Топинамбур, или земляная груша, – многолетнее клубненосное растение. Родина его – Северная Америка. Возделывается как ценная овощная и кормовая культура. В клубнях содержится 16–18% инулина, до 3% белка, витамины В1, В2, С, соли фосфора, железа, кремния, цинка и другие элементы. Рекомендуется употреблять клубни при сахарном диабете.
Надземная часть растений напоминает подсолнечник, в почве образуется 10–30 клубней различной формы массой от 10 до 100 г и более. Стебель растений достигает 1,5–2 м. Соцветия – небольшая корзинка диаметром 2–4 см с желтыми цветками. Опыление перекрестное. Цветет топинамбур в августе–сентябре, семена не вызревают. Растение короткого дня, размножается клубнями. Клубни грушевидные, веретенообразные, покрыты наростами и глазками.
Топинамбур может расти на различных типах почв благодаря развитой корневой системе и способности использовать элементы питания из труднорастворимых соединений. Но более высокий урожай получают, применяя высокие дозы органических удобрений и проводя регулярные подкормки минеральными удобрениями и полив. Топинамбур не переносит кислых, засоленных и переувлажненных почв. При переувлажнении почвы клубни загнивают, снижается их зимостойкость. Топинамбур – холодостойкое растение, его надземная часть выдерживает заморозки до -6°С, а клубни – до -30°С и хорошо перезимовывают в почве. Весной клубни начинают прорастать при температуре почвы 6–7°С.
Высаживают клубни в мае с междурядьями 60–70 см, в рядке – 30–60 см, глубина посадки – 6–10 см. Всходы появляются через 3–4 недели после посадки. Растения высотой 30–40 см окучивают, как картофель. Убирают топинамбур осенью и весной и сразу употребляют в пищу, т.к. клубни плохо хранятся. При уборке нужно оставлять часть клубней в почве для возобновления плантации.
Рекомендуется выращивать сорта Интерес, Находка, Ленинградский, Скороспелка и местные формы.
Растения высокорослые. Поэтому на садово-огородных участках необходимо отводить отдельную полосу, чтобы не затенять другие растения. Органический компост нужно внести перед перекопкой почвы из расчета 5–10 кг на 1 кв.м. Минеральные удобрения внести перед посадкой клубней из расчета 30–40 г на 1 кв.м и проводят 1–2 подкормки в течение вегетации.
Ботву топинамбура и клубни можно использовать на корм скоту. Клубни топинамбура используют в пищу в сыром виде, печеном, отваренном и жареном. Из них готовят овощные супы, пюре, салаты, сушат и готовят напитки.
Л.Г. Мамонова, кандидат с.-х. наук
Топинамбур – биотехнологический потенциал для пищевых, лечебных, технических, кормовых и экологических целей.
Топинамбур – прекрасное сырье для переработки в спирт. Клубни используют для получения вин и водок высокого качества, пива, напитков, молочной и лимонной кислот, винного уксуса.
О спирте из топинамбура сообщается в источниках.
Первые производственные опыты выработки этилового спирта из клубней топинамбура в России относятся к началу 30-х годов; технология производства осуществлялась применительно к существующим спиртзаводам.
За рубежом в последние 15-20 лет топинамбуру уделяют особое внимание, рассматривая его не только как пищевую, лечебную, кормовую и экологосберегающую культуру, но, в первую очередь, как биоэнергетическую, из которой получают продукты глубокой переработки – заменители традиционной нефти, природного газа и угля, разрабатывая технологии получения из самого дешевого сырья – моторного спирта (этанола, биоспирта) и биогаза.
Проведено два международных конгресса.
Первый конгресс "Топинамбур и другие биоэнергетические ресурсы" состоялся в 1985г. в Южной Корее, в нем приняли участие Англия, Канада, США, Франция, Югославия и другие страны. На конгрессе отмечалось следующее.
Весь мир страдает от недостатка энергоресурсов, главным образом, с течением времени убывающего топлива. Можно сказать, что судьба человечества зависит лишь исключительно от способности открывать новые энергоресурсы.
Среди других энергоресурсов одним из многообещающих является биомасса. Она является самопроизводимым, неиссякаемым и незагрязняющим энергозапасом, существование которого определяется временем, пока светит солнце.
В действительности, в настоящее время накапливается колоссальный урожай биомассы на земном шаре, благодаря деятельности солнечной энергии.
Одним из главных итогов конгресса в Южной Корее было признание биомассы топинамбура как одного из многообещающих видов энергоресурсов. Топинамбур хорошо адаптирован в тропических районах (относительно большой широты) и в других относительно сухих районах; имеет мощный рост и обильный урожай клубней. На конгрессе рассмотрены аспекты производства биомассы, получение этанола и бутанола путем биологического и биохимического процессов, расщепление целлюлозы на сахара и спирт, выработка газообразного топлива через пиролиз и анаэробную ферментацию.
На втором конгрессе "Инулин и инулинсодержащие растения", проходившем в Голландии в 1991г., наряду с многими странами мира присутствовали представители СССР. Среди главных направлений работ конгресс отметил необходимость широкой переработки топинамбура для получения фруктозных сиропов, новых сахаристых веществ, подсластителей, спирта (этанола), кормовых дрожжей, а также продукции высокой биологической ценности с целью использования ее в пищевой, медицинской промышленности и в сельском хозяйстве.
В Голландии и Германии разработаны эффективные методы получения из инулина гидроксиметилфурфурола (ГМФ) и его производных. Структура ГМФ представляет собой исключительно большие возможности для химического синтеза и трансформации с целью получения разнообразных лекарственных препаратов, красок, полупроводников, фотопроводников, фотохромных и других материалов для оптоэлектроники. Имеются перспективы получения из ГМФ ароматизирующих соединений, жидких кристаллов, ингибиторов коррозии.
Выработка этанола из инулинсодержащего сырья, главным образом - клубней топинамбура, ставит основной целью получение этого продукта для использования как горючего и исходного сырья химического синтеза различных веществ.
По литературным данным, выход спирта (96о) из 1 т листостебельной массы составляет 50,0-83,2 л, а из 1 т клубней – 70-132 л. Надземная масса дает в пересчете на 1 га 3-4 т спирта, а клубни – 3-7. Таким образом, выход спирта из топинамбура в 1,5-3,7 раза выше выхода спирта при переработке сахарной свеклы, картофеля, зерна кукурузы, пшеницы, ячменя, сахарного тростника.
Во Франции, Мали, Германии, Бразилии, США, Канаде, Южной Корее рассматривают и практикуют использование спирта в качестве моторного топлива.
Использование в двигателях внутреннего сгорания смеси этилированного спирта (этанола) и бензина (смесь с 12,5 % спирта) дает следующие преимущества: нет необходимости переделывать карбюраторы и моторы; смешанный с бензином спирт увеличивает калорийность последнего и уменьшает выделение теплоты (моторы меньше греются; антидетонаторные и антинагарные свойства спирта таковы, что смесь с бензином позволяет заменять тетраэтилсвинец; при одной степени сжатия моторы, питающиеся смесью бензина со спиртом, функционируют лучше, чем на чистом бензине; расход топлива уменьшается, а мощность увеличивается.топинамбур
Для повышения октанового числа бензина почти во всех странах применяют тетраэтилсвинец. Эта добавка к бензину предопределяет в выхлопных газах достаточно большое количество токсичных веществ (окись углерода, пары бензола и др.), вредных для здоровья человека.
Так, например, в 80-е годы в Канаде запретили использовать тетэтилсвинец для повышения октанового числа бензина. В этот период добавка этилового спирта в бензин была признана Канадской Ассоциацией по охране окружающей среды «как наилучшее средство, облегчающее нагрузку на окружающую среду». Повышение качества бензина за счет добавок в него 10-15 % спирта практически исключило выброс в атмосферу вредных токсичных газов.
Канадские ученые отмечают, что получать спирт для добавок в бензин из кукурузы, пшеницы или ячменя экономически нерентабельно и невозможно без правительственных субсидий.
Считают, что только топинамбур (по их терминологии Иерусалимский артишок) может быть рекомендован в качестве исходного сельхозсырья для получения самого дешевого моторного спирта. При этом спирт из надземной биомассы топинамбура дешевле (от 0,20 до 0,36 канад.дол. за 1 л), чем из клубней (от 0,86 до 1,01 канад.дол. за 1 л). Установлено также, что использование топинамбура в севообороте препятствует деградации почв.
В США, по сведениям /68/, построен завод мощностью 50 млн. баррелей (190 млн. литров) в год по производству спирта из топинамбура. Фирма «Simeon Miller’s Food & Research Associates Fargo, ND использует топинамбур в качестве сырья для горючего и на корм.
Зеленая масса топинамбура характеризуется высоким содержанием углеводного комплекса (фруктоза, глюкоза, сахароза, фруктозиды и др.), что позволяет получать из каждой тонны (16%-ной влажности надземной массы) 83,2 л спирта. В сухой массе растений содержится до 17 % протеина с хорошим аминокислотным составом.
Инициатором расширения площадей под топинамбуром является Объединение американских энергетических систем земледелия штат Миннесота (AEFS, Marshal, MN). Подсчитано, что для обеспечения сырьем среднего по мощности завода по производству травяной муки требуется 1200 га посевов топинамбура, спиртового завода – 4000 га.
В Сибирском ГТУ и Институте биофизики СО РАН (г.Красноярск) доказана путем экспериментов целесообразность использования вегетативной надземной части топинамбура (сорт Интерес) для производства этанола и кормового белка . Выход этилового спирта со 100 кг сбраживаемых сахаров из топинамбурного субстрата выше, чем из древесно-зернового - соответственно 64,8 и 59,8 л. Установлено, что вегетативная масса топинамбура является перспективным сырьем для получения этанола в условиях Сибири. Утилизация барды позволяет использовать ее в качестве питательной среды для выращивания кормовых дрожжей, так как барда содержит достаточное количество веществ сахарной природы для их роста и размножения.
В АО ВИСХОМ (Москва) коллективом ученых разработана технология возделывания и переработки топинамбура, указан необходимый для этого комплекс машин и оборудования, сделан расчет экономической целесообразности производства из клубней порошка, высокофруктозного сиропа и спирта.
Украинским НИИ земледелия (Киево-Святошинский район, Чабаны) применяется механизированное выращивание топинамбура (сорт Интерес). Уборка клубней проводится картофелеуборочным комбайном ККУ-2А с конструкторско-изобретенной приставкой. Приставка состоит из рабочих органов по удалению части срезанных стеблей (40 см), столонов и корня. При этом количество неоторванных от стеблей клубней у экспериментального комбайна составляет 2,2 %, а в серийном – 41,3 %. Потери клубней в экспериментальном комбайне 4 %, в серийном 33 %. Видимые повреждения в экспериментальном комбайне составляют 1,02 %. Экономические расчеты применения модернизированного комбайна на уборке клубней топинамбура в сравнении с серийным показывают, что достигается сокращение затрат труда в 6-7 раз.