Коллектив авторов - 100-летию академика П.А. Кирпичникова. Научная сессия (5-8 февраля 2013 г.)

Проведены исследования процессов гидролиза растительного сырья и целлюлозы с использованием целлюлазного комплекса NS22074 фирмы Новозаймс при варьировании температуры, рН и концентрации фермента с целью получения ферментолизатов с максимальным содержанием редуцирующих веществ.

Проведены экспериментальные исследования ферментов фирмы Новозаймс, рекомендуемых для производства целлюлозного этанола. Исследование процессов ферментативного гидролиза проводили на лабораторной установке при гидромодуле 1:10 и более, в регулируемом температурном диапазоне 35 – 70 ºС, при рН 2,5 – 6,5.

В ходе проведения процессов ферментолиза определены энергозатраты, удельные энергозатраты на единицу полученных РВ, степень конверсии и скорости проведенных процессов. Процессы ферментолиза характеризуются высокой чувствительностью к режимным параметрам (температура, рН среды). Изменение суммарного количества ферментов почти в 8 раз приводит к увеличению конверсии только в 2,2 раза.

Определен выход сахаров при гидролизе целлюлозосодержащего сырья фосфорной кислотой. Получены графики зависимости выхода сахаров от продолжительности гидролиза и концентрации катализатора. Выявлены оптимальные условия проведения процессов гидролиза.

Гидролиз соломы серной кислотой исследован в температурном диапазоне 150 – 190 °С. Оптимальный режим гидролиза: продолжительность 30 мин., 170 °С. При этом концентрация редуцирующих веществ в фильтрате гидролизата составляет 3,0 -3,6 % масс.

Исследованы процессы гидролиза измельченной соломы соляной кислотой при концентрациях 1, 2, 3 % масс. Определены оптимальные режимы процессов гидролиза соломы на основе экспериментальных зависимостей выхода сахаров и энергозатрат от температуры. Концентрация редуцирующих веществ в фильтрате гидролизата составляет 4,0 -4,6 % масс.

Получены данные по изменению концентраций редуцирующих веществ в процессах высокотемпературного гидролиза целлюлозы при варьировании температуры в диапазоне 150 – 190 °С и при концентрациях сернистой и серной кислоты в диапазоне 1 – 3 % масс. В качестве источника целлюлозы использовали измельченную фильтровальную бумагу с размерами частиц 1 мм.

Проведены исследования целесообразности использования сернокислотных гидролизатов растительных отходов – соломы, для конструирования питательных сред в процессах получения кормовых дрожжей.

Биологическая доброкачественность сернокислотных гидролизатов соломы и отрубей оценивалась по скорости роста сахаромицетов на основе сравнения с процессом роста на стандартной среде Ридера в одинаковых условиях при концентрации редуцирующих веществ 2 – 4 % масс.

Проведено моделирование кинетики процессов низкотемпературного гидролиза растительного сырья серной кислотой при варьировании температуры и концентрации реагирующих веществ. Для каждого из процессов получены константы гидролиза, которые можно использовать для определения оптимальных режимов ведения процесса. Результаты идентификации кинетических параметров подтверждают экспоненциальную зависимость констант скоростей реакций гидролиза от температуры.

Разработана функциональная и организационная структура АРМ исследователябиотехнолога, включающая информационно-справочную систему по биотехнологическим процессам, а также определены основные технико-экономические показатели АРМ.

Для повышения эффективности принятия решений необходимо интегрировать различные модели представления знаний. Практическим выходом разработки базы знаний является формирование пакета информационных, научных, методических материалов, связанных с процессом водоочистки.

Внутренний мониторинг обучения студентов по ООП позволяет отслеживать состояния качества образовательного процесса в любой момент времени. Объективной оценкой результативности данного процесса является функция «обратной связи», позволяющая оперативно реагировать на сложившийся образовательный процесс в студенческих группах и управлять им. Разработан «Программный модуль оценки качества подготовки специалистов в области ресурсосбережения».

Для поддержания оптимального температурного режима в аппаратах разработаны функциональные блоки на основе ПИД-регулятора. Для адаптивного управления процессом выбран метод табличного управления коэффициентами регулятора. Проведены имитационные эксперименты для разных режимов и для каждого из них определены параметры регулятора.