Переработка клубней топинамбура на спирт и топливо

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 (25-26о С) и периодически перемешивали. Процесс брожения заканчивали через 30-35 часов. Отгонку спирта из сброженной предварительно нагретой до 95о 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.

Тираспольский ВКЗ "KVINT", Институт Химии АН РМ, Молдова. Баев О.М., Шепель Ф.Г., Нежинский А., Шепель Д.Ф.

(По материалам сайта bioforma.ru)