Международный
научный журнал

Физико-химические исследования биоэтанола из отходов лекарственных трав THERMOPSIS ALTERNIFLORA


Physical-chemicalinvestigation bioethanol from waste of medical herbs THERMOPSIS ALTERNIFLORA

Цитировать:
Мамарахмонов М.Х., Йулдашев Ш.У., Аскаров И.Р. Физико-химические исследования биоэтанола из отходов лекарственных трав THERMOPSIS ALTERNIFLORA // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2019. № 9(63). URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/7767 (дата обращения: 15.10.2019).
 
Прочитать статью:


 

АННОТАЦИЯ

В статье приведены результаты физико-химического исследования биоэтанола из отходов лекарственных трав Thermopsisalterniflora. Идентифицировано химическое строение используя результаты газохромотографического анализа.

ABSTRACT

The article presents the results of a physic-chemical study of bioethanol from wastes of medical herbs Thermopsis alterniflora. The chemical structure is identified using the results of.

 

Ключевые слова: физико-химическое исследование,газохромотографический анализ, лекарственные травы, отход, биоэтанол.

Keywords: physic-chemical study, gasochromotography analysis, medicinal herbs, waste, bioethanol.

 

Для определения оптимальных условий ферментативного гидролиза твердого остатка из биомассы отхода лекарственного растения Thermopsisalterniflora исследованы различные нормы расхода ферментного комплекса с варьированием гидромодуля и времени гидролиза. Количество ферментного комплекса варьировалось от 0,1 до 0,3 г/г. а.с.в. субстрата. Варьирование гидромодуля 1:10; 1:20; 1:30 и времени гидролиза 20; 40; 60; 80; 100; 120; 140 минут температура реакционной среды (50±2)°С. Результаты ферментативного гидролиза предварительно обработанного шрота, сравнивали с результатами ферментолиза без предварительной обработки (рис.1).

Известно, что такие компоненты целлюлолитических ферментных комплексов как целлобиогидролазы и эндоглюканазы ингибируются продуктами их гидролиза – целлобиозой и глюкозой [7]. Существует предположение, что в процессе ингибирования нормальный комплекс субстрат-фермент преобразуется в неэффективный комплекс. Следовательно, при накоплении в гидролизате высокой концентрации глюкозы и целлобиозы, процессы ферментативной конверсии лигноцеллюлозы замедляются.

 

Рисунок 1. Ферментативного гидролиза твердого остатка при различных гидромодулях

 

Увеличение гидромодуля в процессе ферментативного гидролиза может способствовать повышению степени конверсии субстрата. Поэтому, для изучения влияния гидромодуля на степень конверсии при ферментативном гидролизе твердого остатка проведен ферментолиз при варьировании гидромодуля 1:10; 1:20; 1:30 (рис. 2).

Исследование влияния гидромодуля на степень конверсии при ферментативном гидролизе твердого остатка показало, что увеличение гидромодуля от 1:10 до 1:30 обеспечивает повышение степени конверсии на 12 % от а.с.в. твердого остатка. При этом максимальная степень конверсии достигается при более высокой загрузке фермента (0,3 г/г. а.с.в. субстрата) и составляет 65 % от а.с.в. субстрата.

Сбраживание ферментативного гидролизата осуществлялось в анаэробных условиях, при концентрации Saccharomyces cerevisiae не менее 30 г/л, и рН=4,5 при температуре 30 °С. По окончании процесса брожения получали зрелую бражку с содержанием спирта 2,5 – 3.0 об.%, которую  отгоняли на вакуум выпарной аппарате. Полученную водно-спиртовую смесь с содержанием спирта 60-80 об.% отгоняли на ректификационной установке. Конечный продукт – этиловый спирт (94 об.%) технического назначения в количестве до 63 % от количества РВ гидролизата. Состав полученного спирта определяли с помощью газохроматографического анализа (рис. 2).

 

Рисунок 2. Хроматограмма полученного спирта

 

По физико-химическим показателям спирт, полученный из вегетативной части, соответствует содержит этанол, 1 – пропанол, 2 – метиловый и изобутиловый спирты, а также бутанол.

Выводы:

Таким образом, считается экономически целесообразным проведение предварительной обработки биомассы отхода разбавленной азотной кислотой с концентрацией 7% в течение 120 мин при 100 °С.

1. Наибольшая степень конверсии и содержание РВ в гидролизате наблюдается при обработке биомассы отхода разбавленной азотной кислотой в концентрациях 9 - 7% в течение 180 и 120 мин соответственно. С увеличением продолжительности обработки биомассы отхода разбавленной кислотой с 120 до 180 мин наблюдается незначительное повышение степени его конверсии. С точки зрения экономии целесообразно проведение предварительной обработки биомассы отхода разбавленной азотной кислотой с концентрацией 7% в течение 120 мин при 100 °С.

2. Увеличение гидромодуля от 1:10 до 1:30 обеспечивает повышение степени ферментативной конверсии твердого остатка на 12 % от а.с.в. субстрата. При этом максимальная степень конверсии достигается при более высокой загрузке фермента (0,3 г/г. а.с.в. субстрата) и составляет 65 % от а.с.в. субстрата.

3. Предварительная обработка биомассы растения способствует повышению степени ферментативной конверсии биомассы отхода на 32 % от а.с.в. субстрата по сравнению с необработанной биомассой.

4. Выход спирта составил в количестве до 63 % от массы РВ ферментативного гидролизата, что подтверждает возможности использования ферментативного гидролизата отходов, как питательной среды для получения продуктов микробиологического синтеза.

5. Гидролизат является отличным субстратом для дальнейшей микробиологической переработки с получением биотоплива и других продуктов микробиологического происхождения.

 

Список литературы:

  1. Трава термопсиса очередноцветкового ВФC 42Уз-2725-2015
  2. Гринкевич Н.И., Сафронич Л.Н. Химический анализ лекарственных растений: Учеб. пособие для фармацевтических вузов.  М.; Высш. школа, 1983. с.3.
  3.  Lynd, L.R., Cushman JH, Nichols R.J., Wyman, C.E. Fuel Ethanol from Cellulosic Biomass. Science, 251 (1991), 1318.
  4. Химия древесины / под. ред. Б.Л. Браунинга. – М.: Мир. – 1967. – 400 с.
  5. Холкин. Ю.И., Технология гидролизных производств: Учебник для ВУЗов. М. 1989. c..
  6. Великая Е. И.,Суходол В. Ф. Лабораторный практикум по курсу общей тexнологии бродильных производств. 2e изд., перераб. II доп. М.: Леrкая и пищевая пром-сть, 1983. 312 с.
  7. Scheper Т., Tsao G. T. Recent progress in bioconversion of lignocellulosics. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Berlin, 1999. 280 p.
  8. Оболенская А.В. Лабораторные работы по химии древесины и целлюлозы / А.В. Оболенская, З.П. Ельницкая, А.А. Леонович. – М.: Экология, 1991. – 320 с.

 

Информация об авторах:

Мамарахмонов Мухаматдин Хомидович Muhamatdin Mamarakhmonov

PhD, старший преподаватель кафедры химии, Андижанского госуниверситета, Узбекистан, г. Андижан

PhD, the senior lecturer of the department of chemistry, Andijan State University, Uzbekistan, Andijan


Йулдашев Шокир Уринович Shokir Yuldashev

научный сотрудник, Институт химии растительных веществ им. акад. С.Ю. Юнусова Академии Наук Республики Узбекистан, Узбекистан, г. Ташкент

scientific researcher, Institute chemistry of plant substances Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Uzbekistan, Tashkent


Аскаров Ибрагим Рахмонович Ibrahim Askarov

д-р хим. наук, профессор кафедры химии Андижанского государственного университета им. З.М. Бабура, 170100, Республика Узбекистан, Андижан, Университет, дом 129

Dr. Chem. Sci., Professor of the Department of Chemistry, Andijan State University named after Z.M. Babur, 170100, Republic of Uzbekistan, Andijan, University str., 129


Читателям

Информация о журнале

Выходит с 2013 года

ISSN: 2311-5459

Св-во о регистрации СМИ: 

ЭЛ №ФС77-55878 от 17.06.2013

ПИ №ФС77-66239 от 01.07.2016

Скачать информационное письмо

Включен в перечень ВАК Республики Узбекистан

Размещается в:

doi:

The agreement with the Russian SCI:

cyberleninka

google scholar

Ulrich's Periodicals Directory

socionet

Base

ROAR

OpenAirediscovery

CiteFactor

 

Поделиться

Лицензия Creative CommonsЯндекс.Метрика© Научные журналы Universum, 2013-2019
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Непортированная.