IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Несмотря на то, что к настоящему времени разработан и осуществлен ряд мер по переработке и утилизации сельскохозяйственных растительных отходов, большая их часть является невостребованной. В связи с этим весьма перспективными, на наш взгляд, являются отходы возделывания хлопка. Основную их массу образует гуза-пая – стебли и корневища растений этой технической культуры[1]. Миллионы тонн гуза-паи остается на хлопковых плантациях после сбора хлопка в Центральной Азии и Южном Казахстане. Сравнительно незначительная часть этих отходов используется населением для бытовых нужд в качестве топлива. Другие попытки переработки гуза-паи не нашли какого-либо масштабного практического применения. Таким образом, разработка комплексной переработки путем осуществления процесса получения глюкозы и сорбита из гуза-паи позволит не только улучшить экологическую ситуацию, но и получить сырье и дополнительные продукты для промышленности [2,3].

Поэтому с целью изучения возможности расширения ассортимента растительного сырья и разработки технологии переработки нами был исследован процесс высокотемпературного гидролиза полисахаридов гуза-паи (Ф-108, С-1727, 108Ф). Индивидуальные моносахариды в гидролизатах анализировали бумажной хроматографией c использованием бумаги Filtrak FN-3, 11 и 14 в системах растворителей бутанол-уксусная кислота - вода (4:1:5). Вещества обнаруживали опрыскиванием сначала первым проявителем K₂SO₄, затем смесью бензидина, ацетона и соляной кислоты в соотношении 10:2:1. Сплавы готовили в высокочастотной плавильной печи марки по разработанной нами технологии. В кварцевый тигель помещали рассчитанное количество алюминия и постепенно нагревали до 1000 - 1100⁰С, затем вводили рассчитанное количество никеля, железа и хрома. В результате экзотермической реакции температура расплава поднималась до 1700-1800⁰С, который перемешивался в течении 3-5 минут индукционным полем. В графитовых изложницах сплав охлаждали на воздухе и измельчали до зерен 0,25 мм. Активацию сплавов проводили путем выщелачивания 10-ным водным раствором едкого натрия, взятом в объеме 40 см³ на 1 г сплава на кипящей водяной бане в течение 1 часа, после чего катализатор отмывали от щелочи водой до нейтральной реакции по фенолфталеину. Полученные таким образом катализаторы использовали для гидрировании глюкозы. Для экспрессного выявления оптимального катализатора и изучения кинетических закономерностей опыты первоначально проводили в видоизмененном реакторе периодического действия. Аппарат снабжен герметическим приводом мощностью 0,6 кВт, скорость вращения мешалки 2800 об/мин, что позволяет убрать диффузионные осложнения реакции.

Обработку гуза-паи проводили в диапазоне температур 190-250°С при варьировании концентрации сернистой кислоты от 0,6 до 2,5 % масс. Оптимальная температура и продолжительность гидролиза гуза-паи сернистой кислотой составили соответственно 160°С–170°С и 30–80 минут. С повышением концентрации сернистой кислоты наблюдается увеличение скорости распада сахаров. Полученный очищенный глюкозный гидролизат подвергали гидрированию в присутствии никель-алюминий-железо-хромового катализатора. Из таблицы 1 видно, что исследуемые никелевые катализаторы в изученных нами условиях проявляют высокую активность и стабильность по сорбиту, скорость образования последнего меняется в зависимости количества легирующих металлов в исходных сплавах. Катализатор из сплава с 7,0% хрома проявляет наибольшую активность, выход сорбита на котором при 100^ОС и 6МПа на 60 минуте гидрирования составляет 50,5%, а скорость гидрирования глюкозы в 1,46 раза выше, чем на скелетном никеле без добавки.

Таким образом, нами исследован процесс получения сорбита из гуза-паи, выбран оптимальный катализатор гидрирования и изучена кинетика процесса.

Литература

1 Аблаев А.Р. Процессы гидролиза лигноцеллюлозсодержащего сырья и микробиологическая конверсия продуктов в анаэробных условиях. Диссертация на соискание кандидата технических наук. Казань 2011. -36с.

2 Нуритдинов Р.М. Эффективность процессов осахаривания соломы и оценка качества гидролизатов для культивирования сахаромицетов. Диссертация на соискание кандидата технических наук. Казань 2012.-38с.

3 Панфилов В.И. Биотехнологическая конверсия углеводсодержащего растительного сырья для получения продуктов пищевого и кормового назначения. Диссертация на соискание кандидата технических наук. Казань 2004.

Код для цитирования: Скопировать