Инновационные технологии в области химии и биотехнологии (стр. 19 )

В первой области вязкость растворов порядка вязкости воды. В этих условиях растворы содержат короткие цилиндрические непереплетающиеся мицеллы. Граница между первой и второй областью соответствует переходу от разбавленных к полуразбавленным растворам ПАВ, где мицеллы начинают пересекаться. Наклон концентрационной зависимости во второй области характерен для систем, содержащих короткие перепретающиеся мицеллы.

При дальнейшем возрастании концентрации ПАВ в растворе происходит переход в третью область. Наклон концентрационной зависимости падает и становится характерен для систем, содержащих длинные переплетающиеся мицеллы. В этой области так же получены частотные зависимости упругой и вязкой составляющей комплексного модуля упругости. Они хорошо описываются моделью Максвелла вязкоупругой жидкости с одним временем релаксации. В третьей области вязкость растворов ПАВ достигает 103 Па*с, а модуль упругости 40 Па. При этом G’>G” в широкой области частот, что указывает на гелеобразное состояние системы при данных временах воздействия.

Такие вязкоупругие растворы олеата калия перспективны для применения в нефтедобыче в качестве загустителей жидкостей для гидроразрыва пласта.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 12-03-31358.

УДК 661.725.031.74

,

НЕКОТОРЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ ГИДРОЛИЗ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНОГО НЕДРЕВЕСНОГО СЫРЬЯ

Бийский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВПО

«Алтайский государственный технический университет

им. », г. Бийск

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт проблем химико-энергетических технологий

Сибирского отделения Российской академии наук, г. Бийск

E-mail: moma.08@mail.ru

Необходимость исследования механизма ферментативной биоконверсии растительного сырья обусловлена прогрессирующим дефицитом невозобновляемых источников энергии и материалов [1]. Некоторыми факторами, влияющими на гидролиз целлюлозосодержащих материалов, являются вид используемого сырья, способ его предобработки, выбор реакционной среды, концентрация субстрата, частота перемешивания и другие. Многие из этих факторов взаимозависимы, и это делает весь процесс довольно сложным. В оптимальном случае реакция должна быть быстрой и полной, с образованием больших концентраций глюкозы без существенной потери активности фермента [2].

Одними из нетрадиционных источников целлюлозы, используемых в ИПХЭТ СО РАН, являются мискантус и плодовые оболочки овса (ПОО). Их объединяет следующее: недревесное происхождение, общедоступность, легкая возобновляемость. Исследовался ферментативный гидролиз (ФГ) лигоцеллюлозных материалов (ЛЦМ) обоих видов сырья, полученных методом азотнокислой варки. Данный метод выбран в силу доступности реагентов и возможности использования стандартного емкостного оборудования для варки.

При равных условиях ЛЦМ ПОО гидролизуется полнее, чем ЛЦМ мискантуса (выход составил 75,4 % и 34,2 % соответственно), что объясняется природой и морфологическими особенностями разных видов сырья [3-5].

Ферментативный гидролиз целлюлозосодержащего сырья (ЦСС) обычно проводят в ацетатном буфере. Однако уксусная кислота является ингибитором спиртового брожения, поэтому для получения доброкачественных гидролизатов и в последующем биоэтанола ферментативный гидролиз следует проводить в водной среде. Гидролиз быстрее проходил в ацетатном буфере, а концентрация редуцирующих веществ (РВ) через сутки гидролиза была примерно в два раза выше, чем в водной среде. При ФГ ЛЦМ ПОО после вторичного добавления ферментных препаратов в водной среде получен выход РВ, аналогичный выходу в ацетатном буфере – 75,4 % и 76,3 % соответственно [3]. Возможно, в процессе гидролиза происходит необратимая адсорбция ферментных препаратов на субстрате и тем самым вывод их из системы [6]. Эта версия подтверждается увеличением скорости гидролиза после вторичного внесения ферментных препаратов.

Зависимость выхода РВ от концентрации субстрата для ЛЦМ мискантуса и ПОО аналогична описанным в литературе: при повышении концентрации субстрата выход РВ снижается [4].

Также на ферментативный гидролиз ЛЦМ влияет частота перемешивания. Ферментация в статических условиях в первые 8 часов обеспечивает более быстрое накопление РВ. Однако в дальнейшем гидролиз в статических условиях идёт очень медленно, а при перемешивании с частотой 150 мин-1 проходит быстрее и глубже. Возможно, это объясняется тем, что лимитирующей стадией ферментативного гидролиза целлюлозы является присоединение фермента к субстрату [1, 5].

Проблема ферментативного гидролиза является нерешённой, и влияние многих факторов остаётся неоднозначным [6]. Интенсификация ферментативного гидролиза позволит эффективно использовать колоссальные резервы растений и древесины, образующихся в процессе фотосинтеза [1].

Список литературы:

1  , , Черноглазов лигноцеллюлозных материалов: учеб. пособие. – М.: Изд-во МГУ, 1995. – 224 с.

2  , , Богдановская синтез на основе целлюлозы: Белок и другие ценные продукты.— Минск: Наука и техника, 1988.—261 с.

3  , Скиба гидролиз лигноцеллюлозного материала в ацетатном буфере и водной среде/ Всероссийская школа-конференция «Химия биологически активных веществ» молодых учёных, аспирантов и студентов с международным участием «ХимБиоАктив-2012» 24-28 сентября 2012. – В печати.

4  Момот ферментативного гидролиза лигноцеллюлозных материалов в водной среде от концентрации субстрата: материалы Международной молодежной конференции «Биокаталитические технологии и технологии возобновляемых ресурсов в интересах рационального природопользования», 10 – 12 сентября 2012 г. / Под общ. ред. ; ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности». – Кемерово, 2012. – С. 142-146.

5  , , Скиба гидролиз лигноцеллюлозных материалов в зависимости от частоты перемешивания: материалы Международной молодежной конференции «Биокаталитические технологии и технологии возобновляемых ресурсов в интересах рационального природопользования», 10 – 12 сентября 2012 г. / Под общ. ред. ; ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности». – Кемерово, 2012. – С. 147-150.

6  Evaluation of the Factors Affecting Avicel Reactivity Using Multi-Stage Enzymatic Hydrolysis // Biotechnology and Bioengineering. 2012. – Vol. 109, № 5, May, 2012. – Р. 5-15.

УДК 661.725.031.74 : 612.015.161

,

ПОЛУЧЕНИЕ БИОЭТАНОЛА ИЗ ТЕХНИЧЕСКОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ПЛОДОВЫХ ОБОЛОЧЕК ОВСА МЕТОДОМ ОДНОВРЕМЕННОГО ОСАХАРИВАНИЯ – СПИРТОВОГО БРОЖЕНИЯ

Бийский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВПО

«Алтайский государственный технический университет

им. », г. Бийск

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт проблем химико-энергетических технологий

Сибирского отделения Российской академии наук, г. Бийск

E-mail: moma.08@mail.ru

Биоконверсия возобновляемого растительного сырья в топливо рассматривается в настоящее время как одна из ключевых отраслей биотехнологии [1].

Целью данной работы являлось исследование одновременного процесса осахаривания – спиртового брожения при получении биоэтанола. В качестве сырья был выбран возобновляемый источник: отходы переработки злаковых культур на примере плодовых оболочек овса (ПОО). Субстрат для гидролиза (техническая целлюлоза ПОО, № 000-12) получен азотнокислым способом на опытном производстве в ИПХЭТ СО РАН. Характеристика субстрата представлена в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристика технической целлюлозы ПОО

Осахаривание целлюлозы ПОО проводили в водной среде, активная кислотность на уровне 5,10-5,30 в процессе гидролиза регулировалась с помощью ортофосфорной кислоты. Концентрация субстрата составила 56 г/л. В качестве катализаторов использовали композицию ферментных препаратов: «Целлолюкс - А» (0,04 г/г субстрата) и «Брюзайм BGX» (0,2 г/г субстрата).

В течение первых суток проводилось только осахаривание субстрата при температурах 50, 40 и 30 ºС (варианты А, Б и В соответственно).

Затем в гидролизат внесены засевные дрожжи, находящиеся в экспоненциальной фазе развития, в количестве 10 % и в течение трёх последующих суток проводилось спиртовое брожение, совмещенное с осахариванием. В качестве продуцента биоэтанола использовались дрожжи Saccharomyces сerevisiae, штамм ВКПМ Y-1693. Брожение проводилось при 30 ºС в анаэробных условиях.

Концентрацию редуцирующих веществ (РВ) определяли спектрофотометрическим способом в пересчете на глюкозу. Объёмную долю спирта в бражках определяли ареометром в дистилляте, полученном после предварительной перегонки спирта из бражки согласно ГОСТ Р 51135-2003.

Таблица 2 – Зависимость концентрации редуцирующих веществ от продолжительности одновременного процесса осахаривания-спиртового брожения

С повышением температуры осахаривания эффективность процесса повышается, что наблюдается и через 6 и через 24 часа. Это закономерно и соответствует паспортным характеристикам ферментных препаратов.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67