Cтраница 3
На рис. 6.2 приведены теоретические кинетические кривые образования целлобиозы и глюкозы при ферментативном гидролизе целлюлозы в реакторе периодического действия, полученные расчетом на ЭВМ в рамках рассматриваемой модели, а также экспериментальные данные. Как видно из рисунка, теоретические зависимости хорошо согласуются с экспериментальными. [31]
Работы здесь направлены на создание процесса получения этанола из древесины и других целлюлозосодержащих материалов путем ферментативного гидролиза целлюлозы и последующей ферментации. Ведутся работы по генетической инженерии целлюлаз. [32]
В заключение данной главы следует отметить, что в целом описанные в литературе математические модели позволяют достоверно предсказывать ход ферментативного гидролиза целлюлозы в условиях, использованных исследователями для осуществления процесса, и могут быть применены для его оптимизации. Однако практически все модели проверялись в лабораторных условиях. При масштабировании процесса могут возникнуть дополнительные сложности и, возможно, модели потребуют дальнейшей доработки. [33]
Теоретическое значение подобных эмпирических подходов, однако, не совсем ясно, и полученные закономерности трудно интерпретировать с точки зрения механизма ферментативного гидролиза целлюлозы. Кроме того, как правило, эмпирические модели не позволяют предсказывать результаты гидролиза при широком варьировании условий его проведения. [34]
Одним из основных негативных факторов, ограничивающих эффективность гидролиза, является ингибирование продуктами реакции ( целлобиозой и глюкозой), что учитывается практически во всех моделях ферментативного гидролиза целлюлозы. Модели отличаются по тому, какой из продуктов ингибирует соответствующий фермент, а также по типу ингибирования. [35]
Система уравнений ( 118 - 121) нелинейна, и при ее решении в аналитическом виде возникают определенные математические трудности. Однако на практике кинетика ферментативного гидролиза целлюлозы зачастую описываются более простыми закономерностями, и здесь представляет интерес проанализировать возможные допущения и получить упрощенные аналитические уравнения для описания текущих концентраций промежуточных метаболитов и продуктов гидролиза и скоростей их накопления. [36]
Данный проект ориентирован на разработку оптимальных высокоэффективных, экологически чистых и малоотходных процессов биоконверсии растительного сырья с целью утилизации сельскохозяйственных, промышленных и городских отходов и получения экологически чистых натуральных пищевых продуктов, а также созданию и оптимизации оборудования и производственных процессов в области биотехнологии. В основе разрабатываемых технологий лежит ферментативный гидролиз целлюлозы, крахмала, метаболизм этанола и глубинное культивирование микроорганизмов - продуцентов целлюлозы. [37]
Использованные приемы математического моделирова-я позволяют, в принципе, оптимизировать состав ферментного епарата для гидролиза целлюлозы путем смешения индивиду-ьных целлюлолитических компонентов. Поэтому при математическом моделирова -: и ферментативного гидролиза целлюлозы обычно используют угие приемы. [38]
Использованные приемы математического моделирования позволяют, в принципе, оптимизировать состав ферментного препарата для гидролиза целлюлозы путем смешения индивидуальных целлюлолитических компонентов. Однако, как правило, данные подходы не позволяют предсказывать ход гидролиза в реальных условиях процесса, тем более - до значительных степеней конверсии субстрата. Поэтому при математическом моделировании ферментативного гидролиза целлюлозы обычно используют другие приемы. [39]
Модель гидролиза целлюлозы в колонном реакторе позволила адекватно описать распределение ферментов по длине реактора при их адсорбции на поверхности субстрата и предсказать зависимости концентрации продуктов на выходе из реактора от времени при различных степенях заполнения субстрата адсорбированными ферментами и различных скоростях потока. Кроме того модель позволяет рассчитать такие важные параметры, как производительность реактора и степень конверсии субстрата за различное время гидролиза. На рис. 6.3 и 6.4 приведены примеры расчетов параметров процесса ферментативного гидролиза целлюлозы в проточном колонном реакторе. [40]
Одной из главных особенностей рассматриваемых систем является то, что субстрат нерастворим. Известно, что существенное влияние на эффективность гидролиза целлюлозы оказывают ее структурные особенности и, в частности, такие параметры, как степень кристалличности и удельная площадь поверхности, доступная ферментам. Данные параметры, а также реакционная способность целлюлозы могут значительно меняться в ходе гидролиза, причем закономерности изменений остаются во многом неясными. В ранних моделях ферментативного гидролиза целлюлозы ( до 1979 - 1980 гг.) структурные особенности субстрата, как правило, не учитьюались, и целлюлоза рассматривалась как однородный полимер, реакционная способность которого в ходе гидролиза остается постоянной. В большинстве более поздних моделей структурные особенности субстрата и изменение его реакционной способности в течение реакции принимаются во внимание. При этом наиболее часто целлюлоза рассматривается как субстрат, состоящий из аморфной и кристаллической частей, которые гидролизуются с различными скоростями. [41]
В заключение данной главы следует отметить, что в целом описанные в литературе математические модели позволяют достоверно предсказывать ход ферментативного гидролиза целлюлозы в условиях, использованных исследователями для осуществления процесса, и могут быть применены для его оптимизации. Однако практически все модели проверялись в лабораторных условиях. При масштабировании процесса могут возникнуть дополнительные сложности и, возможно, модели потребуют дальнейшей доработки. Кроме того, следует ожидать, что с развитием знаний о механизме ферментативного гидролиза целлюлозы, свойствах ферментов, осуществляющих деструкцию лигноцеллюлозных материалов, и свойствах субстрата модели будут подвергаться дальнейшей детализации. [42]