Введение к работе
Актуальность работы. Процесс гидрирования растительных масел в масложировом производстве сопровождается образованием крупнотоннажных отходов, основным способом утилизации которых является захоронение их на полигонах твердых бытовых отходов. В то же время, жир и продукты его гидролиза - ценное сырье для различных отраслей промышленности: пищевой, резинотехнической, лакокрасочной и других. Известно, что жирные кислоты и их производные (карбоксилаты кальция и цинка, сложные эфиры) широко применяются в технологии резины в качестве технологических добавок, активаторов вулканизации, диспергаторов ингредиентов, мягчителей. Утилизация данных отходов позволит снизить техногенное воздействие на окружающую среду, а также вовлечь их в новый производственный цикл в качестве вторичных материальных ресурсов. Создание на их основе ингредиентов резиновых смесей позволит заменить дефицитные и дорогостоящие химикаты-добавки, в том числе импортные, на основе нефтепродуктов, поэтому поиск способов утилизации жировой фракции данных отходов является актуальной задачей как с экономической, так и с экологической точек зрения.
Существенный вклад в решение проблемы утилизации жиро-содержащих отходов вносят биотехнологические способы, связанные с поиском штаммов микроорганизмов, способных к деструкции органических соединении. Известно, что эффективными деструкторами жиров являются липолитические ферменты. Вопросам биосинтеза и практического применения микробных липаз посвящены работы многих отечественных и зарубежных авторов (Lie et al., 1991; Jaeger et al., 1994; Pandey et al, 1999; Essamei M. D., 1998; Нахопетян Л. A., 1991; Сирбу Т., 2004; Моргунов И. Г., 2009; Поскрякова Н. В., 2007; Синеокий С. П., 2007 и многие другие). Однако исследования, касающиеся утилизации твердых жиросодержащих отходов с целью их использования в производстве резин, практически отсутствуют.
Цель и задачи исследования. Цель диссертационной работы состоит в разработке технологии ферментативного гидролиза отхода, образующегося при гидрировании растительных масел, и в использовании продуктов гидролиза в качестве технологических добавок к резиновым смесям.
Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих задач:
изучение физико-химических характеристик отходов гидрирования растительных масел;
выбор липазы для гидролиза жировой фракции отходов, образующихся при гидрировании растительных масел;
исследование физико-химических свойств препарата липазы и подбор условий для проведения ферментативного гидролиза жировой фракции отхода;
создание технологических добавок для эластомеров;
изучение технологических, вулканизационных свойств резиновых смесей и физико-механических показателей вулканиза-тов с новыми целевыми добавками полифункционального действия.
Научная новизна. Научно обоснована возможность применения липазы дрожжей Yarrowia lipolytica для гидролиза жиросодержащих отходов гидрирования растительных масел. Установлено, что дрожжевая липаза обеспечивает максимальную (до 75-80 %) степень деструкции глицеридов саломаса.
Изучен процесс ферментативной деструкции триацилглицери-дов в условиях обратной эмульсии, позволяющий проводить гидролиз жировой фракции отхода при гидромодуле 6:1. Доказана целесообразность дополнительного внесения оксидов кальция или цинка, способствующих увеличению выхода жирных кислот на 30-35 %.
Установлено, что применение гидролизатов в качестве опытных технологических добавок (ТД) для каучуков общего и специального назначения улучшает диспергирование компонентов резиновой смеси (вулканизующей группы, наполнителей), обеспечивает высокую скорость вулканизации резиновых смесей и способствует образованию более эффективной пространственной сетки вулканизата.
Практическая значимость работы. Разработана биотехнология утилизации отхода гидрирования растительных масел. Экспериментально обосновано применение полученных гидролизатов в качестве целевых добавок к резиновым смесям, обладающих полифункциональным действием. Предложена технологическая схема производства данных добавок с использованием метода ферментативной деструкции триацилгилцеридов отходов
масложирового производства посредством липазы дрожжей Yarrowia lipolytica.
Проведены испытания новых технологических, активирующих добавок в рецептурах резинотехнических изделий на основе каучуков общего и специального назначения. В условиях ООО «Совтех» выпущена опытная партия добавки КФЦ-Л, обладающей диспергирующим, активирующим действием, которая внедрена в производство формовых изделий на ООО «НТ-Новые технологии». Теоретически рассчитанный экономический эффект от внедрения составит 102,5 тыс. руб./год (в ценах 2010 года).
По результатам работы получено 2 патента РФ на изобретение, что подтверждает научную новизну и практическую значимость технических решений.
Апробация работы. Основные результаты исследований были представленої на IX международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2008), международной научно-технической конференции «Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство» (г. Воронеж, 2008), III международной научно-технической конференции «Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности (приоритеты развития)», посвященной 80-летию ГОУВПО «Воронежская государственная технологическая академия» (г. Воронеж, 2009), международной научно-технической конференции «Ресурсо- и энергосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные технологии» (Республика Беларусь, г. Минск, 2010), международном симпозиуме «Экологические, технологические и правовые аспекты жизнеобеспечения» («Okologische, technologische und rechtliche aspekte der leben-sversorgung») (Германия, Ганновер, 2010), а также научных отчетных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов ГОУВПО ВГТА (г. Воронеж, 2007-2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК, и получено 2 патента РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части
и обсуждения результатов (3 главы), заключения, выводов, списка использованных источников, приложений и представлена на 137 страницах машинописного текста. Иллюстративный материал включает 22 рисунка и 17 таблиц. Библиография включает 203 наименования, в том числе 48 иностранных.
![Разработка биотехнологии вакцины чумной живой сухой со сниженным количеством человеко-доз в производственной упаковке (ампуле) [Электронный ресурс]](/i/i/4612/199276.png "Разработка биотехнологии вакцины чумной живой сухой со сниженным количеством человеко-доз в производственной упаковке (ампуле) [Электронный ресурс] Ефременко Анна Александровна")
