Исследование гетерогенного биокаталитического процесса гидролиза декстринов

• Автор: Перминова, Лариса Валентиновна
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 111 с. : ил.

Оглавление

Список используемых сокращений

у Введение.

Глава 1. Промышленные методы деструкции крахмала

1.1. Способы получения высокомолекулярных продуктов деструкции крахмала

1.2. Каталитический гидролиз

1.2.1. Кислотный гидролиз крахмала

1.2.2. Ферментативный гидролиз крахмала.

1.2.3. Сравнительная характеристика различных технологических схем

1.2.4. Характеристика глюкоамилазы и предполагаемый механизм катализа

Ь 1.2.5. Гетерогенные катализаторы на основе иммобилизованной глюкоамилазы.

1.2.6. Макрокинетика гетерогенных биокаталитических процессов.
Глава 2. Экспериментальная часть.
2.1. Носители.
2.1.1. Оксидные носители
2.1.2. Углеродные носители
2.2 Модификация поверхности оксидных носителей
2.2.1. Синтез КВУслоя на поверхности оксидных носителей
2.2.2. Синтез Гслоя на поверхности оксидных носителей
2.3. Методики приготовления и исследования биокатализаторов.
2.3.1. Получение декстринов из крахмала.
2.3.2. Адсорбция глюкоамилазы.
2.3.3. Определение ферментативной активности глюкоамилазы.
2.3.4. Определение стабильности глюкоамилазы
2.4. Типы используемых реакторов
2.4.1. Дифференциальный безградиентный реактор
2.4.2. Реактор с неподвижным слоем РЕНЕС
2.4.3. Роторноинерционный биореактор РИБ.
2.4.4. Вихревой погружной реактор ВИГР.
г
Глава 3. Иммобилизация глюкоамилазы на неорганических носителях.
3.1. Адсорбционные свойства неорганических носителей
3.2. Биокаталитические свойства иммобилизованной глюкоамилазы.
3.2.1. Зависимость активности и стабильности иммобилизованой глюкоамилазы от морфологии поверхности адсорбента
3.2.2. Биокаталитические свойства глюкоамилазы, иммобилизованной
на Сибуните
Глава 4. Кинетика и макрокинетика гетерогенного процесса гидролиза
декстринов в биореакторах различного типа
4.1. Определение областей протекания реакции гетерогенного гидролиза
в дифференциальном безградиентном реакторе.
4.2. Вихревые реакторы
4.2.1. Лабораторные испытания роторноинерционного биореактора.
4.2.2. Лабораторные испытания вихревого погружного реактора
4.3. Схема получения сахаристых веществ в лабораторном масштабе.
Выводы.
Список литературы


Это объясняется тем, что крахмалсодержащее сельскохозяйственное сырь по многим показателям превосходит сырь для получения сахара сахарную свеклу и сахарный тростник оно имеет больший видовой состав, более широкий ареал культивирования, меньшую себестоимость производства, возможность его круглогодичной переработки. Промышленно значимыми культурами являются кукуруза, пшеница, рожь, рис, сорго, картофель, тапиока, батат 6. Все они являются источниками получения крахмала, обладающего необходимым качеством для его дальнейшей переработки в сахаристые вещества. Кратко остановимся на строении и свойствах крахмала. Крахмал резервный гомополисахарид, накапливаемый растительными клетками в виде крупных гранул, состоит из Оглюкопиранозных единиц, соединенных между собой в молекулы с различным типом связи и структурой цепей 7. Концы полисахаридных цепей отличаются по своей восстанавливающей редуцирующей способности. Восстанавливающий конец содержит пиокопиранозный остаток с незамещенным аномерным атомом углерода С1 а невосстанавливающий остаток, аномерный атом которого участвует в образовании гликозидной связи. Рис. Строение цепей амилопектина. Тип связей и структура молекул крахмала определяет различия между компонентами крахмала его амилозной и амилопектиновой фракциями, сравнительные характеристики которых приведены в табл. Таблица 1. Кроме углеводной части, в естественных крахмалах содержится небольшое количе ство фосфатов, жирных кислот и минеральных веществ. Рентгено1рафические исследования крахмала показали, что гранула крахмала состоит из концентрических слоев, представляющих собой радиально расположенные кристаллические мицеллы 6. Размеры кристаллитов не превышают нм. Цепи главных валентностей крахмала упорядочены в пространстве друг с другом при помощи водородной связи или фосфатных остатков. Следует отметить, что прежде чем разорвать гликозидные связи в макромолекулах крахмала, необходимо нарушить кристалличность его гранул и перевести макромолекулы в растворенное состояние, т. I ную деструкцию. В промышленности для этой цели используют два подхода клейстеризацию в водной среде и сухое диспергирование механическую обработку непосредственно крахмала. В соответствии с этим все известные к настоящему времени способы деструкции крахмала условно можно разделить на две группы схема 1. Первую группу составят способы, основанные на некаталитической деструкции с образованием высокомолекулярных продуктов и используемые для повышения растворимости крахмала. Во вторую группу войдут способы, приводящие к расщеплению гликозидной связи и лежащие в основе получения сахаристых веществ 9. Дадим краткую характеристику каждому из представленных на схеме 1 способов. Механохимическая обработка заключается в измельчении гранул крахмала за счет дробления и истирания материала в шаровых мельницах 8. Изучая физические свойства крахмальных гранул, Керр и сотр. Рентгенограммы поврежденных гранул не отличались от снимков полностью аморфного вещества. По мнению авторов это доказывало, что нарушалась определенная ориентировка молекул, в результате чего терялась их кристалличность, а не просто кристаллы разламывались на части. При дальнейшем увеличении давления помоле размеры молекул уменьшались, и их восстанавливающие свойства повышались. Диспергированный таким образом крахмал полностью растворялся в воде. Метод глубокого диспергирования крахмалсодержащего сырья может использоваться в технологии спиртового производства 8. Сущность гидротермического метода состоит в предварительной клейстеризации водной суспензии крахмала и последующем высушивании клейстера в тонком слое на паровых барабанных вальцовых сушилках, разогретых до температуры 00С . Крахмальный клейстер, нанесенный на вальцы тонким слоем, высушивают за один оборот барабана, после чего сухую пленку снимают специальным ножевым устройством и подают в измельчитель ударного действия. В результате такой комбинированной обработки происходит деструкция гидратированных молекул полисахаридов и перестройка структуры крахмала за счет дегидратации тонкой пленки клейстера при высушивании. Этот способ используется для получения крахмалов см.