Использование клубней топинамбура

На сайте ООО "Топинамбур" : www.topinambur.net/ispolzovanie/patat.html
опубликована моя статья
 
Авторы статьи:
Баев О.М. - Тираспольский ВКЗ «KVINT»,
Шепель Ф.Г., Нежинский А., Шепель Д.Ф. -  Институт Химии АНМ, Молдова


***

Использование клубней топинамбура сорта Патат для производства спирта

Тираспольский ВКЗ «KVINT», Институт Химии АНМ, Молдова
Баев О.М., Шепель Ф.Г., Нежинский А., Шепель Д.Ф.

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

В отличие от рекомендованной в литературе разварки цельных клубней топинамбура (ТП) при нагревании под давлением мы осуществляли измельчение клубней на молотковой дробилке с сечением выходных отверстий D = 8-10 мм.

В измельчённую массу ТП добавляли автолизат виноградных дрожжей и подкисляли её серной кислотой до рН=2 (по универсальному индикатору). Для осахаривания эту смесь нагревали при периодическом перемешивании до 90-95° С и выдерживали в этих условиях до окончания процесса.

Осахаривание заканчивали при появлении светло-коричневого оттенка всей массы и появлении фруктового запаха и сладкого вкуса, после охлаждения осахаренной массы ТП до 23-24° С вносили в неё разбавленные тёплой водой хлебные дрожжи и перемешивали.

Процесс брожения проходил в первые 10-15 часов без перемешивания, последующие 10-15 часов регулировали температуру (25-26° С) и периодически перемешивали. Процесс брожения заканчивали через 30-35 часов. Отгонку спирта из сброженной предварительно нагретой до 95° С массы осуществляли путём подачи в неё острого пара. Отгонку спирта заканчивали при температуре паровой фазы 95-98° С. Полученный водно-спиртовой конденсат подвергали ректификации на колонке D=20 мм, заполненной стеклянными кольцами Рашига и высотой 600-650 мм. В результате были отобраны 3 фракции: основная, содержащая 93-92 % об (абсолютного алкоголя), а также фракции содержащие 63-60% об и 50-45% об. Суммарное количество абсолютного алкоголя во всех 3 фракциях 7-7,5 л/ц (в расчёте на 100 кг исходных клубней ТП), что соответствует выходу спирта при содержании в них 11-12% инулина.

С целью определения качественного и количественного состава сопутствующих спиртов во фракции, содержащей 92-93% об спирта проводили анализ с использованием газохроматографического метода. Анализ проводили на хроматографе Цвет 102 с пламенно-ионизационным детектором. Для разделения компонентов использовали металлическую колонку длинной 1 м диаметром 3 мм. Колонку заполняли хромосорбом 102 80-100 меш (США). Температура колонки регулировалась в пределах 85-200° С. Температура испарителя 250° С. Скорость газа носителя (азот) — 50 мл/мин. Скорость Н2 — 30 мл/мин и воздуха — 300 мл/мин. В испаритель вводили 3 мкл пробы из анализируемого образца.

В результате пятикратного повтора анализа были получены следующие результаты: метанол – время удерживания 4мин 5сек, а концентрация в образце составляет 67 мг/100см3. Если выразить данную концентрацию метанола в объемной доле в пересчёте на безводный спирт в %, то получим величину близкую к 0,09 %, что только примерно в два раза больше норматива на спирт 1-го сорта и на спирт «Высшей очистки» (ГОСТ Р. 51652-2000). Хроматографические и концентрационные величины содержания высших спиртов входящих в состав сивушных масел образцов спирта, полученного из топинамбура, определяются следующими параметрами:

изопропиловый спирт (пропанол-2): время удерживания 13 мин 4 сек, концентрация 26мг/100см3;
изобутанол (бутанол-2): время удерживания 16 мин 28 сек, концентрация 27 мг/ 100см3;
изоамиловый спирт: время удерживания 18 мин 59 сек, концентрация 64 мг/100см3;

Перечисленные выше спирты в основном определяют состав сивушных масел, суммарная концентрация которых в единицах указанных в ГОСТе 5964-93 будет выражаться величиной 1170 мг/дм3. Эта величина намного превышает норматив для любого сортового спирта, но в 4,3 раза меньше, чем установленный ГОСТом 5964-93 норматив для спирта сырца (5000 мг/дм3).

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.