1. VPLIV RAZLIČNIH NAČINOV PREDOBDELAVE SUROVE CELULOZE NA UČINKOVITOST ENCIMSKE HIDROLIZEMaša Iršič, 2016, magistrsko delo Opis: Namen magistrskega dela je bil proučiti vpliv različnih načinov predobdelave surove celuloze na učinkovitost encimske hidrolize.
Pri delu smo uporabljali mikrokristalinično celulozo, celulozo iglavcev (iglavci Pacifico), listavcev (listavci Bukocell) in evkaliptusa (evkaliptus Santa Fe). Preizkusili smo tri metode predobdelave. Testirali smo predobdelavo celuloze z ionsko tekočino - BMIMCl, s H2O2 ter avtoklaviranje v raztopini NaOH.
Encimsko hidrolizo smo izvajali v šaržnem reaktorskem sistemu EasyMax 102 (Mettler Toledo). Eksperimente smo izvajali 24 h pri temperaturi 45 C in pri vrtilni hitrosti mešala 200 min-1, uporabili smo med 0,5 in 1 mL encima celulaze in 50 mL acetatnega pufra s pH = 5. Koncentracijo nastale glukoze smo določili s spektrofotometrično metodo in uporabo UV-VIS spektrofotometra (Varian Cary 1-E UV-Visible).
Pri delu smo postopke predobdelave optimirali, saj smo tako zagotovili ustrezne procesne pogoje za večjo presnovo. Največjo presnovo celuloze smo dosegli po predobdelavi z ionskimi tekočinami. Presnova obdelane celuloze se je glede na presnovo neobdelane celuloze povečala iz 10 % na 62 %.
Ključne besede: Celuloza, predobdelava celuloze, encimska hidroliza, ionske tekočine, encim celulaza.
Objavljeno v DKUM: 15.07.2016; Ogledov: 2044; Prenosov: 153
 Celotno besedilo (2,37 MB) |
2. Razgradnja lignoceluloznega materiala trdnih organskih odpadkov z glivo Pleurotus ostreatus pred procesom anaerobne fermentacije v trdnem stanjuNataša Belšak Šel, 2015, doktorska disertacija Opis: Omejeni viri, visoke cene in okoljski vpliv fosilnih goriv narekujejo razvoj alternativnih virov energije, med katere spada tudi proizvodnja energije iz lignocelulozne biomase. Lignocelulozna biomasa (LB) kmetijskih, vrtnih in gozdarskih ostankov se v veliki količini kopiči na regionalnem zbirnem centru za ravnanje z odpadki, kjer jo uporabijo v procesu kompostiranja. Z našo nalogo smo raziskali možnosti proizvodnje bioplina iz lokalno zbrane LB. S tem namenom smo optimirali in nadgradili proces anaerobne fermentacije LB za pridobitev biometana, obnovljivega vira energije. Izdelali smo pilotni sistem šaržnih reaktorjev s strnjenim slojem in križnim pretakanjem izcedne vode, z namenom simulacije procesa na ustrezni velikosti glede na vstopno biomaso.
Pri izvedbi eksperimentov v reaktorjih na pilotnem merilu, smo glavni poudarek namenili študiji vpliva pretakanja izcedne vode med reaktorji na proizvodnjo bioplina. Rezultati tovrstnih poskusov so pokazali, da je pretakanje izcedne vode med reaktorji ključnega pomena za stabilnost procesa in povečano proizvodnjo bioplina.
Raziskave kažejo, da je proizvodnjo bioplina iz LB možno povečati z učinkovito predobdelavo. Nadgradnjo procesa anaerobne fermentacije smo izvedli z biološko predobdelavo LB. In sicer smo glivo P.ostreatus gojili direktno na LB, v nadaljevanju smo za razgradnjo LB uporabili le encime glive. V laboratorijskem sistemu AMPTS smo določili biometanski potencial LB in LB preraščeni z glivo. Postopek predobdelave LB, pri katerem smo glivo gojili direktno na vzorcih LB, se je izkazal za neučinkovitega, saj je bil biometanski potencial vzorcev preraščenih z glivo mnogo nižji od biometanskega potenciala LB, ki ni bil izpostavljen nobeni predobdelavi.
Naše raziskave smo nato nadaljevali v smeri gojenja glive na trdnem gojišču, sestavljenem iz pšeničnih otrobov in lignocelulozne biomase, in nato pridobivanja hidrolitičnih in oksidativnih encimov. Iz rezultatov encimskih aktivnosti smo ugotovili, da je gliva P. ostreatus, proizvedla celulitične encime v manjših količinah, medtem ko so bile lakaze, ki razgrajujejo ligninske komponente, proizvedene v velikih količinah. Glede na to, da veljajo lakaze tudi za širše industrijsko zanimive encime, smo z optimizacijo po Taguchi metodi raziskovali vpliv sestave gojišča na produktivnost lakaz. Optimizacija gojišča s Taguchi ortogonalno matriko L18 (21 × 37) se je izkazala za uspešno metodo, s katero smo pridobili podatke za sestavo gojišča na katerem izloči gliva P. ostreatus največ lakaz.
Za primerjavo učinkovitosti razgradnje LB z encimskim ekstraktom, pridobljenim iz gojišč P. ostreatus, smo uporabili dva komercialna encima. Rezultati so pokazali, da je bil encimski ekstrakt učinkovit pri razgradnji LB, kakor tudi pri razgradnji trdnega ostanka po fermentaciji.
Ključne besede: lignocelulozna biomasa, anaerobna fermentacija, lignocelulozni encimi, Pleurotus ostreatus, encimska hidroliza
Objavljeno v DKUM: 07.01.2016; Ogledov: 3359; Prenosov: 333
Celotno besedilo (2,71 MB) |
3. PRIMERJALNA ŠTUDIJA PREDELAVE SUROVE CELULOZE LISTAVCEV IN IGLAVCEVUrška Hajdinjak, 2015, diplomsko delo Opis: Osnovni cilj diplomskega dela je bil proučiti najučinkovitejšo predobdelavo celuloze listavcev in iglavcev kot alternativnega materiala za obnovljivo energijo. Za učinkovit potek hidrolize celuloze do glukoze smo določili ustrezne procesne pogoje in primerjali izkoristke reakcij.
Celulozo smo predobdelovali na več načinov; z mletjem, toplotno obdelavo, ionskimi tekočinami in fosforno (V) kislino. S predobdelavo smo zmanjšali področja kristaliničnosti, kjer so glukozne molekule med seboj povezane z močnimi vezmi.
Encimsko hidrolizo celuloze smo izvajali v reaktorju EasyMax 102 (Mettler Toledo) z encimi celulaze. Encimska hidroliza se največkrat izvaja v blagih procesnih pogojih, zato so bile reakcije učinkovite pri temperaturi 45 ˚C in pri uporabi acetatnega pufra (pH = 5). Reakcije so potekale 24 h, njihova izvedba je bila hitra in preprosta.
Produkt reakcij hidrolize je bila glukoza, katere koncentracijo smo določili s spektrofotometrično metodo. Na podlagi dobljenih rezultatov smo primerjali izkoristke reakcije s celulozo listavcev in iglavcev. Najučinkovitejša je bila kislinska predobdelava. Rezultati so pokazali najvišje presnove pri celulozi listavcev, v našem primeru evkaliptusa, saj so njegova celulozna vlakna najkrajša in najtanjša. Vsa uporabljena celulozna vlakna smo pred in po kislinski predobdelavi mikroskopirali ter jih posneli z FTIR spektrofotometrom. Posnetki so potrdili naše ugotovitve glede doseženih presnov posameznih reakcij.
Ključne besede: celuloza, vlakna, predobdelava celuloze, encimska hidroliza, encim celulaza
Objavljeno v DKUM: 03.11.2015; Ogledov: 2097; Prenosov: 209
Celotno besedilo (1,61 MB) |
4. Encimska razgradnja odpadnega mulja papirne industrijeMatjaž Kitak, 2015, magistrsko delo Opis: Primarni cilj magistrskega dela je bila študija možnosti koristne uporabe odpadnega mulja obstoječe papirnice. Ta material med drugim vsebuje tudi celulozo, za katero je znano, da ob ustrezni predobdelavi hidrolizira najprej do enostavnih sladkorjev, ti pa v naslednjem koraku fermentirajo do bioetanola. Hidrolizo celuloze smo izvajali ob prisotnosti specifičnega encima celulaze in iskali optimalne pogoje za njen najučinkovitejši potek. Reakcije alkoholne fermentacije v okviru tega dela nismo izvajali, saj so predhodne raziskave pokazale, da gre za dokaj enostavno reakcijo s 100-odstotnim izkoristkom.
Za izvajanje reakcije hidrolize smo uporabljali šaržni reaktorski sistem EasyMax 102. Sistem je bil izbran zaradi njegove enostavne uporabe, avtomatizacije, natančnosti in majhnih reaktorskih volumnov. Vse te lastnosti sistema smo ob eksperimentalnem delu dodatno potrdili.
Pri encimski hidrolizi smo zaradi majhnega izkoristka reakcije odpadni mulj predhodno obdelali z različnimi tehnikami predobdelave. Uporabili smo mletje, kislinsko predobdelavo z orto – fosforjevo kislino, alkalno hidrolizo z NaOH in oksidacijo s H2O2. S temi tehnikami smo spreminjali kristalinično strukturo celuloze na več amorfnih področjih.
Z eksperimentalnim delom smo določili in potrdili optimalne reakcijske pogoje encimske hidrolize odpadnega mulja (volumen encima, pH raztopine, čas reakcije in vrsto topila). Kot optimalno tehniko predobdelave smo izbrali kislinsko predobdelavo z orto – fosforjevo kislino. Pri tej je teoretično izračunana dnevna količina bioetanola znašala za bolj razredčeno raztopino ( = 1 g/L) 316 kg in za manj razredčeno raztopino ( = 3,5 g/L) 151 kg.
Ključne besede: odpadni mulj, encimska hidroliza, bioetanol, predobdelava
Objavljeno v DKUM: 21.10.2015; Ogledov: 1503; Prenosov: 126
Celotno besedilo (3,05 MB) |
5. ŠTUDIJA RAZGRADNJE ŠKROBA V ODPADNI VODI PAPIRNE INDUSTRIJEBlaž Sternad, 2014, diplomsko delo Opis: Cilj diplomskega dela je bil ugotoviti smiselnost postavitve industrijskega procesa pridobivanja etanola iz raztopine škroba, ki je nastala kot odpadni produkt pri premazanju papirja. Najprej smo ugotovili učinkovitost reakcije, nato pa na podlagi dobljenih rezultatov simulirali industrijski proces in postavili njegovo ekonomsko analizo. Uporabili smo reakcijo v treh stopnjah, prvi dve stopnji sta bili hidrolizi škroba v glukozo s pomočjo imobiliziranih encimov α-amilaze in β-glukozidaze, zadnja stopnja pa je bila alkoholna fermentacija s pomočjo imobiliziranih encimov kvasovk Saccharomyces Cerevisiae. Učinkovitost reakcije smo ugotavljali z medsebojnim primerjanjem teoretičnega in praktičnega izkoristka reakcije. Teoretični izkoristek smo izračunali stehiometrično, medtem, ko smo praktični izkoristek določili z eksperimentalnimi raziskavami v laboratoriju. Koncentracijo etanola smo izmerili na osnovi meritev s FT-IR spektrofotometrom in z metodo umeritvene krivulje.
S programom Aspen Plus smo simulirali separacijski del procesa, nato smo skonstruirali celotno procesno shemo. Na osnovi aktualnih cen opreme, surovin in encimov smo določili letni dobiček in vračilno dobo investicije.
Ključne besede: Škrob, Hidroliza, Encimska fermentacija, Procesna shema
Objavljeno v DKUM: 27.02.2014; Ogledov: 1962; Prenosov: 202
Celotno besedilo (1,71 MB) |
6. ENCIMSKO KATALIZIRANE REAKCIJE V IONSKIH TEKOČINAH IN V SUPERKRITIČNEM OGLJIKOVEM DIOKSIDUMuzafera Paljevac, 2010, doktorska disertacija Opis: Namen doktorske disertacije je bil razviti nove, alternativne metode encimsko katalizirane kinetične resolucije sekundarnih alkoholov v ne-konvencionalnih topilih, kot so ionske tekočine in superkritični ogljikov dioksid. Ionske tekočine predstavljajo zanimiv razred topil za encimsko katalizirane reakcije.
Uvodoma smo sintetizirali tri različne ionske tekočine, in sicer 1-butil-3-metilimidazolijev klorid, 1-butil-3-metilimidazolijev heksafluorofosfat in 1-butil-3-metilimidazolijev tetrafluoro-borat, z namenom, da v ionskih tekočinah določimo aktivnost in stabilnost prostih in imobiliziranih encimov različnega izvora. Nadalje smo ionske tekočine uporabili kot reakcijski medij za encimsko katalizirano transesterifikacijo (R,S)-1-feniletanola z vinil acetatom, kjer smo pri atmosferskem tlaku določili 1-butil-3-metilimidazolijev tetrafluoroborat kot najprimernejši reakcijski medij in imobilizirano lipazo B iz Candida antarctica kot najprimernejši biokatalizator za omenjeno reakcijo. Za transesterifikacijo (R,S)-1-feniletanola z vinil acetatom, izvedeno v 1-butil-3-metilimidazolijevem tetrafluoro-boratu pri atmosferskem tlaku in katalizirano z imobilizirano lipazo B, smo optimirali reakcijske parametre, kot so koncentracija biokatalizatorja, substratov in topila, temperatura in hitrost mešanja reakcijske zmesi.
Imobilizirano lipazo B iz Candida antarctica smo uspešno uporabili kot biokatalizator za encimsko katalizirano transesterifikacijo (R,S)-1-feniletanola tudi v superkritičnem ogljikovem dioksidu in v dvo-faznem sistemu superkritični ogljikov dioksid/ionska tekočina. V superkritičnem ogljikovem dioksidu smo proučili vpliv koncentracije lipaze, temperature, tlaka in vrste donorja acilne skupine na aktivnost lipaze. V dvo-faznem sistemu superkritični ogljikov dioksid/ionska tekočina pa smo proučili vpliv koncentracije ionske tekočine 1-butil-3-metilimidazolijevega tetrafluoroborata na potek reakcije.
Ključne besede: encimska sinteza, celulaza, lipaza, hidroliza, esterifikacija, transesterifikacija, kinetična resolucija, racemne zmesi, sekundarni alkoholi, ionske tekočine, superkritični ogljikov dioksid
Objavljeno v DKUM: 25.10.2010; Ogledov: 4453; Prenosov: 564
Celotno besedilo (4,60 MB) |
7. |
