БУДАПЕШТЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЇ І ЕКОНОМІКИ Докторська дисертація Нові можливості використання побічних продуктів вирощування та переробки кукурудзи Автор: Гергелі Калман Науковий керівник: д-р Іштванне Речі Факультет хімічного машинобудування
Подяка Перш за все, я хотів би подякувати своєму керівнику, доктору Каталін Речі. Він постійно підтримував мою роботу та розвиток з професійної та людської точок зору, і я міг звернутися до нього за порадою чи допомогою в будь-який час під час навчання. Дякуємо консультантам д-ру Еніку Варга та д-ру Жолту Шенгіелю, які надали надзвичайну допомогу своїми порадами та досвідом, особливо на початку моєї відомчої діяльності, що значно полегшило початок моєї дослідницької та публікаційної роботи, але я міг розраховувати на них пізніше. Дякую доктору Каталін Рецег, доктору Сандору Темьоскезі та доктору Белі Сіманді за те, що вони передавали мені найкращі свої професійні знання кожного разу, коли я їх відвідував. Дякую Міклошу Бабіку, нашому безцінному техніку, що полегшив мою лабораторну роботу з його практичним досвідом. Я хотів би подякувати усім своїм співробітникам, які працюють у групі, за допомогу зі своїми ідеями, порадами та створення довіреної спільноти. Нарешті, я хотів би подякувати своїм батькам та братам та сестрам за те, що вони були поруч і підтримали мене, щоб ця дисертація могла народитися один раз. 2
Заява Я, нижчепідписаний, Гергелі Кальман, заявляю, що я сам підготував цю докторську дисертацію і використовував лише надані джерела. Будь-яка частина, яку я взяв з іншого джерела, дослівно або в тому ж змісті, але переформульована, була чітко позначена зазначеним джерелом. Будапешт, 27 лютого 2008 р., Підпис 4
Зміст Список публікацій. 3 1. Вступ. 6 2. Літературна довідка. 10 2.1. Вирощування та промислова переробка кукурудзи. 10 2.2. Лігноцелюлози. 14 2.2.1. Целюлоза. 15 2.2.2. Геміцелюлоза. 15 2.2.3. Лігнін. 16 2.2.4. Біоетанол з лігноцелюлоз. 17 2.3. Крохмаль. 21 2.3.1. Біоетанол з крохмалю. 21 2.4. Олія з кукурудзяних волокон. 22 2.5. Масло кукурудзяних зародків. 26 2.6. Білок. 26 3. Об’єктивна. 27 4. Матеріали та методи. 28 4.1. Використані матеріали. 28 4.2. Використані методи. 29 5. Результати та їх оцінка. 36 5.1. Утилізація стебел кукурудзи. 36 5.2. Утилізація кукурудзяної клітковини. 47 5.2.1. Екстракція та гідроліз крохмалю. 49 5.2.2. Розведена обробка сірчаною кислотою. 54 5.2.3. Гідроліз за допомогою ферментного комплексу целюлази. 56 5.3. Утилізація зародкової крупи. 63 5.4. Розробка аналітичних методів. 66 5.4.1. Визначення вмісту крохмалю. 66 5.4.2. Визначення вмісту геміцелюлози. 67 5.4.3. Визначення вмісту лігніну. 67 5.4.4. Фактор відновлення цукру (SRF). 68 5.4.5. Визначення вмісту полісахаридів після екстракції. 68 6. Короткий зміст, тези. 70 Список літератури. 72 5
1. Вступ Кількість та використання побічних продуктів від вирощування та переробки кукурудзи залежать від майбутніх цілей сільського та лісового господарства, з одного боку, та використання біомаси, з іншого. Як управління земельними ресурсами, так і обробка біомаси мають значний вплив на викиди вуглецю та метану людини, тому, як очікується, у майбутньому ця діяльність відіграватиме важливу роль у збереженні клімату та природи. Відповідно до звіту МГЕЗК Міжурядової групи з питань зміни клімату за 2007 рік (МГЕЗК, 2007), дуже ймовірно, що XX. Причина глобального потепління спостерігається з середини Російської Федерації збільшення концентрації парникових газів (вуглекислого газу, метану, закису азоту тощо), що спостерігається за той же період. Збільшення концентрації парникових газів можна пояснити діяльністю людини, насамперед спаленням викопного палива та викоріненням природної рослинності (Філлах-Белладжіо, 1987, VAHAVA, 2002, www.ipcc.ch, рисунки 1, 2). No1 Рисунок 2: Атмосферна концентрація парникових газів Рисунок 1: Відхилення середньої температури атмосфери від середньої за період 1961-90 Фігура 3. 1 6
1985). Також розпочато дослідження біоконверсії лігніну, однак результатів не повідомляється. 2.2.4. Біоетанол з лігноцелюлоз Вміст полісахаридів у лігноцелюлозах можна гідролізувати двома способами: за допомогою мінеральних кислот або ферментів. З мінеральних кислот сірчана кислота є найбільш ефективною. При використанні у високих (> 5%) концентраціях, низьких (