foodsystFood systemsПищевые системы2618-97712618-7272Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН10.21323/2618-9771-2018-1-1-24-34foodsyst-6Research ArticleСтатьиDEVELOPMENT OF TECHNOLOGICAL PARAMETERS OF THE TWO-STAGE METHOD OF DRIED JERUSALEM ARTICHOKE PREPARATION FOR DISTILLATIONРАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДВУХСТАДИЙНОГО СПОСОБА ПОДГОТОВКИ СУШЕНОГО ТОПИНАМБУРА К ДИСТИЛЛЯЦИИКрикуноваЛ. Н.KrikunovaLudmila N.

Крикунова Людмила Николаевна — доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник, отдел технологии крепких напитков 

Тел.: +7–499–255–20–21

119021, г. Москва, Россолимо, 7

Ludmila N. Krikunova — Doctor of technical Science, Professor, Leading Researcher, Strong Drinks technology Department 

Tel.: +7–499–255–20–21

119021, Moscow, Rossolimo Str., 7

cognac320@mail.ruОбодееваО. Н.ObodeevaOlga N.

Ободеева Ольга Николаевна — инженер-исследователь, отдел технологии крепких напитков

119021, г. Москва, Россолимо, 7

Olga N. Obodeeva — Engineer-Researcher, Strong Drinks technology Department 

119021, Moscow, Rossolimo Str., 7

cognac320@mail.ruЗахаровМ. А.ZakharovMaxim A.

Захаров Максим Александрович — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, отдел технологии крепких напитков

119021, г. Москва, Россолимо, 7

Maxim A. Zakharov — Candidate of technical Science, Head Researcher, Strong Drinks technology Department 

119021, Moscow, Rossolimo Str., 7

 

cognac320@mail.ruДанилянА. В.DanilyanArmen V.

Данилян Армен Владиславович — кандидат технических наук, зав. лабораторией арбитражных анализов и контроля качества пивоваренного сырья и продукции, отдел технологии пивоварения 

119021, г. Москва, Россолимо, 7

Armen. V. Danilyan — Candidate of technical Science, Head of the Laboratory of Arbitration Analysis and Quality Control of Brewing Raw Materials and Products, Brewing technology Department 

119021, Moscow, Rossolimo Str., 7

 

cognac320@mail.ruВсероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности — филиал Федерального научного центра пищевых систем им. В.М. Горбатова РАНРоссияAll-Russian Scientific Research institute of the Brewing, non-Alcoholic and Wine industry — Branch of the V.M. Gorbatov Federal Scientific Center of Food Systems of RASRussian Federation201827032018112434Copyright © Krikunova L.N., Obodeeva O.N., Zakharov M.A., Danilyan A.V., 20182018Крикунова Л.Н., Ободеева О.Н., Захаров М.А., Данилян А.В.Krikunova L.N., Obodeeva O.N., Zakharov M.A., Danilyan A.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fsjour.com/jour/article/view/6

For the production of distillates from Jerusalem artichoke, the technical and economic advantages of using dried raw materials are substantiated in comparison with the processing of fresh tubers, consisting in stabilizing the biochemical composition of raw materials and increasing its microbiological characteristics, eliminating seasonality, simplifying the technological process. The fractional composition of fructose containing carbohydrates of raw materials was studied and it was shown that in the process of obtaining dried Jerusalem artichoke, the main carbohydrates of raw materials depolymerize and, as a result, their accessibility to enzymatic hydrolysis is increased. The content of free reducing sugars (fraction FI) increases by 3–5 times, low molecular weight fraction of inulin (fraction FII) by 1.5 times. The albumin complex of dried Jerusalem artichoke is analyzed and it is established that the main protein fractions are albumins (58.2–61.5 % of total protein nitrogen), prolamines and glutelins are not found in the raw material. The factors influencing the technological parameters of the two-stage method for preparing dried artichoke for distillation are determined. At the first stage, when obtaining the sugared wort, a hydromodule (1 ÷ 4.5) was installed, the norm of the microbial inulinase task (3.0–4.5 units in/g inulin of the raw material), the duration of the enzymatic treatment (3 hours at a temperature of 52 ± 2 °С). Based on the study of the dynamics of CO2 emissions, the evaluation of the strength of fermented wort and the determination of volatile components in it, it is recommended to use dry alcoholic yeast Fermiol in the amount of 100 mg /100 g of wort, the process at a temperature of 28–30 °С, the fermentation time is 72 hours. it is shown that acidification of the medium in the wort preparation stage to pH 4.5 allows to reduce methanol content in the fermented wort.

Для производства дистиллятов из топинамбура обоснованы технико-экономические преимущества использования сушеного сырья по сравнению с переработкой свежих клубней, заключающиеся в стабилизации биохимического состава сырья и повышении его микробиологических характеристик, исключении сезонности, упрощении технологического процесса. Исследован фракционный состав фруктозо-содержащих углеводов сырья и показано, что в процессе получения сушеного топинамбура происходит деполимеризация основных углеводов сырья и, как следствие, повышается степень их доступности к ферментативному гидролизу. Содержание свободных редуцирующих сахаров (фракция ФI) возрастает в 3–5 раз, низкомолекулярных фракция инулина (фракция ФII) в 1,5 раза. проанализирован белковый комплекс сушеного топинамбура и установлено, что основными фракциями белков являются альбумины (58,2–61,5% от общего белкового азота), в сырье не обнаружены проламины и глютелины. Определены факторы, влияющие на технологические параметры двухстадийного способа подготовки сушеного топинамбура к дистилляции. На первом этапе, при получении осахаренного сусла установлены гидромодуль (1÷4,5), норма задачи микробной инулиназы (3,0–4,5 ед. ИН/г инулина сырья), длительность ферментативной обработки (3 часа при температуре 52±2 °С). На основании изучения динамики выделения CO2, оценки крепости сброженного сусла и определения в нем летучих компонентов рекомендовано применение сухих спиртовых дрожжей Fermiol в количестве 100 мг/100 г сусла, проведение процесса при температуре 28–30 °С, длительность сбраживания — 72 часа. показано, что подкисление среды на стадии получения сусла до pH 4,5 позволяет снизить в сброженном сусле содержание метанола.

топинамбурбиохимический составсуслосброженное суслорасы дрожжейлетучие компонентыartichokebiochemical compositionwortfermented wortyeast racesvolatilesReferencesВасильева Е.А. (2007). Использование добавок из топинамбура для расширения ассортимента продукции. Хранение и переработка сельхозсырья, 1, 51–54.Vasilyeva, E.A. (2007). Use of Additives from Jerusalem Artichoke for Expansion of Production Assortment of. Storage and Processing of Agricultural Raw Materials, 1, 51–54. (in Russian)Кочнев Н.К., Калиничева М.В. (2002). Топинамбур — биоэнергическая культура XXi века. М, Арес.—76 с. iSBn5–902277–01–9Kochnev, N.K., Kalinicheva, M.V. (2002). Jerusalem Artichoke is a Bioenergetic Culture of the XXi Century. М: Ares.—76p. iSBn5–902277–01–9. (in Russian)Зеленков В.Н., Шаин С.С. (2000). Многоликий топинамбур в прошлом и настоящем Новосибирск, Арис.— 242 с. ISBN: 5–93239–017–4Zelenkov, V.N., Shain, S.S. (2000). Many-Faced Jerusalem Artichoke in the Past and Present. — p. 241. novosibirsk: Aris.—241p. iSBn: 5–93239– 017–4. (in Russian)Патент РФ № 2161652. Способ производства этилового спирта из топинамбура / Крикунова Л.Н., Александрова М.М., Ильяшенко Н.Г., Шаненко е.Ф. Опубл. 10.01.2001. Бюл. № 1.Krikunova, L.N., Alexandrova, M.M., Ilyashenko, N.G., Shanenko, E.F. Production Method of Ethyl Alcohol from Jerusalem artichoke. Patent RF, no. 2161652. (in Russian)Peter Dürr, Werner Albrecht, Manfred Gössinger, Klaus Hagmann, Daniel Pulver, Ger Scholten. (2010) technologie der Obstbrennerei. Eugen Ulmer K G.—326 p.Peter Dürr, Werner Albrecht, Manfred Gössinger, Klaus Hagmann, Daniel Pulver, Ger Scholten. (2010) Technologie der Obstbrennerei. Eugen Ulmer K G.—326p.Крикунова Л.Н., Александрова М.М. (2000). Энерго- и ресурсосберегающая технология этанола из топинамбура i. Сравнительная характеристика способов подготовки сырья к сбраживанию. Хранение и переработка сельхозсырья, 6, 64–67.Krikunova, L.N., Alexandrova, M.M. (2000). Energy and Resource-Saving Ethanol technology from Jerusalem Artichoke i. Comparative Characteristics of the Raw Materials Preparation for Fermentation. Storage and Processing of Agricultural Raw Materials, 6, 64–67. (in Russian)Сhabbert N., Braun Ph., Guirand J.P., Arnoux M., Galzy P. (1983). Productivity and fermentability of Jerusalem artichoke according to harvesting date. Biomass, 3(3), 209–224Сhabbert N., Braun Ph., Guirand J.P., Arnoux M., Galzy P. (1983). Productivity and fermentability of Jerusalem artichoke according to harvesting date. Biomass, 3(3), 209–224Chabbert n., Guirand J.P., Arnoux M., Galzy P. (1985). The advantageous use of an early Jerusalem artichoke cultivar for the production of ethanol. Biomass, 8(3), 233–240.Chabbert N., Guirand J.P., Arnoux M., Galzy P. (1985). The advantageous use of an early Jerusalem artichoke cultivar for the production of ethanol. Biomass, 8(3), 233–240.Gibbons W.R. (1989). Batch and continuous solid-phase fermentation of Jerusalem artichoke tubers. Journal of Fermentation and Bioengineering, 67(4), 258–265.Gibbons W.R. (1989). Batch and Continuous Solid-Phase Fermentation of Jerusalem Artichoke tubers. Journal of Fermentation and Bioengineering, 67(4), 258–265.Pejin D., Gacesa S., Razmovski R., Popov S. (1985). Ethanol production from topinambur. Prehranb. — technol. Rev,1–2, 11–18Pejin D., Gacesa S., Razmovski R., Popov S. (1985). Ethanol Production from topinambur. Prehranb. — technol. Rev,1–2, 11–18Методика измерения массовой концентрации сахаров и глицерина в алкогольных и безалкогольных напитках методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Свидетельство об аттестации № 01.00225/205–54–12, 2012Method for Measuring the Mass Concentration of Sugars and Glycerin in Alcoholic and nonalcoholic Beverages by High-Performance Liquid Chromatography. Attestation Certificate № 01.00225/205–54–12, 2012. (in Russian)Нечаев А.П., Траубенберг С.Е., Кочеткова А.А., Колпакова В.В., Витол И.С., Кобелева И.Б. (2006). Пищевая химия. Лабораторный практикум. Санкт-Петербург, ГИОРД.— 304 с. ISBN 978–5_98879_143_0Nechaev, A.P., Traubenberg, S.E., Kochetkova, A.A., Kolpakova, V.V., Vitol, I.S., Kobeleva, I.B. (2006). Food Chemistry. Laboratory Workshop. St. Petersburg: GiORD.—304p. iSBn978–5–98879–143–0 (in Russian)Методика измерения массовой концентрации свободных аминокислот в напитках алкогольных и безалкогольных методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Свидетельство об аттестации № 01.00225/205–48–12, 2012Method for Measuring the Mass Concentration of Free Amino Acids in Alcoholic and non-Alcoholic Beverages by High-Performance Liquid Chromatography. Attestation Certificate № 01.00225/205–48–12, 2012 (in Russian)Полыгалина Г.В. (1999). Технохимический контроль спиртового и ликероводочного производства. М, Колос.— 336 с. ISBN 5–10–003184–0Polygalina, G.V. (1999). Technochemical Control of Alcohol and Distillery Production. M: Kolos. 336p. iSBn5–10–003184–0 (in Russian)Багаутдинова Р.И., Федосеева Г.П. (2000). Продуктивность и фракционный состав углеводного комплекса разных по скороспелости сортов nопинамбура. Сельскохозяйственная биология, 1, 55–63Bagautdinova, R.I., Fedoseeva, G.P. (2000). Productivity and Fractional Composition of the Carbohydrate Complex of Different Grades of Jerusalem Artichoke. Agricultural Biology, 1, 55–63. (in Russian)Чечеткин Д.В., Крикунова Л.Н., Карпиленко Г.П. (2006). Исследование процесса гидролиза фруктозанов топинамбура под действием собственных гидролаз сырья. Хранение и переработка сельхозсырья, 4, 39–43.Chechetkin, D.V., Krikunova, L.N., Karpilenko, G.P. (2006). Study of Fructosans Hydrolysis Process of the Jerusalem Artichoke under the influence of its Own Hydrolases of Raw Materials. Storage and Processing of Agricultural Raw Materials, 4, 39–43. (in Russian)Голубев В.Н., Волкова Н.В., Кушалаков Х.М. (1995). Топинамбур — состав, свойства, способы переработки, области применения. М.— 82 c.Golubev, V.N., Volkova, N.V., Kushalakov, Kh.M. (1995). Jerusalem Artichoke — Composition, Properties, Processing Methods, Fields of Application. M.—82p. (in Russian)Федоренченко Л.А., Ремесло Н.В., Бахнина т.Ю. и др. (1991). Влияние технологической обработки соков топинамбура на их аминокислотный состав. Разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, оборудования и новых видов пищевых продуктов в пищевых и перерабатывающих отраслях АПК: тез. докл. респ. науч. — техн. конф, 160.Fedorenchenko, L.A., Remeslo, N.V., Bakhnina, T.Yu et al. (1991). The influence of technological Processing of Jerusalem Artichoke Juices on their Amino Acid Composition. Development and introduction of Highly Effective Resource-Saving technologies, Equipment and new types of Food Products in the Food and Processing industries of the Agroindustrial Complex: thesis of the Rep. Scient. and Techn. Conf., 160. (in Russian)Крикунова Л.Н., Песчанская В.А., Ободеева О.Н., Захаров М.А. (2016). Исследование биохимического состава сушеного топинамбура. Хранение и переработка сельхозсырья, 8, 29–33.Krikunova, L.N., Peschanskaya, V.A., Obodeeva, O.N., Zakharov, M.A. (2016). Study of the Biochemical Composition of Dried Jerusalem Artichoke. Storage and Processing of Agricultural Raw Materials, 8, 29–33. (in Russian)Волков П.В., Синицина О.А., Федорова Е.А. и др. (2012). Выделение и свойства рекомбинантных инулиназ Aspergillus sp., Биохимия, 77 (5), 611–621.Volkov, P.V., Sinitsina, O.A., Fedorova, E.A. et al. Isolation and Properties of Recombinant inulinases of Aspergillus sp., Biochemistry, 77 (5), 611–621. (in Russian)Крикунова Л.Н., Стребкова О.С., Гернет М.В. (2007). Режимы и технологические параметры получения и сбраживания осахаренного сусла из ИК-обработанного зерна пшеницы. Часть i. Стадия получения сусла. Хранение и переработка сельхозсырья, 9, 60–63.Krikunova, L.N., Strebkova, O.S., Gernet, M.V. (2007). Regimes and technological Parameters for the Preparation and Fermentation of Saccharified Wort from iR-treated Wheat Grain. Part i. Wort Preparation Step. Storage and Processing of Agricultural Raw Materials, 9, 60–63. (in Russian)Крикунова Л.Н., Чечеткин Д.В., Карпиленко Г.П. (2006). Сравнительная характеристика способов получения осветленного осахаренного сусла из топинамбура. Известия вузов. Пищевая технология, 4, 70–73.Krikunova, L.N., Chechetkin, D.V., Karpilenko, G.P. (2006). Comparative Characteristics of the Methods for Obtaining Clarified Saccharified Wort from Jerusalem Artichoke. Proceedings of High Schools. Food Technology, 4, 70–73. (in Russian)Оганесянц Л.А., Песчанская В.А., Крикунова Л.Н., Ободеева О.Н. (2016). Разработка технологии спиртных напитков на основе дистиллята из топинамбура (Часть 1. Стадия получения осахаренного сусла). Пиво и напитки, 6, 34–37.Oganesyants, L.A., Peschanskaya, V.A., Krikunova, L.N., Obodeeva, O.n. (2016). Development of Alcoholic Beverages technology, Based on Distillate from Jerusalem Artichoke (Part 1. Stage of Saccharified Wort Preparation). Beer and Beverages, 6, 34–37. (in Russian)Оганесянц Л.А., Кобелев К.В., Крикунова Л.Н., Песчанская В.А. (2014). Технико-экономическое обоснование выбора сырья для производства зерновых дистиллятов. Пиво и напитки, 2, 10–13.Oganesyants, L.A., Kobelev, K.V., Krikunova, L.N., Peschanskaya, V.A. (2014). Feasibility Study of the Raw Materials Choice for the Cereal Distillates Production. Beer and Beverages, 2, 10–13. (in Russian)Оганесянц Л.А., Кобелев К.В., Песчанская В.А., Рябова С.М. (2014). Сравнительная характеристика способов получения сусла для производства зерновых дистиллятов. Пиво и напитки, 3, 44–47.Oganesyants, L.A., Kobelev, K.V., Peschanskaya, V.A., Ryabova, S.M. (2014). Comparative Characteristics of Wort Preparation Methods for Cereal Distillates Production. Beer and Beverages, 3, 44–47. (in Russian)Оганесянц Л.А., Крикунова Л.Н., Песчанская В.А. (2014). Влияние вида сырья на процесс сбраживания сусла для производства дистиллятов. Пиво и напитки, 4, 22–25Oganesyants, L.A., Krikunova L.N., Peschanskaya, V.A. (2014). Influence of Raw Material type on the Wort Fermentation Process for the Distillates Production. Beer and Beverages, 4, 22–25 (in Russian)Крикунова Л.Н., Гернет М.В., Чечеткин Д.В. (2006). Пектиновые вещества топинамбура: содержание, распределение по аналитическим частям, свойства. Хранение и переработка сельхозсырья, 5, 50–54.Krikunova, L.n., Gernet, M.V., Chechetkin, D.V. (2006). Jerusalem Artichoke Pectin Substances: Content, Distribution by Analytical Parts, Properties. Storage and Processing of Agricultural Raw Materials, 5, 50–54. (in Russian)Крикунова Л.Н., Ободеева О.Н., Захаров М.А. (2017). Влияние режимных параметров переработки топинамбура на углеводный и белковый состав осахаренного сусла. Хранение и переработка сельхозсырья, 3, 21–23.Krikunova, L.N., Obodeeva, O.N., Zakharov, M.A. (2017). Regime Parameters influence of Jerusalem Artichoke Processing on Carbohydrate and Protein Composition of Saccharified Wort. Storage and Processing of Agricultural Raw Materials, 3, 21–23. (in Russian)Оганесянц Л.А., Песчанская В.А., Крикунова Л.Н., Ободеева О.Н. (2017). Разработка технологии спиртных напитков на основе дистиллята из топинамбура (Часть 2. Стадия сбраживания осахаренного сусла). Пиво и напитки, 1, 26–29.Oganesyants, L.A., Peschanskaya, V.A., Krikunova, L.N., Obodeeva, O.N. (2017). technology Development for Alcoholic Beverages, based on Jerusalem Artichoke Distillate (Part 2. Stage of Saccharified Wort Fermentation). Beer and Beverages, 1, 26–29. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.