Комплексная переработка вегетативной части топинамбура

СОДЕРЖАНИЕ
С.
ВВЕДЕНИЕ 4
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 6
1.1 Топинамбур и его экологическое значение 6
1.2 Состав и свойства углеводсодержащего сырья 11
1.3 Получение и облагораживание глюкозо-фруктозных сиропов 17
1.4 Способы делигнификации и облагораживания растительного
сырья 30
1.5 Биоконверсия растительного сырья и получение защитных биопрепаратов 39
2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 53
2.1 Объекты и методы исследования 53
2.2 Методы исследования химического состава биомассы топинамбура 55
2.3 Методы исследований при определении оптимальною режима
экстрагирования сахаров из вегетативной части топинамбура 58
2.4 Методы наработки опытной партии и исследования физикохимических показателей глюкозо-фрую-озного сиропа 61
2.5 Методы исследования твердого остатка 61
I
2.6 Методы культивирования микроорганизмов на послеэкстрак-
ционном остатке 63
2.7 Методы оптимизации процесса окисления твердого остатка и
исследования окисдатов 65
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 68
3.1 Исследование химического состава биомассы топинамбура 68
3.2 Оптимизация процесса извлечения сахаров из вегетативной
части топинамбура 77
3.3 Интенсификация процесса извлечения углеводов 86
3.4 Облагораживание водных экстрактов вегетативной части топинамбура • ‘ 90
3.5 Исследование химическою состава твердого остатка после экстракции и питательной ценности кормов на его основе 95
3.6 Микробиологическая деструкция твердого остатка 101
3.7 Делигнификация послеэкстракционною остатка перекисью водорода ИЗ
3 8 Оценка пригодности оксидатов к биохимической переработке 125
4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 128
4.1 Описание технологической схемы производства глюкозо-
фруктозного сиропа 128
4.2 Технико-экономические показатели переработки вегетативной части топинамбура ■ " 130
ВЫВОДЫ 133
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 135
ПРИЛОЖЕНИЕ 152
16
во), затем стебли (6,22-9,13 % на сухое вещество) и клубни (4,3-11,0 % на сухое вещество). Клубни топинамбура по составу азотистых соединений приближаются к клубням картофеля, в которых содержание белкового азота варьирует в пределах 43-58 % от общего содержания азота [37, 38]. Аминокислотный состав белка этого растения характеризуется биологической полноценностью. В зеленой массе определено 16 аминокислот, в клубнях - 18, в
*
том числе, имеются все незаменимые, такие как лизин, лейцин, ватин, аргинин, гистидин, триптофан и др. По содержанию аминокислот клубни и ботва топинамбура не уступают клубням картофеля. Существенной разницы аминокислотного состава молодой зелени топинамбура и красного клевера нет. По содержанию в зеленой массе перевариваемого протеина (19,2 и 21,2 г/кг) топинамбур, уступая люцерне, превосходит кукурузу в 1,5 - 1,6 раза, а по выходу кормовых единиц (0,28 и 0,29 кг) превышает люцерну в 1,4 - 1,5 и кукурузу в 1,3 раза. В клубнях топинамбура перевариваемого протеина больше, чем в кормовой свекле в 1,7 - 2,5 раза; по кормовым единицам он превышает кормовую свеклу в 2,6 - 2,7 раза, приближаясь по питательности к картофелю. На одну кормовую единицу зеленой массы и клубней топинамбура приходится 117 - 134 г перевариваемого протеина (норматив - 105 г). Таким образом, топинамбур является ценной кормовой культурой, и корма на его основе сбалансированы по протеину [4, 39-41 ].
Общая и протеиновая питательность клубней зависит от сроков скашивания зеленой массы, уровня питательности почвы, доз минеральных удобрений, технологии хранения клубней в течение зимнего периода и других факторов [34,42].
По содержанию зольных элементов клубни топинамбура весьма близки к клубням картофеля, но значительно уступают в этом отношении корням кормовой свеклы и кормовой брюквы. В минеральном составе зольных элементов клубней топинамбура особенно выделяется высокое содержание со-
17
лей железа, примерно в три раза превышающее содержание железа в прочих корнеклубнеплодах [34].
Изучение динамики зольных элеме1гтов в надземной массе топинамбура показало, что до середины сентября происходит их накопление, а затем усиленное снижение процентного содержания золы в растениях.
Содержание минеральных элементов в стеблях и листьях растения превышает содержание золы в клубнях в два - три раза. Следует отметить большое содержание кремния в минеральном составе клубней земляной груши
[14].
Витаминный состав клубней и зеленой массы топинамбура, по имеющимся немногочисленным данным, характеризуется наличием витаминов группы В, каротина и аскорбиновой кислоты. Клубни характеризуются высоким содержанием биотина (витамин В7), что почти в пять раз больше, чем в картофеле. В своем обзоре Эйхс Э. П. [1] приводит данные о динамике каротина и витамина С в листьях и стеблях топинамбура, в течение вегетационного периода, но при этом отмечает большие различия в данных различных авторов. По содержанию этих витаминов ботва топинамбура не уступает таким силосным культурам, как кормовая капуста (листья), свекла (ботва), бобовые и злаковые травы.
Все сказанное позволяет сделать вывод, что топинамбур по химическому составу является ценным растительным ресурсом, обладающим большими возможностями как пищевая, кормовая, техническая культура, и, главным образом как сырье для получения углеводов.
1.3. Получение и облагораживание глюкозо-фруктозных сиропов
В последнее время одним из перспективных способов переработки углеводсодержащего растительного сырья является получение глюкозо-