Формирование агропромышленного биоэнергетического кластера по селекции, выращиванию и глубокой переработке топинамбура

Размещено на http://www.allbest.ru/

Формирование агропромышленного биоэнергетического кластера по селекции, выращиванию и глубокой переработке топинамбура

А.В. Жарков,

О.Ю. Патласов

Аннотация

Рассмотрены характеристики агрокультуры "топинамбур", ее распространение в сельском хозяйстве, выявлены основные сорта и их наилучшее применение на территории России. Предложен проект агропромышленного биоэнергетического кластера по селекции, выращиванию и глубокой переработке топинамбура. Описаны основные его элементы, их роль в кластере.

Ключевые слова: биоэнергетический кластер, топинамбур, биоэтанол, инулин. агрокультура топинамбур кластер

Статья подготовлена в рамках Программы Союзного государства "Инновационное развитие производства картофеля и топинамбура" (государственный контракт № 243/19 от 18.02.2014 г.).

Кластерный подход к организации научно-производственного взаимодействия может быть реализован в инновационных сферах агробизнеса. В данной статье предпринята попытка построения модели биоэнергетического кластера.

Топинамбур (Helianthus tuberosus L.) - клубненосное растение семейства Астровые (Asteraceae), рода Helianthus. В составе этого рода более 100 видов, из которых только два вида - подсолнечник и топинамбур - имеют хозяйственное значение. Родина топинамбура - Северная Америка, где и сейчас он произрастает на довольно обширных территориях. Заметный вклад в дело внедрения этой культуры в России - на территории Сибири, Средней Азии и Забайкалья - внес В.И. Козловский. Топинамбур называют еще земляной грушей или иерусалимским артишоком, хотя артишоком он не является.

Топинамбур не получил должного признания в России. Правда, в двадцатые годы прошлого столетия было проявлено внимание к этому растению. Ученые признали его высокие пищевые и кормовые достоинства и стали широко пропагандировать как новую и перспективную культуру. Но уже в тридцатые годы внимание к топинамбуру неожиданно ослабло. Посевы, достигшие к тому времени 50 тысяч гектаров, так и не поднялись выше вплоть до сегодняшнего дня. Растение стало, по существу, "дикарем". Предоставленное самому себе, оно разрастается, затемняет и заглушает другие культуры, и тогда мы начинаем с ним бороться: выкапываем высокие, как у подсолнечника, стебли вместе с клубнями и уничтожаем.

Топинамбур, в отличие от других сельскохозяйственных культур, обладает большой экологической пластичностью, способностью произрастать в различных неблагоприятных условиях. Хотя растение южное, оно при этом характеризуется устойчивостью как к высоким, так и к низким температурам, обладает высокой холодостойкостью и морозостойкостью. Весной всходы переносят заморозки до -5є С, а осенью растения вегетируют до -7-8 єС. Топинамбур - растение короткого дня. С продвижением на север его развитие бывает замедленным, в условиях длинного дня и понижения температуры сильно задерживается образование клубней и генеративных органов, но усиливается накопление вегетативной массы. При селекции топинамбура и выведении сортов для определенных хозяйственных целей необходимо учитывать его морфологические особенности, отношение к температуре и длине светового дня. Конечная продуктивность топинамбура оценивается по двум видам продукции - зеленой массе (ботве) и клубням.

Кроме того, исходя из химического состава топинамбура, содержащего в идеальном сочетании крахмал и сахар, он может рассматриваться как предпочтительная культура для промышленного производства оксигенатов как легирующей добавки к жидкому моторному минеральному топливу для получения высокооктанового автомобильного горючего, эквивалентного Euro-5 и Euro-6.

Топинамбур является одной из самых высокоурожайных культур с рекордной урожайностью зеленой массы более 2000 центнеров с гектара и клубней - 1500 центнеров с гектара, сохраняя при этом способность распространения в регионах экстремального земледелия (включая Сибирб с ее природно-климатическими условиями).

В России наиболее известны следующие сорта топинамбура: "Интерес", "Скороспелка", "Находка", "Волжский 2", "Выльгортский", "Ленинградский", "Киевский белый", "Красный", "Веретеновидный", "Майкопский", "Белый", "Вадим", "Северокавказский", "Француз" и др.

Особого внимания заслуживает проводимая в нашей стране работа по межвидовому скрещиванию топинамбура с подсолнечником, в результате которой удалось получить гибридное растение, названное топинсолнечником, с новыми биологическими и хозяйственными свойствами. Некоторые топинсолнечники имеют компактное гнездо и выровненные клубни, благодаря чему можно механизировать уборку урожая и снизить потери.

Площадь возделывания топинамбура в стране составляет около 3 тыс. га. Культура возделывается преимущественно в Нижегородской, Липецкой, Тверской, Рязанской, Тульской, Ульяновской, Костромской, Омской, Брянской, Московской, Саратовской, Ярославской областях, в Республике Чувашии, Краснодарском и Ставропольском краях.

В условиях Сибири наибольшее распространение получили сорта топинамбура "Интерес", "Интерес-21", "Скороспелка", "Диетический", "Находка", "Егерьский", а также топинсолнечник "Новость ВИРа".

В Среднем Поволжье районированы сорта "Скороспелка", "Находка", "Волжский 2", "Лениградский", "Белый урожайный", "Интерес", "Вадим", "Киевский белый" и др.

В средней полосе европейской части России распространены сорта "Скороспелка", "Тамбовский красный", "Белый урожайный", "Белый ранний", "Волжский", "Находка", "Вадим" и др.

В Краснодарском крае и Республике Адыгея перспективны для возделывания сорта "Интерес", "Скороспелка", "Violet de Rennet" (Франция) и гибриды "Интерес-21, 4М-20".

В северных регионах наиболее распространены сорта "Коми-Белый ранний", "Киевский белый", "Скороспелка", "Вадим", "Ивановский красный" и др.

В связи с возможностью многоцелевого использования топинамбура целесообразно создавать научно-производственные кластеры по глубокой безотходной переработке растения. Создание таких кластеров с объемами производства от 100 тыс. т. до 1 млн т позволит получать экспортно ориентированные производства биоэтанола, инулина, глюкозно-фруктозного сиропа, экологически чистых кормов.

Рассмотрим проект агропромышленного биоэнергетического кластера по селекции, выращиванию и глубокой переработке топинамбура.

Данный кластер представляет собой объединение в производственный цикл сразу нескольких предприятий:

· отделения по выращиванию топинамбура;

· тестовых полей;

· опытно-промышленного комплекса по переработке топинамбура в оксигенаты;

· цеха по сортировке оптико-электронными машинами и вакуумной упаковке клубней;

· экспериментального модульного хранилища;

· завода по производству пищевых биодобавок (инулин, пектин, ФГС);

· биогазовой установки (на силосе вегетативной части топинамбура);

· локального энергетического комплекса (перерабатывает в золу биошлам от БГУ);

· цеха по производству гранулированных кормов для КРС (переработка жмыха и барды);

· участка по переработке ломтиков (стружки) и порошка;

· хлебозавода;

· кондитерского цеха;

· опытного производства безалкогольных напитков;

· цеха по производству детского питания;

· цеха по производству диетического пюре;

· цеха по производству лечебного чая и лечебных настоев;

· аптекарского склада;

· завод по производству органо-минеральных удобрений (переработка отходов производства биометана);

· научно-образовательного комплекса.

Биоэтанолом - растительным топливом - можно замещать экологически вредные добавки в бензин, при этом добавление одной части этанола в бензин ведет к экономии трех частей нефти. Первичное добавление биоэтанола (10%) в топливо повышает качество топлива в 2,5-3 раза, уменьшает выброс вредных веществ в атмосферу до 70%. Для российского производителя биоэтанол - это экспортно ориентированный продукт с хорошей перспективой продаж в Европе. Себестоимость переработки топинамбура на биоэтанол находится на уровне 25-30 руб. за литр и предусматривает комплексное использование всех компонентов сырья с дополнительным получением продуктов пищевого и кормового назначения.

Рис. 2. Производство биоэтанола

Источник: ГНУ ВНИИБТ

Инулин, пектин, фруктозо-глюкозные сиропы используются в производстве соков, кондитерских изделий, молочных продуктов, сухих каш, ряда биоактивных добавок, диабетических препаратов. Инулин - углевод из группы природных полисахаридов; продукт фотосинтеза некоторых растений, запасной продукт в клубнях и корнях растений семейства сложноцветных. Больше всего инулина содержится в цикории обыкновенном (Cichorium intylis L.) и топинамбуре (Hlianthus tuberosus L.) - земляной груше. Практически во всех сортах топинамбура содержание инулина на сырую массу составляет 16-20%, что в переводе на сухую массу - 75%. По данным И.П. Чепурного, сорт "Интерес", возделываемый в Ростовской области, Ставропольском и Краснодарском крае, наиболее обогащен инулином. Инулин - полифруктозан, который может быть получен в виде аморфного порошка и в виде кристаллов, легко растворим в горячей воде и трудно в холодной. Он может применяться в фармацевтике, а также использоваться в рецептурах молочных, кондитерских и других пищевых продуктов, как и инулин из цикория. В медицине используется, прежде всего, в противодиабетических биологически активных добавках. Пектин эффективно применяется в медицине для выведения радионуклидов, лечения заболеваний ЖКТ, как компонент заменителя плазмы крови.

Гранулированные корма для крупнорогатого скота - отходы от переработки клубней топинамбура (жом и барда) - представляют собой питательный, сбалансированный и недорогой корм для скота. Весьма перспективным является производство высококачественных недорогих экологичных сухих кормов на основе топинамбура.

Рис. 3. Обработка топинамбура

Источник: ГНУ ВНИИБТ

При производстве лечебных чаев, настоев и продуктов детского питания стоит учитывать полезные свойства всех сортов топинамбура. Однако наиболее привлекательными являются сорта "Егерский", "Виолетта", "Десертный". Они, помимо своих полезных качеств, обладают удивительным вкусом.

Безусловно, существует ряд проблем при выращивании и переработке топинамбура:

· в настоящее время клубни топинамбура используются в основном в сушеном виде и в измельченном состоянии. В то же время очищенный полисахарид инулин с учетом своих лечебно-профилактических свойств высоко оценивается на мировом рынке - до 6-8 долларов за грамм. Несмотря на то, что содержание инулина в клубнях топинамбура составляет 14-16%, а урожайность клубней составляет до 232 т/га, в настоящее время очищенный пищевой инулин в России не вырабатывается. Это связано с его нестабильностью при пищевом производстве и большими потерями при очистке на химическом производстве. Вот почему сразу увеличиваются затраты на производство и себестоимость инулина очень высока;

· в силу морфологических особенностей топинамбура применять картофелеуборочные комбайны проблематично. Необходимо разработать новый комбайн, а точнее, рабочие органы, которыми можно убирать топинамбур;

· главной проблемой, связанной с использованием клубней топинамбура, является проблема длительного хранения, поскольку клубни не отличаются лежкостью. Поэтому развитие получило направление, связанное с переработкой топинамбура в продукты длительного хранения, в частности во фруктозо-глюкозные сиропы.

На фоне замедления темпов промышленного роста особый интерес вызывают высокотехнологичные аграрные проекты, направленные на производство продукции, имеющей хорошие рыночные перспективы и высокий импортозамещающий потенциал.

Описанная модель биоэнергетического кластера позволит эффективно использовать модель "селекция - производство - реализация - использование".

Такие научно-производственные кластеры создадут устойчивость развития сельского хозяйства, обеспечивая продовольственную и энергетическую безопасность, а производство инулина и продуктов здорового питания прямо связано с качеством жизни населения.

Библиографический список

1. Отчет о научно-исследовательской работе по обеспечению реализации Программы Союзного государства "Инновационное развитие производства картофеля и топинамбура" (Государственный контракт № 243/19 от 18 февраля 2014 г.) : В 6 ч.- М. : ЦИТиС, 2014.

2. Голубев, В.Н. Топинамбур - состав, свойства, способы переработки, области применения / В.Н. Голубев, Н.В. Волкова, Х.М. Кушалаков. - М., 1995. - 82 с.

3. Калашнова, Т.В. Безотходная переработка клубней топинамбура. Инновационные технологии в пищевой промышленности / Т.В. Калашнова, М.И. Курлаева; Пятигор. гос. технол. ун-т. - Пятигорск, 2008. - С. 171-175.

4. Комплексная переработка топинамбура на продукты питания функционального назначения. Инновационные технологии в области холодильного хранения и переработки пищевых продуктов / В.В. Кондратенко, Г.А. Купин, Р.С. Шаззо, Р.И. Екутеч. - 2008. - С. 132-133.

5. Кочнев, Н.К. Топинамбур - биоэнергетическая культура XXI века / Н.К. Кочнев, М.В. Калиничева. - М. : Типография "Арес", 2002. - 76 с.

6. Мустафина, Э. Перспективы использования биотехнологий в аграрной сфере Единого экономического пространства / Э. Мустафина, А.Р. Аблаев, М.В. Харина. - М. : ООО "Угрешская типография", 2014. - 136 с.

7. Тарасов, В.И. Анализ и изучение отечественного и зарубежного опыта разработки технологических требований и параметров качества к сортам картофеля и топинамбура различного целевого использования и специальным семеноводческим территориям: научный отчет по договору № 2 с ООО "ЭКО ТЭК Групп" / В.И. Тарасов. - 2014. - С. 4-6.

8. Ассоциация Топинамбур: сайт [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.topinambour.ru/.

References

1. Report on the research work on the implementation of the Programme of the Union State "Innovative development of potato and topinambour" (State contract number 243/19 of 18 February 2014). Moscow, CITiS, in 6 parts.

2. Golubev V.N., Volkova N.V., Kushalakov H.M. Topinambour - composition, properties, processing methods, application. Moscow, 1995, 82 p.

3. Kalashnova T.V., Kurlaeva M.I. Topinambour tubers waste-free processing Innovative technologies in the food industry. Pjatigorsk, 2008, pp. 171-175.

4. Kondratenko V.V., Kupin G.A., Shazzo R.S., Ekutech R.I. Complex processing of topinambour food functionality Innovative technologies in cold storage and food processing. 2008, pp. 132-133.

5. Kochnev N.K., Kalinicheva M.V. Topinambour - bioenergy crops XXI century. Moscow, Tipografija "Ares", 2002, 76 p.

6. Mustafina Je., Ablaev A.R., Harina M.V. Prospects for the use of biotechnology in agriculture Common Economic Space. Moscow, 2014, OOO "Ugreshskaja tipografija", 136 p.

7. Tarasov V.I. Analysis and study of domestic and foreign experience in developing technological requirements and quality parameters to varieties of potato and topinambour and various special-use special seed territories. Nauchnyj otchet po dogovoru № 2 s OOO "JeKO TJeK Grupp", 2014, pp. 4-6.

8. Information website "Association of topinambour". Mode of access: http://www.topinambour.ru/.

Размещено на Allbest.ru