авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |
-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и науки РФ

ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

Лесной и химический комплексы –

проблемы и

решения

Сборник статей по материалам

Всероссийской научно-практической конференции

посвященной 80 – летию университета

21-22 октября 2010 г.

Том 2

Красноярск 2010 УДК 630.643 Л 505 Лесной и химический комплексы – проблемы и решения. Сборник статей по материалам Всероссийской научно-практической конференции посвященной 80 – летию СибГТУ. Том 2 – Красноярск: СибГТУ, 2010. 354 с.

Организация и проведение конференции, издание сборника осуществлялось при поддержке КГАУ “Красноярский краевой фонд поддержки научной и научно-технической деятельности»

Редакционная коллегия:

Огурцов В.В. – д-р тех. наук, профессор, ректор СибГТУ Субоч Г.А. – д-р хим. наук, Первый проректор - проректор по НР СибГТУ Немич В.Н. - канд.с.-х. наук, доцент, директор НИУ СибГТУ Шевелев С.Л..- д-р с.-х. наук, профессор Матвеева Р.Н. – д-р с.-х. наук, профессор Хлебодаров В.Н. – канд. тех. наук, доцент Полетайкин В.Ф. – д-р тех. наук, профессор Рязанова Т.В. – д-р хим. наук, профессор Пен Р.З. – д-р тех. наук, профессор Левшина В.В. – д-р тех. наук, профессор Доррер Г.А. – д-р тех. наук, профессор Лобанова Е.Э. - канд. эконом. наук, доцент Зиненко В.К. - канд. тех. наук, доцент Товбис М.С. – д-р хим. наук, профессор Чудинов Е.А. - канд. хим. наук, доцент ISBN 978-5-8173-0336- © ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», ПРОЦЕССЫ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ БИОМАССЫ ЛЕСА УДК 573.6.086.83:661.72.093.8 Э.А. Морозов Т.В. Рязанова О.Н. Еременко ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ БИОБУТАНОЛА ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

г. Красноярск Целью исследования явилось установление влияния размола на изменения химического состава растительного сырья и возможность дальнейшей переработки полученных субстратов путем микробного синтеза в биобутанол.

Использование возобновляемого растительного сырья и постоянно образующихся углеводсодержащих отходов перерабатывающей промышленности позволяет считать, что сырьевая база для обеспечения существенного уровня и дальнейшего развития производства биотоплив достаточно надежна [1].

Механическая активация признана одним из эффективных методов повышения реакционной способности растительного сырья. Тенденцией последних лет стало применение механохимических методов в переработке возобновляемых видов сырья – отходов лесопиления и сельского хозяйства.

В последние годы уделяется серьезное внимание вопросам химической и технологической переработке легковозобновляемого растительного сырья.

На ряду с древесными отходами лесопиления одним из наиболее перспективных видов сырья для технологической переработке может являться топинамбур, особенно вегетативная часть. Топинамбур является сырьем будущего, богатый химический состав позволяет использовать его с целью получения ценных продуктов в различных отраслях промышленности. Высокое содержание полисахаридов позволяет рекомендовать его в качестве сырья для получения продуктов микробного синтеза.

Наибольший интерес данной работы представляет подготовка растительного материала путем механической активации и дальнейшая переработка полученного материала путем микробного синтеза в биотопливо.

Процесс получения биобутанола из целлюлозосодержащего сырья включает четыре основных стадии:

1) подготовка сырья, в ходе которого ослабляется структура клеточных стенок;

2) гидролиз полисахаридов до моносахаридов;

3) сбраживание сахаров чистой культурой анаэробных бактерий Clostridia acetobutylicum;

4) выделение, очистка и концентрирование бутанола.

Особое место в измельчении занимают механоимпульсные технологии, позволяющие осуществить механохимическую активацию как в твердой, так и жидкой среде.

В данной работе в качестве объекта исследования использовали отходы лесопиления (опилки древесины хвойных пород) и сельскохозяйственное растение (топинамбур).

Механическая активация опилок и топинамбура производилась на экспериментальных установках кафедры МАПТ СибГТУ:

- дисковая мельница;

- центробежный размольный аппарат с инерционным движением рабочих тел [6,7].

Образцы растительного материала после механической активации и исходные образцы были исследованы с целью установления влияния размола на изменение химического состава. В образцах определили содержание легко- и трудногидролизуемых полисахаридов методом гидролиза с последующим определением редуцирующих веществ (РВ) в гидролизатах эбулиостатическим методом, определение РВ в суспензии после механической активации, содержание целлюлозы по методу Кюршнера и Хоффера [8].

Результаты исследования приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Химический состав растительных материалов после РВ экстракта № Наименование образца целлюлозы, % Влажность, % Содержание размола, % ЛГП, % ТГП, % 1 2 3 4 5 6 о Опилки 5 ШР, исходные нет 1 5,81 6,63 39,83 40, Опилки 62 оШР, гидроразмол дис.

мельница С=6%;

Т=56оС;

=60 мин. 5,81 5,77 38,26 1,84 42, Топинамбур измельченный о ШР, исходный, сух. измельчение нет 4,52 12,56 56,10 18, о Топинамбур 85 ШР, гидроразмол центр. мельница С=2%;

=90мин.;

№=150 об/мин. 4,52 4,03 34,86 61,05 35, Примечание к таблице 1: С – концентрация суспензии, %;





Т – температура суспензии после размола, оС;

– время размола, мин.;

N – число оборотов размольного барабана, об/мин.

Полученные образцы растительного материала после механической активации были подвержены пробному бутанольному брожению. Для брожения использовали следующие штаммы NК1;

NК2;

NК3;

NК5;

NК7.

В качестве субстратов использовали – опилки (62 оШР;

гидроразмол дисковая мельница;

С = 6%;

Т = 56оС;

= 60 о мин.) и топинамбур (85 ШР;

гидроразмол центробежная мельница;

С = 2%;

= 90 мин.;

N = 150 об/мин.) Брожение проводили в течение семи суток при температуре 32 – 35 оС.

Полученные в результате бутанольного брожения культуральные жидкости каждого штамма микроорганизмов, экстрагировали диэтиловым эфиром. Экстракт подвергли физико – химическому методу исследования газо – жидкостной хроматографии на хроматографе Кристалл 2000 М в следующих условиях:

- газ – носитель – гелий, расход гелия – 20 мл / мин;

- расход водорода – 20 мл / мин;

- расход воздуха – 200 мл / мин;

- температура детектора – 250 оС;

- температура испарителя – 210 оС;

- температура колонки – 75 оС;

Объем вводимой пробы – 1 мкл.

Идентификация по времени удерживания, добавкой чистых веществ.

На основании полученных результатов проведенного исследования в образцах после механической активации растительного материала (древесных опилок и топинамбура), удовлетворительные результаты наличия бутанола показал только штамм NК2.

В дальнейшем необходимо продолжить исследования по оптимизации процесса бутанольного брожения и выделения бутанола.

Библиографический список^ 1. Кухаренко, А.А. Безотходная технология этилового спирта / А.А. Кухаренко, А.Ю.

Виваров // Энергоатомиздат. – М.:, 2001. – 272 с.

2. Алтунина, Л.К. Исследования структуры целлюлозосодержащих материалов в процессе миханической активации / Л.К. Алтунина, Л.П. Госсен, Л.Д. Тихонова // Журнал прикладной химиии. 2002. Т. 75. ст. 166 – 167.

3. Гофман, П.М. Совмещенное измельчение и экстракция древесной зелени хвойных в аппарате «струя – преграда» // Химия древесины / П.М. Гофман, Н.А. Чупрова, С.М.

Репях // Химия древесины. 1990. Т. 3. ст. 108 – 112.

4. Ефанов, М.В. Нитрование механохимически активированной лузги подсолнечника / М.В. Ефанов // // Химия природных соединений. 2002. Т. 6. ст. 482 – 112.

5. Холькин, Ю.И. Технология гидролизных производств / Ю.И. Холькин // Лесн. пром сть. – М.:, 1989. – 496 с.

6. Иванов, Д.А. Конструкции размольных установок с оригинальным способом размола // Молодые ученые в решении актуальных проблем науки: матер. всерос. конф.

Красноярск, 2009. ст. 225-230.

7. Седов, В.В. Исследование безножевой обработки волокнистой суспензии с использованием компьютерного моделирования // Молодые ученые в решении актуальных проблем науки: матер. всерос. конф. Красноярск, 2009. ст. 334-339.

8. Емельянова, И.З. Химико – технологический контроль гидролизных производств / И.З. Емельянова // Лесн. пром-сть. – М.:, 1969. – 366 с.

9. Чупрова, Н.А. Химия древесины и синтетических полимеров // учебное пособие лабораторный практикум / Н.А. Чупрова, Е.В. Исаева.- Красноярск: СибГТУ, 2008. – 64 с.

10. Барановский, С.В. Интенсификация процесса экстракции коры лиственницы сибирской: дис. … канд. техн. Наук : 05.21.03: защищена 04.04.2005 / С.В. Барановский.

– Красноярск, 2005. – 154 с.

УДК 664.165. М.А. Пикозина Н.А.Чупрова Ю.А. Литовка Т.В. Рязанова ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГРИБОВ РОДА TRICHODERMA ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

г. Красноярск Целью данной работы было проведение биоконверсии вегетативной части топинамбура грибами рода Trichoderma штаммами «М99-1» и «М99-9», исследование полученного биопрепарата и проведение сравнительной характеристики двух штаммов.

В последние годы грибы находят все большее применение в самых разных областях деятельности человека. Благодаря способности подавлять рост и развитие других грибов, а также паразитировать на них, поражая гифы и склероции, вместе с неспособностью поражать живые растения, грибы рода Trichoderma используется в сельском хозяйстве для биологического контроля паразитов растений. Препараты на основе видов рода Trichoderma используются для защиты растений от широкого круга болезней, вызванных грибами [1].

Для выращивания грибов необходим определенный набор требований.

Оптимальное сочетание температуры, влажности и наличия питательных веществ позволяют достичь наибольшего выхода биомассы. Поэтому в качестве субстрата для выращивания была выбрана, богатая веществами сахарной природы, вегетативная часть топинамбура.

Топинамбур обладает не только благоприятным для выращивания грибов химическим составом, но и является доступным и дешевым сырьем.

Грибы рода Trichoderma обладают большим видовым разнообразием. Ранее был изучен штамм «ТСЛ-06» [2]. Целью данной работы было проведение биоконверсии вегетативной части топинамбура грибами рода Trichoderma штаммами «М99-1» и «М99-9», исследование полученного биопрепарата и проведение сравнительной характеристики двух штаммов. Условия культивирования для данных штаммов были аналогичны условиям штамма «ТСЛ-06» [2].

Урожай конидиеспор грибов рода Trichoderma на субстрате топинамбура, представлен на рисунке 1. Уже на пятые сутки культивирования образовался воздушный мицелий дернистый, спутанный от белого до серого цвета. Спороношение редкое, разбросанное или образуются многочисленные мелкие неравномерные пучки до 2 мм в диаметре. Цвет спороношения сначала белый, затем постепенно приобретает цвет зеленого горошка. Обратная сторона колонии бесцветная.

Как видно из рисунка 1, титр спор при процессе культивирования как вида «М99-1», так и вида «М99-9» постепенно повышается, достигая максимума на 14- сутки. Так после пяти суток культивирования урожай конидиеспор для «М99-1» возрос в 711 раз, а для «М99-9» в 630 раз, после 16 суток- в 1146 и 1387 соотвественно.

Урожай конидиеспор, г/г а. с. с.

Продолжительность культивирования, сут Рисунок 1 - Изменение урожая конидиеспор грибов рода Trichoderma, штамм “М 99-1” и “М 99-9” на вегетативной части топинамбура с течением времени В начале культивирования разница между конидиеобразованием обоих штаммов незначительна. К концу культивирования она не сильно увеличивается, однако можно все же выделить преимущество в образовании спор у штамма «М99-9». Динамика изменения титра спор обоих штаммов хорошо видна из рисунка 1.

Наряду с определением титра спор, была рассчитана убыль массы, так как в процессе биодеструкции произошло уменьшение массы субстратов на рисунке 2.

Как видно из рисунка 2, динамика изменения убыли массы для обоих штаммов аналогична. Различие заключается только в скорости убыли массы. Так на пятые сутки убыль массы штамма «М99-1» составляет 11,2 %. Процент убыли массы штамма «М99 9» намного меньше, и составляет 5,1 %.

Увеличение продолжительности выращивания грибов до шестнадцати суток приводит к монотонному увеличению убыли массы. На одиннадцатые сутки культивирования убыль массы штамма «М99-1» составляла 18,6 %, что в 1,6 раза больше чем на пятые сутки, у штамма «М99-9» этот показатель составил 22,3 %, что выше в 4,3 раза.

Убыль массы, % Продолжительность культивирования, сут Рисунок 2 - Динамика изменения убыли массы К 16 суткам культивирования при незначительном увеличении титра спор убыль массы составила 26,7 % у штамма «М99-1» и 27,6 % у штамма «М99-9».

Из рисунка 2 хорошо видно, что на протяжении всего времени культивирования происходит стабильная убыль массы. Причем у штамма «М99-1» в первые 5 суток она в 2,2 раза выше. Однако к 16 суткам эта разница не только значительно сокращается, но и убыль массы штамма «М99-1» становится в 0,96 раз меньше, чем у штамма «М99-9».

Наряду с убылью массы и урожаем конидиеспор была исследована целлюлолитическая активность обоих штаммов. Активность фермента выражают в условных единицах. Единица активности целлюлазы - количество фермента, под действием которого в оптимальных условиях для продуцента (температура, рН) за мин в реакционной смеси образуется 1 мг глюкозы [3].

Целлюлазная активность определялась на 3, 6 и 9 сутки. Результаты исследования приведены на рисунке 3.

Содержание сахара, Продолжительность культивирования, сут Рисунок 3 – Изменение целлюлозной активности штаммов «М99-1» и «М99-9»

c течением времени Как видно из графика 3 целлюлазная активность грибов рода Trichoderma штаммы «М99-1» и «М99-9» сначала интенсивно растет (вплоть до 6 суток), а затем начинает снижаться.

Наибольшее содержание сахара замечено у штамма «М99-1» на 6 сутки, и состовляет 0,355 мг/мл. У штамма «М99-9» эта цифра составляет 0,331.

При сравнении двух графиков, видно, что их активность примерно одинакова, а критические точки приходятся на одни и те же сутки.

Химический состав как биодеструктированного, так и исходного образца был исследован физико-химическими методами, используемыми в химии растительного сырья. Данные о химическом составе вегетативной части топинамбура до и после биодеструкции штаммами «М99-1» и «М99-9» представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Сравнительная таблица химического состава вегетативной части топинамбура до и после биодеструкции, %, а.с.с.

Исходный Биодеструктированный топинамбур Наименование показателя топинамбур Штамм «М99-9» Штамм «М99-1»

Минеральные вещества 12,4 16,8/12,3 17,9/12, Вещества, экстрагируемые 36,7 36,3/26,6 41,5/30, горячей водой Легкогидролизуемые 8,6 7,3/5,4 5,6/4, полисахариды Трудногидролизуемые 29,7 19,0/13,3 18,1/13, полисахариды Итого полисахаридов 38,6 26,3/18,7 23,7/17, Лигнин 18,95 20,2/14,8 20,2/14, Убыль массы - 26,7 27, В знаменателе представлены результаты с учетом убыли массы. Как видно из таблицы 2, наибольшие изменения претерпели легкогидролизуемые вещества. Их общее содержание снизилось для штамма «М99-1» в 1,6 раза, а для штамма «М99-9» в 2,1 раза.

Содержание водорастворимых веществ в первые дни биодеструкции значительно снижается, примерно в 1,3 раза для обоих штаммов. По-видимому, сначала идет утилизация моно- и олигосахаридов. Однако к 16 суткам содержание водорастворимых веществ возвращается практически к начальному значению-36,3 %.

Это можно объяснить деструкцией легко- и трудногидролизуемых полисахаридов, которые вероятно переходят в вещества, экстрагируемые горячей водой Трудногидролизуемые полисахариды, в свою очередь, так же претерпели значительные изменения. Их содержание после биодеструкции снизилось по сравнению с исходным образцом в 2,2 раза для штамма «М99-1» и в 2,3 раза для штамма «М99-9». По-видимому, Trichoderma утилизировала аморфные, наиболее доступные участки.

Как показали результаты исследования, грибы рода Trichoderma штамм «М99-1»

и «М99-9» хорошо утилизируют полисахариды вегетативной части топинамбура. Их количество к 16 суткам культивирования снижается более чем в 2 раза для обоих штаммов.

Вещества лигниновой природы также претерпевают изменения в процессе биодеструкции. Их содержание снижается как для штамма «М99-1», так и для штамма «М99-9» в 1,3 раза.

Таким образом, можно говорить о том, что была утилизирована основная часть лигноуглеводного комплекса топинамбура. Содержание его снизилась более чем на % для обоих штаммов грибов. Кроме того были достигнуты достаточно высокие показатели урожая конидиеспор и убыли массы. Это дает основания полагать, что топинамбур действительно является прекрасным субстратом для выращивания грибов рода Trichoderma.

Сравнительный анализ двух штаммов показал, что их активность примерно одинакова. В первые пять суток штамм «М99-1» имеет более высокий титр спор и убыль массы. Однако на протяжении всего процесса биоконверсии оба штамма не только развиваются аналогично, но и штамм «М99-9» незначительно опережает штамм «М99-1».

Целлюлазная активность, а также изменение углеводного состава обоих штаммов так же подтверждают аналогичность их развития.

Библиографический список:

1. http://dissercat.com 2. Молодые ученые в решении актуальных проблем науки. Всероссийская научно практическая конференция посвященная 80-летию СибГТУ 13-14 мая 2010 г. Сборник статей, том 2. Красноярск 2010.

3. Литовка Ю.А., Громовых Т.И. Биоконверсия растительного сырья.-Красноярск, 2007.-100 с.

УДК 541.128.34:661.948.1:661.095.21 Т.В. Климанская Т.В. Рязанова В.Г. Кулебакин Г.В. Тихомирова И.С. Почекутов ИЗОМЕРИЗАЦИЯ ТЕРПЕНОВ НА АКТИВИРОВАННОМ ЦЕОЛИТЕ «САХАПТИН»

ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

Институт химии и химической технологии СО РАН г. Красноярск Цель исследований заключалась в изучении влияния продолжительности механохимической активации цеолита на изомеризационные превращения компонентов скипидара.

В промышленности скипидар в основном используется в качестве растворителя при производстве масляных и художественных красок, лаков, мастики и вакс. Однако его применение в качестве растворителя надо считать недостаточно рациональным.

Скипидары являются единственным крупным источником терпенов, которые широко применяются в качестве исходного сырья для синтеза разнообразных веществ.

Одним из направлений переработки скипидара является получение камфена, на основе которого осуществляется производство синтетической камфары, синтез душистых веществ и второе направление - выпуск политерпенов, входящих в состав адгезивов, сиккативов и т.д. Синтез камфена и политерпенов возможен лишь при каталитической изомеризации скипидара. Сотрудниками СибГТУ (г. Красноярск) получены положительные результаты по использованию в качестве катализатора природного цеолита «Сахаптин», разработки которого ведутся на юге Красноярского края [1]. В данной работе предлагается апробировать в качестве катализатора цеолит, подверженный механохимической активации (МА). Для активации цеолита использовали высокоэнергонапряженные мельницы: планетарную периодического действия М-3 конструкции С.И. Голосова (в дальнейшем М-3) и вибрационную, разработанную А.В. Ковшиком. Фракцию природного цеолита 3-5 мм активировали в сухом режиме: а) в М-3 в течение 0,5, 1 и 3 мин. Масса цеолита составляла 100 г, мелющих тел из стальных шаров диаметром 3 мм – 1000 г;

б) в вибрационной мельнице 5, 10 и 15 мин. Масса цеолита была равной 100 г, стержневая загрузка – 14,4 кг.

В качестве сырья использовали сульфатный скипидар, содержащий, %: пинена-65,00;

камфена-2,00, -карена -14,0;

дипентена-2,00;

цимола-3,00;

другие терпены-14,00.

Изомеризацию скипидара проводили жидкофазным способом с перемешиванием. Продолжительность реакции изомеризации составляла 3 ч.

Количество катализатора составляло 30 % от массы скипидара. Полученный изомеризат разделяли путем дистилляции под вакуумом на две фракции: легколетучую часть - монотерпены и кубовую часть - политерпены. Состав исходного скипидара и фракции монотерпенов определяли методом ГЖХ на Хром-5. Количественный состав компонентов определяли методом нормализации, качественный – по временам удерживания терпенов и методом добавки чистых веществ. Результаты исследований способа и продолжительности активации цеолита представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 - Влияние продолжительности активации цеолита в планетарной мельнице на состав изомеризата Компоненты Содержание компонентов, % время МА цеолита в неактиви мельнице, мин рованный цеолит 0,5 1 -пинен 18,47 18,60 13,89 12, камфен 26,35 22,29 32,79 22, 3 -карен 16,61 20,40 6,96 5, дипентен 31,94 31,43 24,25 15, n-цимол - - 9,01 5, терпинолен - - 9,68 7, другие терпены 6,63 7,28 3,42 31, полимеры 37,96 39,46 23,45 29, Основным компонентом сульфатного скипидара является -пинен (82,03 %).

Именно его превращения лежат в основе кислотно-каталитической изомеризации монотерпенов. Степень конверсии -пинена при активации цеолита в вибромельнице несколько выше, чем при активации цеолита в планетарной мельнице и составляет 79 85 %.

Из работ Рудакова Г.А. [2] известно, что изомеризация -пинена на кислых катализаторах протекает по двум направлениям: а) с образованием бициклических терпенов камфена и фенхенов;

б) с образованием моноциклических терпенов дипентена, терпинолена, изотерпинолена, - и -терпиненов. Так при изомеризации скипидара в реакционной массе при использованиии в качестве катализатора неактивированного цеолита в изомеризате образуется до 14,24 % -фенхена и 14,46 % -терпинена. Тогда как в изомеризате, полученном на активированном цеолите -фенхен не обнаружен, а содержание -терпинена не превышает следовых количеств.

Таблица 2 - Влияние продолжительности активации цеолита в вибромельнице на состав изомеризата Компоненты Содержание компонентов, % время МА цеолита в неактиви мельнице, мин рованный цеолит 5 10 -пинен 17,14 12,38 16,06 12, камфен 35,88 30,07 35,24 22, 3 -карен 13,60 29,13 16,12 5, дипентен 29,26 25,31 28,50 15, n-цимол - - - 5, терпинолен - - - 7, другие терпены 4,12 3,11 4,08 31, полимеры 39,06 40,77 34,44 29, Активация цеолита положительно сказывается на изомеризацию -пинена в камфен. Наибольшее содержание камфена (до 35,78 %) образуется при использованиии цеолита, активированного на вибромельнице. Наряду с изомеризационными превращениями терпенов протекает также реакция перераспределения водорода в -терпинене, в результате чего образуется n –цимол. Образование n-цимола происходит при изомеризации скипидара на неактивированном цеолите (5,11 %) и при активации цеолита в планетарной мельнице в течение 3 мин (9,01 %).

Моноциклические терпены под действием катализатора необратимо полимеризуются.

Так содержание полимеров (29,11 %) на неактивированном цеолите ниже, чем при использовании активированного цеолита (34-40 %).

Таким образом активация цеолита положительно сказывается на изомеризационные превращения -пинена в камфен и политерпены. Активируя цеолит в вибромельнице, можно получить до 35,88 % камфена и 40,77 % политерпенов.

Библиографический список:

1. Почекутов И.С. Получение вторичных продуктов на основе терпеноидов живицы Pinus silvestries L. / И.С. Почекутов, Т.В. Климанская, Т.В. Рязанова, Г.В. Тихомирова, С.В. Соболева, А.Б. Радбиль // Химия растительного сырья. - Барнаул, 2002. - № 2. С. 151-152.

2. Рудаков Г.А. Химия и технология камфары. - М.: Лесн. пром-сть, 1967. – 208 с.

УДК: 675.041 Н.В. Гончарова ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЩЕЛОЧНЫХ РАСТИТЕЛЬНЫХ ЭКСТРАКТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ НИЗКОСОРТНОГО СЫРЬЯ В КАЧЕСТВЕ КРАСЯЩИХ АГЕНТОВ ГОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственных технологический университет»

г. Улан-Удэ В работе изучены качественные характеристики щелочного экстракта лиственницы, а также рассмотрена возможность использования щелочных растительных экстрактов в качестве красящего агента. Проведенные исследования позволяют рекомендовать щелочной лиственничный экстракт наряду с использованием в меховой промышленности для окраски дермы, также для крашения в волокне хлопчатобумажных тканей и тонирования ивовой лозы, используемой для производства плетенной мебели.

Кора лиственницы сибирской является сырьем для производства таннидов, необходимых кожевенной промышленности. Однако из-за больших примесей древесины (доходящих до 30%), делающих переработку коры нерентабельной, последняя чаще всего попросту сжигается. Замена природы растворителя в процессе переработки коры может увеличить выход экстрактивных веществ, однако доброкачественность получаемых экстрактов снижается и требуются дополнительные усилия для приведения конечного продукта в соответствие с требованиями нормативной документации. При этом сложный химический состав данного сырья позволяет предположить возможность производства из низкосортной коры другой товарной продукции, способной найти применение в народном хозяйстве например природных красителей.

Целью данного исследования являлось изучение возможности использования щелочных лиственницных экстрактов в качестве красящих агентов.

Исследования проводили по следующей схеме: кору лиственницы с помощью мельницы измельчали до размеров ~ 1 мм2. Далее проводили экстракцию 1% - ным водным раствором гидроксида натрия методом настаивания при температуреС в течение одного часа при жидкостном модуле (ЖК) = 8. Затем концентрированные растворы отделяли от дубины, анализировали, согласно методикам ГОСТ [1] и сравнивали с аналогичными показателями качества лиственничных дубителей, полученных водной экстракцией.

Полученные результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Качественные характеристики водно-щелочного экстракта лиственницы сибирской Вид экстракции Показатель качества Водно-щелочная Водная* рН 10,0 5, Содержание сухого остатка, г/л (%) 52,0 (100,0) 20,0 (100,0) Содержание водорастворимых, г/л (%) 51,2 (98,5) 19,2 (96,0) Содержание нерастворимых, г/л (%) 0,8 (1,5) 0,8 (4,0) Содержание таннидов, г/л (%) 22,2 (42,6) 10,9 (54,7) Содержание нетаннидов, г/л (%) 29,0 (55,9) 8,3 (41,3) Доброкачественность экстракта, % 43,0 57, Данные по водной экстракции взяты из литературных источников.

* Из таблицы видно, что щелочной экстракт отличается большим содержанием сухого остатка 52 г/л, который превышает общий выход веществ при водной экстракции [2,3] практически в 2 раза. Доля растворимых веществ водно-щелочного экстракта составляет около 98,5%, что объясняется низкой степенью агрегации таннидов в щелочной среде, так как танниды в этом случае находятся в растворе в виде таннатов, а система является истинным раствором. При водной экстракции получается коллоидная система, склонная к ассоциации частиц. Поэтому, возможно и возрастает доля нерастворимых веществ в водном экстракте по сравнению с водно-щелочным раствором приблизительно в 2 раза.

Однако доброкачественность получаемого щелочного экстракта (43%) значительно ниже показателя доброкачественности водного экстракта (57,0%).

Снижение показателя доброкачественности при щелочной экстракции объясняется увеличением выхода не только таннидной фракции но и нетаннидной. Если провести нейтрализацию полученного щелочного раствора до рН соответствующего значению рН водной вытяжки, то доброкачественность щелочного экстракта резко снизится за счет процесса образования флабафенов (~39-40%). Дубитель с такой доброкачественностью использовать по прямому назначению без дополнительных процессов облагораживания не рекомендуется, следовательно в случае отсутствия возможности повысить показатель доброкачественности щелочных растительных экстрактов целлесообразно разработать технологии и рекомендации их применения в народном хозяйстве без дополнительных обработок.

В этой связи наиболее целесообразным представляется использовать данный продукт не столько в качестве дубящего агента, сколько в качестве красителя. Для определения красящей способности, необходимо было провести пробные выкраски материалов различной химической природы, для чего были выбраны следующие объекты:

- Меховой велюр (коллаген) – видоизменненная в ходе производства шкура животного, сохранившая в основном свою структуру, используемая для производства одежды, обуви и галантерейных изделий.

- Хлопок – волокно, покрывающее семена однолетнего растения хлопчатника.

Качество хлопкового волокна зависит от его зрелости. В состав хлопкового волокна входят жиры, белки, воск и различные минеральные примеси. Широко используется в текстильной промышленности.

- Полиамидное волокно (ПА) – наиболее известное волокно синтетического происхождения. Для его получения применяют высшие молекулярные соединения – полимеры, которые синтезируются из более простых молекулярных соединений. ПА часто применяют в текстильной промышленности в составе смесовых тканей для повышения их физико-механических характеристик.

- Шерсть (кератин) – натуральное волокно животного происхождения. Волокно шерсти состоит из трех слоев: чешуйчатый, корковый и серцевидный. Используется в суконной и валяльной мануфактуре для получения тканей, войлоков и фетров.

- Ивовая лоза – произрастает на всей территории России. Широко используется при производстве плетеной мебели, корзин и изделий народного промысла.

Крашение образцов проводилось окуночным методом. Параметры процесса крашения представлены в таблице 2. Концентрация экстракта в красильной ванне составляла 100 г/л в пересчете на СО. Для создания необходимой концентрации в красильной ванне полученный экстракт упарили в ~2 раза. Чтобы замедлить процесс образования флабофенов концентрирование экстракта провели при пониженном давлении и температуре 570С.

Таблица 2 - Параметры крашения волокон различной химической природы Параметры процесса Объекты крашения ЖК Температура, 0С Продолжительность, час Меховой велюр 7 40 Шерсть 25 100 Полиамидное волокно 25 100 Хлопчатобумажная ткань 25 100 (бязь и марля) Лоза ивы 25 100 Образцы красили в широком диапазоне рН 5-10. Корректировку рН красильной ванны проводили уксусной кислотой и карбонатом натрия. Процесс крашения образцов заканчивался их расхолодкой под проточной водой во время которой образцы отмывали от несвязанного красителя в растворе СПАВ и определяли интенсивность окраски каждого вида волокна.

Полученные результаты говорят о том, что наиболее интенсивно окрашивание образцов проходило в шелочной среде.

Наилучшие красящие свойства экстракт проявил на кожевой ткани мехового велюра, которая равномерно окрасилась как в кислой, так и в щелочной среде. При этом глубина проникания красителя в глубь дермы за 8 часов обработки составила ~30% от ее толщины. В щелочной среде цвет кожевой ткани был более интенсивным, чем в кислой среде. Динамика проникания экстракта в глубь дермы в щелочной среде приведена на рисунке 1.

Образцы хлопка, полиамида и ивовой лозы, окрашенные при значении рН=5, имели интенсивную неравномерную окраску светло-коричневого цвета. Изменение в процессе крашения показателя рН до 10 позволило получить образцы, имеющие более насыщенный цвет (оттенка молочного шоколада), однако окраска волокон как и в случае крашения в кислой среде в отличие от мехового велюра получилась неравномерной. Шерстяное волокно лишь слегка тонировалось.

Глубина прокраса, % y = -0,5714x2 + 8,4048x + 1, R2 = 0, 0 2 4 6 Время крашения, ч Рисунок 1 – Динамика процесса крашения мехового велюра В щелочной среде особенно хорошо окрасились хлопковое волокно, кожевая ткань меховой овчины и ивовая лоза. Шерстяное волокно в кислой среде практически не окрашивается, оно лишь немного тонируется;

в щелочной среде шерсть окрашивается лучше, однако при этом наблюдается сильное ее свойлачивание и потеря блеска, что указывает на наличие процесса деструкции в волосе.

Полиамидное волокно практически не окрашивается данным экстрактом и независимо от значения рН остается неизменным и лишь немного тоннируется.

В результате проведенного исследования выявлено, что щелочной экстракт можно применять для крашения хлопчатобумажных тканей, кожевенного полуфабриката (мехового велюра) и использовать для тонировки и крашения образцов на основе целлюлозы, в частности, ивовой лозы и древесины. Однако, результаты исследования показали, что не смотря на большую интенсивность получаемой окраски процесс крашения идет неравномерно. Для использования растительных экстрактов в народном хозяйстве для крашения необходимо отработать режимы крашения, позволяющие получать равномерное и интенсивное окрашивание. Для этого, например, можно рекомендовать использование в процессе крашения выравнивателей.

Библиографический список:

1. ГОСТ 28508 – 90. Экстракты дубильные растительные. Методы определения.

2. Страхов И.П. Химия и технология кожи и меха. М.:1985 – 496 с.

3. Вильсон Д. Химия кожевенного производства. М.: Гизлегпром, УДК 630.282.1 Н.В. Гончарова Н.В. Сячинова Е.А. Думнова ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДЫ ЭКСТРАГЕНТА НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕЛОВЫХ ЭКСТРАКТОВ ГОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственных технологический университет»

г. Улан-Удэ В работе изучена взаимосвязь между качественными и технологическими характеристики еловых дубителей и способом их экстракции. Определены основные типы связей, образующиеся в процессе растительного дубления, показана возможность регулирования свойств кожевенно-мехового полуфабриката путем замены природы растворителя.

Вид сырья обуславливает специфичность получаемых экстрактов. Качественный и количественный выход экстрактивных веществ зависит от многих факторов: возраста растения, времени заготовки сырья, условий хранения и т. д.

Многокомпонентный состав растительных экстрактов формирует их физико химические и коллоидные свойства, что в свою очередь влияет на поведение таннидов в процессе дубления и характер связывания дубящих соединений с белком.

При производстве растительных дубителей извлечение таннидов из корья традиционно проводят с помощью водной экстракции. При этом значительная часть окорки древесины становится непригодной для промышленной переработки из-за больших примесей древесины, доходящих до 30%. Изменение природы растворителя при производстве растительных экстрактов позволяет расширить сырьевую базу для получения таннидов за счет низкосортного сырья. При этом некоторые из растворителей обладают селективной способностью к веществам определенного химического строения. Изменение природы растворителя обязательно влечет за собой изменение технологических свойств экстрактов и усложнение технологии их производства в виде дополнительных процессов, связанных с облагораживанием конечного продукта. Однако изменение качественного состава не всегда является отрицательным явлением и в некоторых случаях наряду с применением новых способов экстракции требуется разработка новых технологий их использования.

Перед нами стояла задача изучить влияние природы растворителя на качественные характеристики получаемых еловых экстрактов.

Объектами исследования являлись водные, спиртовые и щелочные экстракты, полученные из еловой коры;

а также модельные растворы продуктов растворенного коллагена (ПРК), на которых проверялись их технологические свойства.

Еловые экстракты, предназначенные для исследования зависимости между видом растворителя и их дубящими свойствами, получали по следующей схеме.

Кору, высушенную до постоянного веса при 18-20оС и измельченную до размера 2,5-4 мм3 заливали раствором экстрагента при ЖК=8, температуре 700С. В качестве экстрагента выступали вода, 1%-ный щелочной раствор и этиловый спирт, двух концентраций (~96% и ~82%). Экстракт получали методом настаивания. В конце процесса экстракции полученный раствор отделяли от отдубины фильтрованием и анализировали, согласно типовым методикам [1]. Результаты анализа представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Качестенные характеристики еловых экстрактов, различного способа получения Вид экстракции Показатель качества Водная Водно-щелочная Спиртовая Сухой остаток (СО), г/л 12,00 44,40 6,70*/9, (Водо)растворимые вещества 6,70 73,90 63,5*/82, (ВР), % Нерастворимые вещества (НР), 93,30 26,10 36,5*/17, % Танниды (Т), % 3,35 11,67 52,7*/25, Неттаниды (НТ), % 3,35 62,23 10,8*/57, Доброкачественность (Д) 50,00 15,79 83,3*/30, *В числителе приведены результаты при использовании для экстракции 96%-ого этанола, в знаменателе 82%-ого этанола Проведенные испытания показали, что лучшей экстрагирующей способностью обладает водный 1%-ый раствор щелочи, при этом степень извлечения экстрагируемых веществ для ели составила – 33,64% (против 9,09%, наблюдаемой при водной экстракции). Однако щелочной раствор (см. таблицу 1) способствует интенсивному извлечению из елового сырья не только дубящих веществ (выход которых увеличился по сравнению с водной экстракцией для ели почти в ~13 раз), но и балластных водорастворимых соединений (доля которых для ели увеличилась в 67 раз). В результате чего, несмотря на возрастание в процессе экстракции общего выхода таннидов из окорки древесины, доброкачественность получаемых дубильных материалов остается низкой, что требует дополнительных затрат по их облагораживанию. Кроме этого присутствие щелочи в экстрактивном растворе стабилизирует систему, на что указывает снижение доли нерастворимых веществ в щелочном экстракте ели по сравнению с водным с 93,3% до 26,1%.

При использовании в процессе экстракции в качестве растворителя вместо воды 96%-го этилового спирта наблюдается некоторое снижение выхода экстрактивных веществ (6,97%) по сравнению с водной экстракцией (~9,09%). Однако, сравнивая показатели по содержанию таннидов в спиртовых экстрактах, можно заметить что этанол обладает селективной способностью к дубящим соединениям ели. Содержание таннидов в спиртовом экстракте ели выросло до 52,7% по сравнению с водной экстракцией, где данный показатель составил 3,35%. При снижении концентрации этанола, селлективность его к дубящим падает, но при этом возрастает общая экстрагирующая способность. Следствием чего является увеличение общего выхода веществ из сырья, а также снижение показателя доброкачественности с 83,3.% до 30,49%.

Проведенные исследования показали, что замена воды в процессе экстракции щелочным раствором ведет к значительному увеличению выхода экстрактивных веществ из елового корья. При этом 1%-ный раствор NaOH способствует увеличению выхода веществ как таннидной, так и нетаннидной природы, а этанол проявляет высокую степень сродства к дубящим соединениям ели.

Изменение природы растворителя в процессе экстракции сопровождается изменением качественного состава экстракта, что неизбежно приводит к изменению характера связей, образующихся между дубителем и коллагеном. А это в свою очередь приводит к изменению потребительских свойств кожевенно-мехового полуфабриката, таких как жесткость, пластичность, устойчивость к старению, прочность при нагрузках и относительные удлинения. Совокупность данных характеристик определяет применение полуфабриката.

Изучение характера связывания с коллагеном таннидов ели, полученных разными методами экстракции, вели на модельных растворах ПРК методом потенциометрического титрования [2], результаты которого представлены в таблице 2.

Согласно полученным данным видно, что природа экстрагента влияет на химическую активность экстракта, при этом может меняться характер образующихся связей между дубителем и коллагеном. Это подтверждается количественным изменением свободных активных групп в ПРК, сопровождающимся, по-видимому, вытеснением влаги гидратации содержащейся в ПРК и разрушением ряда водородных связей.

Изменение вида экстрагента меняет направленность действия дубящих частиц, что можно видеть из разного соотношения количества связанных концевых – аминогрупп, – амино- и фенольных гидроксильных групп и амидного азота.

Растворитель усиливает связывание с одними группами и ослабляет с другими.

Таким образом, проведенные исследования показали, что растворитель, применяемый для экстракции, в значительной мере меняет характер образующихся связей между дубителем и дермой, при этом важную роль играет природа растворителя, применяемого в процессе экстракции. Меняя природу растворителя можно изменить характер связи между коллагеном и дубящими частицами и как следствие открывается возможность в регулировании свойств мехового полуфабриката в процессе дубления.

Таблица 2 - Взаимодействие еловых экстрактов с функциональными группами белка ПРК+ ПРК+ ПРК+ спиртово ПРК, водный щелочной й Функциональные группы рН ммоль/1 экстракт, экстракт, экстракт, г белка ммоль/1 г ммоль/1 г ммоль/1 г белка белка белка боковые карбоксильные группы, присутствующие в 1,5-6,0 83,29 16,05 16,09 14, свободном состоянии взаимодействие протонов с концевыми - 6,0-8,5 4,49 0,21 2,54 3, аминогруппами -аминогруппы, фенольные 8,5 гидроксильные группы 95,29 5,25 8,24 7, 12, содержание амидного азота - 78,80 15,84 13,55 10, Библиографический список:

1. ГОСТ 28508 – 90. Экстракты дубильные растительные. Методы определения.

2. Аналитические методы белковой химии / под ред. В.Н. Ореховича. - М.: Изд-во иностранной литературы, 1963 – 304с.

3. Вильсон Д. Химия кожевенного производства. М.: Гизлегпром, УДК 576.535: 582.477.6 Ю.В. Широкова Н.А.Величко КУЛЬТИВИРОВАНИЕ ЭКСПЛАНТОВ МОЖЖЕВЕЛЬНИКА СИБИРСКОГО В УСЛОВИЯХ IN VITRO ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

г. Красноярск Подобраны схема стерилизации, состав питательной среды и условия культивирования для получения микропочек на эксплантах можжевельника сибирского.

В природе существует два способа размножения растений: половой (семенной) и вегетативный. Оба эти способа имеют как свои преимущества, так и недостатки.

К недостаткам семенного размножения относятся генетическая пестрота семенного материала и длительность ювенильного периода.

При вегетативном размножении генотип материнского растения сохраняется, а также сокращается длительность ювенильного периода. Однако большинство видов плохо размножается вегетативным способом, к ним относятся многие древесные породы. Кроме того, с помощью черенкования невозможно размножать большинство древесных растений в возрасте старше 10-15 лет. Определенные трудности составляет получение стандартного посадочного материала, так как существует возможность накопления и передачи инфекции. Операции по размножению с помощью прививок сложны и трудоемки.

Достижения в области культуры клеток и тканей привели к созданию принципиально нового метода вегетативного размножения - клонального микроразмножения. Клональное микроразмножение - получение in vitro, неполовым путем, генетически идентичных исходному экземпляру растений. В основе метода лежит уникальная способность растительной клетки реализовывать присущую ей тотипотентность [1,2].

В настоящее время во многих странах мира развитию биотехнологии придается первостепенное значение в силу ряда существенных преимуществ перед другими видами технологий: биотехнологические процессы обладают низкой энергоемкостью, почти безотходны, экологически чистые. Вместе с тем, эти технологии предусматривают использование стандартного оборудования и препаратов, а также проведение исследований круглый год, независимо от климатических условий, занимая при этом незначительные площади.

В связи с трудностью естественного возобновления хвойных пород применение методов культуры изолированных органов и тканей открывает большие перспективы для массового воспроизводства ценного генофонда древесных растительных форм с помощью клонального микроразмножения.

Для можжевельника применение клонального микроразмножения является наиболее перспективным способом, так как семена данной породы обладают низкой всхожестью, наблюдается дегенерация зародышей, а при черенковании процент укорененных черенков не превышает 5-8% [1].

Объектом исследования был выбран можжевельник сибирский, произрастающий в Ермаковском районе Красноярского края.

Целью данной работы являлась инициация органогенеза Juniperus sibirica B. in vitro.

Для введения в культуру использовали семена можжевельника сибирского, произрастающего в Ермаковском районе Красноярского края. Стерилизацию питательной среды, инструментов и работу проводили в асептических условиях согласно общепринятым методикам [3].

Для эксплантов была подобрана схема стерилизации различными концентрациями этанола. Наиболее оптимальной оказалась концентрация 40% при продолжительности экспозиции в течение 5 минут. Эффективность стерилизации составила 100%.

Изолированные зародыши высаживали на модифицированную питательную среду Мурасиге-Скуга, дополненную -НУК (0.4 мл/л), 6-БАП (4 мл/л), тиамином ( мг/л), пиридоксином (10 мг/л);

содержание сахарозы в питательной среде составило г/л, агара – 7 г/л. Культивирование проводили при температуре 25оС, фотопериоде часов день и 8 часов ночь при освещенности 3 тыс. лк.

На 30-й день культивирования наблюдалось образование четко дифференцированных ярко-зеленых микропочек и незначительное образование каллуса. На 56 день культивирования полученные микропочки были помещены на безгормональную питательную среду MS. В период культивирования наблюдали развитие и дифференциацию микропочек, рост каллусной ткани и формирование побегов. Для активации роста в дальнейшем экспланты были помещены на среду MS с 6-БАП в концентрации 6 мг/л.

Таким образом, в результате проделанной работы были подобраны схема стерилизации, состав питательной среды, обеспечивающие получение микропочек на эксплантах можжевельника сибирского.

Библиографический список:

1. Калашникова Е.А., Родин А.Р. Получение посадочного материала древесных, цветочных и травянистых растений с использованием методов клеточной инженерии:

Учебное пособие. Издание 2, испр. и доп. М.: МГУЛ, 2001.73 с.

2. Цыренов В.Ж. Основы биотехнологии: Культивирование изолированных клеток и тканей растений: Учебно-методическое пособие. – Улан-Удэ: ВСГТУ, 2003.

3. Бутенко Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений.

М.: Наука,1964. 264 с.

УДК 581.1.575.2 Я.В. Смольникова Н.А. Величко СУСПЕНЗИОННОЕ КУЛЬТИВИРОВАНИЕ DIGITALIS PURPUREA L.

ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

г. Красноярск Исследовано влияние суспензионного культивирования на цитофизиологические параметры каллусной ткани наперстянки пурпурной и накопление сердечных гликозидов.

В настоящее время известно более 100 тыс. вторичных метаболитов, продуцируемых растениями. На сегодняшний день из растений получают более трети всех лекарственных субстанций, используемых в медицинской практике. Целебное действие лекарственных растений обусловлено присутствием в них биологически активных веществ, относящихся обычно к продуктам специализированного (вторичного) обмена [2]. Структура многих из них настолько сложна, что растения еще долго будут являться их единственными источниками [3].

В настоящее время многие из промышленно важных соединений, используемых в фармацевтической, пищевой и парфюмерной промышленности, выделяют из тканей возделываемых или дикорастущих растений принадлежащих к редким видам. Кроме того, в настоящее время в биосфере насчитывается свыше 6 млн. индивидуальных химических соединений, которые, тем или иным путем попадая и накапливаясь в растениях, загрязняют их [3].

В связи с этим идет активный поиск новых альтернативных экологически безопасных источников получения биологически активных веществ растительного происхождения [6, 9].

Одним из таких источников являются культуры клеток растений, преимущества использования которых для получения биологически активных веществ широко признаны в настоящее время.

Наперстянка пурпурная (Digitalis purpurea L.) относится к семейству Норичниковые – Scrophulariaceae. В медицинской практике лист наперстянки пурпурной используют в качестве сырья для получения препаратов, которые показаны при хронической сердечной недостаточности. Фармакологические свойства наперстянки пурпурной определяют сердечные гликозиды (дигитоксин, дигитонин, гитоксин, пурпуреагликозиды А и В и др.), стероидные сапонины, флавоноиды и другие биологически активные вещества [8].

Химический синтез столь сложных соединений, как стероидные гликозиды, все еще представляет собой нерешенную проблему, так как речь идет не только о получении в лабораторном масштабе, но о промышленном производстве продукции, измеряемой десятками тонн. Поскольку наперстянка пурпурная при возделывании не синтезирует нужные вещества в достаточном количестве, все еще приходится заготавливать сырье в естественных местах обитания.

Получение гликозидов Digitalis в культуре ткани обуславливает актуальность данного исследования. Успешное получение этих уникальных лекарственных веществ растительного происхождения путем культивирования клеток и тканей позволит создать технологию их промышленного производства.


В настоящее время биотехнологическое получение экономически важных фармакологически активных веществ основано на суспензионной культуре. Это связано с тем, что она характеризуется, как правило, более высокой скоростью роста, широкими возможностями для изучения влияния экзогенных факторов на метаболизм и рост клеток, а также простотой процедуры субкультивирования, что позволяет осуществлять технологический процесс на основе использования биореакторов [5].

Периодическое или накопительное культивирование – это самый простой способ выращивания клеток, являющийся пока традиционным [2].

Задачей данного исследования является получение суспензионной культуры ткани наперстянки пурпурной, оценка ее цитофизиологических параметров и биосинтетических способностей (накопление гликозидов).

Для получения однородной, устойчивой суспензионной культуры кусочки каллусной ткани Digitalis purpurea L., выращенной поверхностным способом на агаризованной среде, весом 1 г, помещали в 100 мл жидкой питательной среды с минеральной основой по Мурасиге и Скугу, с добавлением гормонов: индолилуксусной кислоты в концентрации 0,1 мг/л и 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты в концентрации 0,1 мг/л. Культивирование проводили при освещенности 3500 люкс с фотопериодом 16 часов день и 8 часов ночь, при температуре 22—25 °С и относительной влажности 70 % в культуральных сосудах объемом 500 мл, инкубировали на качалке с частотой 60 и 80 об/мин с амплитудой вращения 2 см.

Состояние суспензии оценивали визуально и с помощью микроскопа. При пассировании и анализе ростовых процессов применяли традиционные для работ по культуре тканей методики. Ростовой индекс рассчитывали как отношение массы каллусной ткани в конце цикла выращивания к массе транспланта.

Определение гликозидов проводилось по методике, разработанной в ВИЛАР, основанного на реакции лактонного кольца с пикратом натрия. Разделение гликозидов и определение дигитоксина проводили методом тонкослойной хроматографии на силуфоле, в системе хлороформ – этанол. В качестве проявителя использовали насыщенный раствор треххлористой сурьмы в хлороформе.

Данные обрабатывали статистически с вычислением средних арифметических и доверительных интервалов при 95%-м уровне значимости [4].

Для получения суспензионной культуры в первом пассаже использовалась питательная среда того же состава, что и для выращивания поверхностным способом, но без добавления агара.

Следует отметить, что при переводе клеток в суспензионную культуру, необходимо учитывать объем инокулята и скорость перемешивания.

Полученная при первом пассаже суспензионная культура состояла из довольно крупных агрегатов клеток (0,5—2,0 мм). Кроме этого в ходе эксперимента было обнаружено, что при скорости качания 60 об/мин происходит постепенное налипание клеток Digitalis purpurea L. на стеклянные стенки культивационного сосуда. У клеток, закрепленных на стекле, отмечался лучший рост относительно роста и развития клеток в среде. Однако крупные клеточные агрегаты бурели до наступления стационарной фазы роста культуры, испытывая дефицит кислорода. Поэтому дальнейшее культивирование проводили при скорости качания 80 об/мин.

В среду помещались ярко-зеленые кусочки каллуса, по ходу культивирования ткань обесцвечивалась. Микроскопирование показало отсутствие хлоропластов и наличие большого количества мертвых клеток.

Длительность лаг-фазы при глубинном культивировании в значительной степени зависела от начальной плотности суспензии. При помещении 3 мг сырой ткани в жидкую среду объемом 50 мл лаг-фаза составляла 3 сут, при помещении 1 мг сырой ткани в такой же объем среды лаг-фаза составляла от 10 до 15 сут.

В первом пассаже обнаружился медленный рост биомассы, что обусловлено стрессовым состоянием культуры при помещении в другие условия культивирования.

Во 2 и 3-м пассажах удалось получить относительно быстро растущую суспензию, однако прирост биомассы был ниже, чем при культивировании на пенополиуретановых пластинах. Индекс роста при суспензионном культивировании составил 8,92, при культивировании на пенополиуретановых пластинах – 11,16.

Продолжительность культивирования суспензионной культуры составило 24— 27 сут, к этому сроку прирост биомассы останавливался, происходило старение и отмирание клеток. При культивировании поверхностным способом рост культуры продолжался до 36—40 сут. Сокращение продолжительности культивирования обеспечивает более эффективное накопление клеточной биомассы по сравнению с иммоблизованными культурами.

Самыми значимыми вторичными метаболитами наперстянки пурпурной являются сердечные гликозиды. От их качественного и количественного содержания зависит перспективность использования полученной каллусной ткани и создания промышленной технологии на ее основе.

Суммарное содержание гликозидов в суспензионной культуре наперстянки пурпурной составило 0,637 %, а содержание дигитоксина 0,098 в % от а. с. с.

Выявленные особенности полученной суспензионной культуры наперстянки пурпурной могут быть использованы при разработке режимов выращивания клеточной культуры в промышленных масштабах.

Библиографический список:

Бабикова, А. В. Растение как объект биотехнологии / А. В. Бабикова, 1.

Т. Ю. Горпеченко, Ю. Н. Журавлев // Комаровские чтения. – 2007. – Вып. IV. – С.

184—211.

Бунтукова, Е. К. Методические указания по биотехнологии сельскохозяйственных 2.

растений. Часть I / Е. К. Бунтукова, В. М. Пахомова. – Казань: Казанская государственная сельскохозяйственная академия, 2003. – С. 49.

Валиханова, Г. Ж. Биотехнология растений / Г. Ж. Валиханова // Алматы:

3.

«Конжык», 1996. – 272 с.

Лакин, Г. Ф. Биометрия / Г. Ф. Лакин. – М.: Высш. школа, 1980. – 292 с.

4.

Мэнтелл, С. Г. Факторы культивирования, влияющие на накопление вторичных 5.

метаболитов в культурах клеток и тканей растений / С. Г. Мэнтелл, Г. Смит // Биотехнология сельскохозяйственных растений. пер. с англ. В.И. Негрука;

М.:

Агропромиздат, 1989. – С. 75—102.

Юрин, В. М. Основы ксенобиологии. Учебное пособие / В. М. Юрин // Минск:

6.

ООО «Новое знание», 2002. – 267 с.

7. Barz W. Potential of plant cell cultures for pharmaceutical production / W. Barz, B. Ellis // In: Beal J. L., Reinhard E. (eds.) Natural Products as Medicinal Agents. Stuttgart, Hippokrates. – 1981. – Р. 471—507.

8. Heistein, P. F. Plant cell suspension cultures as a source of drugs / P. F. Heistein // Pharmacy International. – 1986. – Vol. 7. – P. 38—40.

9. Mulabagal, V. Plant Cell Cultures – An Alternative and Efficient Source for the Production of Biologically Important Secondary Metabolites / V. Mulabal, H.-S. Tsay // International Journal of Applied Science and Engineering. – 2004. – Vol. 2. – P. 29—48.

УДК 630.866.1 Е.В. Исаева Г.А. Ложкина Т.М. Бурдейная Т.В. Рязанова ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЕГЕТАТИВНОЙ ЧАСТИ ТОПОЛЯ В КАЧЕСТВЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНОЙ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

г. Красноярск В работе показано, что вегетативную часть тополя после выделения экстрактивных веществ можно использовать в качестве биологически активной кормовой добавки.

В Сибирском государственном технологическом университете разработана технология переработки вегетативной части тополя бальзамического (побеги с почками) с получением эфирных масел и спиртового экстракта [1]. Утилизация отходов (твердый остаток и кубовая жидкость) после выделения экстрактивных веществ из вегетативной части тополя имеет важное экологическое и экономическое значение.

Авторами в работах [2,3] показана возможность использования отходов, образующиеся после выделения экстрактивных веществ из вегетативной части тополя бальзамического для производства биопрепаратов. В условиях дефицита кормов часть из них может быть использована в качестве добавок к кормам животных.

При оценке пригодности растительного материала в качестве кормов особенно важно наличие в нем протеина, клетчатки, каротина, минеральных компонентов и других соединений. Обобщающими показателями качества являются перевариваемость корма и сбалансированность по аминокислотному составу.

Для предварительной оценки вегетативной части тополя в качестве кормов была взята методика определения перевариваемости корма in vitro, предложенная А.Р.

Жуковым [4]. Метод основан на способности хлорфенольной смеси растворять органические вещества корма в такой же степени, как и в желудке животного. Оценка химического состава твердого остатка вегетативной части тополя показала, что в нем содержится определенное количество питательных и биологически активных веществ, представляющих кормовую ценность.

В таблице 1 приведена сравнительная характеристика твердого остатка вегетативной части тополя после отгонки эфирных масел и кормовых добавок, используемых в настоящее время в животноводстве.

Таблица 1 – Сравнительная характеристика кормовых добавок Содержание, % Наименование твердый древесная витаминная мука сено компонента остаток зелень из древесной вегетативной еловая зелени [6] [7] части тополя [5] Зольность 2,0 3,4 - Сырой протеин 6,6 6,3 - 7, Каротин, мг/кг 31,2 28,8 73,7 Сырая клетчатка 17,6 23,5 31,7 28, Кальций, мг/кг 6,24 0,67 0,92 Фосфор, мг/кг 0,89 0,15 0,03 Перевариваемость 34,4 38,2 - Примечание – прочерк указывает на отсутствие данных Как свидетельствуют результаты таблицы 1, по количеству питательных веществ, представляющих кормовую ценность, вегетативная часть тополя, после извлечения из нее экстрактивных веществ, близка к древесной зелени хвойных.

В связи с возможностью использования послеэкстракционного остатка вегетативной части тополя в качестве кормовой добавки необходимо оценить количество и качество белка. В пересчете от содержания общего азота количество белка составляет 6,6 % от абсолютно сухого остатка, из них 20 % приходится на долю водорастворимого белка.

В таблице 2 представлен аминокислотный состав белков почек тополя бальзамического.


Исследования аминокислотного состава белков почек тополя бальзамического показали, что на долю незаменимых аминокислот приходится 27,9 % от суммы аминокислот почек тополя бальзамического. Следует отметить высокое содержание аргинина (58 % от суммы незаменимых аминокислот белка), необходимого для нормального роста организма животных. Из прочих аминокислот обнаружено высокое содержание глютаминовой и аспарагиновой кислот, а также пролина – 35,8 %.

Рассматривая вегетативную часть тополя как сырье для производства кормовых продуктов, необходимо знать о составе минеральных веществ, поскольку недостаток микроэлементов в кормах влияет на обмен веществ в организме животных, приводит к снижению привесов, роста молодняка, специфичным заболеваниям и т.д. [8].

Таблица 2 – Аминокислотный состав белков почек тополя, % от суммы аминокислот Наименование Содержание Наименование Содержание Аланин Лейцин 5,6 1, Аргинин Лизин 16,2 2, Аспарагиновая Метионин 11,2 1, кислота Валин Пролин 2,6 8, Гистидин Серин 1,0 2, Глицин Тирозин 4,1 2, Глутаминовая Треонин 37,2 1, кислота Изолейцин Фенилаланин 1,6 0, В таблице 3 приведена массовая концентрация элементов в твердом остатке вегетативной части тополя бальзамического, определенная методом рентгеновского флуоресцентного анализа.

Таблица 3 – Макро- и микроэлементный состав твердого остатка Элемент Содержание, мг/кг Элемент Содержание, мг/кг Фосфор Медь 0,89 1, Сера Кадмий 0,33 0, Азот Марганец 5,30 0, Цинк Алюминий 3,61 0, Свинец Стронций 0,32 0, Калий Хром 2,35 0, Натрий Никель 0,47 0, Кальций Молибден 6,24 0, Магний Серебро 1,08 0, Железо Титан 1,99 0, Из результатов таблицы 3 видно, что содержание токсичных элементов и тяжелых металлов, согласно «Медико-биологическим требованиям и санитарным нормам качества продовольственного сырья и пищевых продуктов» № 5061-89, не превышает предельно допустимой концентрации и, следовательно, не окажет негативного воздействия.

Использование отходов производства для получения биопрепаратов и кормов, обогащенных высокобелковыми добавками, витаминами и микроэлементами, позволит не только улучшить экологическое состояние предприятия и окружающей среды, но и расширить ассортимент выпускаемой продукции, а, следовательно, повысить экономическую эффективность производства.

На основании проведенных исследований установлено, что по своей характеристике твердый остаток вегетативной части тополя соответствует ТУ 477-15 147-80 «Хвойная кормовая мука»:

- влажность 8-12 %;

- содержание каротина – не нормируется;

- массовая доля клетчатки – не более 30 %;

- переваримость – не менее 30 %.

Таким образом, твердый остаток вегетативной части тополя может быть использован в качестве кормовой добавки.

Библиографический список:

1. Пат. № 2322501 Российская Федерация МКИ С12Р 1/02,С11В, 1/10, С11С 1/00,С09F 1/00. Способ комплексной переработки вегетативной части тополя бальзамического / Ложкина Г.А., Исаева Е.В. – Заявка 32006124142, приоритет от 5.07.06. Опубл.

20.04.08. Бюл. № 11.

Исаева, Е.В. Биоконверсия твердого остатка вегетативной части тополя и 2.

топинамбура / Е.В. Исаева, Т.В. Рязанова, Н.А. Чупрова // Химия растительного сырья.– 2002. – № 2. – С. 149 – 150.

3. Исаева, Е.В. Ферментация вегетативной части тополя грибами рода Trichoderma / Е.В. Исаева, Г.А. Ложкина, Т.В. Рязанова // Вестник КрасГАУ. – 2006. – № 16. – С.

219-222.

4 Жуков, А.П. Труды Саратовского зооветинститута [Текст] / Жуков. – Саратов, 1961.

– Т.10. – С.109-124.

5. Ягодин, В.И. Основы химии и технологии переработки древесной зелени [Текст] / В.И. Ягодин. – Л.: ЛГУ, 1981. – 224 с.

6. Волынова, Р.М. Продукты переработки древесины – сельскому хозяйству / Р.М.

Волынова, Р.М. Яншевский, З.Я. Пусена, Л.П. Спрога. – Рига, 1973. – Т.1. – С. 90-93.

7. Дмитроченко, А.П. Кормление сельсхозживотных / А.П. Дмитроченко, П.Д.

Пшеничный. – Л.,1975. – 480 с.

8. Калниньш, И.К. Лес – сельскому хозяйству [Текст] / И.К. Калниньш – М. : Лесн.

пром-сть, 1978. – 192 с.

УДК 630.866.1 Е.В. Исаева Т.М. Тарченкова Т.В. Рязанова ПОЛУЧЕНИЕ ТОПЛИВНЫХ ГРАНУЛ НА ОСНОВЕ ВЕГЕТАТИВНОЙ ЧАСТИ ТОПОЛЯ ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

г. Красноярск В работе показано, что вегетативную часть тополя после выделения экстрактивных веществ можно отнести к твердому углеродному топливу и использовать при производстве топливных гранул На сегодняшний день тема применения альтернативного традиционным видам топлива актуальна. Рынок биотоплива быстро растет и развивается. В последние несколько лет темпы его роста составляют приблизительно 30 % [1].

Природно-ресурсные и климатические условия Красноярского края позволяют говорить о достаточно большом секторе малой альтернативной энергетики, который может быть обеспечен топливом в виде биомассы, представляющей собой отходы лесного комплекса [2].

«Топливные гранулы» (пеллеты) – это нормированное цилиндрическое прессованное изделие из высушенной и измельченной биомассы, которые производятся без химических закрепителей под высоким давлением.

Прессование послеэкстракционного остатка вегетативной части тополя осуществляли на прессе «АГС-50» в одноместной пресс-форме при температуре 140 145 оС, давлении 1,01 МПа и без добавления связующего. Продолжительность прессования 10-15 мин. Связующей основой в процессе прессования, возможно, является лигнин, содержание которого в сырье составляет 50 %. Влажность сырья 6 %.

Одним из важнейших показателей, определяющих ценность топлива с энергетической точки зрения, является его теплотворность, то есть количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 кг твердого, жидкого или одного нормального кубометра газообразного топлива.

Для исследования использован метод дериватографии. В качестве объекта сравнения взяты опилки осины с известной теплотворной способностью. Величину теплового эффекта рассчитывали по экзотермическому эффекту на кривых дифференциального термического анализа. Дериватограммы образцов приведены на рисунке 1.

Результаты расчета теплотворной способности прессованного остатка побегов тополя с почками после исчерпывающей экстракции приведены в таблице 1.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что высшая теплотворная способность вегетативной части тополя в 1,2 раза превосходит высшую теплотворную способность стандарта.

В настоящее время в газогенераторных технологиях можно использовать древесные топливные гранулы, теплотворная способность которых на уровне кДж/кг.

Рисунок 1 – Дериватограммы образцов вегетативной части тополя и опилок осины Таблица 1 – Результаты расчета теплотворной способности прессованного остатка вегетативной части тополя Наименование Масса Площадь пика экзоэффекта Высшая образца образца, мг теплотворная всей массы 1 мг образца, способность образца, у.е. у.е./мг образцов, МДж/кг Опилки осины (стандарт) 408,55 1 169 767 2863,2 18, Вегетативная часть тополя 543,8 1 796 280 3303,2 21, В таблице 2 приведены сравнительные данные высшей теплоты сгорания некоторых природных горючих материалов растительного происхождения [3] и вегетативной части тополя.

Из данных таблицы 2 видно, что по химическому составу и теплотворной способности вегетативную часть тополя после выделения экстрактивных веществ можно отнести к твердому углеродному топливу, обогащенному кислородом, наряду с такими «классическими» энергоносителями как древесина и торф. Низкое содержание азота, а также большое количество в структуре кислорода позволяют говорить об экологичности данного вида топлива. А достаточно высокое содержание углерода и водорода позволяют получать высокую теплотворную способность.

Таблица 2 – Высшая теплотворная способность некоторых природных горючих материалов Горючий компонент вегетатив- бурый каменный ная часть древесина торф уголь уголь тополя Высшая теплота сгорания, 21,60 18,34 22,83 27,31 31, МДж/кг С – Н – О, % 50–7– 42 50–6–44 60–6–34 70–6–24 0–6– Зольность, % 3 1 4-10 10-20 10- Таким образом, результаты исследования позволяют рекомендовать остаток вегетативной части тополя к использованию при производстве топливных гранул.

Библиографический список:

1. Головков, С.И. Энергетическое использование древесных отходов [Текст] / С.И.

Головков, И.Ф. Коперин, В.И. Найденов. – М. : Лесн. пром-сть, 1987. – 224 с.

2. Механохимическая технология производства композиционного топлива на основе биомассы - торфа и отходов сельскохозяйственного и лесного производств [Электронный ресурс] // Trans GAS industry.htm.

3. Федотов, Р.А. Твердое биотопливо – А что это такое? Из чего можно изготовить качественное биотопливо [Текст] / Р.А. Федотов // Комплексное решение проблем утилизации отходов лесной отрасли, и тепло обеспечения «лесных» районов края: сб.

докл. второго практ. семинара. – Красноярск, 2006. – С. 137-146.

УДК 621.316.721.1 В.М. Долбаненко АВТОМАТИЗАЦИЯ И МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ КОМБИКОРМОВЫХ ПРОИЗВОДСТВ ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»

г. Красноярск В статье представлены вопросы, связанные с автоматизацией и модернизацией комбикормового производства. Рассмотрено автоматизированное управление линиями дозирования и смешивания.

Комбикорм в современном представлении – многокомпонентный продукт высокого кормового достоинства, привлекательный для потребителя по критерию снижения затрат на выпуск его конечной продукции – мяса, молока, яиц и рентабельный при этом для производителя комбикорма. Очевидно, что без средств контроля и управления транспортировкой, дозированием и другими технологическими процессами получить гарантированный результат при производстве комбикормов практически невозможно. Большинство действующих комбикормовых производств оснащены системами автоматизированного контроля и управления устаревших типов.

Это существенно ограничивает возможности производства современных комбикормов, снижает производительность и гибкость, не позволяет вести полный учет сырья и готовой продукции, обуславливает значительную зависимость качества комбикорма от человеческого фактора. Таким образом, на многих предприятиях комбикормовой промышленности сложилась ситуация – имеется технологическое оборудование, ресурс которого ещё не полностью исчерпан, а организовать на нём полноценное производство весьма затруднительно [1, 2].

С другой стороны успехи в развитии микроэлектроники, резкое удешевление микроконтроллерной и компьютерной техники, совершенствование технологий создания программных систем позволяют утверждать: создание полноценной современной системы управления комбикормовым производством является обычной технической задачей, не требующей больших материальных затрат. Причём, основную трудоёмкость (80 %) составляет разработка программного обеспечения.

Структура современных микроконтроллерных систем чрезвычайно проста: все имеющиеся на производстве и дополнительно установленные датчики подключаются к входам контроллеров. Также к входам подключаются и блок-контакты электромагнитных пускателей.

Выходы контроллеров используются для управления электромагнитными пускателями и имеющимися исполнительными механизмами для привода задвижек, управления заслонками и т.п. Контроллеры соединяются между собой информационной шиной и подключаются к компьютеру оператора-технолога, который, в свою очередь, включён в компьютерную сеть предприятия. С точки зрения эксплуатации такая структура проста, удобна в обслуживании, понятна техническому персоналу. Управление процессами производства осуществляется с компьютера оператора-технолога [2].

По такой структуре предприятием "ИнноВинн" за 12-летний период деятельности внедрено множество систем управления на мельницах, элеваторах и некоторых комбикормовых заводах. Отличительной особенностью внедряемых систем является то, что все изделия микроэлектронной техники – контроллеры, весовые терминалы, дублирующие светодиодные дисплеи, измерительные устройства изготавливаются предприятием "ИнноВинн" на собственном высокотехнологичном производстве на основе электронных компонентов ведущих западных фирм.

Другой отличительной особенностью является использование открытой, наращиваемой архитектуры системы управления и открытого, перенастраиваемого пользователем (без участия программиста) программного обеспечения. Такое решение обеспечивает простоту обслуживания и изменения настроек программ, возможность развития системы управления без участия фирмы разработчика.

Набор функций программного обеспечения предусматривает учёт и протоколирование взвешиваний при приёмке сырья, его перемещениях и размещении в силосах, дозирование, дробление, подачу (при необходимости) жидких компонентов, учёт отпуска готовой продукции.

Одной из насущных проблем комбикормовых предприятий является обеспечение требуемой точности дозирования компонентов.

Системы дозирования на комбикормовых заводах традиционно оснащались двухскоростными двигателями привода шнековых питателей. Дозирование с двухскоростными питателями имеет ряд недостатков. В силу того, что обе скорости фиксированы, для некоторых компонентов скорость питателя может оказаться завышенной, что приводит к большим ошибкам дозирования. Для компонентов с хорошей сыпучестью, низкая скорость может оказаться заниженной и снижать производительность линии в целом.

При последующих модернизациях и ремонтах двухскоростные двигатели зачастую менялись на односкоростные. Это принципиально не позволяет достичь необходимой точности дозирования, особенно при малых дозах и на слеживающихся продуктах. Применение достаточно изощрённых алгоритмов адаптации к свойствам питателей и дозируемых продуктов весьма трудоёмко для разработчиков систем управления и не дает кардинального повышения точности дозирования.

Известно и широко используется на комбикормовых заводах западных фирм техническое решение с применением односкоростных двигателей и преобразователей частоты для плавного регулирования скорости (производительности) питателя.

Использование частотного управления электроприводом шнеков питателей позволяет: 1) повысить точность дозирования;

2) уменьшить количество пускорегулирующей аппаратуры (по сравнению с решением на двухскоростных электроприводах);

3) оптимизировать скорость шнека питателя индивидуально для каждого компонента;

4) повысить в целом производительность линии дозирования компонентов;

5) уменьшить расход электроэнергии.

По стоимостным показателям установка частотного преобразователя и односкоростных электроприводов значительно лучше, чем применение двухскоростных питателей и комплекта необходимой пускорегулирующей аппаратуры.

Сочетание частотного управления с контроллерной (компьютеризованной) системой управления позволяет: 1) принять на рабочем месте оператора-технолога рецепт комбикорма по компьютерной сети предприятия и обеспечить запуск процесса производства комбикорма (заметим, что рецепт может быть принят по телефонной линии или через Internet от организации, специализирующейся на расчётах рецептов комбикормов);

2) определить порядок набора компонентов, определить оптимальные режимы питателей по каждому компоненту;

3) определить массу каждого замеса;

4) задать время и количество смешиваемых порций, вести протокол формирования каждого замеса;

5) сформировать общий отчёт по партии произведенного комбикорма;

6) сформировать отчёт по остаткам продуктов в питающих бункерах и т.п.

Исходя из опыта предприятия "ИнноВинн" по внедрению систем управления для предприятий хранения и переработки зерна, можно утверждать, что нет одинаковых производств. Даже предприятия, построенные по типовым проектам, отличаются друг от друга, а неизбежные модернизации технологии, оборудования усугубляют эти отличия. Поэтому для каждого предприятия по производству комбикормов необходимо находить свое, оптимальное решение с учётом местных условий, финансовых возможностей, перспектив и реалий.

В качестве примеров различных подходов к автоматизации комбикормовых производств, рассмотрим коротко опыт внедрения двух систем.

Микропроцессорная система управления линиями дозирования на Кулиндоровском КХП установлена взамен системы управления, которая была выполнена на ЭВМ СМ 1800.

Представленная система в целом достаточно успешно (не считая проблем, связанных с установкой тензодатчиков в тягу) функционирует с 2000 г.

Основные функции системы управления: 1) ввод рецепта (ручной), ведение базы рецептов, выбор и запуск рецепта;

2) передача заданий по сети на контроллеры типа В10;

3) выполнение заданных режимов дозирования с адаптацией к питателям и свойствам компонентов;

4) управление оборудованием, контроль за состоянием оборудования;

5) формирование отчетов;

6) ведение архивов;

7) передача статистических данных в сеть предприятия.

Система управления линией дозирования и смешивания комбикормов была внедрена на комбикормовом заводе Белгород–Днестровского комбината хлебопродуктов в 1995г. взамен морально и физически устаревшей системы, построенной на базе УВКС СМ 1800. При этом вместо системного блока СМ 1800 был применен персональный компьютер и процессорная плата контроллера “OCTAGON SYSTEMS 386SX, 25 MHZ AT”, встроенная в блок УСО прежней системы и подключенная с ПК по интерфейсу RS 232. Благодаря такой компоновке системы процесс внедрения занял считанные дни.

Значительно расширились возможности программного обеспечения, которое, кроме удобного, не утомляющего оператора интерфейса поддерживает следующие функции: 1) ввод рецепта вручную оператором;

2) ввод рецепта по сети;

3) ведение базы рецептов;

4) улучшение качественных показателей работы системы дозирования за счёт введения автоматизированных поправок доз каждого компонента в каждом цикле дозирования;

5) ведение автоматизированного учёта используемого сырья и готовой продукции с передачей данных в локальную информационную сеть предприятия (форма 118;

118”a”;

120”a”);

6) повышение оперативности управления и контроля за ведением технологического процесса, защита от неправильных действий оператора, возможность передачи задания и ведения контроля за работой системы дистанционно по локальной информационной сети предприятия;

7) протоколирование работы системы и действий оператора.

Предприятием "ИнноВинн" накоплен большой опыт внедрения различных систем автоматизированного управления, систем весоизмерений, систем контроля температуры в силосах для элеваторов, мельниц, комбикормовых заводов.

Все системы внедряются на основе проектной документации, сопровождаются необходимым комплектом эксплуатационной документации, имеют 18 месяцев гарантии и последующее сопровождение [3].

Библиографический список:

1. Технология переработки продукции растениеводства [Текст] / Н.М. Личко и [др.]. – М.: Колос, 2000. – 552 с.

2. Сыроватко, В.И. Производство комбикормов в хозяйствах [Текст] / В.И. Сыроватко, С.Г. Карташов. – М.: Росагропромиздат, 1991. – 39 с.

3. Благовещенская, Н.И. Информационные технологии систем управления, технологическими процессами [Текст] / Н.И. Благовещенская, Л.А. Злобин. – М.:

Высшая школа, 2005 – 768 с.

УДК 61.55.31 С.А. Ильина Г.В. Тихомирова Т.В. Рязанова О..М. Черкашина ПЕРЕРАБОТКА ТЕРПЕНОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АКТИВИРОВАННОГО ЦЕОЛИТА ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

г. Красноярск Развитие научных и технологических исследований в области глубокой переработки древесной биомассы связаны с разработкой новых принципов и методов комплексного использования всех ее основных компонентов (целлюлозы, гемицеллюлоз, лигнина, экстрактивных веществ). При этом возросли требования к качеству и их потребительским свойствам продуктов, а также к их производству.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |
 



Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.