuumalta.
1.3 Lämpötila
Tavallisen ruokaperunan varastointi suositellaan aloitettavaksi muutaman viikon pituisella alkujaksolla reilun +10 °C lämpötilassa, jotta perunan pinnan pienet haavaumat parantuisivat varastointia paremmin kestäviksi. Tämän ns. hoitolämpötilajakson jälkeen tavoitteena on lämpötilan hidas ja tasainen lasku kohti varaston tavoitelämpötilaa. Laskuvaiheessa perunalle on haitallisempaa lämpötilan voimakas vaihtelu kuin hitaasti, mutta tasaisesti laskeva, alkuvaiheessa korkeahko lämpötila.
Kuvassa 6 on Perunantutkimuslaitoksella syksyllä 2003 tehdyn auman lämpötilakehitys. Välivaraston lämpötilan edullista kehitystä auttoi ulkolämpötilan suotuisa kehitys, mutta auman nopeampikin jäähdytys olisi ollut teknisesti mahdollista. Tämä olisi kuitenkin voinut kostautua haitallisena lämpötilan uudelleen nousuna lokakuun alun leudoilla säillä. Lämpötilan tasaisen laskun ansiosta aumattuun perunaan kertyi hyvin vähän sokeria (kuva 5).
Välivaraston lämpötilaa olisi hyvä seurata lämpömittarein perunakerroksen eri osissa. Lämpötilaa voi seurata esimerkiksi yksinkertaisella ulko-sisälämpömittarilla, jonka anturin voi sijoittaa varastoitavaan perunamassaan, vähintään 0,5 m pintakerroksen alapuolelle. Mittarin näyttöosa tulee suojata kastumiselta.
1.4 Lajikkeet
Varastoitavan perunan on oltava elintoiminnoiltaan mahdollisimman vakaata. Tämä koskee kaikkia lajikkeita. Se merkitsee tervettä ja tuleentunutta tai tuleentuvaa perunaa. Tuleentuminen ja kuoren kiinnittyminen suojaa perunaa myös mekaanisilta vioilta ja hankaumilta, jotka voivat edistää painotappioita ja tautien puhkeamista välivarastossa.
Tärkkelysperunalajikkeista Saturna osoittautui selvityksessä parhaiten välivarastointiin sopivaksi lajikkeeksi. Posmon ja Kardalin sinänsä runsaat tärkkelysmäärät näyttävät hajoavan Saturnaa helpommin varastoinnin aikana. Tärkkelyksen hajoaminen oli kuitenkin voimakkainta Posmolla, myös edullisissa olosuhteissa. Tärkkelyksen hajoaminen näkyi kaikilla lajikkeilla kohonneena sokeripitoisuutena.
Posmoa ja Kardalia varastoitaessa tulee olla erityisen huolellinen, ettei varaston lämpötila pääse laskemaan alle +4 °C:n tai ettei lämpötila vaihtele voimakkaasti. Painohävikkitulosten mukaan varsinkin Posmon mukuloissa tapahtui merkittävää painohävikkiä, kun varaston lämpötila vaihteli viikoittain +1 ja +8 °C:n välillä (kuva 5). Perunantutkimuslaitoksella jatketaan tutkimusta Serestan, Tompan ja Kuraksen välivarastoitavuuden parissa syksyllä 2004, ja opasta tullaan päivittämään tulosten valmistuttua.
2 Tärkkelys
2.1 Peruna ja tärkkelys
Tärkkelys on perunan elintoiminnoille välttämätön energianlähde, sillä perunat elävät ja hengittävät myös noston jälkeen varastossa. Tärkkelystä hajottamalla peruna vapauttaa sokereita elintoimintojensa ylläpitoon ja samalla vapautuu vettä sekä hiilidioksidia. Perunan mukuloissa onkin siis aina jonkin verran sokeria käytettäväksi elintoimintojen ylläpitoon.
Kylmä, lämpötilan vaihtelu, käsittely, erilaiset stressit sekä vanheneminen kiihdyttävät perunan elintoimintoja ja siten myös tärkkelyksen hajoamista sokeriksi. Kuvassa 2 näkyy, kuinka lämpötila vaikuttaa perunan elintoimintoihin.
2.2 Tärkkelyksen mittaaminen
Sadosta maksetaan sen mukaan, miten paljon siinä arvioidaan olevan eristyskelpoista tärkkelystä. Tärkkelyspitoisuus mitataan vastaanottoerästä otetusta näytteestä ominaispainon avulla. Tärkkelyksen lisäksi ?hinnoitellaan? tärkkelyksen eristämisen onnistumista ja tehtaan laitteiston toimintaa häiritsevät tekijät. Näitä ovat multa, erilaiset varsistojätteet ja muut roskat, pilaantuneet tai jäätyneet perunat sekä laitteistoja helposti rikkovat kivet. Painohävikki tai puhtausprosentin lasku jäävät automaattisesti viljelijän tappioksi. Näistä tilityshintaan vaikuttavista tekijöistä välivarastoinnin aikana voivat muuttua lähinnä paino, tärkkelyspitoisuus ja pilaantuneen peruna-aineksen osuus.
Tärkkelysperunan tuotanto-olot ja erityisesti varastointi vaikuttavat sokeripitoisuuteen. Nostossa perunoiden elintoiminnot ovat hitaimmillaan. Pienimmillään sokeripitoisuus on luontaisesti tuleentuneessa perunassa, ollen noin 0,5 %. Kylmälle, mutta ei vielä jäätymiselle altistuneessa tärkkelysperunassa voi olla sokeria 2?3 %. Välivarastointiselvityksen aineistosta piirretystä kuvasta 3 näkyy, kuinka perunoiden todellinen tärkkelyspitoisuus muuttuu, kun sokeripitoisuus kasvaa tai alenee. Esimerkiksi, jos perunoihin on kertynyt huonon varastoinnin seurauksena 2 % sokeria, tärkkelyspitoisuus on alentunut samalla keskimäärin 2,5 %.
Kuva 3. Tärkkelys- ja sokeripitoisuuksien muutosten välinen suhde
2.2.1 Ominaispainoperusteinen tärkkelyspitoisuuden määritys
Tärkkelys on vettä painavampaa. Siihen karkeasti ottaen perustuu tärkkelysperunatehtaiden vastaanotossa käytetty ominaispainoa mittaava tärkkelyspitoisuuden määritystapa. Näytteen vedessä punnittu paino suhteutetaan näytteen painoon, ja mittaustulokseksi saadaan ominaispaino. Ominaispainon ja tärkkelyspitoisuuden välinen riippuvuus on niin kiinteä, että tärkkelyspitoisuus voidaan laskea ominaispainosta muuntokertoimien avulla. Ominaispainomäärityksessä on oletuksena, että mukuloiden sokeripitoisuus ei ole kohonnut. Tämä siksi, että tärkkelys on tärkein, muttei ainoa ominaispainoon vaikuttava tekijä. Myös sokeri on vettä painavampaa, ja ominaispainomittaus ei pysty erottamaan tärkkelystä ja sokereita toisistaan.
Perunatärkkelystehtailla esiintyy vuosittain ongelmia tärkkelyksen talteenotossa, erityisesti käyntikauden loppupuolella ja kylmien jaksojen alussa. Ominaispainon perusteella tärkkelyspitoisuudessa ei ole merkittävää heittoa, mutta saanto on noin 5 % heikompi, kuin ominaispainomittauksen perusteella on odotettavissa. Samalla solunesteen sokeripitoisuuden on huomattu nousevan, koska tärkkelyksen eristämisprosessissa erottuva sokeri ohjautuu solunesteeseen ja jätevesiin. Jätevesissä sokeri on energiapitoinen jäte, joka täytyy saada erotettua vedestä. Tämä lisää jätevesien puhdistuskustannuksia. Kuvassa 4 on Finnamyl Oy:n Kokemäen tehtaan havainnot solunesteen sokeripitoisuuden kehittymisestä.
Kuva 4. Solunesteen sokeripitoisuuden kehitys syksyllä 2003 (Finnamyl Oy, Kokemäki)
2.3 Välivarastointiselvityksen tuloksia
Tärkkelyshävikki on vähäistä hyvissä olosuhteissa. Onnistuneen välivarastoinnin päätteeksi perunoiden painohävikki on pieni, ja sokeripitoisuus jää alhaiseksi.
Syksyn 2002 välivarastointikokeissa mukana olivat tärkkelysperunalajikkeet Kardal, Posmo ja Saturna. Saturnan tärkkelyksen hajoaminen ja sokereiden muodostus oli vähäisintä, joten vuoden 2003 mittauksissa keskityttiin Kardaliin ja Posmoon.
Syksyllä 2003 Posmoa ja Kardalia varastoitiin aumassa ja varastokaapeissa. Aumavarastointiajat olivat 4 ja 6 viikkoa. Epäedullisia varastointioloja jäljiteltiin kylmäaltistuksilla varastokaapeissa, joissa perunoita säilytettiin viikon ajan kylmässä (+0 °C) ja kaksi vuorokautta +8 °C lämpötilassa. Lisäksi simuloitiin vaihtelevia lämpötiloja varastoimalla näytteitä 7 viikon ajan varastokapissa, jossa lämpötila vaihteli vuoroviikoin +1 °C ja +8 °C välillä. Kuvassa 5 näkyy lajikkeiden sokerikehitys aumauksen ja käsittelyjen aikana.
Lyhytaikainen kylmäaltistus ja lämpötilan vaihtelu nostivat voimakkaasti perunoiden sokeripitoisuuksia. Onnistuneesti aumatuista perunoissa puolestaan mitattiin 4 viikon aumausjakson päätteeksi yhtä alhaisia sokeripitoisuuksia kuin juuri nostetuista. Myös 6 viikkoa aumatuissa perunoissa sokeripitoisuudet jäivät selvästi alhaisemmiksi kuin kylmälle tai vaihtelevalle lämpötilalle altistuneissa perunoissa.
Kuvassa 6 on syksyllä 2003 Lammilla sijainneen välivarastointiauman lämpötilakäyrä. Auman lämpötila oli aluksi korkea (+18 °C), josta se laski tasaisesti 4 ensimmäisen viikon aikana +8 asteeseen. Kahden jälkimmäisen aumausviikon aikana lämpötila laski alle +8 asteen ja oli lopullisena purkupäivänä +2 °C. Kun verrataan auman lämpötilaa ja sokeripitoisuuden kehitystä voidaan päätellä, että melko viileä lämpötila ei vaaranna tärkkelyssatoa, kun se saavutetaan tasaisesti laskevana lämpötilana eikä se kestä kovin pitkää jaksoa.
Välivarastoinnissa on tärkeää, ettei lämpötila pääse laskemaan missään vaiheessa pakkasrajan alapuolelle, vaan sen tulisi pysyä varastossa mielellään +4 asteessa tai korkeampana. 6 viikkoa kestäneen varastoinnin aikana auman lämpötila laski alle +8 ja jopa alle +4 asteen, mikä näkyi hieman korkeampana sokeripitoisuutena kuin 4 viikkoa aumatuilla.
Kuva 5. Perunan sokerit syksyn 2003 aineistossa
3 Perunoiden jäätyminen
Jäätynyt peruna aiheuttaa ongelmia tärkkelyksen eristämisessä, sillä peruna puhdistuu huonosti mullasta ja vie siten likaa pitkälle prosessiin. Jäinen peruna myös tylsistyttää raastimia tai jopa rikkoo laitteistoa. Jäätyneestä tai sulaneesta ja rakenteesta menettäneestä perunasta ei saada erotettua tärkkelystä, ja eristämisprosessissa menetetty raaka-aine on lisärasite jätevesissä, mikä lisää puhdistuskustannuksia. Jäätynyt peruna on siten haitallinen, ei vain hyödytön raaka-aine prosessissa.
Perunan kulku tärkkelyksen erottamisprosessissa