AGRIS - 

2023

Кожевников, Александр Юрьевич | Шестаков, Семен Леонидович | Сыпалова, Юлия Александровна

In this article, we represented the review of literature data about the study of lignin as one of the most abundant biopolymers. The review is based on the articles published in the most quoted world publishing. It is noted that already nowadays the lignin is considered as a powerful renewable source of valuable organic raw materials, also it’s pointed that potential possibilities of lignin valorization are much wider than those are used in present times. The special attention is paid to the structure and molecular organization of birch lignin, which wood is actively utilized in chemical industry, meanwhile the hardwood lignins are less studied in literature than softwood lignins. The authors touched the most basic methods of research of such complex and irregular polymer as lignin, methods’ advantages, disadvantages and perspectives are analyzed. It is noted that nowadays the most effective methods of lignin structure units study are pyrolisys gas chromatography and nuclear magnetic resonance. The article describes various ways of lignins isolation from the wood, and influence of the isolation way on the structure of isolated substance. Also, the structural features of birch lignin and its differences from other species are shown. | В статье представлен обзор литературных данных по изучению лигнина как одного из наиболее распространенных биополимеров. Обзор составлен по статьям, опубликованным в наиболее цитируемых мировых изданиях. Отмечается, что уже на сегодняшний день лигнин рассматривается как мощный возобновляемый источник ценного органического сырья, при этом указывается, что потенциальные возможности валоризации лигнина гораздо шире, чем те, что используются в настоящее время. Особое внимание уделено структуре и молекулярной организации лигнина березы, чья древесина активно применяется в химической промышленности, при этом лигнинам лиственных пород в литературе уделяется гораздо меньшее внимание, чем лигнинам хвойных пород. Затронуты основные методы исследования структуры такого сложного и нерегулярного биополимера, как лигнин, разобраны их преимущества, недостатки и перспективы. Отмечается, что на сегодняшний день наиболее эффективными методами для исследования структурных звеньев лигнинов являются пиролитическая газовая хроматография и методы спектроскопии ядерного магнитного резонанса, в сочетании одномерной и двумерной спектроскопии. Описаны различные способы выделения лигнинов из древесины и проанализировано влияние способа выделения на структуру выделяемого вещества. Показаны структурные особенности лигнинов некоторых растений, в частности, лигнина древесины березы и их отличия от лигнинов других пород.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2021

Мингазова, Лейсан Азатовна | Крякунова, Елена Вячеславовна | Канарская, Зося Альбертовна | Канарский, Альберт Владимирович | Кручина-Богданов , Игорь Вадимович | Белкина, Екатерина Васильевна

Цель настоящей работы – разработка технологии подготовки нейтрально-сульфитных щелоков, образующихся при получении волокнистых полуфабрикатов – целлюлозы из древесины березы для последующего использования в качестве питательной среды для культивирования микроорганизмов. Кислотный гидролиз проводили при температуре 100 °С при соотношении 10%-ного раствора серной кислоты к пробе щелока 1 : 1. Ферментативный гидролиз нейтрально-сульфитных щелоков осуществляли ферментными препаратами Accellerase XY и Accellerase XC при температуре 50±2 и 60±2 °С. Окончание гидролиза определялось по прекращению увеличения содержания редуцирующих веществ (РВ) в гидролизате. Исходный нейтрально-сульфитный щелок содержал 9.4% сухих веществ, 2.17% редуцирующих веществ, рН 5.3±0.2. Показано, что в результате ферментативного гидролиза происходит снижение содержания нерастворимого сухого остатка в гидролизате до 8.32 и 8.41% соответственно, а при кислотном гидролизе – до 7.8%. Содержание РВ в нейтрально-сульфитном щелоке после кислотного гидролиза увеличивается в среднем в 3 раза, тогда как после ферментативного гидролиза – максимум в 2 раза.Методом газожидкостной хроматографии было установлено, что в полученных гидролизатах преобладают пентозы. Микробиологическая переработка сред с подобным углеводным составом возможна рядом штаммов микроорганизмов, способных ассимилировать пентозы, например, дрожжеподобными грибами семейства Saccharomycetaceae и бактериями семейства Enterobacteriaceae. | The aim of this work is to develop a technology for the preparation of neutral-sulfite liquors formed during the production of fibrous semi-finished products - cellulose from birch wood - for subsequent use as a nutrient medium for the cultivation of microorganisms. Acid hydrolysis was carried out at a temperature of 100 °С at a ratio of a 10% sulfuric acid solution to a liquor sample of 1 : 1. Enzymatic hydrolysis of neutral sulfite liquors was carried out with the enzyme preparations Accellerase XY and Accellerase XC at 50±2 °C and 60±2 °C. The end of hydrolysis was determined by the cessation of the increase in the content of reducing substances (RS) in the hydrolyzate. The original neutral sulphite lye contained 9.4% dry matter, 21.7 g/l of reducing substances, pH 5.3±0.2. It has been shown that as a result of enzymatic hydrolysis, the content of insoluble dry residue in the hydrolyzate decreases to 8.32% and 8.41%, respectively, and during acid hydrolysis – to 7.8%. The content of RS in neutral sulfite lye after acid hydrolysis increases by an average of 3 times, while after enzymatic hydrolysis - a maximum of 2 times.It was found by gas-liquid chromatography that pentoses predominate in the obtained hydrolysates. Microbiological processing of media with a similar carbohydrate composition is possible by a number of strains of microorganisms capable of assimilating pentoses, for example, yeast-like fungi of the Saccharomycetaceae family and bacteria of the Enterobacteriaceae family.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2018

Хакимова

The work is devoted to increase in complexity of use of wood raw materials – one of the most important directions in solution to complying with the modern requirements of rational environmental management and environmental protection.Features of impregnation by bisulfite sulfite cooking acid and regularities of bisulfite delignification of young and ripe fir-tree and birch wood have been investigated. It is shown that young thin wood of both breeds becomes impregnated by bisulfite sulfite cooking acid much quicker, than ripe. The nature of delignification processes for young and ripe wood are identical, however intensity of processes is much lower for young wood.It has been established that cellulose derived from young wood is ground easier and has higher mechanical strength rates than from ripe. However cellulose from young wood is dehydrated slightly more difficultly and has the increased water-retaining what is connected with differences in sizes and properties of fibers of young and ripe wood.Cellulose yields of young and ripe wood differ insignificantly. Cellulose from young birch wood characterized by a somehow lowered owing due to the higher content of knots of this wood.Young wood is dignified by bisulfite cooking liquor without difficulties, but slightly more slowly in comparison with the corresponding ripe wood breed. The research results showed that the young (thin) fir-tree and birch wood of which is formed at cleaning cutting is the considerable reserve stock of wood raw materials which can be successfully utilized fibrous semi-finished products production, in particular in bisulfite cellulose. | Работа посвящена повышению комплексности использования древесного сырья – одного из важнейших направлений решения современных требований рационального природопользования и охраны окружающей среды.Исследованы особенности пропитки бисульфитной варочной кислотой и закономерности бисульфитной делигнификации молодой и спелой древесины ели и березы. Показано, что молодая тонкомерная древесина обеих пород пропитывается бисульфитной варочной кислотой значительно быстрее, чем спелая. Характер процессов делигнификации для молодой и спелой древесины одинаковый, однако интенсивность процессов заметно ниже для молодой древесины.Установлено, что целлюлоза из молодой древесины размалывается легче и имеет более высокие показатели механической прочности, чем из спелой; однако целлюлоза из молодой древесины обезвоживается несколько труднее и обладает повышенной водоудерживающей способностью, что связано с различиями размеров и свойств волокон молодой и спелой древесины.По выходу целлюлозы из молодой и спелой древесины различаются несущественно. Целлюлоза из молодой древесины березы отличается несколько пониженным выходом вследствие большей сучковатости этой древесины.Молодая древесина делигнифицируется бисульфитным варочным раствором без затруднений, но несколько медленнее по сравнению со спелой древесиной соответствующей породы. Результаты исследований показали, что молодая (тонкомерная) древесина ели и березы, образующаяся при рубках ухода за лесом, является значительным резервом древесного сырья, которая может быть успешно утилизирована при производстве волокнистых полуфабрикатов, в частности, бисульфитной целлюлозы.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2018

Хакимова

The work is devoted to increase in complexity of use of wood raw materials – one of the most important directions in solution to complying with the modern requirements of rational environmental management and environmental protection.Features of impregnation by bisulfite sulfite cooking acid and regularities of bisulfite delignification of young and ripe fir-tree and birch wood have been investigated. It is shown that young thin wood of both breeds becomes impregnated by bisulfite sulfite cooking acid much quicker, than ripe. The nature of delignification processes for young and ripe wood are identical, however intensity of processes is much lower for young wood.It has been established that cellulose derived from young wood is ground easier and has higher mechanical strength rates than from ripe. However cellulose from young wood is dehydrated slightly more difficultly and has the increased water-retaining what is connected with differences in sizes and properties of fibers of young and ripe wood.Cellulose yields of young and ripe wood differ insignificantly. Cellulose from young birch wood characterized by a somehow lowered owing due to the higher content of knots of this wood.Young wood is dignified by bisulfite cooking liquor without difficulties, but slightly more slowly in comparison with the corresponding ripe wood breed. The research results showed that the young (thin) fir-tree and birch wood of which is formed at cleaning cutting is the considerable reserve stock of wood raw materials which can be successfully utilized fibrous semi-finished products production, in particular in bisulfite cellulose. | Работа посвящена повышению комплексности использования древесного сырья – одного из важнейших направлений решения современных требований рационального природопользования и охраны окружающей среды.Исследованы особенности пропитки бисульфитной варочной кислотой и закономерности бисульфитной делигнификации молодой и спелой древесины ели и березы. Показано, что молодая тонкомерная древесина обеих пород пропитывается бисульфитной варочной кислотой значительно быстрее, чем спелая. Характер процессов делигнификации для молодой и спелой древесины одинаковый, однако интенсивность процессов заметно ниже для молодой древесины.Установлено, что целлюлоза из молодой древесины размалывается легче и имеет более высокие показатели механической прочности, чем из спелой; однако целлюлоза из молодой древесины обезвоживается несколько труднее и обладает повышенной водоудерживающей способностью, что связано с различиями размеров и свойств волокон молодой и спелой древесины.По выходу целлюлозы из молодой и спелой древесины различаются несущественно. Целлюлоза из молодой древесины березы отличается несколько пониженным выходом вследствие большей сучковатости этой древесины.Молодая древесина делигнифицируется бисульфитным варочным раствором без затруднений, но несколько медленнее по сравнению со спелой древесиной соответствующей породы. Результаты исследований показали, что молодая (тонкомерная) древесина ели и березы, образующаяся при рубках ухода за лесом, является значительным резервом древесного сырья, которая может быть успешно утилизирована при производстве волокнистых полуфабрикатов, в частности, бисульфитной целлюлозы.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2014

Макаревич, Николай Анатольевич | Богданович, Николай Иванович | Третьяков, Сергей Иванович | Коптелова, Елена Николаевна

Предложено экспоненциальное уравнение диффузионной кинетики адсорбции, экстракции, сушки для растительного сырья с параметром g, учитывающим межчастичные взаимодействия в капиллярно-пористой анизотропной структуре твердой фазы: (Xt - Xр)/(X0 - Xр) = Bmexp(-krt)g, где Xt, X0, Xр, - текущее, начальное, равновесное значение либо поверхностного натяжения s, либо адсорбции Г, либо концентрации С, либо влагосодержания W, Bm- константа, зависящаяот формы (пористости) и природы частиц твердой фазы,kr - константа скорости, t - время. Рассмотрены алгоритмы расчета эффективных D* и истинных D коэффициентов диффузии процессов экстракции коры березы и сушки опилок березы в модельных приближениях частиц твердой фазы в виде неограниченной пластины, бесконечного цилиндра и шара. Установлено, что отклонению от идеальности в реальных процессах адсорбции и экстракции соответствуют значения g £ 1, а в процессе сушки g ³ 1. | For adsorption, extraction, drying of substances from vegetable raw materials with the parameter g considering the interpartial interactions in capillary and porous anisotropic structure of a solid phase the exponential equation of diffusion kinetics it is offered. Algorithms of calculation are considered also a comparative assessment of coefficients of molecular diffusion of process of extraction of birch bark by a traditional method and taking into account the interpartial interactions in system is carried out. Effective and true diffusion factors of process of drying of sawdust of a birch in model approaches of particles of a solid phase in the form of an unlimited plate, the infinite cylinder and a full-sphere are calculated.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation