Картофель имеет тесные связи между участниками, поскольку сорта, выведенные селекционерами, управление растениеводством производителей и местоположение перерабатывающих предприятий сильно влияют на урожайность и качество готовой продукции. Здесь распознаются действующие лица (селекционеры, производители, переработчики, розничные торговцы и пользователи) в цепочке создания стоимости, а также определяются их информационные и материальные потоки. Определено влияние генотипа, окружающей среды и управления растениеводством, а также эффективное использование ресурсов при производстве сырья, клубней, собранных для целей переработки. Показано, что изменение климата влияет на показатели и что потребители, ищущие качественные и новые продукты, вряд ли заинтересованы в первичных процессах, равно как селекционеры и переработчики не проявляют интереса к проблемам потребителей. Показатели урожая зависят от урожайности и качества (сухого вещества, сахаров, размера клубней, желаемых и нежелательных компонентов). Производительность завода зависит от утилизации, повторного использования отходов и предотвращения образования отходов. Тепловые карты, составленные по классам производительности и потерь и их атрибутам, показывают, где можно добиться выгод на полях, фермах и фабриках для повышения эффективности, уменьшения воздействия на окружающую среду и возможностей для декарбонизации.
Введение: Вопросы зарождения и исследования
По сравнению с основными продуктами питания из зерновых культур, при переработке картофеля связи между селекционером, производителем семян, производителями посуды, переработчиком и торговыми точками намного прочнее. Это связано с тем, что для клонированно размножаемой культуры предусмотрена специальная базовая и сертифицированная программа посева семян, а сортоспецифические характеристики играют центральную роль в производстве крахмала, муки, картофеля фри, а также выпечки и охлажденных продуктов. Информация передается от потребителя через магазины, переработчиков, производителей и селекционеров, и ее масштаб увеличивается с каждым пройденным звеном. Материальные потоки в обратном направлении: селекционные семена, базовые семена, сертифицированные семена, сырье, готовый продукт, упакованный в соответствии с собственной маркой или торговой маркой магазина, кладовая, форма или духовка. Для обеспечения рынка сырье необходимо производить и перерабатывать с минимальными потерями. Выделяются следующие области: цепочка поставок, производительность ферм и фабрик, потери на фермах и на заводах. Определение классов и их атрибутов в этих областях и оценка степени, в которой эти атрибуты применимы к различным классам, является инновационным подходом, до сих пор не встречавшимся в научной литературе.
По сравнению с основными продуктами питания из зерновых культур, при переработке картофеля связи между селекционером, производителем семян, производителями посуды, переработчиком и торговыми точками намного прочнее. Это связано с тем, что для клонированно размножаемой культуры предусмотрена специальная базовая и сертифицированная программа посева семян, а сортоспецифические характеристики играют центральную роль в производстве крахмала, муки, картофеля фри, а также выпечки и охлажденных продуктов. Информация передается от потребителя через магазины, переработчиков, производителей и селекционеров, и ее масштаб увеличивается с каждым пройденным звеном. Материальные потоки в обратном направлении: селекционные семена, базовые семена, сертифицированные семена, сырье, готовый продукт, упакованный в соответствии с собственной маркой или торговой маркой магазина, кладовая, форма или духовка. Для обеспечения рынка сырье необходимо производить и перерабатывать с минимальными потерями. Выделяются следующие области: цепочка поставок, производительность ферм и фабрик, потери на фермах и на заводах. Определение классов и их атрибутов в этих областях и оценка степени, в которой эти атрибуты применимы к различным классам, является инновационным подходом, до сих пор не встречавшимся в научной литературе.
Показатели культуры при сборе и перед сбором урожая, ее урожайность и качество, а также эффективность в значительной степени зависят от сорта и качества посеянных семян, окружающей среды, в которой выращивается культура, и методов управления фермера (Обзор 1, Haverkort et al. 2022a). Послеуборочные показатели, то есть извлечение готовой продукции, зависят от обработки на ферме, хранения между сбором урожая и доставкой на фабрику и от вида операций на перерабатывающем предприятии от мойки до упаковки (Обзор 2, Haverkort et al. 2022b). Чтобы иметь возможность судить об эффективности полевого и заводского производства, необходим анализ урожайности: каковы классы компонентов урожайности (качество), каковы их характеристики, среди них влияние изменения климата, и насколько сильно они различаются по влиянию на качество?
Эффективное использование ресурсов зависит не только от количества произведенных клубней и произведенных продуктов, но также от потерь и отходов на фермах, на фабриках, в магазинах и кухнях. Насколько эффективно используются энергия и вода в производстве? Какие классы потерь существуют в каждом звене цепочки поставок? Как на них влияют окружающая среда и управление? Тему необходимо обсуждать в свете вопросов устойчивости: доступности ресурсов (пресная вода), выбросов (CO2) и изменения климата (повышенный уровень CO2, повышение температуры и неустойчивый характер осадков). Предотвращение потерь является атрибутом классов потерь, и необходимо определить эти потери и в какой степени они применимы к классам.
При полевом производстве клубней, предназначенных для переработки, транспортировка и переработка также связаны с изъятием таких ресурсов, как вода и среда обитания для фауны, а также выбросами вредных веществ, двуокиси углерода и азотистых соединений. Какие операции на фермах и фабриках связаны с нежелательным и вредным изъятием и выбросами, в какой степени и какие меры удерживают их в рамках?
Не все клубни, выращенные в полевых условиях, доставляются на фабрику, и не все полученные клубни в конечном итоге превращаются в высококачественную готовую продукцию. Потери (не извлеченный материал клубней) и отходы (неиспользованные исходные материалы и ресурсы) возникают на фермах и перерабатывающих предприятиях. Не было проведено тщательной оценки того, что это за потери и как их можно избежать с разной степенью вероятности успеха.
Область цепочки поставок
Формулировка области цепочки
В узком смысле картофельный сектор или картофельная промышленность охватывает всю деятельность, осуществляемую селекционерами картофеля, производителями семенного картофеля и клубней, предназначенных для использования в качестве сырья, а также переработчиками, покупающими и перерабатывающими клубни. Селекционеры картофеля существуют в широком разнообразии. Существуют отдельные селекционные компании, состоящие из одного человека, и более крупные, которые ежегодно производят миллионы саженцев, поскольку для создания сорта требуется несколько сотен тысяч саженцев от двух родительских клонов. У компании есть акционеры или она принадлежит фермерскому кооперативу (Van Loon 2019), и у обоих видов могут быть фермеры-селекционеры, фермеры получают несколько тысяч семян или саженцев для помощи в выборе нового сорта. Иногда перерабатывающие компании имеют собственное селекционное подразделение, например, крупнейшее производство крахмала в Нидерландах и крупнейший производитель картофельных чипсов в США. Производство семенного картофеля на развитых рынках, как правило, осуществляется в три этапа одной компанией, но часто с участием трех разных фирм: (1) создание саженцев in vitro и их мини-клубней, (2) производство основных семян примерно за три полевых этапа и (3) производство сертифицированных семян еще за три-четыре полевых цикла. На развивающихся рынках, как правило, многонациональная селекционная компания, чтобы обеспечить регулярные поставки любимого сорта, владеет всеми этапами. Местные компании на таких рынках, особенно при производстве чипсов, зависят от того, что предлагают производители, или платят более высокую цену за партии, соответствующие спецификациям. Производители сырья могут иметь небольшую площадь – менее гектара на развивающихся рынках или более тысячи в штате Айдахо (США). Они продают свой урожай, как правило, на контрактной основе перерабатывающей компании. Поставщики переработчиков (с агрономами в команде, которые проводят исследования и разработки для компании, а также консультируют производителей) находятся в тесном контакте с производителями, чтобы помогать им и контролировать урожайность и качество для получения заводской информации. На развивающихся рынках переработчики также изначально выращивают свои культуры на арендованных землях. Это корпоративное фермерство обеспечивает регулярные поставки, но как только база производителей обучена, от выращивания собственных клубней отказываются. Переработчики производят продукты для торговых точек, учреждений розничной торговли и пищевой промышленности. В этом разделе розничная торговля, повара и потребители включены в цепочку поставок. Поставщики оборудования, материалов и услуг для селекционеров, производителей семян и торговых точек не включены в цепочку, сформулированную здесь.
Обобщение области цепочки
Цепочка создания стоимости продуктов на основе картофеля направлена на укрепление существующих и создание новых комбинаций потребительских товаров, а также на эффективное средство коммуникации от потребителей к сбыту и звеньям нисходящей цепочки, а также между звеньями (Kiil et al., 2019). Он также служит быстрым источником сырья (Olsen and Aschan, 2010), то есть клубней и продуктов (Таблица 1). Повар стремится к простоте и экономии времени, и (ы) он не обязательно является покупателем продуктов или потребителем блюд, приготовленных из них, например, в ресторанах. На этапе подготовки повар сообщает о качестве блюда едокам, его преимуществах и недостатках другим поварам и сообщает магазинам предпочтения в отношении будущих продуктов. Торговые фирмы, магазины и супермаркеты заинтересованы в быстром заполнении полок, информируя покупателей о преимуществах продуктов, а производителей – об их требованиях. Фабрики обычно производят несколько продуктов, таких как замороженный картофель фри, формованные изделия и хлопья или чипсы, поэтому характеристики сырья различаются, и существует постоянная необходимость адаптировать сорта к меняющимся условиям, таким как химикаты, занесенные в черный список, производители переезжают на более малоплодородные земли и правительства, ограничивающие использование поливной воды или биоцидов. Покупатели клубней у производителей, заготовители – единственные участники, которые фактически не владеют каким-либо материалом, они взаимодействуют и передают спецификации производителям. Они тесно сотрудничают с агрономами компании, которые выступают в качестве консультантов для производителей с конечной целью гарантировать соответствие сырья спецификациям и информировать закупщиков о количестве и качестве текущего урожая на поле, во время сбора урожая или на складах производителей картофеля, а также, где это применимо, на собственном складе компании.
Таблица 1 Потоки информации и материалов между классами участников цепочки создания стоимости картофельной продукции
| Классы участников | Желание | Поток информации вверх по течению | Поток информации ниже по потоку | Поток материала вверх по течению |
|---|---|---|---|---|
| Едок | Вкус, происхождение | Поделиться с друзьями | Расскажите повару | Оставшиеся отходы |
| Повар | Удобство, легкость, безопасность, здоровье | Показатели для аналогов | Производительность | От кладовой до плиты |
| Заказчик | Оптимизация цены и качества | Предпочтение продукта | Структура потребления | От магазина до кладовой |
| Трейдер | Быстрый оборот полочного пространства | Информация о продуктеАссортимент продукции | Потребность в продуктах | Продукт от завода до полки |
| Переработчик | Оптимизированное восстановление | Доступность готовой продукции | Потребность в клубнях в соответствии со спецификациями | Поставка продукции в торговлю |
| Поставщик | Непрерывный поток сырья на фабрику | Количество и качество партий сырья | Количество и характеристики сырья | Сырье (клубни, подлежащие переработке) от фермы до фабрики |
| Агроном | Обеспечение соответствия производителей количеству и качеству | Предоставьте информацию об ожидаемом количестве и качестве | Консультирование производителей по оптимальным методам управления | |
| Производитель | Соответствие техническим требованиям | Доступность и практика управления | Спрос на семенные клубни | |
| Производитель семян | Удовлетворение спроса производителей | Характеристики качества семян | Хочет, чтобы новые сорта лучше соответствовали техническим требованиям | Семенные клубни |
| Селекционер | Устойчивый, адаптированный, качество переработки | Характеристики сорта: устойчивость, допуски | Взаимодействие с научно-исследовательскими институтами | Основные семенные клубни |
Согласование семян новых и существующих сортов среди селекционеров, производителей семян и производителей клубней, подлежащих переработке, направлено на обеспечение удовлетворения потребностей переработчиков. Там, где информация просачивается от повара к селекционеру, поток материалов идет в обратном направлении: селекционеры доставляют базовые семенные клубни производителям семян, которые обеспечивают производителей семенами, из которых они выращивают сырье. Продукты передаются от производителей магазинам, покупателям и поварам, в конечном итоге превращаясь в ингредиенты для блюд для едоков.
Поскольку разнообразие (ADHB 2021) является важным фактором (помимо окружающей среды и управления урожаем), который определяет получение готового продукта из сырья, наиболее интенсивная доработка происходит между селекционерами и переработчиками. Это особенно актуально, когда перерабатывающая компания заинтересована в обеспечении эксклюзивного права на выведение нового сорта, в том, чтобы контролировать его, а не делиться с конкурентами.
Эти мероприятия, цели и обсуждения, итеративные процессы показаны в таблице 2. Первые два этапа отбраковки клонов рассады включают субпродукты с низким урожаем, а начиная с третьего года, кухонные / лабораторные оценки концентрации сухого вещества (под весом воды), цвета поджарки (отражает концентрацию редуцирующих сахаров) и формы (соотношение длины и ширины). Результатом селекции являются заводские пробные запуски примерно через 6 лет селекции. Семенные клубни выдающегося клона, которые соответствовали критериям в предыдущие сезоны, быстро набухают, обеспечивая фабрику несколькими тоннами сырья для обработки на заводе. Извлечение сравнивается с извлечением используемых в настоящее время сортов. Когда компания выгодна с точки зрения переработки (высокая извлечение) и производства (эффективный сбор урожая), компания гарантирует эксклюзивные права при условии фиксированной годовой суммы, которая взаимно гарантируется.
Таблица 2 Важнейшие этапы создания перерабатывающего сорта
| Активность | Цель | Причины отказа для производственной компании |
|---|---|---|
| Отбор и скрещивание родителей | Определение потенциала переработки | Причины, по которым отсутствует 1 из 3 (пригодность, адаптивность, устойчивость) |
| Отбор перерабатываемых клонов, лабораторный подход | Определение подходящих сухих веществ, цвета поджарки, формы | Не соответствует всем трем критериям, помимо урожайности, адаптации и толерантности |
| Выращивание клубней отобранных клонов в полевых условиях | Получение достаточного количества клубней для производственных нужд | Заводские пробные запуски показывают иные данные, чем лабораторные / кухонные условия: условия очистки, резки (срезания), бланширования (обесцвечивания) отличаются, за отказом следует разочарование |
| Завод работает с несколькими тоннами клубней | Оценка производительности усовершенствованных клонов в заводских условиях | |
| Наполнение семян | Обеспечение достаточного количества семян для быстрого выведения нового сорта | Состояние семян и сельскохозяйственных культур, а также устойчивость к насекомым и засухе играют важную роль в оценке |
| Наименование сортов и лицензирование | Защита интеллектуальной собственности | Если исключительные права не могут быть гарантированы (не UPOV) |
Количественная оценка области цепочки
Девяти участникам из десяти (агрономия и закупки – одна команда) таблицы 1 даны четырнадцать пожеланий и потребностей (атрибутов), перечисленных в таблице 3, каждое из которых в большей или меньшей степени важно для конкретного участника. Тепловая карта показывает, что предоставление информации вверх и вниз по потоку (и коллегам, где конкуренция не ставится на карту) важно для всех участников, так же как и соблюдение спецификаций. Селекционеры находятся в самом низу цепочки поставок, у них нет нижестоящих участников, которым они могли бы предоставлять информацию, и в целом, из-за страха конкуренции, они не заинтересованы в обмене информацией со сверстниками. Итак, оценка, присужденная за атрибут “Желание предоставлять информацию нижестоящим подразделениям и коллегам”, низкая (1). Что касается потребителей (едоков), то над ними нет действующего лица, но им нравится делиться опытом с грушами и, возможно, с диетологом.
Таблица 3 Тепловая карта 9 классов действующих лиц и 14 атрибутов степени их важности для действующего лица
На карте здесь и там показана дихотомия с атрибутами b, c и e, представляющими особый интерес для производителей, и g, h и i для трейдеров и пользователей. Здесь все участники сохраняют среднее значение атрибутов значительно ниже 3,3, в то время как соблюдение спецификаций, обмен информацией и экологически чистое производство важны для большинства участников, получая среднее значение более 3,8. Среднее значение всех атрибутов самое низкое у производителей семян и едоков – 2,8 и менее. Производителей семян не волнует, что думают потребители и как выглядят (новые) продукты. Потребителей не интересуют все параметры, касающиеся цены, качества и доступности сырья. Переработчики имеют самое высокое среднее значение баллов по признакам, подтверждающим их центральную роль в цепочке.
Дендрограмма (не показана) показывает, что действующие лица разделены на две отдельные группы (Таблица 3). Первое касается количества и качества сырья от селекционера к поставщику, а второе – остатков. Тот, кто ест, не очень тесно связан с поваром, но занимает довольно независимую позицию, поскольку потребитель не должен соответствовать техническим требованиям, не хранит продукты и блюда, приготовленные из них, и ему меньше нужно учиться у коллег, чем поварам. Атрибуты подразделяются на четыре группы: удовлетворенность, информация, соответствие спецификациям и поставка семян и сырья.
Области характеристик
Формулировка областей
В предыдущем разделе, посвященном цепочке поставок, была описана роль действующих лиц – производителей и переработчиков, и были четко изложены их информационные требования. Здесь область эффективности определяется для производителей как урожайность и качество производимого ими сырья (стоимость на единицу площади), а для переработчиков определяется как получение готового продукта наивысшей ценности из сырья с минимальными потерями в виде продуктов меньшей ценности (стоимость на тонну сырья).
Задача поваров – использовать продукты для приготовления (C) блюда или гарнира в качестве компонента блюда путем приготовления (P), разогрева (H) и расстановки (A) с учетом социальных аспектов, таких как доступность: C = P + H + A + S. Приготовление в зависимости от продукта включает в себя разворачивание, размораживание, восстановление и выбор типа ингредиента блюда, начиная от простого вареного клубня и заканчивая сложными запеканками. Нагрев, также зависящий от продукта, осуществляется путем отваривания (в микроволновой печи), жарки или запекания. В этом обзоре не рассматриваются подробно задачи поваров, но будут рассмотрены потери на кухне и на плите.
Обобщение области полевых показателей
Все собранные клубни и их качество, определяющее восстановление, урожайность поля, – это его урожайность (Y). Это зависит от генотипа и качества семенных клубней, посаженных (G) в конкретной среде с ее климатом и почвой (E). Эффективность в равной степени зависит от методов управления фермером, обеспечивающих почву водой и питательными веществами и защищающих урожай. Совокупность представлена в виде Y = G + E + M + S (Kropff et al., 1995; Haverkort, 2018), обобщенных в таблице 4 и впоследствии доработанных. Devaux et al. (2021) использовали то же выражение и обсудили, как селекция (более ранняя, устойчивая) с использованием новых технологий (гибридные семена, генетическая модификация и редактирование генов), улучшение качества семян, управление растениеводством (точное земледелие, системы поддержки принятия решений) и управление цепочкой поставок (превращение отходов в ценность, сокращение потерь после сбора урожая) – все это приводит к повышению производительности.
Таблица 4 Аспекты, примеры и социальные проблемы не являются исчерпывающими
| Аспекты | Примеры | Значимость для общества | |
|---|---|---|---|
| Y | УрожайностьКачество | т/ га клубней свежихРазмер клубнейСодержание сухого вещества | Более эффективное достижение высоких урожаев и качества увеличивает извлечение готовой продукции на заводе и гарантирует большую отдачу от инвестиций при минимальном использовании ресурсов |
| G | ВидыSolanum | С. андигена (Перу)С. фуреха (Колумбия)S. tuberosum (глобальный) | Различные виды эволюционировали в разных средах, где люди одомашнивали их, постоянно отбирая более крупные клубни с меньшим количеством нежелательных соединений (акриламидов) |
| Сорт | Frieslander (NL)Criolla (Colombia)Рассет Бербанк (США) | Разновидности внутри вида представляют собой клоны, отобранные традиционно или в рамках программы селекции, адаптированной к местным биотическим и абиотическим условиям выращивания, вкусовым качествам и потребностям в обработке | |
| Материал для размножения | Семенные клубниЧеренки, TPSМини-клубни | Урожай клубней, размножаемых клонированием, нуждается в обновлении запасов здоровых семенных клубней, полученных в результате программ размножения, в которых все чаще используются мини-клубни из черенков in vitro и ex vitro ex vitro | |
| E | Высота над уровнем моря, широта, почва | Высокогорье (Кения)Лето (Европа)Зима (Индия)Весна и осень (Тунис) | Картофель плохо растет ни при низких, ни при высоких температурах, поэтому фермеры могут выращивать картофель круглый год в тропических высокогорьях и на низменностях зимой в субтропиках, осенью и весной в сухом летнем климате и умеренным летом (позволяют почвенные условия) |
| M | ПоливВнесение удобренийЗащита | Дожди и орошениеНавоз, удобренияЗащита сельскохозяйственных культур | Уровень технологий и доступность воды, питательных веществ и химикатов в значительной степени определяют, как фермеры могут оптимизировать урожайность и качество сельскохозяйственных культур, чтобы обеспечить свое существование и / или прибыльность |
| S | Окружающая средаБезопасность пищевых продуктов | Использование ресурсов, выбросы, остатки | Производители и потребители хотят, чтобы продукты питания производились устойчивым способом |
Урожайность
Показателем эффективности культуры является ее урожайность (Haverkort and Struik, 2015), выраженная в т га-1 в свежем или сухом виде, а в случае с крахмалистыми культурами – их урожайность крахмала в т га-1. Высокий выход сухого вещества означает большое количество готовых продуктов переработки и, как таковой, имеет социально-экономическое значение.
Большее количество поливов, внесение азотных и калийных удобрений и более ранний сбор урожая до наступления зрелости снижают содержание сухого вещества (Haverkort et al., 2015). В целом, содержание сухого вещества в свежем веществе клубней составляет от 16 до 26%. Сорт, условия выращивания и методы ведения хозяйства не сильно влияют на концентрацию белка в свежем веществе около 2%. Разнообразие практически не влияет на концентрацию минералов (Fe, Zn, K, Mn), но почвы, богатые определенными минералами, дают клубни с высокой их концентрацией, поэтому поступление минералов через удобрения сильно увеличивает их концентрацию в клубнях. Клубни разных сортов отличаются концентрацией витамина от 15 до 45 мг на 100 г (Jea-sook Han et al., 2004), но вряд ли зависят от измененных условий выращивания. Цвет мякоти сортов указывает на количество флавоноидов (красных) или терпеноидов (желтых) (Brown 2005), которые более выражены при более низких температурах и более интенсивном солнечном излучении. Концентрация гликоалкалоидов (TGA) сильно зависит от сорта, и клубни, находящиеся под воздействием солнечного света, имеют более высокую концентрацию, чем клубни, заглубленные глубже в почву, а более высокий уровень азотных удобрений связан с более высоким уровнем TGA. В США разрешенный максимальный уровень TGA в свежем картофеле составляет 20 мг на 100 г (USFDA 2021). Концентрация нитратов в клубнях зависит от сорта и снижается в клубнях в течение вегетационного периода, поэтому в клубнях, собранных преждевременно, самая высокая концентрация. Клубни, выращенные при высоком содержании нитратов в почве, также имеют более высокие уровни нитратов в клубнях. “В Венгрии действуют правила 100 мг / кг в качестве максимального предела соланинового эквивалента в сыром неочищенном картофеле. В Финляндии максимальный уровень содержания гликоалкалоидов в картофеле составляет 200 мг / кг. В Дании действует норматив 200 мг / кг газа для известных сортов картофеля и 100 мг / кг для новых видов картофеля. В Соединенных Штатах установлена максимально допустимая концентрация клубней картофеля от 20 до 25 мг на 100 г свежего картофеля (что эквивалентно 200-250 мг / кг).” (EFSA 2022).
Не все клубни пригодны для продажи, поскольку это зависит от особенностей их назначения; предполагается, что 90%, но это 100% для крахмала и около 80% для клубней с хрустящей корочкой (Halseth, 2015) из-за исключения клубней нечетного размера, дефектов и слишком низкого удельного веса. Урожайность зависит от эффективного использования ресурсов, приблизительные значения которых приведены в таблице 5.
Таблица 5. Эффективность производства сырья, определяющая урожайность (коэффициенты пересчета) (по данным Haverkort et al., 2015)
| Ресурс | Эффективность использования | Измерение | Оптимальное значение | Основные факторы, определяющие эффективность |
|---|---|---|---|---|
| Земля | LUE | г / м2 | 4500 | Продолжительность вегетационного периода, радиация, вода |
| Товарный вид | MUE | г / г | 0.90 | Соответствие рыночным требованиям |
| Радиация | РУП | г / МДЖ | 1.25 | Доступность воды |
| Вода | WUE | г / л | 6 | Доступность азота |
| Азот | NUE | г / г | 200 | Доступность воды |
| Биоциды | BUE | г / г | 25001 | Количество осадков |
| Трудовые ресурсы | LaUE | с / кг | 1.681 | Урожайность (эффективность землепользования) |
| Затраты | РЕПЛИКА | € / кг | 0.182 | Урожайность, количество осадков, навоз |
| Семенные клубни | SUE | г / г | 20 | Урожайность |
| CO23 | РЕПЛИКА | г / г | 0.1 | Урожайность, количество осадков, условия хранения |
Генотип
Семейство пасленовых (пасленовые) насчитывает много видов (Machida-Hirano, 2015), среди них Solanum tuberosum, адаптированные к долгому рабочему дню и выращиваемые по всему миру, а также многие менее распространенные виды, все еще встречающиеся в Южной Америке, такие как позднеспелый S. andigena andigena в Боливии, Перу и Эквадоре, и Solanum phureja с желтой мякотью, который по-прежнему популярен в Колумбии и недавно введен в ассортиментную упаковку в США. Северная Америка и Европа. Виды, несущие съедобные клубни, – это лишь немногие из сотен диких видов, которые были одомашнены народами, жившими в высокогорьях Анд Южной Америки. Они отобрали клубни, которые были не слишком маленькими и содержали мало горьких веществ (гликоалкалоидов; Johns and Alonso, 1990), с продолжительностью вегетации и периодов покоя клубней, соответствующей преобладающим условиям. Благодаря естественному отбору с помощью человека в Андах и селекционным программам там и по всему миру были выведены сорта, которые нравятся потребителям по вкусу, хорошо работают в заданном температурном режиме и устойчивы к наиболее распространенным вирусным, грибковым и бактериальным заболеваниям и наиболее распространенным вредителям. С посаженным генотипом тесно связан материал для его размножения, обычно целые или нарезанные семенные клубни. Черенки и миниклубни играют важную роль в производстве коммерческих семенных клубней, но в некоторых местах фермеры сажают укоренившиеся ростки или стеблевые черенки в качестве материала для размножения (Uyen and Vander Zaag, 2008). В последнее время несколько программ селекции гибридных семян настоящего картофеля нацелены на использование ботанических семян (true potato seed) для получения клубней из проростков для посева и / или потребительских целей.
Окружающая среда
При средних дневных и ночных температурах выше 8 и ниже 28 ° C урожай картофеля растет (Haverkort et al., 2015). Помимо наземных факторов (погоды), не менее важны подземные факторы, помимо обеспечения питательными веществами, особенно потенциальной глубины зоны укоренения и влагоудерживающей способности этой зоны для обеспечения достаточного запаса дождевой воды и / или орошения (Haverkort, 1990).
Четырьмя основными условиями выращивания картофеля при переработке являются сухие или дождливые, летние или зимние сезоны (таблица 6). В средиземноморском климате также выращиваются весенние и осенние культуры, но они не отличаются качеством обработки. Зимние сезоны обычно длятся 3 месяца, а летние – 6 месяцев. С прогнозируемым (МГЭИК 2021) увеличением содержания углекислого газа в атмосфере с нынешних 400 до будущих 600 частей на миллион и повышением температуры на 2 ° C к 2060 году, посевы будут иметь более высокие темпы роста благодаря “удобрительному” эффекту CO2 (Jaggard et al., 2010), но зимние сезоны без тепла будут короче на неделю, а летние сезоны без заморозков – длиннее на 3 недели. Хаверкорт и др. (2013) и Франке и др. (2013), основываясь на модели ЛИНТУЛ-КАРТОФЕЛЬ Кумана и Хаверкорта (1994), рассчитали урожайность и потребности в воде с учетом суточных погодных условий 1960 и 2050 годов в четырех контрастирующих южноафриканских условиях. В таблице 6 показано аналогичное упражнение с ежемесячными данными о погоде от NASA (2021 год) и Gaisma (2021 год) с четырех участков, представляющих такие условия. В начале и в конце зимнего сезона слишком тепло для выращивания картофеля в течение примерно шести дней. Оставшаяся часть сезона примерно на 1 ° C теплее текущей. Эффект на урожайность от удлинения летнего вегетационного периода более или менее сводится на нет увеличением периодов жары, во время которых рост урожая прекращается.
Таблица 6 Текущие и будущие средние климатические данные за вегетационный период урожайность сельскохозяйственных культур и эвапотранспирация (ETP) в четырех контрастирующих условиях выращивания
| Свойство | Единица измерения | Дождливая зима | Сухая зима | Дождливое лето | Засушливое лето | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Южная Африка | Индия | Северная Европа | Западная Америка | ||||||
| 2020 | 2060 | 2020 | 2060 | 2020 | 2060 | 2020 | 2060 | ||
| Радиация | 2 МДЖ/сут | 15 | 15 | 20 | 20 | 25 | 20 | 30 | 30 |
| Минимальная температура | °C | 10 | 11 | 12 | 13 | 10 | 12 | 10 | 12 |
| Максимальная температура | °C | 24 | 25 | 24 | 25 | 21 | 23 | 28 | 30 |
| Продолжительность сезона | Дни | 100 | 95 | 95 | 88 | 180 | 205 | 170 | 195 |
| Испарение | мм / сезон | 200 | 220 | 500 | 550 | 600 | 660 | 1100 | 1200 |
| Урожайность | т / га | 45 | 49 | 65 | 72 | 79 | 101 | 88 | 109 |
| Использование радиации | МДЖ / т × 1000 | 33.3 | 29.0 | 29.2 | 24.4 | 57.0 | 40.6 | 58.0 | 56.4 |
| Использование воды | mm/t | 4.4 | 4.5 | 7.7 | 7.6 | 7.6 | 6.5 | 12.5 | 11.0 |
| Данные НАСА | Кейптаун | Ахмадабад | Лелистад | Покателло | |||||
В результате увеличения содержания CO2 урожайность озимых культур увеличивается примерно на 10%, а яровых – примерно на 20%. Урожайность весенних и осенних культур практически не повышается, поскольку и те, и другие приближаются к зиме с более короткими и пасмурными днями и снижением солнечной радиации. Эффективность использования воды озимыми культурами остается более или менее неизменной, но для яровых культур она повышается, например, в Европе со 131 до 153 кг / мм. Количество солнечной радиации для производства 1 т свежих клубней снижается во всех четырех ситуациях. Ван-дер-Ваальс и др. (2013) подсчитали, что с увеличением общей суммы температур летом давление вредителей увеличивается, поскольку за один сезон образуется больше поколений, но риск фитофтороза, вызываемого оомицетом Phytophthora infestans, снижается из-за увеличения частоты температур, которые являются сверхоптимальными для его развития. Прогнозируемые уровни урожайности не учитывают основные случаи неблагоприятных периодов жары, засух, наводнений и интродукции вредителей и болезней, которые снижают средние уровни, а также не учитывают методы управления растениеводством, направленные на повышение урожайности, такие как выбор участка, охлаждение посевов, отвод воды и адекватные меры защиты растений.
Руководство
Посевы картофеля необходимо сажать на рыхлых почвах и заделывать (окучивать), снабжать водой и питательными веществами и защищать от преобладающих вредителей, болезней и сорняков. Все эти аспекты управления растениеводством включают интенсивную организацию и планирование, использование рабочей силы, компоста и навоза в натуральном хозяйстве и сельском хозяйстве с низкими затратами. В сельском хозяйстве с высокими затратами используется тракторная техника и химические вещества (удобрения и биоциды) (Haverkort, 2018). Дальнейшие решения, принимаемые производителем, касаются выбора места, сезона, сорта, качества семян, сроков операций, обработки (сортировка), хранения и сбыта.
Обобщение области восстановления на заводе
Взаимосвязь между производительностью в полевых условиях и на заводе-изготовителе представлена в таблице 7, которая показывает требования к продукту и то, как G, E и M направляют технологические качества в желаемом направлении. Клубни, предназначенные для производства крахмала, нуждаются в самой высокой концентрации сухого вещества, основную долю которого составляет крахмал. Другие требования к сорту, помимо устойчивости к болезням, невелики, поскольку клубни после промывки на заводе подвергаются измельчению. Крахмальные заводы расположены в местах, где производство клубней обходится дешевле всего: урожайность летних богарных культур при низких затратах на сырье. В сырье для производства хрустящих корочек требуется наименьшая концентрация редуцирующих сахаров, поскольку приготовление в масле при относительно высоких температурах в течение длительного периода обеспечивает оптимальный объем образования акриламида. Колебания температуры и подачи воды во время роста урожая приводят к высоким концентрациям редуцирующих сахаров, которые снижаются к созреванию урожая и во время хранения при низких температурах, менее 5 ° C (Seal et al., 2008). Концентрация белка, как правило, близкая к 2% от массы свежих клубней, не является проблемой для большинства стран назначения, но крахмальные заводы, за исключением тех, которые производят пищевой белок, предпочитают низкое соотношение белок: крахмал.
Таблица 7. Зависимость качества сырья от сорта культуры, окружающих условий и методов выращивания
| Классы качества | Классы продуктов | Желаемый атрибут | Проблема | Генотип | Окружающая среда | Руководство |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Концентрация сухого вещества (DMC) | Крахмал | Самый высокий | Сорта с наибольшей концентрацией крахмала (27%), за ними следуют хрустящие сорта (23%). 21,5% – сырье для картофеля фри и около 20% – вареные охлажденные клубни% | Подходящий сорт | Высокий DMC в посевах летнего периода с умеренным климатом | Низкий уровень азота, калия, орошение, поздний сбор урожая |
| Чипсы | Высокий | |||||
| Мука | Высокий | |||||
| Холодное сердце | Умеренный | |||||
| Охлажденный | Самый низкий | |||||
| Редуцирующие сахара | Крахмал | Проблем нет | Глюкоза и фруктоза вызывают подрумянивание продукта при обжаривании, особенно при более высоких температурах и в течение более длительного времени, поэтому проблема наиболее заметна при обжаривании клубней, но также приводит к нехватке сахара во французском картофеле фри | Подходящий сорт | Проблема колебаний влажности, температуры | Регулярный полив, прохладный урожай, поздний сбор урожая, теплое хранение |
| Чипсы | Самый низкий | |||||
| Мука | Проблем нет | |||||
| Холодное сердце | Низкий | |||||
| Охлажденный | Проблем нет | |||||
| Протеин | Крахмал | Самый низкий | На сегодняшний день были выбраны сорта крахмала с низким содержанием белка, поскольку они имели низкую ценность в качестве корма. В последнее время некоторые фабрики извлекают белок пищевой ценности, а затем предпочитают высокие концентрации | Сорта крахмала содержат мало белка | В умеренном климате самое высокое соотношение крахмал: белок | Высокое содержание азота |
| Чипсы | Проблем нет | |||||
| Мука | Проблем нет | |||||
| Холодное сердце | Проблем нет | |||||
| Охлажденный | Проблем нет | |||||
| Полезные ископаемые | Все | Проблемы с крахмалом отсутствуют | Предполагается, что калий и фосфор присутствуют во всех продуктах и обеспечивают пищевую ценность | Практически никакого влияния | Влияет на содержание K, Fe, Zn, Cu | В основном влияет на содержание K |
| Витамины, антиоксиданты | Все | Проблемы с крахмалом отсутствуют | Содержание витаминов С, В, флавоноидов, терпеноидов и фенольных соединений в охлажденных и замороженных продуктах | Сильное влияние сорта | Вряд ли имеет значение | Вряд ли имеет значение |
Концентрация минеральных веществ в основном определяется их концентрацией в почве, а соединений, влияющих на здоровье, – сортами. Основная потеря веса сырья, поступающего на перерабатывающее предприятие, является следствием потери воды. Клубни или части, которые только отвариваются, фасуются и охлаждаются, не теряют воду. Жареные и замороженные продукты, картофель фри и формованные, сохраняют значительную долю воды, присутствующей в свежих клубнях, около 78%, что приводит к восстановлению влаги после очистки, бланширования и обжарки примерно на 50% (Somsen 2004).
Наименьшее извлечение сухих продуктов (чипсы, крахмал, мука) составляет около 25%. Рыночная стоимость обратно пропорциональна степени извлечения. При выщелачивании клубней в воде, особенно нарезанных на кусочки, концентрация некоторых минеральных веществ снижается, таких как магний, цинк, марганец и особенно калий, более чем на 50% (Bethke and Jansky, 2008). Концентрации других минералов, таких как кальций, близки к 10 мг на 100 г свежего веса в вареном и некипяченом виде, но концентрации увеличиваются при обезвоживании, что приводит к получению чипсов с концентрацией, близкой к 40 мг Ca / 100 г свежих клубней (Bethke and Jansky, 2008). Концентрация витамина С снижается примерно вдвое при кипячении, но уровни в сухих продуктах примерно такие же, как в свежих сырых клубнях, учитывая, что картофель состоит более чем на 75% из воды; это означает, что в сухих продуктах исчезло около 75% аскорбиновой кислоты (Camire et al., 2009. Антиоксидантный комплекс хлорогеновая кислота-железо при контакте с кислородом окисляется и придает обработанному картофелю серый оттенок, так называемое потемнение после приготовления, которому на заводе противодействуют путем замачивания ломтиков или палочек в растворе пирофосфата натрия (SAPP) (Wang and Nowak 2004), который инактивирует железо путем хелатирования. Сложные нитраты (растворяются в кипящей воде) и гликоалкалоиды, считающиеся вредными для здоровья, исчезают в основном при очистке от кожуры и нагревании при обработке.
Для каждого сочетания предназначения продукта и окружающей среды существует свой собственный ассортимент сортов. Для производства крахмала необходимы поздние сорта, наилучшим образом использующие доступную продолжительность вегетационного периода, которые также обладают рядом деревенских характеристик, таких как некоторая устойчивость к заморозкам и фитофторозу, устойчивость к периодическим засухам и нематодам. Крахмальные заводы, как правило, работают не круглый год, поэтому сохраняемость является меньшей проблемой. Заводы, производящие жареные продукты, работают круглый год, поэтому сортам необходим достаточный период покоя и они не должны накапливать редуцирующие сахара.
Восстановление и его компоненты рассматриваются в следующих параграфах.
Восстановление
Рентабельность при переработке картофеля – это вес произведенного готового продукта на тонну свежих клубней, доставленных на фабрику в качестве сырья, выраженный в долях. Для чипсов это составляет около 25%, для крахмала 20% и для картофеля фри 50%. Когда большее количество клубней соответствует требованиям по размеру и когда сырье имеет более высокую концентрацию сухого вещества, извлечение выше, чем при выращивании культур с более низким содержанием сухого вещества, когда много клубней нечетного размера и с дефектами. Восстановление свежесобранного урожая меньше, чем урожая, доставленного на фабрику, поскольку потери возникают при послеуборочной обработке (H) и хранении (S) урожая. Целью производства продуктов из собранных клубней (сырья) является высокая рентабельность: кг готового продукта на тонну собранных клубней (R). Это достигается за счет обработки клубней с учетом специфики продукта (H), хранения (S) и переработки (P), а также с учетом вопросов, представляющих общественный интерес, таких как забота об окружающей среде, как показано в таблице 4. В совокупности они представлены в виде R = H + St + P, подробно описанных ниже и приведенных в таблице 8.
Таблица 8 Неисчерпывающие аспекты “Восстановления = Обработка + Хранение + Переработка (R = H + St + P)”
| Классы аспектов эффективности производства | Примеры (instances) | Значимость для общества | |
|---|---|---|---|
| R | Готовый продукт | Картофель фри | Фермеры выращивают определенные культуры, а переработчики производят желаемые конечные продукты в каскаде, например чипсы (конечный продукт), хлопья (из щепок), корма (из кожуры) и сточные воды, поступающие в установку очистки |
| Побочный продукт | Хлопья | ||
| Отходы | Очистка воды | ||
| H | Удаление тары | Просеивание, промывка | Потребителям и переработчикам нужны чистые клубни без дефектов и нужного размера, чтобы сократить транспортировку и потери на кухне или заводе |
| Сортировка | Устранение дефектов | ||
| Классификация | Выбор размера для использования | ||
| S | Окружающая среда | Температура | Контроль условий окружающей среды для клубней после сбора урожая делает их доступными для пользователей в течение длительного периода после сбора урожая и снижает потери |
| Вентилируемый | Относительная влажность | ||
| Охлажденный | Углекислый газ | ||
| P | Обезвоживание | Извлечение крахмала | Продукты, полученные из картофеля, удовлетворяют потребности промышленности в качестве наполнителя (крахмал-наполнитель), промежуточного продукта (гранулы перед разложением) или конечного потребительского использования в качестве закуски (чипсы), ингредиентов (хлопья) или удобной замены для домашнего или ресторанного приготовления (картофель фри) |
| Варка | Производство муки | ||
| Обжарка | Замороженный картофель фри | ||
| Охлаждение | Окучивание, замораживание |
Обработка
Сортировка клубней на глаз на (вращающемся) сортировочном столе или с помощью технологии компьютерного зрения (Pedreschi et al., 2016; Бахадиров и др., 2020) предполагает удаление непригодных для продажи клубней (гнилых, странной формы и клубней с дефектами, такими как надрезы). Распространение болезней (бактерий и грибков) вызывает гниение при недостаточном контроле, колебания температуры и влажности почвы в течение вегетационного периода вызывают отрастание клубней, шишковатость, ростовые трещины, просвечивающие кончики, полые сердцевинки и другие дефекты. Уборка урожая с помощью машин приводит к порезам, а также причиной дефектов являются грызущие животные. Сортировка путем перекладывания клубней через решетки соответствующих размеров позволяет разделить их на желаемые сорта в соответствии со спецификациями заказчика. Очень мелкие клубни размером менее 30 мм утилизируются или используются в качестве корма, остальные измельчаются в соответствии с указаниями заказчика. Фабрикам по производству хрустящего картофеля требуются клубни небольшой круглой формы, фабрикам по производству картофеля фри – большие клубни продолговатой формы, а крахмальным фабрикам – все, включая очень маленькие и бракованные. Обработка не влияет на другие качества клубней, такие как концентрация сухого вещества, белка и других составляющих клубней. Послеуборочная обработка клубней на фермах направлена на получение клубней, пригодных для хранения и доставки потребителям, в том числе перерабатывающим заводам. Поэтому, во-первых, удаляют налипшую почву, поскольку она препятствует притоку воздуха в вентилируемых хранилищах (Растовски и ван Эс, 1985), и транспортируют на завод как можно меньше тары. Мойка клубней на ферме – менее распространенная практика, но существенная для производителей, поставляющих клубни в хрустящую промышленность.
Хранение
Только часть клубней отправляется потребителю с поля без предварительного хранения в течение заранее определенного периода, варьирующегося от нескольких дней при ранней доставке на фабрику, до 5 месяцев в регионах с двумя вегетационными периодами в год и примерно до 11 месяцев там, где вегетационный период только один. Клубни, хранящиеся в мешках, коробках или насыпью, выделяют тепло, влагу, этилен и СО2, которые необходимо отводить через вентиляцию (Eltawil et al., 2006); избыток тепла требует охлаждения при более низких температурах при хранении в течение более длительного периода. Надлежащее управление хранением снижает потери в результате дыхания, испарения и гниения и обеспечивает регулярные круглогодичные поставки сырья. В условиях окружающей среды температура является основным ограничивающим фактором, и хранение в куче обычно не превышает 1-2 месяцев. При вентиляции для отвода накопленного тепла и влаги этот период увеличивается, особенно в сочетании с охлаждением для уменьшения дыхания и образования углекислого газа. При применении средства для подавления прорастания (Paul et al., 2016) общий срок хранения составляет до 11 месяцев, что позволяет фабрике (с некоторой свободой в уборке урожая) работать круглый год. Хранение клубней происходит временно в куче в поле, защищенном от дождя и солнечного света, или на более длительный период в специально построенных зданиях в мешках, ящиках или насыпью с принудительной вентиляцией и, при необходимости, в искусственном охлаждении. Потери при хранении обусловлены тремя факторами, основным из которых является испарение воды через кожицу клубня (Emragi et al., 2021). Испарение выше, когда температура клубней выше, а относительная влажность вокруг них ниже. Частота и интенсивность вентиляции, а также температура поступающего воздуха регулируют два ключевых аспекта снижения потерь. Концентрация сухого вещества в клубнях во время хранения увеличивается, когда испарение превышает дыхание (при низких температурах), и уменьшается, когда дыхание значительно при высоких температурах и высокой относительной влажности. Потери также происходят из-за гниения, вызванного такими заболеваниями, как фитофтороз и бактериальное увядание, или из-за физических повреждений и замораживания. Хранение при очень низких температурах для конечного продукта и слишком высоких концентрациях СО2 приводит к увеличению содержания редуцирующих сахаров (Mazza и Siemens 1990), приводящий к получению продуктов темного цвета при обжаривании, причина, по которой семенные клубни хранятся при температуре 3 ° C, клубни для замороженного картофеля фри – при температуре 6 ° C, а для чипсов – при температуре 9 ° C, поскольку при более высоких температурах редуцирующие сахара, образующиеся из крахмала, исчезают при дыхании. Длительное хранение в течение нескольких месяцев приводит к снижению концентрации полезного витамина С и вредных нитратов и хлорогеновой кислоты. Когда клубни подвергаются воздействию света, происходит озеленение, а вместе с ним и увеличение концентрации гликоалкалоидов (Харуко Окамото и др., 2020); аналогичным образом концентрации увеличиваются, когда клубни прорастают (Сенгул и др., 2004).
Переработка
Переработка направлена на получение продуктов, повышающих ценность сырья. В результате холодной обработки получается натуральный крахмал, который при использовании в пищу человеком, после химической или физической трансформации или без нее, необходимо подогреть в воде. Термическая обработка состоит из бланширования, приготовления на пару, приготовления в микроволновой печи, отваривания и жарки. Обжаренные влажные продукты поступают потребителям охлажденными или замороженными. Вареные части клубней продаются охлажденными или высушенными и измельченными (порошок), а все процессы, лежащие в основе производственных операций, описаны в Обзоре 2 (Haverkort et al., 2022b); Haverkort et al. (2022a, b, c) и Somsen (2004) смоделировали восстановление пропорции, которую они назвали “индексом урожайности” картофеля фри, как функцию средней массы клубней, выраженной в количестве клубней на килограмм сухого концентрация веществ и форма клубней (длина, ширина, высота), а также потери в результате очистки от кожуры, ломтиков (слишком тонкие полоски) и комочков (слишком короткие полоски). Более крупные клубни с более высокой концентрацией сухого вещества имеют более высокий индекс урожайности из-за снижения потерь, в том числе испаренной воды.
Количественная оценка областей показателей
19 показателей эффективности, включая пригодность сырья для производства крахмала, чипсов, муки, замороженного картофеля фри и охлажденных продуктов и 11 атрибутов, перечислены в виде тепловой карты в таблице 9. Тепловая карта показывает преобладание красного цвета, что указывает на незначительное влияние свойств на такие компоненты, как минералы, витамины и антиоксиданты, умеренное влияние на продукты, изготовленные из клубней, и относительно сильное влияние на характеристики урожая с преобладанием зеленого. В колонках показано, что сорт и обработка влияют практически на все показатели продуктивности сельскохозяйственных культур, но семеноводство и защита сельскохозяйственных культур нацелены лишь на некоторые из них. На содержание витаминов меньше всего влияют признаки со средним баллом 1,7. Разница между сортами незначительная, но обработка действительно влияет на концентрацию витаминов (Обзор 4, Haverkort et al. 2022c). Многие характеристики оказывают влияние на конечный результат на фабрике; отсюда самый высокий средний балл – 4,3. Продукты, требующие многих спецификаций, чипсы и картофель фри по тем же причинам также получают средние баллы выше 4.
Таблица 9 Тепловая карта 19 классов характеристик и степень влияния на них 11 атрибутов
Наименьшим средним показателем признака является влияние семян на сорта, значение 1,9. Качество семян (размер, возраст, здоровье) влияет только на продолжительность посева и урожайность; это также относится к защите растений по тем же причинам, а также к погодным условиям и внесению удобрений в несколько меньшей степени. Разнообразие и обработка влияют на многие сорта, оба из которых в среднем оцениваются близко к 4.
Область использования ресурсов на заводах
Формулирование области использования ресурсов
Эффективность определяется как количество ресурсов, затрачиваемых на единицу веса готового продукта, и оптимизируется за счет предотвращения потерь и нежелательных выбросов. Что касается переработки картофеля, то эта область ограничена производством клубней в качестве сырья на фермах и производством готовой продукции. Ресурсами для производства клубней в качестве иллюстрации являются земля, вода и удобрения, а для переработки – главным образом энергия и вода. Урожайность тогда равна т / га клубней (или 2 кг / м), 3 м воды / т на фермах и ГДЖ / т картофеля фри на фабриках. Потери уменьшают эти показатели, а предотвращение потерь увеличивает их. Примерами (частично) предотвратимых потерь на фермах являются клубни, оставленные в почве при сборе урожая, и потеря веса на складах. При переработке, сортировка промытых, очищенных и обработанных клубней с дефектами приводит к потерям. Этого частично можно избежать, изменив операции (обрезка) и / или критерии (прием более коротких сортов картофеля фри) и используя отходы в качестве сырья для производства альтернативных продуктов с высокой добавленной стоимостью, таких как хлопья.
Кластерный анализ демонстрирует три кластера классов: один сосредоточен вокруг урожая, другой – вокруг извлечения и сухого вещества, а третий фокусируется на концентрации компонентов. Из атрибутов обработка стоит особняком, а сорт и окружающая среда тесно связаны, оказывая аналогичное влияние на классы, равно как и защита семян и сельскохозяйственных культур, продолжительность посева и урожайность.
Обобщение области использования ресурсов
Использование ресурсов при переработке клубней
На рубеже этого столетия возрос интерес к использованию земли, воды и энергии при выращивании, обработке и подготовке клубней, в результате чего были получены данные трех групп исследователей с акцентом на ситуацию в Великобритании, представленные в таблице 10. Количество энергии для выращивания 1 кг клубней было рассчитано равным 1,3 МДж, что эквивалентно 97 г СО2, выращенных на 0,22 м2, т.е. 45 т / га с учетом топлива для тяги, электроэнергии для охлаждения и энергии, используемой при производстве удобрений в качестве трех основных компонентов. Хаверкорт и Хиллер (2011) и Балтуссен с соавторами (2016) рассчитали соответственно 77 и 65 г СО2 на кг клубней, поскольку уровни урожайности (несколько ниже в Великобритании, чем в Нидерландах), определения, систематика и границы системы различаются. Более точный анализ жизненного цикла, проведенный, среди прочего, швейцарскими исследователями (например, Walker et al., 2018), дал более согласованные данные, также в большей степени соответствующие данным Haverkort и Hillier (2011) и Baltussen et al. (2016). Мэттсон и Уоллен (2003) и Хаверкорт и Хиллер (2011) рассчитали несколько более высокий показатель для органического производства, где не используются химикаты, но на транспортировку навоза, оборудование и охлаждение затрачивается больше энергии, чем при обычном выращивании клубней. Вареный картофель для домашнего потребления составляет 4,5 МДж / кг, на выращивание и хранение уходит 24%, транспортировку и торговлю 34%, а доставку клубней домой и их приготовление 42%. Заводское производство хлопьев было рассчитано на уровне 5 МДж /кг, а для хлопьев – 36 МДж /кг (таблица 10).
Таблица 10 Ранние отчеты об использовании энергии при производстве, переработке и заготовке картофеля. На основе Williams et al. (2006)1, Mattson and Wallen (2003)2, Foster et al. (2006)3. Заголовки, выделенные жирным шрифтом, относятся к строкам под ними
| На 1 кг сырого картофеля, хранящегося1 (Williams et al., 2006) | Данные | На 1 кг очищенного и подготовленного | MJ | % от 4,5 МДЖ |
|---|---|---|---|---|
| Энергия , МДЖ | 1.3 | Выращивание | 0.6 | 13 |
| Эквивалент CO2 г | 97 | Хранение и охлаждение | 0.5 | 11 |
| Доза пестицидов, г | 4.4 | Транспортировка к упаковщику | 0.2 | 4 |
| Использование земель, га | 0.000022 | Упаковка | 0.6 | 14 |
| Энергетический распад2 | % от общего объема | Транспортировка в розничную торговлю | 0.55 | 12 |
| Полевое дизельное топливо | 28 | Розничная торговля | 0.2 | 4 |
| Машинное производство | 8 | Транспортировка на дом | 0.65 | 14 |
| Хранение и охлаждение урожая | 36 | Использование в домашних хозяйствах | 1.2 | 28 |
| Производство удобрений | 24 | ИТОГО | 4.5 | 100 |
| Производство пестицидов | 3.9 | |||
| Готовый продукт3 | ||||
| кг картофеля фри | 5** | |||
| кг хлопьев | 36** | |||
Walker et al. (2018) рассчитали потребление энергии и воды для производства 1 кг замороженного картофеля фри: 3,3 МДж тепловой энергии для очистки паром, бланширования и обжаривания и электроэнергии для транспортировки, сортировки и замораживания в общей сложности. Уэст и др. (2020) рассчитали варианты декарбонизации для картофелеперерабатывающей промышленности Нидерландов, перечислили процессы, связанные с производством замороженного картофеля фри и хлопьев, их цели, методы и вид потерь материала, которые максимально достигают 10% за один процесс (очистка, сортировка, бланширование). Энергия при переработке картофеля фри вырабатывалась за счет электричества для транспортировки, мойки, сортировки, остывания и упаковки, пара (нагретого природным газом) для очистки и бланширования и топлива (природного газа) для жарки. Эти данные приведены в таблице 11.
Таблица 11 Потребление энергии, воды и материальных потерь для производства 1 т замороженного картофеля фри и хлопьев
| Классы процессов | Замороженный картофель фри (2 т сырого) | Хлопья (5,1 т сырого) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Энергетика(GJ) | Использование воды (Л) | Потеря веса (т) | ЭнергетикаGJ | Использование воды (Л) | Потеря веса(t) | |
| СортировкаПромывка | 0.0023 E | 13000 | 0.11 | 0.018 E | 33035 | |
| Очистка, обрезка | 0.47 С | 265 | 0.24 | 1.5 С | 762 | 0.2 |
| Нарезка | 0.0004 E | 0.03 | 0.068 E | |||
| Сортировка | 0.0004 E | 0.02 | ||||
| Бланширование | 0.001 E0.29 С | 333 | 0.01 | 0.034 E5.1 С | ||
| Барабанная сушка | 0.085 E13.0 С | 3.9 | ||||
| Обжарка | 0.02 E2.13 F | 0 | 0.59 | |||
| Охлаждение | 0.02 E | |||||
| Замораживание | 0.35 E | 0 | 0 | |||
| Упаковка | 0.01 E | 0 | 0 | 0.01 E | ||
| Охлаждение | 0.01 E | |||||
| Итого / т готовой продукции | 3.2837 | 1895 | 1.0 | 19.835 | 35710 | 4.1 |
Показатель в 3,3 МДЖ / кг (ГДЖ / т) меньше, чем 4,84, полученный Уокером и соавторами (2018), поскольку Уэст и соавторы (2020) учли повторное использование энергии и обезуглероживание энергии (таблица 12). Данные в таблице 11 также показывают использование воды и материальные потери: потеря 1 кг из двух кг сырья началась с сортировки, очистки, бланширования и обжаривания картофеля фри. Также приведены данные о хлопьях: для производства хлопьев требуется в 6 раз больше энергии, чем для приготовления картофеля фри. Здесь уместны некоторые замечания: данные по картофелю фри не включают энергию, вложенную в масло, присутствующее в готовом продукте, и при производстве картофеля фри из продукта выпаривается гораздо меньше воды (по затратам энергии) (потеря веса при бланшировании и обжаривании составляет 0,33 т из 2 т сырья (16,5%) против 3,9 т потери веса при 5,1 т сырья с самого начала (76,5%)). Рассматривая это с точки зрения сырья для получения готовой продукции, можно сказать, что 1,65 ГДЖ / т для картофеля фри и 3,88 ГДЖ / т для приготовления хлопьев, что отражает реальность: для приготовления хлопьев из килограмма сырья необходимо выпарить в два раза больше воды. Производство чипсов не требует охлаждения или замораживания, что позволяет экономить 0,373 МДж / кг, но выпаривание воды требует более высоких затрат, сравнимых с обезвоживанием для получения хлопьев (19,8 МДж / кг). Дальнейшее сокращение выбросов CO2 при использовании электроэнергии и газа в Нидерландах, как предложено в отчете TNO (West et al., 2020), показано в таблице 12, сокращение использования ископаемого топлива и сокращение потерь массы картофеля за счет оптимизированных процедур очистки, сортировки и бланширования. Варианты энергосбережения включают усовершенствованное оборудование для очистки и охлаждения паром, рекуперацию тепла и использование микроволн и импульсных электрических полей. Другие источники энергии также приводят к снижению выбросов CO2, такие как биогаз, водород и геотермальная энергия, а также к использованию большего количества электроэнергии из частично возобновляемых источников, где до сих пор использовалось ископаемое топливо.
Таблица 12 Варианты декарбонизации: энергоэффективность, материальная эффективность и источник энергии (West et al., 2020)
| Энергетика | Опции |
|---|---|
| Очистка паром | Более эффективная конструкция экономит энергию и уменьшает потери кожуры. Рекуперация тепла |
| Предварительный нагрев | С помощью импульсного электрического поля (PEF), а не теплового |
| Бланширование | Микроволновые печи потребляют меньше энергии и меньше воды, инфракрасное излучение в сочетании с нагревом и бланшированием по замкнутому контуру экономит воду и энергию |
| Обжарка | Добавление горячего масла на различных этапах обжаривания (многопоточное впрыскивание), рекуперация тепла для сушки и предварительного нагрева |
| Охлаждение и замораживание | Более эффективное механическое замораживание (компрессоры, конденсаторы), замена хладагентов (аммиак), повторное использование тепла от насосов |
| Материал | |
| Очистка | При абразивном пилинге происходит меньшая потеря кожицы, но требуется больше капитала и воды |
| Сортировка | Интеллектуальные оптические сортировщики перед очисткой снижают потери от чрезмерной очистки |
| Бланширование | Бланширование паром приводит к меньшему вымыванию питательных веществ из ломтиков, но требует больше энергии |
| Источник | |
| Биогаз (собственный) | Производится на заводе из сточных вод и твердых частей клубней (кожуры) |
| Биогаз (закупается) | Приобретено у компаний, внедряющих анаэробное сбраживание растений или газификацию древесины |
| Электрификация | Используйте электроэнергию (выбросы CO 2ниже, чем у газа) для получения тепла для приготовления пара, воды и жарки |
| Водород | Водород, используемый для заправки котлов, при условии, что он производится из возобновляемой электроэнергии |
| Геотермальная энергия | Закачка холодной воды на глубину 4 км и забор горячей (130 ° C) воды |
Потери и отходы
Не весь материал, произрастающий на поле, который вывозится, продается, перерабатывается и подготавливается, потребляется, поскольку часть теряется, растрачивается впустую или попадает в другое место назначения в побочных потоках. В таблице 13 приведены эти данные, среди прочих, на основе данных Baltussen et al. (2016) и Mouron et al. (2016). Потери в полевых условиях связаны с мелкими неубранными клубнями, попавшими между решетками сит, клубнями, находящимися слишком глубоко для копателя, разрезанными клубнями и помятыми клубнями при сборе урожая в слишком сухих условиях. Сортировка перед хранением устраняет дефекты и гниль, а после хранения перед доставкой – устраняет размеры и формы, не соответствующие спецификациям торговцев или переработчиков. Потери во время хранения обусловлены потерей воды, главным образом усадкой. Оставшиеся семенные клубни, если их не обработать фунгицидами, используются в качестве корма для крупного рогатого скота, так же как и партии клубней, в которых много гнилых клубней или они полностью проросли. Это исключение, когда партии предназначены для переработки и свидетельствует о том, что на складе произошла какая-то катастрофа. По прибытии на упаковочные станции там собирают тару с поля. Свежие клубни, оставшиеся в розничной продаже из-за зеленой окраски или проросших ростков, становятся кормом. Забракованные грузовики из-за избытка дефектов или слишком низкого содержания сухого вещества (плавающие в рассоле частицы) становятся сырьем, как и кожура, ломтики (если не превращены в хлопья) и забракованные полуфабрикаты, среди прочего, из-за того, что в них заканчивается сахар. Оставшееся масло после использования для жарки в течение некоторого времени превращается в биотопливо. Сообщения о потерях на каждом этапе сильно различаются среди восьми использованных литературных источников, отчасти из-за неточных границ (например, сортировка фермерами или торговцами, не все источники включают обработку) и их определений, а также из-за того, где (Европа, Германия, ЕС, Швейцария, Великобритания, США, по всему миру) и как (интервью, опросы, измерения, анализ массового расхода) были собраны данные. Таким образом, среднее значение восьми источников, приведенных в таблице 13, взято только по крайней мере из 4 источников с однозначными данными. Торговцы удаляют отходы (сортировка) и нежелательные размеры (сортировка) с помощью целевого сырья или хлопьев. Потери при переработке приведены в таблицах 11 (West et al., 2020) и 13 (Baltussen et al., 2016). Определения и границы здесь авторами четко не определены. Когда доля потерянного веса указана с определением, восстановительные “потери” составляют 50% при извлечении 500 кг картофеля фри из 1 т свежих клубней, но менее 20% в пересчете на сухое вещество. Чаще всего переработчики закупают сырье не через оптовую торговлю, поэтому потери из-за сортировки относятся не на “Переработку”, а на “Торговлю”. Потери на кухнях свежих клубней (В ОБЕРТКЕ 2012) происходят из-за отторжения клубней после позеленения, гнили, появления пятен на кожице и прорастания. Продукты не подвергаются подобному отбраковыванию, но их объединяет то, что не все приготовленные употребляются с остатками в горшочке и на тарелке.
Таблица 13 Потери, отходы и побочные потоки на последующих этапах переработки клубней и продуктов и их назначения. Частично после Baltussen et al. (2011) и Mouron et al. (2016) были добавлены более исчерпывающие личные наблюдения
| Этап | Материал | Определение | Пункт назначения |
|---|---|---|---|
| Ферма | Листва | Стебли, листья 3 т / га | Остается на местах |
| Семенные клубни | Излишки не посажены | При необработанном корме | |
| Клубни | Не убран или поврежден при уборке | Остаются в почве или частично подняты | |
| Тара | Прилипшая почва, камни и части растений | Оставшиеся на ферме возвращаются в поле | |
| Сортировка, сортировка | Клубни с дефектами или размером, не соответствующим требованиям рынка | Корма | |
| Партии отбракованных клубней | Партии с гнилью или проросшими ростками | Исключительная ситуация, корма | |
| Непроданный | Излишки в конце сезона | Корм или на фабрику для производства хлопьев | |
| Торговля и упаковка | Промывочная вода | Остатки после мойки клубней | Санитария, очистка, переработка |
| Тара | Прилипшая почва, камни | Доходность для фермерских хозяйств | |
| Отбраковки | Сортированные клубни | Корма | |
| Прошлые даты | Вовремя не проданный в розничных точках | Корма | |
| Транспорт | Клубни на фабрику, продукты в магазин | Некоторый ущерб | |
| Переработка | Партии отбракованных клубней | Забракованный грузовик, всплывающие | Корма, хлопья |
| Промывочная вода | Остатки после мойки клубней | Санитария | |
| Тара | Прилипшие почвенные камни | ||
| Крахмал | В воде для обработки (после нарезки) | Переработанный, очищенный, модифицированный | |
| Измельчители | Слишком мелкие срезы для производства продукта | Хлопья, корма | |
| Отбракованный обжаренный | Продукты, не соответствующие спецификациям | Корма | |
| Масло | Остаточное масло после замены | Биотопливо | |
| Жировые крошки и жидкое тесто | Получено при просеивании масла для жарки | Корма и корм для домашних животных | |
| Кожура (паровая, сырая) | Кожура, выделяющаяся при паровой и абразивной очистке | Корма (пар для нежвачных животных, сырье для жвачных животных) | |
| Обработка воды | Используется при нарезке и бланшировании | Обработанный (биогаз, струвит) | |
| Кухня | Масло | После обжарки | Отходы |
| Неиспользованные свежие продукты | Непригодный (зеленый, пророщенный) | Органические отходы, существенные | |
| Неиспользованные замороженные продукты | (Небольшие) остатки | Органические отходы, незначительные | |
| Не потребляется | После подготовки | Органические отходы | |
| Упаковочный материал | Картонные коробки, полиэтилен | Пластиковые / бумажные отходы | |
| Прошлые даты | Слишком долго ждали в кладовой | Органические отходы |
На сегодняшний день наибольшая доля потерь приходится на кухню, будь то дома или в торговых точках, таких как рестораны и другие заведения. Согласно Betz et al. (2015) и Willersinn et al. (2015), потери в розничной торговле и на дому аналогичны потерям вне дома. Потери на кухнях происходят из-за того, что клубни никогда не готовились из-за брака (зеленые, гнилые, проросшие, пятна на кожуре из-за, среди прочего, серебристой корки; WRAP 2012), потерь во время приготовления и потерь после приготовления (непустые кастрюли и тарелки). Большая часть материалов, теряемых на кухнях, – это органические отходы, которые превращаются в компост или биогаз, такие как свежие клубни и необработанные продукты, а также компоненты муки, не употребляемые после приготовления. Растительное масло, если его не собирают сети супермаркетов, выбрасывается и сжигается.
Mouron et al. (2016) проанализировали швейцарскую цепочку поставок картофеля, предположив, что на 1 кг картофеля фри требуется 1,84 кг свежих клубней, и определили для каждого этапа несколько горячих точек, где промышленность могла бы добиться успехов в снижении потерь для окружающей среды в виде невозобновляемой энергии за счет выбросов CO2, способствующих глобальному потеплению и экотоксичности суши и водной среды (Таблица 14). Для производства клубней и масла для жарки требуются удобрения, которые негативно влияют на экологическую токсичность суши. Для изготовления и развертывания машин требуется топливо. Их пары, а также пары транспорта влияют на здоровье человека. Сточные воды после промывки клубней отводятся из поверхностных вод и воздействуют на них. Освещение в хранилищах вызывает позеленение клубней, сопровождающееся образованием гликоалкалоидов. Происхождение масла для жарки имеет значение, поскольку канола и подсолнечник имеют высокие показатели экотоксичности из-за использования биоцидов. Пальмовые деревья для производства пальмового масла потребляют мало возобновляемой энергии, в то же время выделяют много CO2 и снижают биоразнообразие. Повышение эффективности удобрений, оборудования, электроэнергии на транспорте для охлаждения клубней и продуктов и обжаривания на кухне, использование, происхождение и производство масла для жарки и газа для очистки паром окажут наибольшее снижение негативного воздействия на окружающую среду. Mouron et al. (2016) сообщили, что, включая жарку картофеля фри поваром, на 1 кг было потрачено 41 МДж энергии, в домашнем хозяйстве – 25 МДж, большая ее часть представлена в масле канолы, используемом для жарки, 10 МДж на фабрике и 6 МДж на ферме и транспорте, что в пять раз больше, чем вареные клубни на плите, и более чем в 4 раза превышает количество выбросов CO2. Потребление воды на заводе составляло 18 л на кг картофеля фри. Предполагая, что для получения урожая 50 т / га картофеля требуется 500 мм воды, а для производства 1 кг картофеля фри требуется 2 кг клубней, для полевого производства требуется еще 20 л дождевой воды и орошения (Haverkort et al., 2015). Потери клубней и массы продукта на различных этапах привлекли внимание источников, упомянутых в таблице 14. Средние потери на фермах составили 19% из-за сбора урожая в слишком сухих условиях, что привело к помятости клубней, сморщиванию при хранении и удалению клубней нечетного размера. Потери в торговле после сортировки составили 17%, а при переработке (часто не четко определенной) – 17% из-за бракованных промежуточных продуктов готовой продукции, но основная часть потерь была зафиксирована на кухнях ресторанов, предприятий общественного питания и домашних хозяйств из-за продуктов, которые никогда не готовились или не употреблялись. Выявленные горячие точки касались операций, процессов и веществ на этапах производства и их влияния на экотоксичность, использование энергии и выбросы 2 CO. Удобрения и сточные воды влияют на качество воды, машины и транспорт выделяют пары, электричество для охлаждения (и жарки на кухнях) требует энергии, невозобновляемые виды топлива выделяют CO2, а производство масла для жарки (канолы, подсолнечника) связано с экотоксичностью биоцидов и удобрений для суши. По мнению авторов, для снижения воздействия производства и приготовления замороженного картофеля фри на окружающую среду необходимо сосредоточиться на этих горячих точках.
Таблица 14 Потери в цепочке поставок и кухне (Mouron et al., 2016) после конкретного случая. Среднее значение процентных потерь на различных этапах в промышленности и на кухне основано на среднем значении, предоставленном 8 авторами в разных странах
| Этап | потеря кг | Потери из-за | Горячие точки | Влияние | Среднийпроцент потерь |
|---|---|---|---|---|---|
| Ферма, хранение, сортировка | 0.47 | Отходы, вода | Внесение удобрений | Экотоксичность в водной и наземной среде | 19 |
| Использование техники | Энергия, токсичность для человека | ||||
| Оптовая торговля | 0.11 | Сортировка сортировка | Транспортировка | Энергия, токсичность для человека | 7 |
| Электричество для охлаждения | Энергетика | ||||
| Переработка | 0.22 | Вода, отходы | Промывка клубней сточными водами | Токсичность для водных организмов | 17‘процесс часто плохо определен’ |
| Очистка природным газом от пара | Энергия, невозобновляемая, CO2 | ||||
| Разогрев масла для жарки | Энергия, невозобновляемая, CO2 | ||||
| Масло для жарки | Наземная экотоксичность | ||||
| Розничная торговля | 0 | Нет | Электричество для охлаждения, освещения | Энергия, токсичность для человека | 1 |
| КухняГлавная страница, ресторан | 0.04 | Обжарка | Масло для жарки | Наземная экотоксичность | 32 |
| Электричество для жарки | Энергия, CO2 |
Горячие точки, указанные в таблице 14, разделены на шесть тем: (1) здоровье почвы, плодородие, влагоудерживающая способность и сохранение, (2) использование воды, доступность и качество, (3) использование энергии в виде электричества и топлива и в составе химических веществ, (4) минеральный баланс, доступность и сокращение вымывания через зеленый навоз, (5) биоразнообразие и окружающая среда с последствиями землепользования, выбросов и (6) здоровье человека с акцентом на остатки биоцидов и рационы питания. В таблице 15 приведены варианты декарбонизации (из таблицы 12), потери (таблица 13) и, среди прочего, показаны направления решения проблем, поднятых в горячих точках таблицы 14, но акцентируются вопросы, касающиеся производства сырья. Решения, касающиеся почвы, включают борьбу с почвенными вредителями и болезнями с помощью севооборота (влияющего на доступность почвы) и управление устойчивостью сортов, а также поддержание или улучшение качества почвы за счет увеличения содержания органического вещества в почве и предотвращения засоления, эрозии и каменистости. Для роста сельскохозяйственных культур требуется дождевая вода и / или орошение из поверхностных вод, плотин или глубоких колодцев. Ее влияние снижается за счет регулирования спроса и предложения, обеспечения пополнения запасов воды за счет местных осадков или из источника. Предотвращение засоления прибрежных полей и улучшение влагоудерживающей способности почвы за счет глубины залегания и содержания органических веществ влияют на доступность воды для сельскохозяйственных культур. Экономия энергии при производстве сырья (также Haverkort and Hillier, 2011) достигается за счет регулирования внесения удобрений, особенно азота, топлива в машинах и электроэнергии для перекачки воды и охлаждения. Использование минеральных веществ заключается в предотвращении вымывания, соблюдении баланса питательных веществ, обеспечении доступности калия, поскольку картофель особенно нуждается в этом элементе, и предотвращении вымывания нитратов путем внесения сидератов. Среда обитания сохраняется за счет отказа от возделывания сельскохозяйственных культур и применения биоцидов в уязвимых районах и сокращения выбросов газов, биоцидов и минералов в почву, воду и воздух. Биоциды оказывают меньшее воздействие на производителей и жителей близлежащих полей, если при их применении соблюдаются правила, направленные на безопасность, а пользователи готовой продукции учитывают максимально допустимые уровни остатков (MRL). Канали и др. (2014) в своем обширном исследовании, опубликованном в статье “Факторы, способствующие образованию пищевых отходов в настоящее время, угрозы их увеличения в будущем и возможности для сокращения их масштабов”, выделили три категории контекста: технологический, институциональный (разделенный на экономические и правовые аспекты) и социальный (поведение потребителей и образ жизни). В цепочке поставок они выделили звенья: первичное производство, переработка основных сельскохозяйственных продуктов, переработка пищевых продуктов и упаковка, оптовая торговля и логистика, розничная торговля и рынки, продовольственные услуги и домашние хозяйства. Для определения факторов, приводящих к образованию пищевых отходов, были выбраны текущие сценарии, ухудшающие ситуацию в будущем и улучшающие ситуацию в будущем. Эта матрица приведена в таблице 16. Картофелеперерабатывающая промышленность от фермы до развилки выполняет некоторые виды обработки на ферме, такие как хранение, сортировка и сортировка, и в таблице 16 предполагается, что эти виды деятельности относятся к первичному производству. Перерабатывающая промышленность чаще всего имеет дело непосредственно с фермерами и розничной торговлей, поэтому оптовая торговля и логистическое звено совпадают с переработкой пищевых продуктов. Два звена общественного питания (рестораны, учреждения и поставщики провизии) и домашние хозяйства объединены в единое целое, предполагая, что общие потери для обеих “Кухонь” одинаковы, но контекстное содержание обеих рассмотрено в таблице 16. Есть несколько повторяющихся проблем, которые являются общим знаменателем для всех цепочек, движущих сил и контекста. Это плохая коммуникация о спросе и предложении с текущими недостатками, а также намек на улучшение коммуникации, способствующей принятию решений. Государственная политика по субсидированию и налогообложению производителей и участников цепочки поставок в сегменте утилизации отходов, а также по повышению осведомленности и НИОКР считается важным фактором, способствующим образованию пищевых отходов. Предпочтения потребителей в отношении способа производства продуктов питания и возможности сокращения отходов несколько раз поднимались Canali et al. (2014) и Aramyan and Valeva (2016), а также низкая стоимость производства, переработки и распределения.
Таблица 15 Варианты снижения воздействия переработки картофеля на почву, воду, энергию, использование минеральных веществ и здоровье. Балтуссен и др. (2016) в качестве отправной точки и элементов предыдущих таблиц и обзоров
| Этап | Почва | Вода | Энергетика | Полезные ископаемые | Биоразнообразие/окружающая среда | Здравоохранение |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Сырье для производства (этот обзор 3) | Здоровье, нематоды, бактерии | Доступность, исходная поверхность, глубокие скважины | Топливо (полевые операции) | P баланс питательных веществ | Землепользование | Биоциды |
| Плодородие, органическое вещество | Ограничения, орошение DSS | Электричество (хранение, перекачка) | N баланс питательных веществ | Биоциды | Ингибиторы прорастания | |
| Доступность | Качество (здоровье, засоленность) | В удобрениях | Доступность K | Выбросы | ||
| Эрозия, засоленность, каменистость | Влагоудерживающая способность почвы | В области биоцидов | Зеленый навоз | |||
| Переработка (Обзор 2) | ТараСточные воды | Замкнутый циклИспользование и санитария | Топливо для жаркиЭлектричество для охлаждения | В сточных водах восстанавливается Р | Выбросы газообразных веществ | Остатки, MRL |
| Кухня (Обзор 1) | Промывка | Кулинария | Органические отходы | Разделение отходов | Диета, нездоровые калории, детское питание, без глютена |
Таблица 16 Текущие и будущие участники (+) и противники (-) отходов картофельной продукции в различных сегментах цепочки поставок в различных категориях контекста (по данным Canali et al., 2014)
| Сегменты | Пилоты* | Категории контекста | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Технологические | Институциональные | Социальное (потребительское поведение и образ жизни | |||
| Бизнес и экономика | Законодательство и политика | ||||
| Первичное производство | Текущие | Хранение | Соотношение спроса и предложения недостаточно сбалансировано | Налоги / субсидии для производителей | Предпочтения потребителей |
| Будущее + | Изменение климата и проблемы с хранением | Потребительский спрос менее известен | Контракты поставщик-розничный торговец | – | |
| Будущее – | Генетическое обеспечение устойчивых сортов | Более короткая цепочка поставок, лучший обмен информацией | Субсидирование борьбы с пищевыми отходами, удорожание первичного производства | Осведомленность потребителей, информация | |
| Переработка основных сельскохозяйственных продуктов (в сочетании с первичным производством) | |||||
| Пищевая промышленность, упаковка | Текущие | Планирование поставок сырья | Контракты-соглашения | Недорогие продукты питания, внешние эффекты не учитываются | Предпочтения потребителей |
| Будущее + | Несоответствие техническим требованиям (климат) | Потребительский спрос | Низкие затраты на утилизацию | Возросший спрос на переработанные пищевые продукты | |
| Будущее – | Используйте все компоненты, автоматизация | Осведомленность о пищевых отходах, информация | Субсидирование НИОКР | ||
| Оптовая торговля и логистика (в сочетании с переработкой пищевых продуктов) | |||||
| Розничная торговля и рынки | Текущие | Знание клиентов | Обмен информацией | Маркетинговые стандарты | Поведение, инструменты |
| Будущее + | Сокращенный срок хранения (не замороженный) | Маркетинговые стратегии | Утилизация отходов с низкими затратами | Предпочтения и отношение потребителей | |
| Будущее – | Управление запасами | Осведомленность о пищевых отходах | Санкционирование образования отходов | Осведомленность и отношение потребителей | |
| Продовольственные услуги: потери в розничной торговле и домашних хозяйствах аналогичны потерям в других торговых точках (ресторанах, предприятиях общественного питания), поэтому эта ссылка также становится избыточной | |||||
| Кухня (предприятий общественного питания и домашних хозяйств) | Текущие | Охлаждение | Низкие цены = проще выбрасывать отходы | Политика в области сбора отходов | Отношение, поведение |
| Будущее + | Факторы, влияющие на здоровье (скоропортящийся продукт) | Больше остатков, увеличенный сорт | Законы о продуктах питания, не учитывающие отходы | Достаток, небольшие порции / домохозяйства | |
| Будущее – | Бытовая техника | Собачий мешок, осведомленность | Сбор отходов, рекомендации по питанию | Инициативы по повышению осведомленности и инновациям | |
Потери, происходящие от первичного производства до кухонь торговых точек и домашних хозяйств, сохраняются на текущем уровне и ухудшаются или улучшаются в будущем в технологическом, экономическом, правовом и социальном контекстах (Таблица 16). Во всех звеньях и контекстах текущие недостатки в коммуникации приводят к потерям, но будущие разработки вносят вклад в решения, осознание потерь является основным аспектом государственного вмешательства посредством налогообложения, субсидий и исследований и разработок, которое позволяет удорожать продукты питания за счет учета внешних факторов и, таким образом, побуждает потребителей тратить меньше, поскольку это будет обходиться все дороже. Потери в свежих продуктах выше из-за их скоропортящейся способности по сравнению с охлажденными и особенно замороженными продуктами, которые имеют более длительный срок хранения на полке и в холодильных камерах кладовых.
При более высоких издержках производства и продаж повышение цен приведет к сокращению потерь продовольствия, поскольку потребители сочтут это финансовой тратой. Учет внешних факторов (затрат на предотвращение выбросов и использование невозобновляемых ресурсов) существенно удорожает продукцию и, таким образом, способствует будущему сокращению потерь продовольствия. Повышение осведомленности о проблемах, касающихся пищевых отходов как пустой траты ресурсов земли, воды и чистого воздуха, помимо финансовых аспектов, а также этических дилемм, считается важным фактором сокращения количества пищевых отходов. Отчет был составлен не специально для свежих или переработанных продуктов (фасованных, сушеных, охлажденных, консервированных, замороженных), а как общий для всех пищевых продуктов. Многие из поднятых вопросов не относятся к охлажденным, замороженным и сухим картофельным продуктам, для которых скоропортящаяся продукция является меньшей проблемой, чем в случае со свежими овощами, выставленными на прилавках. Что касается продуктов переработки, то планирование не является серьезной проблемой; оно более актуально для свежих овощей, чем для замороженного картофеля фри, который может храниться до 24 месяцев.
Количественная оценка области использования ресурсов
Количественная оценка воздействия на среду обитания
Производство сырья и последующее производство, поэтому выращивание, хранение и переработка связаны с экологическими проблемами. Большинство операций не влияют на состояние почвы, но биоциды оказывают остаточное воздействие. Орошение влияет на плодородие почвы за счет вымывания минералов, но полевые работы, уплотняющие почву, оказывают более сильное воздействие. Пресная вода как ресурс в основном забирается из окружающей среды для орошения и промывки. Топливо, приводящее к выбросам СО2 и твердых частиц (экологически токсичных), используется на многих производствах, как и электричество. Возможности декарбонизации для орошения невелики, но для транспорта целесообразно использовать возобновляемые источники электроэнергии. Экологически токсичными веществами являются питательные вещества из удобрений, биоциды для защиты растений и мелкие частицы дизельного топлива (тракторов и грузовых автомобилей). Большинство полевых работ и здоровье людей зависят от биоразнообразия из-за химических веществ для защиты растений и борьбы с прорастанием, твердых частиц и некоторых побочных эффектов жарки на кухне, таких как образование акриламида.
Операции по обработке и снабжению ресурсами на фермах, хранению и механическим операциям, таким как транспортировка, сортировка и сортировка, которые являются общими с производственными, транспортными и температурными операциями на фабриках, как указано в таблицах 10, 11 и 12, сгруппированы в 10 строк таблицы 17 с девятью столбцами с атрибутами, отражающими их прямое или косвенное влияние на среду обитания. Многие операции влияют на потребление топлива и электроэнергии, и лишь некоторые из них оказывают влияние на здоровье почвы, плодородие и потребность в воде.
Таблица 17 Тепловая карта 10 классов операций и 9 признаков негативного воздействия на окружающую среду и общество (среду обитания)
Орошение получает наивысшее среднее значение из всех показателей (3.3), поскольку почти все показатели, влияющие на среду обитания, в значительной степени (потребность в энергии и воде) или в меньшей степени (здоровье почвы и плодородие), за исключением здоровья человека. Защита сельскохозяйственных культур также имеет высокий средний балл при низких значениях для почвы. Все относительно ограниченные производственные операции получают низкие баллы от 1,9 в среднем до 1,6, поскольку они представляют незначительную угрозу для среды обитания. Средние значения показателей по всем классам операций являются самыми низкими для плодородия почвы и здоровья (1.3 и 1.4), поскольку они затрагивают несколько классов, и самыми высокими для использования электроэнергии, поскольку во всех операциях в большей или меньшей степени задействовано электричество. Показатели не взвешены, поэтому, возможно, оценка топлива в 3,3 балла для дизельного топлива для тяги на фермах, транспорта и жарки на фабриках оказывает большее влияние на среду обитания через СО2 и твердые частицы, чем электричество, особенно если оно частично получено из возобновляемых ресурсов. Это открыто для обсуждения.
Кластеризация воздействия на среду обитания
Производственные операции находятся в одном кластере, а транспортные и фермерские – в другом (таблица 18). Охлаждение и механические операции на фабриках имеют много общего, поскольку они используют электричество и удобрения, а также приводные машины, поскольку и те, и другие потребляют много энергии. Хранение и транспортировка, хотя и на большие расстояния, имеют несколько общих характеристик, касающихся токсического воздействия на окружающую среду и людей.
Таблица 18 Дендрограмма операций (1-10, см. Таблицу 17) и их негативное воздействие на среду обитания, выраженное в их атрибутике (a-i, см. Таблицу 17)
Атрибуты показывают две отдельные группы, справа близкие близнецы по экотоксичности и биоразнообразию, при этом потребности в энергии находятся на довольно большом расстоянии. Это свидетельствует о том, что CO2, связанный с производством энергии, связан с экосистемой. Большая группа справа удваивает плодородие почвы и здоровье благодаря возможностям декарбонизации, потребности в воде и рискам для здоровья людей на увеличивающихся расстояниях.
Количественная оценка потерь и отходов
Существует несколько возможностей (таблица 19) уменьшить потери при производстве клубней, продуктов и блюд. Покупка и продажа соответствующего количества семенных клубней, продуктовых клубней и продуктов производителями, переработчиками, магазинами и поварами сокращает потери, поскольку несоответствия здесь приводят к обесцениванию и альтернативному использованию в качестве побочного продукта с меньшей стоимостью. Управление такими операциями, как дозировка и количество, влияет на отходы, а также на их правильное время. Надлежащая настройка оборудования, такого как ножницы копателей и оптические сортировщики, позволяет избежать потерь. Там, где существует угроза потерь из-за окружающей среды или технических условий, помогают стратегические решения, такие как поиск участков с меньшим риском потери урожая из-за неблагоприятных погодных условий или изменение технических характеристик сырья для удовлетворения спроса, аналогично техническим характеристикам готовой продукции. В годы с низкой урожайностью следует использовать клубни меньшего размера и картофель фри меньшего размера, чтобы сократить потери и удовлетворить спрос. Извлечение отходов, которые в противном случае будут использоваться в качестве побочного потока, справедливо для излишков и отсортированного материала в качестве корма или сырья для хлопьев. Некоторые стихийные бедствия, такие как наводнения, осколки на складах или ядохимикаты, приводят к потерям или отзывам, но адекватная профилактика дает возможности сократить их.
Таблица 19 Тепловая карта 28 классов потерь с 9 атрибутами: возможности сокращения отходов и потерь материала
Средние значения баллов по признакам для каждого сорта показаны в строках тепловой карты в таблице 19. Потери в таблице, по-видимому, труднее всего избежать с помощью возможностей, перечисленных в таблице 19, со средним значением всего 1,6. Это похоже на налипшую тару, такую как почва и камни, где некоторое влияние оказывает только выравнивание уборочной машины. Повреждение урожая, прорастание и низкое содержание сухих веществ, как становится очевидным при разделении клубней в рассольном растворе, дают наибольшие шансы из-за помех.
Средние значения баллов по каждому атрибуту по всем классам приведены в нижней части столбцов. Лучшее управление в целом и повторное использование являются лучшими средствами вмешательства со средним значением 3,6 и 3,4, при этом выбор площадки дает наименьший шанс (1.7).
Кластерный анализ демонстрирует три кластера классов: один сосредоточен вокруг урожая, другой – вокруг извлечения и сухого вещества, а третий фокусируется на концентрации компонентов. Из атрибутов обработка стоит особняком, а сорт и окружающая среда тесно связаны, оказывая аналогичное влияние на классы, равно как и защита семян и сельскохозяйственных культур, продолжительность посева и урожайность.
Обсуждения и выводы
В этом исследовании, посвященном производственным аспектам общей области “О переработке картофеля”, применялся четырехуровневый анализ, начиная с формулирования и разграничения каждой из областей: цепочка поставок, производительность ферм и фабрик и потери. В каждой области были определены классы и присвоены дескрипторы в процессе объединения областей. Четыре тепловые карты были определены количественно, а классы и атрибуты сгруппированы. В таблице 20 приведен обзор этих областей, где в общей сложности 66 различным классам были предоставлены 43 признака, присвоенные соответствующим классам и получившие оценку от 1 до 5 в зависимости от степени их применимости к тому или иному сорту. Потерь из-за плохой погоды можно избежать, выбрав место (темно-зеленый, оценка 5), но не путем посадки других семенных клубней (темно-красный, оценка 1); появления всходов можно избежать при надлежащем управлении складом (5), а не путем изменения спецификаций готовой продукции. Полученные тепловые карты позволяют сделать краткий обзор актуальности сортов, при этом лишь немногие участники заинтересованы в наличии семян (средний балл 2,8), но большинство заинтересованы в сохранности материала, за которым они ухаживают. На урожай, поставляемый на заводы, влияет большинство методов возделывания (4.3), но концентрация витаминов в клубнях незначительна (1.7). Была выявлена иерархическая кластеризация, при которой классы или признаки схожи, поэтому при работе с ними нет необходимости разделять. Примерами могут служить охлаждение и механические операции, как зависящие от электроэнергии, так и с аналогичными вариантами декарбонизации. Аналогичным образом, близкие признаки экотоксичности и биоразнообразия требуют совместного подхода, как становится очевидным из дендрограммы и где тепловая карта показывает возможности: сокращение транспортировки.
Таблица 20 Обзор четырех областей, фигурирующих в этом обзоре
| Область применения | Классы | НЕТ | Пример сорта | Атрибуты | НЕТ | Пример атрибута |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Цепочка поставок | Участники | 9 | Повара | Темы, которые участники считают важными | 14 | Цена продукта |
| Поле и фабрика | Показатели | 19 | Урожайность | Фактор, влияющий на урожайность | 11 | Сорт |
| Использование ресурсов | Операции | 10 | Транспорт | Влияние на среду обитания | 9 | Экологическая токсичность |
| Потери | Мероприятия | 28 | Сортировка | Предотвращение потерь | 9 | Правильное время |
| Итого | 66 | 43 | ||||
Вопросы исследования оказались актуальными и были адекватно рассмотрены в ходе анализа. Ниже приводятся некоторые выводы по каждому вопросу.
Поставка изображений
Селекционеры тесно взаимодействуют с переработчиками, поскольку сорт и окружающая среда оказывают сильнейшее влияние на урожай клубней и качество переработки. В некоторых случаях крупные переработчики имеют собственный селекционный отдел или владеют селекционной компанией. На ранней стадии, задолго до того, как сорт будет назван, фабрики проводят пробные пробеги с использованием передовых материалов для оценки качества обработки при производстве чипсов, муки, картофеля фри и многого другого. Хотя качество продукта видно по готовой продукции, например, по цвету мякоти, селекционер не имеет права утверждать это однозначно. Из всех участников селекционер только обменивается материалом с производителями семян и информацией с ними и с переработчиками. Последние являются наиболее важными в цепочке поставок и передают информацию вверх и вниз по течению и почти по всем атрибутам классов участников. Клиентами переработчиков и магазинов не всегда являются повара, поскольку в таких торговых точках, как рестораны, заведения общественного питания, есть покупатели необходимых им продуктов. Едоки, повара и покупатели на верхнем конце цепочки проявляют большой интерес к качеству и использованию старых и новых продуктов, в то время как селекционеры и производители на противоположном конце вряд ли проявляют интерес, поскольку они не могут повлиять на это. Кластеризация демонстрирует эту дихотомию: субъекты, имеющие дело с сырьем, и те, кто перерабатывает и перемещает его вверх по течению.
Эффективность на фермах и фабриках
Урожайность и качество клубней зависят от четырех основных факторов (G, E, M, S): посаженного семенного материала (сорт, возраст семян, размер и состояние здоровья), где и когда он посажен и как за ним ухаживает производитель. Предпочтения общества и законодательство предъявляют дополнительные требования к продуктам и способам их производства. Эти факторы также в значительной степени определяют эффективность использования ресурсов, выраженную в эффективности использования земли (урожайности) в т / га, использовании воды в г / л и использовании семян, выраженную в грамме урожая клубней на грамм посаженных семенных клубней, и это лишь некоторые из них. Приведенные типичные значения — 45, 6 и 20 – сильно варьируются в зависимости от четырех факторов и, естественно, колеблются от 10 до 80, от 3 до 10 и от 10 до 30 соответственно. Более высокие температуры и увеличение концентрации СО2 в окружающем воздухе также влияют на урожайность, особенно потенциально положительно в умеренном климате. G, E и M также влияют на концентрацию компонентов клубней и пригодность для переработки в классы крахмала, чипсов, жареных и охлажденных продуктов, выраженную в виде извлечения, доли готового продукта, извлеченного из собранных клубней. Восстановление происходит в результате обработки, хранения и переработки (H, S, P). Аспекты G, E, M, H, S и P являются атрибутами классов показателей эффективности ферм и фабрик, которые в значительной степени применимы к урожайности клубней, чипсов и картофеля фри и вряд ли к концентрации компонентов. Наибольшее влияние на классы оказывают сорт, окружающая среда (близнецы на небольшом расстоянии в иерархии кластеров) и обработка.
Использование ресурсов на заводах
Энергия на фабриках вырабатывается за счет электричества и топлива (газ, дизельное топливо, уголь), последнее частично используется для обжаривания, частично переводится в пар и применяется в других процессах, таких как очистка, бланширование и барабанная сушка. Электричество используется для импульсного электрического поля, транспортировки, сушки и охлаждения. Вода в основном используется для промывки свежих и очищенных продуктов, подачи агента по трубам и частично для производства пара. В различных источниках научной литературы представлены различные данные о затратах энергии и воды на производство. Первые источники сравнивали выход заводской продукции с затратами энергии и воды за определенный период; другие более подробно описывали процесс и либо учитывали, либо не учитывали повторное использование горячего воздуха при охлаждении или бланшировании для предварительного нагрева клубней или промежуточных продуктов. Декарбонизация, главным образом путем электрификации, которая дает возможности использовать электроэнергию из возобновляемых источников, привлекает особое внимание, поскольку некоторые компании заявляют о своей полной независимости от ископаемого топлива в будущем. Потери на фермах происходят из-за дефектов, сортировки и усадки в магазинах, и это лишь некоторые из них, а также из-за кожуры, щепок и крахмала, которые перерабатываются и выбрасываются на кухнях. Операции на фермах (использование удобрений), на транспорте (дизельное топливо), в системах охлаждения (электричество), на заводах (сточные воды) и использование нефти и энергии на кухнях сопряжены не только с потерями, но и негативно влияют на окружающую среду и здоровье человека. Потерь и отходов частично можно избежать с помощью технологий (генетика, адаптация к изменению климата, планирование поставок, организация (контракты, субсидии, законодательство) и социальное поведение). Количественная оценка характеристик, позволяющих избежать 28 классов потерь от посадки до тарелки, дала тепловую карту, показывающую, что несоответствие между спросом и предложением касается только небольшого количества потерь, а выравнивание оборудования и нацеленность на высокую отдачу затрагивают многие потери. У магазинов меньше всего возможностей избежать потерь, потому что потери там редки, в основном с истекшими сроками годности. Сортировка – это основные операции, при которых материал выбрасывается и где утешением является только изменение критериев, снисходительность.
Потери на полях и фабриках
Урожайность на полях выражается в тоннах клубней с гектара, а на заводах – в килограммах готовой продукции на тонну сырья. Урожайность достигается за счет ресурсов и затрат с эффективностью, определяемой неизбежными потерями на полях и заводах, запланированными потерями, предотвратимыми (в определенной степени) потерями и растратой ресурсов и затрат. Предполагаемые потери – это кожица при очистке и вода в клубнях при сушке и обжаривании. Потери, которых можно избежать, хотя и не полностью, – клубни, оставшиеся в почве, отбраковка из-за низкого содержания твердых частиц и не опорожнение тарелки. Частично предотвратимыми потерями являются вода и азотные удобрения при выращивании клубней, вода и тепло при обработке и бесплодные хлопоты на кухне. Наиболее значительные потери клубней происходят при сортировке на глаз, оптике и рассоле клубней и оптической сортировке (полуфабрикатов). Причина не в сортировке, а в более ранних потерях, которых можно было избежать.
Список литературы
- База данных сортов картофеля ADHB (2021). https: //varieties.ahdb.org.uk/varieties. Доступ получен 11 апреля 2022 года
- Арамян Л., Валева Н. (2016) Нидерланды – страновой отчет о национальной политике в области пищевых отходов, стр. 17. https://www.eu-fusions.org/phocadownload/country-report/NETHERLANDS%2023.02.16.pdf
- Бахадиров Г., Султановумаров Б., Бахадиров К. (2020) Усовершенствованная машина для сортировки клубней картофеля. Конференция IOP Ser: Mater Sci Eng 883: 012132. https://doi.org/10.1088/1757-899X/883/1/012132Статья Google Scholar
- Baltussen WHM, Dolman MA, Hoste R, Janssens SRM, Reijs JW, Smit AB (2016) Grondstofefficiëntie in de zuivel-, varkensvlees-, aardappel- en suikerketen. Университет Вагенингена и исследовательский центр LEI Nota 2016-013:86
- Beretta C, Stoessel F, Baier U, Hellweg S (2013) Количественная оценка потерь продовольствия и потенциал их сокращения в Швейцарии. Управление отходами 33: 764-773Статья Google Scholar
- Бетке ПК, Янски Ш. (2008) Влияние кипячения и выщелачивания на содержание калия и других минералов в картофеле. J Food Sci 73:80-85Статья Google Scholar
- Бетц А., Бухли Дж., Гебель С., Мюллер М. (2015) Пищевые отходы в швейцарской индустрии общественного питания – масштабы и потенциал сокращения. Управление отходами 35: 218-226Статья Google Scholar
- Brown CR (2005) Антиоксиданты в картофеле. Am J Potato Res 82: 163-172
- Кальдейра С., Де Лаурентис В., Коррадо С., ван Холштейн Ф., Сала С. (2018) Количественная оценка пищевых отходов по группам продуктов в цепочке поставок продовольствия в Европейском Союзе: анализ массового расхода. Resour Conservative Recycll 149:479-488Статья Google Scholar
- Камир МЕ, Кубоу С., Доннелли Д.Дж. (2009) Картофель и здоровье человека. Crit Rev Food Sci Nutr 49: 823-840Статья CAS PubMed Google Scholar
- Канали М., Остергрен К., Амани П., Арамян Л., Сийтсема С., Корхонен О., Сильвенноинен К., Моутс Г., Уолдрон К., О’Коннор С (2014) Факторы, способствующие образованию пищевых отходов в настоящее время, угрозы увеличения в будущем и возможности для сокращения. 8 | СЛИЯНИЯ, сокращающие пищевые отходы посредством социальных инноваций, ISBN: 978-94-6257-354-3, 188 стр.
- Дево А., Гоффарт Дж.П., Кроманн П., Андраде-Пьедра Дж., Поляр В., Харо Г. (2021) Картофель будущего: возможности и вызовы в устойчивых агропродовольственных системах. Картофельное разрешение 64: 681-720Статья PubMed PubMed Central Google Scholar
- EFSA (2022) https://www.foodsafetynews.com/2020/08/efsa-assesses-health-risk-of-compound-in-potatoes /. Дата обращения 19 июня 2022 года
- Элтавил М., Самуэль Д., Сингал О. (2006) Технология хранения картофеля и аспекты дизайна хранилища. Международная сельскохозяйственная инженерия: Журнал CIGR. Приглашенный обзор № 11. Том. VIII, 12 стр.
- Эмраги Э., Сатувалли В., Джаянти С.С. (2021) Влияние условий вентиляции на качество красновато-коричневых клубней Рио-Гранде при длительном хранении в холодильнике. J Agric Food Res 3 100095:8Google Scholar
- ФАО (2021) 2http://www.fao.org/prices/en / Дата обращения 11 апреля 2022 года
- Фостер С., Грин К., Бледа М., Девик П., Эванс Б., Флинн А., Миллан Дж. (2006) Воздействие производства и потребления продуктов питания на окружающую среду отчет для Министерства окружающей среды, продовольствия и сельских дел. Манчестерская школа бизнеса. DEFRA Лондон, стр. 197
- Франке А.К., Хаверкорт А.Дж., Стейн Дж.М. (2013) Изменение климата и производство картофеля в контрастирующих южноафриканских агроэкосистемах 2. Оценка рисков и возможностей стратегий адаптации. Картофельное решение 56: 1-66Статья Google Scholar
- Gaisma (2021) https://www.gaisma.com/en/location/pocatello-idaho.html. Дата обращения 11 апреля 2022 года
- Густавссон Дж., Седерберг С., Сонессон У., Ван Оттердейк Р., Мейбек А. (2011) Глобальные потери продовольствия и пищевые отходы. Масштабы, причины и профилактика. Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, Рим, стр. 29Google Scholar
- Халсет Д (2015) Испытания сортов чипсов. USPB / SFA. https://www.canr.msu.edu/potatooutreach/research/2015%20uspb-sfa%20chip%20variety%20trials%20and%20early%20chipping%20report.pdf . Дата обращения 11 апреля 2022 года
- Хан Дж.С., Кодзукуэ Н., Янг К.С., Ли К.Р., Фридман М. (2004) Распределение аскорбиновой кислоты в клубнях картофеля, а также в продуктах из картофеля домашней переработки и коммерческих продуктах. J Agric Food Chem 52: 6516-6521Статья CAS PubMed Google Scholar
- Харуко Окамото Х., Дюкре Л.М., Оллвуд Дж.У., Хедли П.Е., Райт А., Гурураджан В., Терри М. Дж., Тейлор М.А. (2020) Световая регуляция биосинтеза хлорофилла и гликоалкалоидов во время озеленения клубней картофеля S. tuberosum. Front Plant Sci 11:1-19. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00753Статья Google Scholar
- Хаверкорт А.Дж. (1990) Экология систем возделывания картофеля в зависимости от широты и высоты. Agric Syst 32: 251-272Статья Google Scholar
- Хаверкорт А.Дж., Хиллер Дж.Г. (2011) Классный инструмент для фермы – картофель: описание модели и производительность четырех производственных систем. Картофель Res 54: 355-369Статья Google Scholar
- Хаверкорт А.Дж., Струик ПК (2015) Уровни урожайности картофеля: последние достижения и перспективы на будущее. Полевые культуры, резолюция 182: 76-85Статья Google Scholar
- Хаверкорт А.Дж., Франке А.К., Энгельбрехт Ф.А., Стейн Дж.М. (2013) Изменение климата и производство картофеля в контрастирующих агроэкосистемах Южной Африки 1. Влияние на эффективность использования земель и воды. Картофельный ответ 56:31-50Статья Google Scholar
- Хаверкорт А.Дж., Франке А.К., Стейн Дж.М., Пронк А.А., Калдиз ДО, Куман П.Л. (2015) Надежная модель картофеля: LINTUL-POTATO-DSS. Картофельное решение 58: 313-327Статья Google Scholar
- Хаверкорт А.Дж. (2018) Справочник по картофелю, культура будущего. Мир картофеля, стр. 600
- Хаверкорт А.Дж., Линнеманн А.Р., Струик П.С., АО “Вискерке” (2022a) О переработке картофеля. 1. Обзор онтологии, истории и участвующих субъектов. Исследование картофеля https://doi.org/10.1007/s11540-022-09562-z
- Хаверкорт А.Дж., Линнеманн А.Р., Струик П.С., АО “Вискерке” (2022b) О переработке картофеля, 2. Обзор процессов и операций при производстве продуктов. Исследование картофеля https://doi.org/10.1007/s11540-022-09563-y
- Хаверкорт А.Дж., Линнеманн А.Р., Струик П.К., АО “Вискерке” (2022c) О переработке картофеля, 4. Обзор пищевой и сенсорной ценности продуктов и блюд. Проблемы с картофелем https://doi.org/10.1007/s11540-022-09568-7
- IPCC (2021) https://www.ipcc.ch/srccl/download /. Дата обращения 11 апреля 2022 года
- Джаггард КВ, Ци А, Обер А.А. (2010) Возможные изменения урожайности сельскохозяйственных культур к 2050 году. Philos Trans Roy Soc Bot 365: 2835-2851Статья Google Scholar
- Джонс Т., Алонсо Дж.Дж. (1990) Изменение содержания гликоалкалоидов в процессе одомашнивания картофеля, секция Solanum Petota. Euphytica 50: 203-210Статья CAS Google Scholar
- Кантор Л.С., Липтон К., Манчестер А., Оливейра В. (1997) Оценка и устранение продовольственных потерь Америки. Обзор продуктов питания 4: 12Google Scholar
- Киил К., Хволби Х., Триенекенс Дж., Бехдани Б., Страндхаген Джо (2019) От обмена информацией к использованию информации в цепочках поставок продовольствия. Int J Inf Syst Управление цепочкой поставок 12:85-109Статья Google Scholar
- Куман П.Л., Хаверкорт А.Дж. (1994) Моделирование развития и роста урожая картофеля под влиянием температуры и продолжительности светового дня: ЛИНТУЛ-КАРТОФЕЛЬ. В: Хаверкорт А.Дж., Маккеррон Д.К. Л. (ред.) Экология и моделирование посевов картофеля в условиях, ограничивающих рост. Kluwer Academic Publishers, Дордрехт, Нидерланды, стр. 41-60Google Scholar
- Kranert M, Hafner G, Barabosz J, Schuller H (2012) Ermittlung der weggeworfenen Lebensmittelmengen und Vorschläge zur Verminderung der Wegwerfrate bei Lebensmitteln in Deutschland. https://www.nachhaltigkeit.steiermark.at/cms/dokumente/12600659_139338025/395cf635/1_0202%20BRD%20Studie_LebensmittelabfaelleKurzfassung.pdf, 42 стр. Дата обращения: 11 апреля 2022 года
- Кропфф М.Дж., Хаверкорт А. Дж., Аггарвал П.К., Куман П.Л. (1995) Используют системные подходы для проектирования и оценки идеотипов для конкретных условий. В: Bouma J et al (ред.) Эколого-региональные подходы к устойчивому землепользованию и производству продуктов питания. Академическое издательство Вагенингена, Вагенинген, Нидерланды, стр. 417-435Глава Google Scholar
- Мачида-Хирано Р. (2015) Разнообразие генетических ресурсов картофеля. Breed Sci 65:26-40Статья PubMed PubMed Central Google Scholar
- Масанет Э., Уоррел Э., Граус В., Галицкий С. (2008) Повышение энергоэффективности и возможности экономии средств в индустрии переработки фруктов и овощей: руководство ENERGY STAR для энергетиков и руководителей предприятий. Национальная лаборатория Лоуренса Беркли, стр. 172
- Мэттсон Б., Уоллен Э. (2003) Экологический LCA органического картофеля. ISHS. 26 Международный конгресс садоводов. Acta Hort 619: 427-435Google Scholar
- Мазза Г., Сименс А.Дж. (1990) Концентрация диоксида углерода в коммерческих хранилищах картофеля и ее влияние на качество клубней для переработки. Am Potato J 67: 121-134Статья Google Scholar
- Мурон П., Виллерсинн С., Мебиус С., Ланше Дж. (2016) Экологический профиль швейцарской цепочки поставок картофеля фри: влияние сокращения пищевых потерь, обработки потерь и технологических модификаций. Устойчивое развитие 8:1214-1234Статья Google Scholar
- НАСА (2021) https://power.larc.nasa.gov /. Дата обращения 11 апреля 2022 года
- Олсен П., Ашан М. (2010) Эталонный метод анализа материальных потоков, информационных потоков и информационных потерь в цепочках поставок продуктов питания. Тенденции научно-технического развития пищевых продуктов 21: 313-320Статья CAS Google Scholar
- Пол В., Иезекииль Р., Пандей Р. (2016) Подавление прорастания картофеля: необходимо искать более эффективные и безопасные альтернативы за пределами CIPC. J Food Sci Technol 53: 1-18Статья CAS PubMed Google Scholar
- Педреши Ф., Мерри Д., Марике Т. (2016) Глава 15 – сортировка картофеля. Технология компьютерного зрения для оценки качества пищевых продуктов, 2-е издание. стр. 369-382
- Растовски А., ван Эс А. (1985) Поведение после сбора урожая, дизайн хранилища, практика хранения, обработка. Хранение картофеля. Центр сельскохозяйственных публикаций и документации, Вагенинген, Нидерланды, 462
- Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (2016) MJA Sectorrapport 2015: Aardappelverwerkende s11540–013–9229-x industrie. Utrecht industrie, Утрехт, Нидерланды, стр. 10
- Сил К.Дж., де Мул А., Айзенбранд Г., Хаверкорт А.Дж., Франке К., Лаллджи СПД, Микканен Х., (…), Уилмс Л. (2008) Соображения о соотношении риска и пользы при принятии мер по снижению содержания акриламида в пищевых продуктах – тематическое исследование картофеля, злаков и кофе. British Journal of Nutrition 99 (ДОПОЛНЕНИЕ 2): S1-S46
- Сенгул М., Келес Ф., Келес М.С. (2004) Влияние условий хранения (температура, свет, время) и сорта на содержание гликоалкалоидов в клубнях и ростках картофеля. Контроль за продуктами питания 15: 281-286Статья Google Scholar
- Сомсен Д. (2004) Анализ урожайности в пищевой промышленности: применение в производстве картофеля фри и птицеводстве. Вагенингенский университет и научные исследования, Вагенинген, Нидерланды, докторская диссертация, стр. 240. http://edepot.wur.nl/121537
- USFDA (2021) https://www.cfsanappsexternal.fda.gov/scripts/Plantox/Detail.CFM?ID=6537. Дата обращения 11 апреля 2022 года
- Уйен Н., Вандер Зааг П. (2008) Производство картофеля с использованием культуры тканей во Вьетнаме: состояние по прошествии четырех лет. Am Potato J 60: 873-879Статья Google Scholar
- Ван-дер-Ваальс Я.Е., Франке А.К., Хаверкорт А.Дж., Крюгер К., Стейн Дж.М. (2013) Изменение климата и производство в контрастирующих агроэкосистемах Южной Африки 3. Влияние на относительные темпы развития отдельных вредителей и патогенов. Картофельное решение 56: 67-84. https://doi.org/10.1007/s11540-013-9231-3Статья Google Scholar
- Van Loon J (2019) Door eendrachtige samenwerking – De geschiedenis van de aardappelveredeling in Nederland, van hobby tot industrie. 1888–2018, 407 pp
- Walker C, Beretta C, Sanjuán N, Hellweg S (2018) Расчет использования энергии и воды в пищевой промышленности и оценка результирующего воздействия. Оценка жизненного цикла Int J 23: 824-839Статья Google Scholar
- Ван-Пруски Г., Новак Дж. (2004) Потемнение картофеля после варки. Am J Картофельное решение 81: 7-16
- Уэст К.Дж., де Йонге Дж. Дж., ван Хаут М. (2020) Варианты декарбонизации для голландской картофелеперерабатывающей промышленности. © PBL Нидерландское агентство экологической оценки, номер публикации PBL: 3658. Номер публикации: TNO 2020 P11023, 46
- Виллерсинн С., Мак Г., Мурон П., Кайзер А., Зигрист М. (2015) Количество и качество пищевых потерь в швейцарской цепочке поставок картофеля: поэтапное исследование и влияние стандартов качества на потери. Управление отходами 46: 120-132Статья Google Scholar
- Уильямс А.Г., Одсли Э., Сандарс Д.Л. (2006) Определение нагрузки на окружающую среду и использование ресурсов при производстве сельскохозяйственной и садоводческой продукции. Основной отчет DEFRA по исследовательскому проекту IS0205. Университет Бедфорта Грэнфилда и DEFRA, стр. 97
- WRAP (2012) https://wrap.org.uk/resources/case-study/reducing-supply-chain-and-consumer-potato-waste-case-study . Дата обращения 11 апреля 2022 года
- Ву Х., Джухара Х., Тассу С., Караяннис Т. (2010) Моделирование потоков энергии в процессах обжаривания картофельных хрустящих корочек. Приложение Energy 89: 81-88Статья Google Scholar
- Ягиз А.К., Чакичи М., Айдоган Н., Омезли С., Ерликая Б.А., Айтен С., Макбул А., Хаверкорт А.Дж. (2020) Исследование влияния изменения климата на смену сезонов выращивания картофеля, урожайность и водопотребление с использованием долгосрочных метеорологических данных НАСА и страны. Картофельное решение 63: 565-577Статья CAS Google Scholar
Информация об авторе
Авторы и аффилированные лица
- Сельская социология, социальные науки, Вагенингенский университет и научные исследования, Вагенинген, НидерландыА. Дж. Хаверкорт и Дж . С. К. Вискерке
- Качество и дизайн продуктов питания, агротехника и науки о продуктах питания, Вагенингенский университет и научные исследования, Вагенинген, НидерландыА. Р. Линнеманн
- Центр системного анализа сельскохозяйственных культур, науки о растениях, Вагенингенский университет и научные исследования, Вагенинген, НидерландыП. С. Струик
Автор -корреспондент
Этические декларации
Конфликт интересов
П. К. Струик является главным редактором журнала Potato Research.
Дополнительная информация
Примечание издателя
Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий на опубликованных картах и принадлежности к учреждениям.
Права и разрешения
Открытый доступ К этой статье предоставляется по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или в любом формате, при условии, что вы отдаете должное оригинальному автору (ам) и источнику, предоставляете ссылку на лицензию Creative Commons и указываете, вносились ли изменения. Изображения или другие материалы третьих лиц в этой статье включены в лицензию Creative Commons, если иное не указано в кредитной линии к материалу. Если материал не включен в лицензию Creative Commons на статью и предполагаемое использование вами не разрешено законодательными актами или превышает разрешенное использование, вам необходимо будет получить разрешение непосредственно у правообладателя. Чтобы ознакомиться с копией этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0 /.
Об этой статье
Процитируйте эту статью
Хаверкорт А.Дж., Линнеманн А.Р., Струик П.С. и др. О переработке картофеля 3: обзор показателей, производительности и потерь в цепочке поставок. Картофельное решение 66, 385-427 (2023). https://doi.org/10.1007/s11540-022-09576-7
- Получено 11 апреля 2022 года
- Принято 16 июля 2022 года
- Опубликовано 15 августа 2022 года
- Дата выпуска июнь 2023 года
- DOI https://doi.org/10.1007/s11540-022-09576-7
Добавить комментарий