Полисахаридтерді алу мақсатында бидай сабанындағы химиялық қайта өңдеуді зерттеу

Полисахаридтерге бай, көмірсу құрамдас өсімдік биомассасын қолдануға деген қызығушылық оны қайта өңдеудің оңтайлы әдістерін іздеуге себепші болады.

Қалдықтарды өңдеудің негізгі критерлилеріне олардың - өлшемдері, құны, көлемі, қол жетімділігі және орналасуы, сондай-ақ химиялық құрамы және технологиялық қасиеттері болып табылады. Қазақстан Республикасының аумағында бидай - ауыл шаруашылығы дақылдарының арасында көшбасшы. Сол себепті біздің көз-қарасымыз бойынща бидай қалдықтарын өңдеудің болашағы бар. Олардың негізгі массасын бидай сабағы және осы техникалық дақылдардың ішінде оның тамырлары құрайды [1-2]. Қазақстанда бидай сабандардың көптеген мөлшері бидай плантацияларында қалып қояды. Бұл қалдықтардың салыстырмалы түрде шамалы бөлігі отын ретінде тұрмыстық қажеттіліктер үшін пайдаланылады. Бидай сабанын өңдеудің басқа да әрекеттері ауқымды тәжірибе жүзінде қолданылмаған. Жиі бұл қалдықтарды егін алқаптарында өртейді, негізінен оларды топырақпен бірге аударып жібереді, бұл дақылдың ауру қаупін тудырады және бидай өсірудің басты мәселелері болып табылады.

Осылайша, бидай сабанын Қазақстанда үлкен көлемді қолжетімді және болашағы бар ауыл шаруашылық өнімдерінің екінші ресурсы болып табылады.

Өсімдік биомассасынан көмірсулар алудың мүмкін тәсілдерінің бірі әлсіз қышқылдар арқылы гидролиздеу болып табылады.

Күкірт қышқылын қолдану арқылы бидай сабанын өңдеу технологиясын жасау, болашағы бар міндетердің бірі болып табылады.

Технологияның бәсекеге қабілеттілігін қамтамасыз ету және көмірсутегі бар шикізатты тиімді пайдалану үшін алдын-ала өңделетін шикізат процесі арзан болуы керек. Қышқылды гидолизатты алу үшін бидайсабанын қолданды. Оны 102⁰С 2 сағат бойы кептірген бірқалыпты ылғалдылыққы жеткізу үшін.

Өсімдік шикізатын алдын ала өңдеуді температурасы 50-120⁰С арнайы қондырғыда күкірт қышқылын араластырылып өндеген сонымен қатар температурасы 100-190⁰С -ге дейін 1,6 МПа артық қысым диапозында химиялық гидролиз процесін жүргізуге мүмкіндік туады. Бұл қодырғы майлы термостаттан температуралы дачиктен қыздырғыш және термореттегішштен көлемі 30 мл гидролизге арналан 6 капсуладан тұрады. Зерттеу нысаны аналитикалық таразыда тартылды.

Шикізат өнімдерін кептірілген капсулаларға орналастырып санаулы мөлшерде су және күкірт қышықылы ерітіндісін құйып отырды. Әр капсуланы бөлінген уақыттың 1/5 бөлігіне тең. Термостат капсулусынан алынған затты тез арада температурасы 10-15⁰С аралығында салқындатылған суға салды. Суытылған сынамаларды гидролизденбеген тұнбаны бөлу үшін центрифугалық тығынға салынады. Гидролизденген сынамаларды бөлу зертханалық автоматты центрифугада салқындатып жүргізіледі. Бөлініп алынған сұйықтық фракциясын, көмірсу құрамдас редуцирлеуші заттарды Мекен Шоорль әдісімен ал, полисахаридті құрамды қағазды хромотографиямен анықтайды.

Бидай сабанын кешенді өңдеудің жұмыстарын жасау тек қана экологиялық жағдайда ғана емес сонымен қатар биотехнологиялық өндірістерге және химиялық кәсіпорындар үшін қосымша өнім және шикізат алу үшін тиімді болып табылады. Бидай сабанын химиялық гидролизін зерттеу Осы жұмыстың мақсаты биотехнология және химия өнеркәсібі үшін қажетті бағалы өнімдердің шығымын көтеру. Бидай сабанының химиялық құрамы 1 кестеде көрсетілген. Деректер таңдалған өсімдік шикізатынан полисахаридтерді алуға жарамдылығын көрсетеді.

Кесте 1. Бидай сабаның химиялық құрамы.

Бидай сабанын алдын ала өңдеулі 190-250°С температура диапазонында жүзеге асырылып, күкірт қышқылының концентрациясы 0,6-дан 2,5 мас.% -ға дейін өзгерді.

Полисахаридтердің ыдырау реакциясынан қарағанда, рецидирлеуші заттардың (РЗ) максимальды шығымына қолжеткізу үшін қажетті температураны жоғарғы деңгейге дейін көтеру, қышқылдың жоғарылатуымен салыстырғанда өңдеудің ұзақтылығын қысқартуға септігін тигізді. Полисахаридтердің өнімділігі реакция температурасымен бірге жоғарылайды, 150°C - дан төмен температурада күкірт қышқылы концентрациясының әсері біршама байқалады, бірақ температураны 160⁰С көтергенде ол байқалмайды.

Бидай сабаны күкірт қышқылымен гидролиздеу ұзақтығы және температурасы 1600С - 1700С және 30 минутты құрады. Күкірт қышқылының концентрациясын жоғарылатқан кезде қанттың ыдырау жылдамдығы жоғарылады. Күкірт қышқылының оңтайлы концентрациясы массаның 1,77%. Бидай сабаны қайта өңдеу гидромодуляторын түрлендіру күкірт қышқылының температурасы 1500С, массасы 1,6% 1:3 тен 1:5 дейін жағдайда жүргізілді. РЗ ең көп шығымы 1:3,5, 1:5 және 1:5,8 гидромодульі кезінде сәйкесінше 26,8%, 27,0%, 29,2%. Гидролизаттың полисахаридті құрамы басым түрде глюкоза және ксилоза түрінде байқалды, олардың гидролизаттағы концентрациясы 25 г/л және 22 г/л құрады. Барлық гидролизатта глюкоза және ксилоза басым болды, олардың құрамы 21,4 тен 55,3 моль% және полисахаридтер суммасынан 13,7 ден 28,44моль% түрлендірілді.

Осылайша бидай сабаны күкірт қышқылының массасы 1,35%, температурасы 150⁰С, гидромодуль 1:3 кезінде 60 минут бойы қайта өңдеу, 7,6% редуцирлеуші заттар концентрациясы мен гидролизатты алу, оларды микробиологиялық кәсіпорындарда ұзағынан пайдалануға септігін тигізеді. 1:4,5 гидромодульін падалану кезінде редуцирлеуші заттардың максимальды концентрациясы гидролизат температурасы 160⁰С, күкірт қышқылы концентрациясының массаның 1,6% кезінде жетті. Редуцирлеуші заттардың шығымы бидай сабаның құрғақ затының 25,57% құрады. Бидай сабаны гидролизі барлық тәжірибе түрлерінде күкірт қышқылы массасы 1,6% және температура 150-160⁰С ең жақсы нәтижеге қол жеткізілді.

Әдебиеттер

1. Сушкова В.И., Воробьёва Г.И. Безотходная конверсия растительного сырья в биологически активные вещества,- Киров, 2007 - 204с.
2. Сербина Т.В. Разработка технологии активных углей из гуза-паи. Ав- тореф. Дис....канд.техн.наук. М. 1993.-56 с.
3. Харина М. В., Емельянов В.М. Исследование кинетики высокотемпературного гидролиза свекловичного жома сернистой кислотой // Вестник КТУ, №18. (2013)106-191-193 с.
4. Харина М. В., Емельянов В. М., Аблаев А. Р., Мокшина Н.Е., Ибрагимова Н.Н., Горшкова Т. А. Динамика выхода углеводов при высокотемпературном гидролизе пшеничной соломы сернистой кислотой // Химия растительного сырья. 2014. -№1-. С. 53-59.