Hardware and Technological Solutions for Complex Processing of Jerusalem Artichoke into Alcohol, Distillates and Dietary Fiber
Authors: Абрамова И.М. , Туршатов М.В. , Кононенко В.В. , Леденев В.П. , Соловьев А.О. , Никитенко В.Д. , Вакуловская Н.А. 
Published: June 2024

Топинамбур (лат. Helianthus tuberosus) — перспективная культура для производства широкого спектра пищевой и кормовой продукции. В настоящее время клубни топинамбура преимущественно используют в производстве инулина, олигофруктозных сиропов, фруктозы, пектина, а также употребляют в сыром виде. Зеленая масса топинамбура хорошо силосуется с дальнейшим ее использованием в качестве основы для создания кормовой продукции. Однако существующие технологии не ограничены получением лишь данных продуктов. Проводимые во ВНИИПБТ исследования направлены на возможность переработки клубней топинамбура и получение дистиллятов с оригинальными органолептическими характеристиками, спирта и пищевых волокон с различным химическим составом. Для реализации данной технологии в промышленных масштабах необходим анализ и разработка аппаратурно-технологических решений, которые позволят реализовать многопродуктовую схему переработки. В работе рассмотрена возможность комплексной технологии переработки клубней топинамбура, с получением дистиллятов, спирта и пищевых волокон с максимальным использованием типового оборудования спиртовых заводов. Определены режимы водно-тепловой обработки замеса и ферментативный комплекс, содержащий ксиланазу, целлюлазу и бета-глюканазу, который способствует снижению вязкости замеса. Получены экспериментальные данные по возможности разделения среды на фильтрат и дисперсную фракцию. Кроме того, определена возможность применения ферментного препарата полигалактуроназы с целью гидролиза пектиновых веществ сырья. Рассмотрены разные виды сушильных аппаратов для получения пищевых волокон. Проведенные исследования показали, что отношение объема фильтрата и влажного осадка составляет 70 и 30% соответственно, при этом содержание сухих веществ в фильтрате находится в районе 6,8±1,2%, а в дисперсном осадке 12,4±0,6%. Представлен алгоритм подготовительных операций по обработке топинамбура для проведения биотехнологических процессов и технологическая схема его непосредственной переработки включая сушку.

Jerusalem artichoke (lat. Helianthus tuberosus) is a promising crop for the production of a wide range of food and feed products. Currently, Jerusalem artichoke tubers are mainly used in the production of inulin, oligofructose syrups, fructose, pectin, and are also consumed raw. The green mass of Jerusalem artichoke ensiles well and is then used as a basis for creating feed products. However, existing technologies are not limited to obtaining only these products. Research carried out at VNIIPBT is aimed at the possibility of processing Jerusalem artichoke tubers and producing distillates with original organoleptic characteristics, alcohol and dietary fiber with different chemical compositions. To implement this technology on an industrial scale, it is necessary to analyze and develop hardware and technological solutions that will allow the implementation of a multi-product processing scheme. The paper examines the possibility of an integrated technology for processing Jerusalem artichoke tubers, producing distillates, alcohol and dietary fiber with maximum use of standard equipment of distilleries. The modes of water-heat treatment of the batch and an enzymatic complex containing xylanase, cellulase and beta-glucanase, which helps reduce the viscosity of the batch, have been determined. Experimental data were obtained on the possibility of dividing the medium into filtrate and dispersed fraction. In addition, the possibility of using the enzyme preparation polygalacturonase for the hydrolysis of pectin substances in raw materials was determined. Different types of drying devices for obtaining dietary fiber are considered. Studies have shown that the ratio of the volume of filtrate and wet sediment is 70 and 30%, respectively, while the content of dry substances in the filtrate is around 6,8±1,2%, and in dispersed sediment 12,4±0,6%. An algorithm for preparatory operations for processing Jerusalem artichoke for biotechnological processes, and a technological scheme for its direct processing, including drying, are presented.