Производство и переработка топинамбура

Топинамбур и инулин.
В настоящее время, в связи с продвижением этой культуры из благодатного для земледелия Юга в различные регионы СНГ, в том числе на Восток - Сибирь, Урал, дальний Восток, а также благодаря деятельности энтузиастов земляной груши, активно ведутся работы по пищевому использованию топинамбура во многих городах России. Наибольшего успеха по технологиям переработки и использованию топинамбура достигли в Москве, Воронеже, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Омске, Новосибирске и Иркутске, где от опытных наработок приступили к промышленному выпуску различных продуктов из топинамбура. Пока небольшие объёмы представляют следующие первичные продукты переработки клубней: порошок (мука), сушёные дольки, пюре и фруктозо-глюкозные сиропы. Проблемы переработки и использования зелёной массы топинамбура в кормопроизводстве изложены в предыдущей статье. Кроме того, зелёная масса топинамбура может быть использована для получения фруктозо-глюкозного сиропа (ФГС).

В 1990 - 1992 гг. в России специалистами целлюлозно-бумажной промышленности был апробирован способ варки целлюлозы из надземной части топинамбура с последующим получением картона и высококачественной бумаги.

В 1988 - 2002 гг. наиболее востребованным оказался способ получения сухого продукта (порошок, мука, концентрат) из клубней топинамбура.

В последнее время вновь возрос интерес к производству спирта из топинамбура, так как культура служит хорошим источником сбраживаемых сахаров. Важно отметить, что эффективность превращения углеводов составляет 80-95%. При этом средний выход спирта из клубней составляет 7-8 л/ц (в отдельных случаях до 10 л), что, в свою очередь, превышает в 1,5-3,5 раза выход спирта при переработке сахарной свеклы, картофеля, пшеницы.

Помимо производства этанола, одним из перспективных и реально востребованных в ближайшие годы будет получение фруктозо-глюкозных сиропов, так как примерно 60-70% сухого вещества топинамбура состоит из фруктозы.

Общий выход сахаров клубней топинамбура значительно превышает выход сахара из сахарной свеклы, сахарного тростника и сахарного сорго. Так из 100 кг сырых клубней топинамбура можно извлечь 8-10 кг сахаров, в то время, как из сахарной свеклы 4-6 кг.
Фруктозо-глюкозные сиропы могут полностью заменить сахар (сахарозу) при производстве плодово-ягодных соков и напитков. В России разработана и апробирована технология получения кваса на основе ФГС из топинамбура, обладающего пониженной калорийностью и который может быть рекомендован людям, страдающим тучностью и диабетом.

Производство биоэтанола

Биотопливо - это то же углеводородное топливо, но полученное не из нефти, а из возобновляемой биомассы - сахарного тростника, кукурузы, топинамбура, рапса. Его пытаются производить даже из морепродуктов. Существующие технологии позволяют получать как жидкое биотопливо (этанол, метанол, биодизель), так и газообразное (биогаз).

Этиловый спирт используется как пищевой продукт и как сырье для приготовления водок, ликероналивочных изделий, крепленых вин, а также в ряде других отраслей промышленности. В первую очередь, перспектива производства эталона из топинамбура заключается в наличии сырья и возможностей увеличения его производства. Достоинством данной культуры является его высокая урожайность (клубни до 500 ц/га и 1000-1200 ц/га зелёной массы), неприхотливость к погодным условиям и почвам и упрощённая агротехника. В технологии производства спирта из топинамбура имеются возможности усовершенствования направленные на уменьшение энергозатрат при достаточно высоком выходе конечного продукта и качества.

Предварительные результаты анализа для спирта, полученного из топинамбура с использованием неспецифической расы дрожжей и малоэффективной лабораторной ректификации, позволяет надеяться, что при использовании высокопродуктивных спиртосбраживающих рас дрожжей и стандартизированного оборудования для ректификации из топинамбура по предлагаемой нами технологии можно получить высококачественный этиловый спирт пригодный для пищевых целей. Производство спирта состоит из трех основных этапов:

- подготовительный - очистка сырья от примесей, приготовление солода;

- основной - разваривание крахмалистого сырья, осахаривание крахмала, сбраживание осахаренной массы, перегонка бражки и получение сырого спирта;

- завершающий - ректификация.

Получаемая сладкая бражка перекачивается в бродильные чаны. По окончании брожения зрелая бражка направляется на благоперегонную колонну, где из нее отгоняют спирт. Барда спускается в бардоприемник и используется как обычно.

С целью замены остродефицитных пищевых видов сырья для производства спирта можно использовать клубни топинамбура.

Перспективы биогаза

Для интенсификации процесса получения биогаза сегодня используют высокоактивные биокатализаторы типа Metha Plus. Эта комбинация энзимов повышает выход продукции на 30%, так как она более эффективно расщепляет полисахариды, в том числе целлюлозу и гемицеллюлозу. Конечными продуктами ферментативного процесса становятся метан и углекислый газ.

Культура топинамбур является наиболее привлекательным сырьем для выработки биогаза, и в нашей стране им можно засевать многие сотни тысяч га. Кроме того, при производстве спирта, в качестве побочного продукта получают послеспиртовую барду, а из нее также можно производить биогаз и добавки с витамином В12, которые успешно применяются в животноводстве, резко повышая его продуктивность. Пока вклад возобновляемых источников тока составляет 1%, но уже к 2050 году он возрастет до 30%. В России имеются большие объемы сельскохозяйственных отходов - примерно 800 млн. тонн. Это огромная масса, из которой можно получить 62 млрд. куб. м биогаза и 120 млн. тонн удобрений. Примерно 40% отходов на свалках представляет собой большое количество биомассы, пригодной для получения биогаза. Для этого можно использовать анаэробные биореакторы. В среднем 1 тонна биомассы (например, навоза) в результате метанового сбраживания дает около 500 куб. м биогаза, что эквивалентно 350 л бензина.

Переработка топинамбура в топливные брикеты

Топливные брикеты применяются в качестве твёрдого топлива для каминов и печей любых видов, в том числе твердотопливных котлов систем отопления. Так как топливные брикеты экологически чистый продукт и горят они практически бездымно, идеально использовать их для обогрева жилых помещений, бань, палаток, теплиц, овощных ям и т. д.

Альтернативой древесным отходам для прессования топливных брикетов являются сельскохозяйственные отходы (солома и шелуха зерновых культур, риса, кукурузы, подсолнечника и топинамбура). Сельскохозяйственные отходы могут быть значительным источником топлива для большинства сельских регионов, особенно в регионах с небольшими лесными массивами. Этому способствует ряд предпосылок:

1. Топинамбур является одним из самых дешевых возобновляемых источников энергии.

2. При переработке сельскохозяйственной продукции удельный вес отходов весьма значителен.

3. Во многих развивающихся странах сельскохозяйственные отходы используются в качестве удобрений, корма скота, а зачастую попросту сгнивает.

4. В качестве топлива в основном отходы используются в их естественном состоянии, в редких случаях высушенными, порубленными и уплотненными.