Ферментлар ёрдамида целлюлолитик чиқиндилардан қандли моддалар олиш

Ферментлар ёрдамида целлюлолитик чиқиндилардан қандли моддалар олиш
Ишлаб чиқилган технологияга мувофиқ, жўхори крахмалини 38-40% ли суспензиясини қуюлтирилган крахмални рециркуляциялайдиган қисми билан аралаштирилади ва фермент препарати билан крахмал икки маротаба суюлтирилади (асосий фермент – б-амилаза). Крахмал сути шнекли насос билан тўпловчи ускунадан инжекторга узатилади. Инжектор суспензияни ўткир буғ билан тез иситиш учун мўлжалланган. Иситилган крахмал клейстери (110°С) ушлаб турувчи ускунага юборилади, у ерда босим 0,3-0,4 МПа да ушлаб турилади. Сўнг суюлтирувчи асбобга юборилади, бу ерда қайнаб кетиш сабабли крахмални қўшимча деструкцияси содир бўлади.суюлтирувчи асбобда ушлаб туриш давомийлиги – 15-30 мин (100°С). Биринчи босқичда гидролиз даражаси 2-3% ни ташкил қилади. Қисман гидролизланган крахмал инжекторга юборилади, бу ерда сироп 140°С гача иситилади ва буғлатгичга сачратилади. Буғлатгичдаги ҳарорат 85-90°С бўлиб, у ердан сироп баъзида декстринизация босқичи деб аталувчи суюлтиришни иккинчт поғонасига юборилади. Буғлатгичдан кейин сиропга б-амилаза ферменти қўшилади; одатда бу босқичга ферментни умумий нормасидан 2/3 қисми берилади. Суюлтиришнинг 2-поғонасини охирида (1,5-3с) шакарланиш даражаси 14-17% гача етади.
Крахмални суюлтиришдан кейин гидролизат 34-35% концентрацияда бўлиб, йод билан кўк рангга кирмайди, унинг глюкоза эквиваленти 18-20% қовушқоқлиги – 20-25 МПахс ни ташкил қилади. Амилоглюкозидаза билан шакарланиш 50-60°С, рН=4,5 (4,2-4,7), 48-72с да ўтказилади. Сиропни шакарланиши 97-98% гача олиб борилади, бу эса сиропда 93-94% глюкоза миқдорига мувофиқ. Глюкоза эквиваленти 97-98% гача етказилганда (глюкоза миқдори 96-97%) крахмални шакарланиши тўхтатилади, бунинг учун сироп 90°С гача иситилади.
Шакарга айланган сироп эримайдиган моддаларни олиб ташлаш учун механик фильтрлаш станциясига юборилади.
Эритмани эрийдиган моддалардан тозалаш учун эса ион алмашинув ва кўмирли тозалаш билан амалга оширилади. Кўмирни тозалаш икки босқичда ўтказилади. Кукун шаклидаги кўмирни умумий сарфи 10-15 кг/1т ни ташкил қилади. Глюкоза гидролизатларини тозалаш босқичида кўмир умумий миқдорининг 40% и, фруктоза тутувчи сиропларни тозалаш учун эса 60% и ишлатилади. Гранулали кўмирни ишлатишда сорбент 600-800°С да сув буғи билан регенерирланиши ва қайта ишлатилиши мумкин.
Бўёвчи ва эрувчи моддалардан тозаланган глюкоза сиропи ион алмашинув тозалашга юборилади. Одатда, сульфостирол катионитлар ва кучсиз асосли анионитлардан, масалан, КУ-2-8 ва АНТ-Э21 дан фойдаланилади. Колонналар ионитлар билан, одатда, жуфт бўлиб ишлайди – сироп катион ва анион алмашинувдан кетма-кетликда ўтади.
Глюкоза изомерланиши.
ГФС ишлаб чиқаришни асосий операцияси глюкозани фруктозага изомерланиши ҳисобланади. Бунда қаттиқ асосга (масалан, титан оксиди – 30%, ДЭАЭ-целлюлоза – 30%, полистирол – 40%) бириктирилган (иммобилланган) глюкоизомераза фермент препаратларидан фойдаланилади.
Глюкоизомераза ҳужайраичи ферменти бўлиб, иммобилланган шаклда ишлатилиши керак. Иммобиллашни энг яхши усули ферментни ҳужайралар парчалангандан кейин турли ташувчиларга адсорбцияси ёки уни гельга киритиш ҳисобланади.
Изомерланиш учун оптимал шароитлар қуйидагича: 55-57°С, рН=7,5±7,8. Глюкоизомераза ингибиторлари кислород, кальций, мис, никель, рух ионлари ва бошқа баъзи моддалар ҳисобланади. Ферментни стабиллаштириш учун магний тузлари ванатрий гидросульфити қўшилади. Одатда изомерланишга 40-45% концентрациядаги сироп берилади. Сиропни фермент билан алоқасининг давомийлиги 20-24 соатни ташкил қилади, фермент сарфи – 0,07-0,1% масса. Изомерланишдан олдин ферментни фаоллаштириш учун сиропга MgSO₄ (0,025–0,015 моль/л) ёки CoSO₄ (0,0003–0,003 моль/л), микрофлора ўсишини сусайтириш учун эса – натрий ёки калий бисульфит (0,008-0,016% масса) қўшилади.
Реакция қайтар бўлгани учун тенглик глюкоза ва фруктозани эквимоляр мутаносиблигида белгиланади; амалиётда реакция фруктоза концентрацияси 40-42% га етганда тўхтатилади. Глюкоизомеразани 28-30 сутка давомидаишлатилади, бунда у ўзининг фаоллигини йўқотади ва уни ишлаб чиқаришдан олиб ташланади. Изомерланишдан кейин сироп ионитлар (катионит, анионит) билан қаттиқлик тузларидан тозаланади ва фаол кўмир билан рангсизлантирилади; сўнг эритма фильтрланади, 70-74% гача вакуум остида концентрланади ва 25-30°С гача совутилади.
Баъзи ҳолатларда ГФС-42 ни қўлланилиши глюкоза чўкмасини ҳосил бўлиши туфайли қийинлашади. Глюкоза кристалланишини олдини олиш учун сироп фруктозали фракция билан тўйинтирилади ва ГФС-55 олинади. Ширинлик бўйича ГФС-55 сахарозадан устунроқ туради ва ундаги глюкоза чўкмаси одатдаги шаоитларда сақланиши даврида ҳосил бўлмайди.
Фруктоза олиш
Глюкоза ва фруктозани хроматографик ажралиши, ўлчами 0,3-0,35 мм ли смола заррачалари билан тўлган колоннада ўтказилади. Колоннани юқориги қисмига ГФС-42 солинади, ва у сув билан сиқиб чиқарилади. Ажратиш учун сульфополистирол смоладан фойдаланилади. Унинг тикилиши учун эса,4-6% ли дивинилбензолдан фойдаланилади. Сульфокислотали гуруҳлар кальций ионларини тутади. Фруктоза кальций ионлари билан комплекс ҳосил қилиб, сорбент қаватидан глюкозага қараганда секинроқ ўтади. Шунинг учун, глюкоза колоннадан биринчи бўлиб ювилади ва изомерланишга юборилади; сўнг фруктоза билан тўйинган фракция ажратилади. Ажратиш 60°С да ўтказилади, бунда сиропнинг концентрацияси 40-60%. Фруктозали фракция 90% га яқин (ГФС-90) фруктоза тутиб, у ГФС-42 га қўшилади ва бунда ГФС-55 олинади. Фруктоза билан тўйинган сироп ионитларда қўшимча тозаланади ва фаол кўмир билан 75-77% гача концентрланади, ҳамда ГФС-55 маҳсулот кўринишида истеъмолчиларга юборилади. ГФС-42 ни 1-авлод сироплари, ГФС-55 ни эса 2-авлод сироплари деб номланади.