Розробка технологічного процесу одержання біорозкладаних полімерів на основі молочної кислоти
Оскільки полімерна упаковка є зручною, дешевою, естетичної, то очікувати її повної заміни на паперову, скляну, тканинну або з інших нешкідливих матеріалів безперспективно.
У зв'язку з цим актуальна і необхідна розробка промислових процесів одержання нових високомолекулярних сполук, які зберігали б всі фізико-механічні та експлуатаційні властивості випускаються в даний час багатотоннажних пластиків, але разом з тим були б здатні до биоразложению в умовах навколишнього середовища протягом нетривалого проміжку часу [4 - 6].
полімолочной кислота - поліефір на основі молочної кислоти - відповідає цим вимогам, володіючи високими споживчими властивостями і здатністю до биоразложению під (впливом вологи, світла і відповідних мікроорганізмів.
Ще одна перевага полімолочной кислоти, як альтернативи традиційним полімерам, полягає в тому, що вихідним сировиною для її отримання служать поновлювані рослинні продукти, головним чином глюкоза, що створює додатковий стимул для розвитку виробництва зерна.
При отриманні пластиків на основі полімолочной кислоти з високими фізико-механічними властивостями використовується оптично чистий молочна кислота, представляє собою L - або D-ізомери.
Нижче основну увагу буде приділено проблемі синтезу і перетворення//-Молочної кислоти, як найбільш широко використовуваної для промислового виробництва полілактиду (полімолочной кислоти). Саму молочну кислоту отримують шляхом ферментації глюкози з використанням в якості мікробних продуцентів різних штамів бактерій або міцеліал'них грибів роду Rhizopus [9 - 12].
При використанні бактеріальних продуцентів досягається більш 90% конверсії глюкози в молочну кислоту, при цьому частка//-молочної кислоти може становити більше 98%. Гідність бактеріальних штамів - висока швидкість синтезу молочної кислоти (середня швидкість більше 5 г/л на годину). Деякі бактеріальні продуценти дозволяють проводити ферментацію при підвищеній температурі (вище 50 а С), що істотно знижує вимоги до стерильності процесу. Недоліком бактеріальних продуцентів вважається необхідність використання в ході ферментації щодо дорогих компонентів поживних середовищ. p> Штами міцеліальних грибів Rhizopus як продуценти молочної кислоти здатні забезпечити практично 100%-ве освіта L * форми, при цьому вони більш кіслототолерантни. Важливо відзначити, що при ферментації грибів Rhizopus використовуються дешевші поживні середовища. Отримана після ферментації культуральна рідина безбарвна і містить значно менше трудноотделяемая домішок, ніж рідина, отримана при використанні бактеріальних штамів.
До переваг Rhizopus oryzae відноситься також здатність перетворювати на молочну кислоту різні цукру, в тому числі пентози. Для цих продуцентів розроблені ферментаційні процеси отримання молочної кислоти з різних гідролізу-тов Rhizopus.
До числа недоліків цих грибів можна віднести освіту поряд з молочною кислотою інших органічних кислот і спиртів (до 10%).
В даний час в промисловості зазвичай реалізується періодичний процес ферментації, коли на першому етапі вирощується біомаса мікробного продукту, а на другому здійснюється синтез молочної кислоти при додаванні в ферментаційне середу необхідної кількості глюкози. У таких процесах повний цикл ферментації становить 48 - 72 год
біорозкладаний полімер полімолочна кислота
В
У всіх відомих ферментаційних процесах ефективний синтез молочної кислоти можливий тільки при рН = 5 + 7, що вимагає використання різних нейтралізують агентів, переважно основних сполук кальцію. Утворені солі молочної кислоти надалі подкисляют і після додаткових етапів очищення з реакційної маси виділяється/молочна кислота високого ступеня чистоти.
У процесі ферментації в якості нейтралізують агентів можна використовувати і гідроксид натрію (утворюються водорозчинні солі), що надалі дозволить вирішити питання виділення і очищення кислоти з використанням мембранних технологій, що значно скоротить кількість стічних вод і твердих відходів, проте в даний час такі процеси менш рентабельні.
Одним з перспективних напрямів створення високоефективного процесу отримання оптично активної молочної кислоти є розроблення способів ферментації при низьких значеннях рН. Для вирішення цього завдання потрібно створення рекомбінантних продуцентів, стійких в кислому середовищі і здатних здійснювати синтез молочної кислоти в аеробних умовах з отриманням додаткової енергії при окисленні киснем.
Існуючі технології одержання молочної кислоти дозволяють забезпечити конкурентоспроможність виробництва полілактиду в порівнянні з традиційними полімерами, завдяки чому в даний час виробництво молочної кислоти в світі активно розвивається.
Саме на основі молочної кислоти проводилися дослідження з розробці умов олигомеризации молочної кислот...
