Введение
Биоэтанол может быть произведён из широкого разнообразия целлюлозосодержащего сырья, включая сельскохозяйственные отходы. Целлюлозная биомасса состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина, с небольшим количеством белков, липидов и минеральных веществ. Приблизительно 60 - 65% сухих веществ целлюлозной биомассы представлены в качестве целлюлозы и гемицеллюлозы. Целлюлоза представляет собой высокополимерный углевод, состоящий из глюкозидных остатков C6H10O5. Целлюлоза является одним из самых распространенных природных органических веществ Земли [1].
Получение биоэтанола из растительных отходов актуально на сегодняшний день, так как биоэтанол является заменителем традиционных источников горючего. Биоэтанол - экологически чистое топливо по сравнению с другими видами топлива (это касается как технологии его получения, так и сжигания его при работе транспортных установок), при этом происходит максимально полное использование биоресурсов региона.
Основой технологии производства биоэтанола из растительного сырья является гидролиз целлюлозы, в результате которого происходит эффективное разделение сложных полимерных структур целлюлозы на растворимые формы простых углеводов, пригодных для дальнейшего сбраживания. Основным продуктом гидролиза целлюлозосодержащего сырья является глюкоза.
Среди многочисленных способов проведения гидролиза выделяют основные - кислотный и ферментативный гидролиз. Ферментативный гидролиз в настоящее время представляется более перспективным. Преимуществами ферментативного гидролиза являются:
- лучшие выходы целевого продукта (моносахаридов);
- мягкие условия проведения процесса (низкие температуры, атмосферное давление);
- данный способ перспективен с точки зрения создания самостоятельных малоотходных технологий;
- снижение экологической опасности различных производств, перерабатывающих растительное сырьё и образующих большое количество отходов [2].
Целью данной работы является отработка методики получения биоэтанола из растительных отходов. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- изучение механизма трансформации целлюлозы в растворимые формы простых углеводов;
- установление факторов, влияющих на гидролиз целлюлозы, определение оптимальных условий для протекания процесса;
- выделение местных штаммов микроорганизмов, позволяющих провести гидролиз наиболее эффективно;
- исследование состава полученного субстрата после гидролиза.
1 Литературный обзор
1.1 Методы получения целевого продукта
1.1.1 Получение глюкозы альдольной конденсацией
Синтез глюкозы из формальдегида в присутствии гидроксида кальция впервые был произведён А.М. Бутлеровым в 1861 году.
1.1.2 Получение глюкозы неполным окислением многоатомных спиртов
1.1.3 Получение глюкозы гидролизом цианогенных гликозидов
Одна из группа растительных О-гликозидов -- цианогенные гликозиды (содержатся в семенах некоторых растений), агликоновый компонент которых образован из б-циангидринов. Их особенностью является способность выделять глюкозу при ферментативном гидролизе, которому они подвергаются чрезвычайно легко.
Размещено на http://www.allbest.ru/
74
1.1.4 Получение глюкозы гидролизом крахмала
Ферментативный гидролиз крахмала
Получение D-глюкозы из крахмала с помощью ферментативного гидролиза. Ферментативный гидролиз крахмала и крахмалоподобных полисахаридов происходит под действием амилаз. б-Амилаза превращает крахмал в декстрины (олигосахариды, содержащие 6-10 остатков D-глюкозы) и небольшое количество мальтозы. Эта стадия гидролиза идет быстро и фиксируется резким падением вязкости раствора. Декстрины далее медленно гидролизуются при участии фермента в-амилазы с образованием мальтозы. Под действием фермента мальтазы происходит гидролиз мальтозы до глюкозы.
Размещено на http://www.allbest.ru/
74
Кислотный гидролиз крахмала
1.1.5 Получение глюкозы ферментативным расщеплением синигрина
Синигрин -- простейший представитель группы гликозидов, которые расщепляются ферментом мирозином, специфичным для данного класса соединении. Синигрин в виде калиевой соли содержится в семенах черной горчицы и в хрене. Под действием мирозина он расщепляется на D-глюкозу, горчичное масло или аллилизотиоцианат и бисульфат калия.
1.1.6 Получение глюкозы гидролизом мальтозы
Мальтоза -- солодовый сахар, природный дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы; содержится в больших количествах в проросших зёрнах (солоде) ячменя, ржи и других зерновых.
1.1.7 Получение глюкозы кислотным гидролизом сахарозы
В результате гидролиза сахарозы (тростникового сахара) образуются глюкоза и фруктоза.
1.1.8 Получение глюкозы гидролизом целлюлозы
Гидролиз разбавленной кислотой
Производится при температуре 120-190 0С и давлении выше атмосферного.
Гидролиз концентрированной кислотой
Производится при температуре 55-65 0С и атмосферном давлении.
Ферментативный гидролиз
Производится при температуре 40-60 0С и атмосферном давлении.