ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние свойств целлюлозных субстратов на скорость их ферментативного гидролиза из "Биоконверсия лигноцеллюлозных материалов" Следует упомянуть интересный агротехнический метод, приводящий к уменьшению содержания лигнина в древесине [89]. В процессе роста и развития деревьев вегетационный цикл лигни-фикации отстает от цикла биосинтеза целлюлозы и гемицелюлоз, что позволяет, снимая Урожай деревьев в определенное время, уменьшить в ряде случаев содержание лигнина примерно в четыре раза. [c.42] Каждый из приведенных выше методов предобработки имеет достоинства и недостатки (табл. 2.4) Основным их плюсом является значительное увеличение реакционной способности целлюлозосодержащего сырья. Основным минусом — достаточно высокая стоимость в силу их материало- и энергоемкости, необходимость использовать специальные пассивированные конструкционные материалы, нейтрализовать и регенерировать реагенты и т.д. Многие процессы предобработки (различные виды измельчения, обработка растворителями, щелочами и кислотами, пульпирование) требуют расхода более 20% энергии, которую потенциально можно получить из исходного сырья, подвергаемого предобработке. С этой точки зрения наиболее перспективен процесс предобработки лигноцеллюлозы с помощью парового взрыва, требующий около 10% такой энергии [79]. [c.42] Сравнительный анализ эффективности методов предобработки лигноцеллюлозы можно осуществить, используя данные табл. 2.5 (на примере багассы), целлюлозы — табл. 2.6 (на примере хлопкового линта). [c.42] Следует отметить, что наличие в реакционной смеси продуктов делигнификации может приводить к значительному ингибированию целлюлаз. Исследования, проведенные с использованием модельных соединений деструкции лигнина щелочью (фенол, ванилиновый спирт, п-оксибензойная кислота, ацетованилин, гваякол, ванилиновая кислота) подтвердили факт такого ингибирования [52]. [c.45] НОЙ щелочью приводит к значительному (до 5 раз) увеличению доступной для белка УПП. В случае целлюлозы, не содержащей лигнин (например, хлопкового линта), по мере увеличения концентрации NaOH (1, 10 и 22%) растет начальная скорость гидролиза и глубина превращения за 2 сут. Обработка линта 22%-ной NaOH приводит к более чем трехкратному увеличению УПП и почти двухкратному уменьшению ИК. [c.47] Измельчение (на шаровой вибромельнице) является эффективным методом предобработки как лигнифицированных видов ЦСС, так и целлюлозных материалов, не имеющих в своем составе лигнина. Измельчение багассы в течение 2 мин приводит к уменьшению ИК с 80 до 50% и к двухкратному увеличению УПП. Такое изменение физико-химических свойств субстратов приводит к резкому увеличению начальной скорости их гидролиза и глубины превращения (до 10 раз, см. табл. 2.5 и 2.6). [c.48] При облучении ПСС дозами 100 Мрад и выше наблюдается образование растворимых олигосахаридов (не глюкозы), количество которых возрастает с увеличением дозы облучения и составляет, например, при дозе 200 Мрад до 20% от массы облучаемого сырья. [c.48] Предобработка осиновой древесины с помощью автогидролиза (процесс компании Стэйк) увеличивает ее реакционную способность от 2 до 5-6 раз в зависимости от модификаций процесса (образцы 6-9). [c.49] Перспективным возобновляемым источником ЦСС в районах Средней Азии является гузапая (стебли хлопчатника). В настоящее время существует опытно-промышленная технология предобработки гузапаи, основанная на ее щелочной делигнификации. Это существенно (в 6-10 раз) увеличивает ее реакционную способность (ср. 28 и 29-32). [c.53] Реакционная способность таких культивируемых быстрорастущих растений, как сахарный тростник, овес, рожь, люцерна, невелика. В качестве способа их предобработки целесообразно применять делигнификацию реакционная способность багассы и люцерны возрастает в 6-8 раз (ср. JV 33 и 34, а также 35 и 36). Пропаривание соломы овса или риса менее эффективно и увеличивает их реакционную способность примерно в 2 раза (ср. 24-27). Использование непрерывного шнекового промышленного измельчителя (предназначенного для измельчения полимерных материалов) для предобработки овсяной соломы приводит к увеличению выхода сахаров через двое суток гидролиза не более чем в два раза (ср. N°- 24 и N°- 36-39). [c.53] В отдельных случаях ЦСС может не иметь в своем составе лигнина и гемицеллюлоз. Такое сырье образуется в качестве отходов обработки хлопка, примером служит хлопковый линт. Нативный хлопковый Линт обладает низкой реакционной способностью ( 40). Обработка парами аммиака (в промышленных установках) и измельчение на промышленной шаровой мельнице в 4-6 раз увеличивают выход глюкозы за двое суток гидролиза ( 40-43). [c.53] Рассмотрим далее реакционную способность группы ЦСС, которые не проходили предварительной обработки. Самой высокой реакционной способностью обладает кукурузная кочерыжка в результате гидролиза в течение двух суток концентрация восстанавливающих сахаров достигает более 5% ( 44). Относительно высокую реакционную способность имеют отходы вискозного производства ( 56-58), отходы целлюлозно-бумажной промышленности (сульфатная кордная целлюлоза, скоп, 59, 62), целлюлозная пыль ( 63), а также свекловичный жом ( 45). В результате их гидролиза- за двое суток можно получить 3-6%-е растворы восстанавливающих сахаров. Приблизительно такой же реакционной способностью обладают отходы сбора и обработки хабака ( 73), а также отходы виноградарства (виноградные выжимки, гребни, мука, Ш 67-71). В последнем случае концентрация восстанавливающих сахаров за двое суток гидролиза составляет 1,7-3,5%, а их выход к абсолютно сухому веществу составляет 15-22%. Однако с учетом того, что содержание полисахаридов в отходах составляет примерно 40% [17], реальная степень осахаривания достигает 38-80%. [c.53] Относительно низкой реакционной способностью характеризуются такие виды ЦСС, как пивнал дробина, отходы картофелеводства, отходы производства чая или какао, отходы сбора и обработки льна ( 46-55), а также хлопковая шелуха и циклонный пух ( 65, 66). В лучшем случае (костра льна) концентрация восстанавливающих сахаров через двое суток гидролиза составляет около 3%, однако, как правило, эта цифра колеблется в пределах 1-2%, причем выход по глюкозе еще ниже. [c.54] Вернуться к основной статье