Топинамбур (земляная груша)

  • Вид работы:
    Статья
  • Предмет:
    Сельское хозяйство
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    28,75 Кб
  • Опубликовано:
    2013-03-01
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Топинамбур (земляная груша)















Топинамбур

Введение

Одним из ключевых факторов, обеспечивших в последние 20-30 лет радикальные структурные сдвиги в мировой экономике, стало повышение экономической роли инноваций. Однако выпуск инновационной продукции в Российской Федерации по самым оптимистичным оценкам составляет менее 8% от общего объема. Россия занимает малозаметное положение на рынке высокотехнологичной продукции. По удельному весу в совокупном объеме мирового экспорта ее позиции 0,3% сопоставимы с Чехией и Португалией.

Анализ мировых тенденций инноваций показывает, что наиболее динамично развивается рынок биотехнологической продукции.

Стагнация в инновационной сфере и в особенности в АПК в немалой степени связана с недостаточным вниманием к интенсификации и продвижению инноваций в реальный сектор экономики со стороны государства. Инновационные проекты должны быть направлены на решение проблем связанных с глобальными вызовами. Таковыми в первую очередь являются проблемы питания, получения возобновляемой энергии и глобального изменения климата.

Современная биоиндустрия в Российской Федерации практически отсутствует. Для развития биоиндустрии необходимо несколько факторов, которые в принципе имеются, но на практике используются очень слабо. Например, первый из них - биоресурсная база. У нас, как известно, самые большие пахотные площади, четверть мировых ресурсов леса, пресная вода, энергетика, квалифицированные кадры. По разным оценкам в России 30-40 млн.га свободных пахотных земель, которые могут быть эффективно использованы. Кроме того, ряд земельных площадей промышленного назначения требует рекультивации.

Один гектар топинамбура способен поглощать из воздуха за год 6 т углекислого газа, а 1 га леса - 3-4 т. Если 1 га леса может обеспечить дыхание кислородом 30 человек, то топинамбур в 1,5-2 раза больше. В связи с этим, а также учитывая устойчивость к кислотным дождям, целесообразно включать топинамбур в зеленые насаждения вокруг промышленных городов с сильной загазованностью воздуха. При таких масштабах использования топинамбура Россия смогла бы эффективно включиться в реализацию Киотского протокола. топинамбур сорт выращивание

Топинамбур дает наиболее высокую биомассу, выход эссенциальных элементов и витаминов с 1га из всех возделываемых в РФ культур. Урожайность биомассы топинамбура в среднем - 50-80 тонн/га. Топинамбур - действенный биологический защитник. Он меньше накапливает нитраты, тяжелые металлы, радионуклиды, чем другие растения. Его можно культивировать на экологически неблагоприятных землях. Клубни и продукты, полученные из них, безопасны в отношении токсичных ионов. Растения топинамбура не нуждаются в обработке пестицидами, так как устойчивы к многим болезням и вредителям, в том числе фитофторе, колорадскому жуку и нематоде, вследствие чего дает полноценную экологически безопасную пищевую и кормовую продукцию.

Анализ состояния возделывания топинамбура в России

Топинамбур по нашей оценке в промышленных масштабах возделывается в РФ на площади более 2 тыс. га. Это Нижегородская, Тверская, Рязанская, Тульская, Ульяновская, Костромская, Волгоградская, Омская, Брянская, Московская, Саратовская, Ярославская обл., Чувашия, Краснодарский, Ставропольский край и др. В Майкопе находится коллекция ВИР, насчитывающая более 300 сортообразцов. ВНИИКХ исследует 18 перспективных сортов и гибридов. Основная проблема, сдерживающие распространение топинамбура заключается в том, что не сформирован спрос на эту ценную культуру, являющуюся источником инулина, фруктозы и пектина. В настоящее время идет инвестирование в строительство предприятий по переработке топинамбура на инулин, но отсутствие в промышленных масштабах сырья и отсутствие на рынке комплекса машин для механизированной технологии возделывания топинамбура ставит под угрозу реализацию этих инвестиционных проектов. Потребность в инулине по оценке профильных институтов РАСХН составляет более 20 тыс.тонн. Себестоимость производства инулина из топинамбура около 30 рублей/кг, цена на импортный более 160 рублей/кг. В связи с отсутствием отечественного инулина, предприятия производящие детское питание содержащего пробиотики полностью зависят от импорта.

Таблица. Площади промышленного возделывания топинамбура.

Регион,областьПлощади возделывания топинамбура, гаАдыгея0,3Брянская обл.0,1Волгоградская обл.0,1Костромская обл.0,1Краснодарский край0,3Кировская обл.0,1Московская обл.0,1Нижегородская обл.0,2Республика Чувашия0,1Рязанская обл.0,1Ставропольский край0,3Тверская обл.0,1Тульская обл.0,05Ярославская обл.0,05

На международном конгрессе "Инулин и инулинсодержащие растения", проходившем в Шанхае в 2010 г., наряду с многими странами мира присутствовали представители России. Среди главных направлений работ конгресс отметил необходимость широкой переработки топинамбура для получения инулина, 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.

Одним из перспективных направлений являются новые сферы использования инулина именно из топинамбура. 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. У нас пока нет таких технологий.

Топинамбур и топинамбур, как сырье для кормопроизводства позволят усовершенствовать структуру производимых кормов, повысить их протеиновую и энергетическую питательность, экологизировать кормопроизводство при одновременной экономии всех видов ресурсов и затрат за счет широкомасштабного освоения достижений науки. В последние годы в рецептуре комбикормов существенно уменьшилась доля кукурузы и возросла доля других видов зерна (ячмень, овес, рожь), включение которых значительно повышает содержание в комбикорме трудно гидролизуемых и ингибирующих веществ, нарушающих процессы пищеварения, снижающих продуктивность животных и повышающих затраты кормов. Введение в состав комбикормов отходов производства инулина и биоэтанола обеспечивает повышение экономической эффективности животноводства и гарантирует экологическую безопасность животноводческой продукции. В особенности эффективны новые корма для молодняка крупного рогатого скота, свиней, прудового рыбоводства, а также при выращивании молодняка пушных зверей (норка, песец, нутрия и др.).

Таким образом, проблема обеспечения населения отечественными массовыми продуктами питания, а животноводство кормами включает важное направление развитие производства топинамбура.

Намечаемые цели и задачи

Развитие производства топинамбура является важной стратегической задачей, как культуры, обладающей наиболее высоким пищевым, энергетическим и кормовым выходом с единицы площади.

Для решения этой проблемы необходимо выделить следующие цели:

разработать технологию промышленного производства и переработки топинамбура,сформировать рынок производства продуктов здорового питания, кормов и биоэтанола из топинамбура.

Разработать и внедрить научно-обоснованные схемы семеноводства и современные технологические регламенты быстрого размножения оригинального, элитного и репродукционного семенного топинамбура;

Разработать и внедрить современную систему обеспечения качества и сертификации семенного топинамбура;

Разработать и внедрить эффективные технологии возделывания и хранения топинамбура;

Разработать и внедрить инновационный комплекс сельскохозяйственной техники по возделыванию и уборке топинамбура, эффективный в различных климатических условиях;

Разработать высокоэффективные безотходные ресурсосберегающие технологии получения продуктов питания и инулина с использованием последних достижений наноиндустрии (нанографитовые бактерицидные фильтры и концентраторы сред и с помощью мембранной фильтрации);

Разработать рецептуру и промышленную технологию для производства функционально-экологических поликомпонентных продуктов здорового питания нового поколения из топинамбура;

Разработать технологию и организовать производство пищевого инулина,

Разработать промышленную технологию и оборудование производства биоэтанола и кормов из топинамбура.

Перечень намечаемых основных мероприятий

В решении проблемы повышения конкурентоспособности особенно актуальное значение имеет необходимость налаживания семеноводства.

Сеть региональных базовых предприятий по оригинальному (первичному) семеноводству должна обеспечивать ежегодное производство клубней гарантированного качества лучших сортов в объеме потребностей производства.

Основные меры по развитию семеноводства топинамбура России:

Формирование региональной сети учреждений и сельхозорганизации, выполняющих функции базовых центров по оригинальному (первичному) семеноводству топинамбура при использовании инновационных технологий микроразмножения.

Оснащение лабораторий клонального микроразмножения современным лабораторным оборудованием, приборами для диагностики фитопатогенов методами ИФА и ПЦР, экспресс - анализа, а также комплектами полевой техники для первичных питомников

Модернизация базы хранения с применением современного оборудования, технологии и эффективных систем "климат-контроля"

Предлагаемые в Концепции Программы ускоренные методы размножения позволяют в течение 3-х лет выйти на объемы промышленного возделывания соответствующие требованиям производства.

Перечень мероприятий для достижения указанной цели:

Организовать банк здоровых сортов топинамбура для промышленного производства;

Разработать, провести производственную проверку и рекомендовать производству инновационные технологии быстрого размножения высококачественных семян топинамбура;

Разработать, провести производственную проверку и рекомендовать производству эффективные ресурсо-, влаго-сберегающие, засухоустойчивые грядовые технологии возделывания топинамбура;

Разработать, провести производственную проверку и рекомендовать производству эффективный комплекс сельскохозяйственной техники по возделыванию и уборке топинамбура;

Разработать, провести производственную проверку и рекомендовать производству высокоэффективные технологии получения продуктов питания, инулина, биоэтанола и кормов.

Топинамбу́р, или Топина́мбур, или Подсо́лнечник клубнено́сный (лат. <#"justify">Гибриды и сорта

В мире известно более 300 сортов <#"justify">Использование

Ценность представляют клубни топинамбура, которые идут в пищу людям, на корм скоту.

Стебли и листья хорошо силосуются <#"justify">Технические возможности

Производство биоэтанола

Биотопливо - это то же углеводородное топливо, но полученное не из нефти, а из возобновляемой биомассы - сахарного тростника, кукурузы, топинамбура, рапса. Его пытаются производить даже из морепродуктов. Существующие технологии позволяют получать как жидкое биотопливо (этанол, метанол, биодизель), так и газообразное (биогаз).

Этиловый спирт используется как пищевой продукт и как сырье для приготовления водок, ликероналивочных изделий, крепленых вин, а также в ряде других отраслей промышленности. В первую очередь, перспектива производства эталона из топинамбура заключается в наличии сырья и возможностей увеличения его производства. 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.

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. Производство спирта состоит из трех основных этапов:

подготовительный - очистка сырья от примесей, приготовление солода;

основной - разваривание крахмалистого сырья, осахаривание крахмала, сбраживание осахаренной массы, перегонка бражки и получение сырого спирта;

завершающий - ректификация.

Получаемая сладкая бражка перекачивается в бродильные чаны. По окончании брожения зрелая бражка направляется на благоперегонную колонну, где из нее отгоняют спирт. Барда спускается в бардоприемник и используется как обычно.

С целью замены остродефицитных пищевых видов сырья для производства спирта можно использовать клубни топинамбура.

Перспективы биогаза

Для интенсификации процесса получения биогаза сегодня используют высокоактивные биокатализаторы типа Metha Plus. Эта комбинация энзимов повышает выход продукции на 30%, так как она более эффективно расщепляет полисахариды, в том числе целлюлозу и гемицеллюлозу. Конечными продуктами ферментативного процесса становятся метан и углекислый газ.

Культура топинамбур является наиболее привлекательным сырьем для выработки биогаза, и в нашей стране им можно засевать многие сотни тысяч га. Кроме того, при производстве спирта, в качестве побочного продукта получают послеспиртовую барду, а из нее также можно производить биогаз и добавки с витамином В12, которые успешно применяются в животноводстве, резко повышая его продуктивность. Пока вклад возобновляемых источников тока составляет 1%, но уже к 2050 году он возрастет до 30%. В России имеются большие объемы сельскохозяйственных отходов - примерно 800 млн. тонн. Это огромная масса, из которой можно получить 62 млрд. куб. м биогаза и 120 млн. тонн удобрений. Примерно 40% отходов на свалках представляет собой большое количество биомассы, пригодной для получения биогаза. Для этого можно использовать анаэробные биореакторы. В среднем 1 тонна биомассы (например, навоза) в результате метанового сбраживания дает около 500 куб. м биогаза, что эквивалентно 350 л бензина.

Биогаз получают путем анаэробного метанового брожения биомассы. В его состав входят 55-65% метана, 35-45% углекислого газа и примерно по 1% водорода и сероводорода. В крупных агропромышленных комплексах применение биогаза особенно эффективно как с экономической, так и с экологической точки зрения при наличии постоянного потока отходов, включая стоки животноводческих ферм, скотобоен, а также растительные отходы. Практически любые отходы в сельском хозяйстве могут использоваться для получения биогаза: навоз, зерновая и мелассная послеспиртовая барда, свекольный жом, фекальные осадки, отходы рыбного и забойного цеха, трава, отходы молокозавода, отходы от производства соков, отходы производства крахмала и патоки, отходы переработки картофеля, производства чипсов. Все это можно выкинуть или оставить гнить, а можно извлечь прибыль: себестоимость биогаза составляет 15-20 ?/куб. м, а природный газ продается по 30?/куб. м.

Развитие сельского хозяйства ускорит развитие биотехнологии. Россия делает ставку на производство биотоплива из органических остатков сельского хозяйства. В настоящее время выпущено несколько сотен комплектов крестьянских биостанций. По мнению ряда учёных, самое выгодное сырье для производства биогаза в условиях России - топинамбур. Если взять площадь хозяйства 3,5 тыс. га с населенным пунктом в 500 человек, то понадобится всего 6% площади для обеспечения нужд населения и производства. Использование отходов сельского хозяйства для производства энергии позволило бы обеспечить электричеством всю сельскую местность. Производство биотоплива никак не может повлиять на продовольственный баланс, тем более в России. Каждый год примерно 10% собранного урожая зерна сгнивает. Если помочь аграриям перерабатывать эти "излишки", то решится сразу две задачи; повысятся доходы крестьян и не пропадет зерно. Более 40 млн. га неиспользуемых площадей в сельском хозяйстве, которые можно занять, напримет, рапсом без какого-либо вреда. По некоторым данным, производство биогаза в 20 раз дешевле переработки нефти, и в 4 раза дешевле обходится создание самого производства для этого вида топлива. В нашей стране для развития этого вида энергетики действительно существует огромная сырьевая база; 96% отходов располагается на свалках, из них примерно 45% - пищевые отходы. Перерабатывая весь этот мусор, можно получать не только электроэнергию, но и удобрения, как побочный продукт. В то же время, общая эффективность производства биогаза (30%) пока еще низка. Во-первых, надо вспомнить недавнее заявление Газпрома о том, что сельская местность будет снабжаться газом меньше чем на половину от потребностей. По замыслу реформаторов, вместе с постепенным сокращением снабжения, появятся новые поставщики. Однако предположение это может быть опровергнуто практикой. Поэтому вполне возможно, что сельским жителям придется получать газ и электричество самостоятельно, то есть производить биогаз.

Топливные брикеты применяются в качестве твёрдого топлива для каминов и печей любых видов, в том числе твердотопливных котлов систем отопления. Так как топливные брикеты экологически чистый продукт и горят они практически бездымно, идеально использовать их для обогрева жилых помещений, палаток, теплиц, овощных ям и т. д.

Альтернативой древесным отходам для прессования топливных брикетов являются сельскохозяйственные отходы (солома и шелуха зерновых культур, риса, кукурузы, подсолнечника и топинамбура). Сельскохозяйственные отходы могут быть значительным источником топлива для большинства сельских регионов, особенно в регионах с небольшими лесными массивами. Этому способствует ряд предпосылок:

. Топинамбур является одним из самых дешевых возобновляемых источников энергии.

. При переработке сельскохозяйственной продукции удельный вес отходов весьма значителен.

. Во многих развивающихся странах сельскохозяйственные отходы используются в качестве удобрений, корма скота, а зачастую попросту сгнивает.

. В качестве топлива в основном отходы используются в их естественном состоянии, в редких случаях высушенными, порубленными и уплотненными.

Недостатками такого использования являются:

сезонность урожая;

значительные затраты на транспортировку и хранение;

отдельные характеристики, которые отличаются от других видов биотопливного сырья (древесина и древесный уголь).

Переработка топинамбура в брикеты позволяет решить многие проблемы. Брикеты из топинамбура обладают теплотворной способностью на единицу объема почти в 10 раз большей, чем исходное сырье. Также брикетирование позволит решить вопросы с хранением независимо от времени года, с транспортировкой, автоматизировать процесс загрузки в топочные устройства. Метод шнекового прессования, позволяет получать топливные брикеты высокой плотности и повышенной устойчивостью к влажности. Полученный брикет по своим характеристикам не уступает брикету из древесных отходов.

Некоторые особенности механизированной уборки топинамбура

В последние годы возделывание топинамбура проводится на довольно значительных площадях единичного пользователя (250 - 300 га не редкость). Но в связи с тем, что агротехнология данной культуры не в полной мере обеспечена соответствующими механизмами, возникают определённые трудности качественной уборки зелёной массы и клубней.

Перед началом уборки высота надземной части топинамбура (особенно позднеспелых сортов), при соблюдении соответствующей агротехники в летний период, достигает высоты 3,5 - 4,5 метра. И в арсенале сельхозпроизводителя нет соответствующей техники для уборки высокорослого и массивного урожая. Использование комбайнов типа "КПИ", "КС" или "КСС" с мотовилом не позволяет достаточно полно собрать урожай зелёной массы топинамбура. Для этого надо модернизировать высоту выноса мотовила комбайна, а лучше всего создать новый тип комбайна с учётом особенностей надземной массы топинамбура.

Но наибольшую значимость имеет механизация уборки клубней. Клубневая система топинамбура сильно отличается от картофеля. Первое, это столоны, которые осенью не "отмирают" и крепко держат клубни. Второе, у большинства сортов топинамбура (опять же, особенно у позднеспелых: "Интерес", "Новость ВИРа", "Лола" и т.п.) столоны короткие и осенью находятся в очень плотном комке. Да и у скороспелых сортов в средней полосе России компактность гнезда довольно большая. Потери клубней во время осенней уборки достигают 60%, да и весной могут быть 25 - 35%.

Более 15 лет нами идет поиск приспособления выпускаемых промышленностью картофельных комбайнов. Небольшой успех есть: нам удалось в некоторой степени модернизировать одно-, двух- и трёхрядные комбайны производства России, Белоруссии, Чехии и Германии. Считаем обязательными для уборки клубней топинамбура два дополнительных агрегата: шнеки обратного хода и миксер. Роль шнеков заключается в том, что поступающая на транспортёр масса земли и клубней должна дополнительно рассеваться на сепарирующем транспортёре, разбиваться на более мелкие части. Автономность работы сепарирующего транспортёра уборочного комбайна от вала отбора мощности трактора, позволяет, в случае необходимости, или снижать скорость трактора, или делать технологические задержки. Частично раздробленная и рассеянная масса земли и клубней, вместе с корневой системой по транспортёру попадает в зону действия миксера. Миксеры дополнительно рассевают поступающую массу, но главная их задача - оторвать клубни топинамбура от корневой системы. Многолетняя практика показывает, что в своей основе данные приспособления справляются с поставленной задачей, но вся беда в том, что до сих пор эта модернизация делается кустарным (кто как может) способом. А здесь крайне необходима работа инженера-конструктора и специалистов завода по изготовлению комбайнов.

Старовойтов Виктор Иванович, Профессор, заместитель директора по науке ВНИИ картофельного хозяйства имени А.Г. Лорха, доктор технических наук.

Похожие работы на - Топинамбур (земляная груша)

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!