Биоконверсия отходов переработки грецкого ореха для получения сорбционных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Севастьянова Анна Дмитриевна
Севастьянова Анна Дмитриевна
кандидат наук
2025
- Специальность ВАК РФ00.00.00
- Количество страниц 156
Оглавление диссертации кандидат наук Севастьянова Анна Дмитриевна
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ ЦЕЛЬНЫХ ОРЕХОВ И СПОСОБЫ ИХ БИОКОНВЕРСИИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТОВ
1.1 Неразрушающие методы контроля качества сельскохозяйственной продукции
1.2 Переработка растительных отходов для получения неселективных сорбентов
1.2.1 Поллютанты промышленных сточных вод
1.2.2 Комбинированные биосорбенты для очистки природных и технических водных сред
1.2.3 Биоконверсия лигноцеллюлозных отходов
1.3 Ферментные системы
1.4 Получение сорбентов из отходов переработки грецкого ореха
1.4.1 Химический состав и структура скорлупы грецкого ореха
1.4.2 Опыт применения скорлупы грецкого ореха в качестве сорбента
1.5 Результаты патентного поиска по применению скорлупы грецкого ореха
Выводы к литературному обзору
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. ОРГАНИЗАЦИЯ И ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 Объекты исследований
2.2 Методы исследований
2.2.1 Получение и анализ цифровых рентген-проекций цельных орехов
2.2.2 Определение активности ферментных препаратов
2.2.3 Определение степени биоконверсии фитомассы скорлупы
2.2.4 Оценка влияния параметров ферментативной обработки на объем пор сорбционных материалов
2.2.5 Определение физико-химических характеристик сорбентов
2.2.6 Определение адсорбционной емкости сорбентов относительно ионов металлов
2.2.7 Определение механизма адсорбции ионов тяжелых металлов на сорбционных материалах
2.2.8 Исследование функциональных групп биополимерной матрицы сорбентов
2.2.9 Получение и обработка цифровых микроскопических изображений поверхности сорбентов
2.2.10 Определение удельной поверхности сорбционных материалов
2.3 Постановка эксперимента
ГЛАВА 3. МЕТОД НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЦЕЛЬНЫХ ГРЕЦКИХ ОРЕХОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЯГКОЛУЧЕВОЙ
МИКРОФОКУСНОЙ РЕНТГЕНОГРАФИИ
3.1 Анализ полученных цифровых рентгенографических изображений
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА СПОСОБА БИОКОНВЕРСИИ ОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ ГРЕЦКОГО ОРЕХА
4.1 Параметры ферментативной обработки и их влияние на характеристики полученных сорбционных материалов
4.2 Кинетические закономерности процесса биоконверсии фитомассы скорлупы грецкого ореха
4.3 Разработка технологии получения сорбентов из скорлупы грецкого ореха78
4.4 Физико-химические характеристики сорбционных материалов из биомодифицированной скорлупы грецкого ореха
4.5 Технико-экономические показатели процесса биоконверсии отходов
переработки грецких орехов
ГЛАВА 5. СОРБЦИОННЫЕ СВОЙСТВА БИОСОРБЕНТОВ ИЗ СКОРЛУПЫ ГРЕЦКОГО ОРЕХА
5.1 Адсорбционная емкость сорбентов из скорлупы грецкого ореха
5.2 Механизм адсорбции ионов металлов на сорбентах из скорлупы грецкого ореха
5.3 Функциональные группы поверхностного слоя лигноцеллюлозной матрицы сорбентов из скорлупы грецкого ореха
5.4 Структура и пористость сорбентов из скорлупы грецкого ореха
5.5 Удельная поверхность сорбентов из скорлупы грецкого ореха
Цифровые инструменты для прогнозирования характеристик сорбционных
материалов из лигноцеллюлозных отходов АПК
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А. Акт о внедрении результатов диссертационной работы в учебный
процесс
Приложение Б. Результаты патентного поиска способов применения скорлупы
грецкого ореха
Приложение В. Примеры проведения двухфакторного дисперсионного анализа (Two-way ANOVA) и post-hoc тестов с использованием критерия Тьюки (HSD) и
критерия Фишера (LSD)
Приложение Г. Технологическая инструкция по способу получения сорбента
путем биоконверсии фитомассы скорлупы грецкого ореха
Приложение Д. Экспериментальные данные удельной адсорбции и равновесной концентрации ионов Zn2+, Cd2+, Pb2+ и Си2+ после контакта с сорбентами
из фитомассы скорлупы грецкого ореха
Приложение Е. Линеаризованные экспериментальные изотермы адсорбции ионов
металлов на сорбентах из фитомассы скорлупы грецкого ореха
Приложение Ж. Результаты моделирования процессов адсорбции ионов Zn2+, Cd2+, Pb2+ и Си2+ на экспериментальных образцах сорбентов
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Другие cпециальности», 00.00.00 шифр ВАК
Сорбенты широкого спектра активности из высокозольных углей Таджикистана и скорлупы грецкого ореха2025 год, кандидат наук Давлятназарова Мохира Давлатназаровна
Физико-химические основы получения урановых концентратов из супесчатых почв и шахтных, дренажных вод2017 год, кандидат наук Рахматов Нусратулло Нематуллоевич
Разработка сорбентов из нетрадиционного сырья для очистки сточных вод2019 год, кандидат наук Фам Тхань Минь
Физико-химические характеристики бифункционального сорбента из скорлупы кедровых орехов2010 год, кандидат химических наук Одинцова, Мария Викторовна
Легкий арболитобетон на основе композиционных цементозольношламовых вяжущих и твердых органических отходов (на примере побочных продуктов сельского хозяйства Республики Казахстан)2017 год, кандидат наук Джумабаев Мурат Давлетович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Биоконверсия отходов переработки грецкого ореха для получения сорбционных материалов»
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Одним из приоритетных направлений научно -технологического развития России, утвержденных Указом Президента № 529 от 18 июня 2024 года, является сохранение и рациональное использование природных ресурсов [1]. В настоящее время общее количество сельскохозяйственных отходов в России ежегодно достигает 630-650 млн тонн, из которых 230 млн тонн составляют шелуха, кожура и скорлупа масличных и орехоплодных культур, утилизация которых представляет большую проблему. Основная масса отходов переработки орехов культурных сортов приходится на скорлупную оболочку, доля которой в зависимости от вида и сорта ореха варьируется от 50 до 70 % от общей массы зрелого ореха. Компостирование скорлупы затруднительно из-за высокого содержания лигноцеллюлозы, в связи с чем скорлупная оболочка орехов сжигается или складируется [2].
Регламентируемый порядок оценки качества орехов культурных сортов представляет собой весьма трудоемкую процедуру, которая в условиях увеличения объемов производства требует усовершенствования [3]. Важным инструментом интенсификации растениеводства является первичный скрининг дефектов сельскохозяйственной продукции, в основе которого лежит оценка морфологических признаков семенного материала с использованием современных спектральных методов, которые позволяют визуализировать форму, размер и дефекты внутренней структуры объектов, не нарушая их целостности [4].
Одним из перспективных методов выявления скрытой дефектности орехов культурных сортов является мягколучевая микрофокусная рентгенография [4], важными достоинствами которой являются экспрессность и безопасность. Анализ одной партии образцов занимает не более 30 мин., не оказывает лучевого воздействия на объект и оператора и широко используется для выявления скрытых дефектов семян овощных и зерновых культур [5, 6] и семян древесных лесных пород [7, 8], а также для оценки качества плодов [9, 10]. В связи с этим разработка метода неразрушающего контроля качества цельных грецких орехов для выявления скрытых дефектов является актуальной.
Основная масса отходов переработки орехов культурных сортов приходится на скорлупную оболочку, доля которой составляет от 50 до 70 % от общей массы зрелых орехов в зависимости от вида и сорта [2], однако компостирование скорлупы затруднительно из-за высокого содержания лигноцеллюлозы.
В настоящее время активно ведутся разработки в сфере использования скорлупных оболочек для производства биосорбентов, предназначенных для очистки воздуха и водных сред. Преимущество таких биосорбентов заключается в наличии в их структуре функциональных групп, которые способны неселективно связывать ионы металлов переменной валентности. Неселективные сорбенты используются для очистки сточных вод с переменным составом, поскольку использование селективных сорбентов в этом случае является неэффективным [11].
Благодаря высокому содержанию лигноцеллюлозных компонентов в скорлупе грецкого ореха (Juglans regia L.) (около 24 % а-целлюлозы и 30 % гемицеллюлозы) целесообразным является увеличение удельной поверхности биополимерной матрицы сорбционного материала путем биоконверсии. Обработка растительного сырья растворами щелочей, кислот и их солей является распространенным способом его модификации, однако использование ферментных препаратов (ФП) имеет ряд преимуществ по сравнению с химической модификацией. Так, обработка лигноцеллюлозного сырья растворами кислот проводится при температуре около 180 °С, а для осуществления ферментативной обработки достаточно температуры 60 °С — температурного оптимума работы целлюлолитических ферментов. При ферментативном гидролизе лигноцеллюлозы не образуются побочные продукты, свойственные кислотному и щелочному гидролизу, например, фурфурольный конденсат [12, 13].
Степень разработанности темы. Опыт применения мягколучевой микрофокусной рентгенографии для контроля качества сельскохозяйственной продукции описан в работах авторов Kamra S. K. [14], Simak M. [15], в исследованиях Потрахова Н. Н. [16], Мусаева Ф. Б. [5], Бухарова А. Ф. [6], Архипова М. В. [7], Карамышевой А. В. [8], Ткаченко К. Г. [9], Безух Е. П. [10].
Впервые метод рентгенографии для оценки качества орехоплодных культур был использован зарубежными авторами Khosa I. и Pasero E. [17].
Разработкам сорбентов из скорлупы грецкого ореха посвящены работы авторов Altun T. [18] и Segovia-Sandovala S. J. [19], которые осуществляли модификацию скорлупы грецкого ореха лимонной кислотой; Cao J. [20], Kusmierek K. [21] и Lu. X. [22] обрабатывали скорлупу щелочью и соляной кислотой, а Ding D. [23] и Saadat S. [24] — солями никеля и свинца.
Таким образом, разработка новых методов неразрушающего контроля качества цельных орехов и технологических решений по созданию неселективных сорбционных материалов путем биоконверсии отходов их переработки является актуальной.
Связь работы с научными проектами.
Разработка сорбционных материалов из растительных отходов и изучение их сорбционных свойств по отношению к различным поллютантам осуществляли в рамках выполнения проекта «Разработка технологии получения сорбционных материалов из отходов агропромышленного комплекса» (НИОКР, заказчик ООО «МЭЗ Юг Руси», договор № 144705101 от 28.05.2021).
Составление базы данных, включающей характеристики состава сырья и свойства сорбционных материалов, полученных из отходов сельскохозяйственных производств, и разработку программного обеспечения для прогнозной оценки эффективности сорбентов выполняли в рамках реализации проекта «Прогнозная оценка сорбционных свойств материалов, изготовленных из растительных отходов сельского хозяйства» в 2023 г. (конкурс «Blue Sky Research — Искусственный интеллект в АПК и пищевой промышленности», организованный Фондом поддержки инноваций и молодежных инициатив Санкт-Петербурга).
Цель работы: разработать способ биоконверсии и технологию получения сорбционных материалов из отходов переработки грецкого ореха, изучить механизм адсорбции ионов тяжелых металлов и сорбционные характеристики полученных сорбентов.
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• на основании обзора научной литературы и патентного поиска обосновать рациональное использование отходов переработки цельных орехов культурных сортов и способы их биоконверсии для получения сорбционных материалов;
• разработать методику неразрушающего контроля качества цельных грецких орехов с применением мягколучевой микрофокусной рентгенографии;
• определить исходные характеристики скорлупы и влияние параметров биоконверсии на сорбционные свойства полученных сорбентов по отношению к тяжелым металлам с различным ионным радиусом;
• изучить кинетические закономерности процесса ферментативного гидролиза скорлупы грецкого ореха в выбранных условиях биоконверсии;
• разработать технологию получения сорбционных материалов из отходов переработки грецкого ореха и технологическую документацию, рассчитать технико-экономические показатели их производства;
• определить физико-химические характеристики полученных экспериментальных образцов сорбционных материалов из скорлупы грецкого ореха;
• изучить механизм адсорбции ионов тяжелых металлов и его влияние на функциональные группы биополимера, характеристики пористости и удельную поверхность полученных экспериментальных образцов сорбционных материалов;
• разработать программу для ЭВМ с целью прогнозной оценки сорбционных характеристик сорбентов из растительных агропромышленных отходов.
Научная новизна. Разработана методика неразрушающего контроля качества цельных грецких орехов, основанная на расчете параметров их рентген-образов, полученных методом мягколучевой микрофокусной рентгенографии.
Разработана технология получения сорбционных материалов из отходов переработки грецкого ореха, включающая их биоконверсию с использованием промышленных ферментных препаратов (ФП) Агроцелл Плюс, Целлолюкс А и Целлолюкс F. Подобраны режимные параметры процесса (соотношение ФП : ФС — 1:20; температура — 55 ± 2 °С; продолжительность обработки — 60 мин.),
которые позволяют увеличить степень конверсии фитомассы скорлупы в 10-13 раз относительно обработки без использования ФП. Установлен нулевой порядок реакции биоконверсии фитомассы скорлупы (ФС), которая протекает по диффузионному механизму на поверхности раздела фаз. Биоконверсия ФС грецкого ореха с использованием ФП Агроцелл Плюс, Целлолюкс А и Целлолюкс F позволяет увеличить площадь пор полученного сорбционного материала примерно в 1,5 раза и на 14-17 % — его удельную поверхность.
Установлен химический механизм адсорбции для ионов ^2+ и 7п2+ и смешанный механизм адсорбции — для ионов Cd2+ и РЬ2+ на сорбентах из биомодифицированной скорлупы грецкого ореха, что подтверждено результатами моделирования процесса адсорбции с использованием уравнений Ленгмюра, Фрейндлиха и Дубинина-Радушкевича, расчетными значениями термодинамических параметров процесса адсорбции ионов ^^ Zn2+, Cd2+, Pb2+ (AG < -2 кДж/моль и п > 1) и спектральным анализом функциональных групп биополимера, который указывает на участие функциональных групп -ОН и —СОО" в процессе комплексообразования с ионами металлов. Полученные расчетные значения средней свободной энергии адсорбции Е (от 5 до 25 кДж/моль) позволяют считать полученные образцы микропористыми сорбентами.
Теоретическая и практическая значимость.
Установлены значения рентгенографических параметров цельных грецких орехов: Е — средняя яркость рентген-образа, 5 — площадь рентген-образа и Бя+с/Б — доля суммарной площади ядра и скорлупы от общей площади рентген-образа, которые демонстрируют высокую корреляцию с показателем массы цельных грецких орехов (0,83 < R2 < 0,92) и используются для выявления скрытых дефектов.
Разработана технология получения сорбционных материалов с использованием процесса биоконверсии отходов переработки грецкого ореха. Разработана технологическая инструкция на получение сорбционных материалов из скорлупы грецкого ореха (ТИ 01-2025). Получены экспериментальные образцы сорбционных материалов, адсорбционная емкость которых варьируется от 51 до 85 мг/г (относительно частиц размером 1,5 нм), от 148 до 170 мг/г (относительно
частиц размером 2 нм); массовая доля влаги составляет 3,0-4,9 %; насыпная плотность — 486-506 г/дм3, что соответствует ГОСТ 6217-74 и ГОСТ 4453-74. Установлено, что суммарная адсорбционная емкость полученных экспериментальных образцов сорбционных материалов по ионам Zn2+, Cd2+, Pb2+ и ^2+ варьируется от 160 до 170 мг/г.
Способ биоконверсии растительных отходов с высоким содержанием лигноцеллюлозы защищен Патентом РФ № 2799342 С1.
Составлена база данных по характеристикам сорбционных материалов, полученных из отходов сельскохозяйственных производств (Свидетельство о государственной регистрации базы данных РФ № 2024620119). Разработано программное обеспечение для прогнозной оценки характеристик полученных сорбционных материалов (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ РФ № 2024611769).
Результаты диссертации внедрены в учебный процесс Высшей школы биотехнологий и пищевых производств Института биомедицинских систем и биотехнологий ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого» (Приложение А).
Методология и методы исследования. В работе использованы современные инструментальные методы исследования дисперсных систем: оптическая спектроскопия и инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье, вольтамперометрия, сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), метод Брунауэра-Эммета-Теллера (метод БЭТ), метод Баррета-Джойнера-Халенда (метод BJH), а также стандартные методы исследования физико-химических показателей сорбционных материалов. При разработке методики неразрушающего контроля качества цельных грецких орехов использовали мягколучевую микрофокусную рентгенографию. Компьютерную обработку полученных цифровых микроскопических и рентгенографических изображений выполняли с помощью приложения «ImageJ» и программного обеспечения «Аргус-Вю». Для создания базы данных по характеристикам сорбционных материалов, полученных из
отходов сельскохозяйственных производств, использовали систему Microsoft SQL Server, при написании программы для ЭВМ — язык программирования Python.
Для получения достоверных результатов все экспериментальные исследования проводили в трехкратной повторности. Значения, приведенные в таблицах и на рисунках, являются средним арифметическим значением при уровне достоверности результатов 0,95 и относительной погрешности 5,0 %. Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием критерия Стьюдента.
Для выявления статистически значимых различий между средними значениями количественных переменных в группах с нормальным распределением проводили двухфакторный дисперсионный анализ (Two-way ANOVA) и post-hoc тесты с использованием критериев Тьюки (HSD) и Фишера (LSD). Расчеты проводили с использованием пакета анализа офисного приложения Microsoft Excel (2019).
Основные положения, выносимые на защиту:
• методика неразрушающего контроля качества цельных грецких орехов с применением мягколучевой микрофокусной рентгенографии;
• влияние параметров ферментативной обработки на характеристики сорбционных материалов из отходов переработки грецкого ореха, кинетические закономерности процесса биоконверсии;
• технология получения сорбционных материалов путем биоконверсии отходов переработки грецкого ореха, расчеты материального баланса и экономические показатели их производства;
• физико-химические характеристики и адсорбционная емкость экспериментальных образцов сорбционных материалов по отношению к металлам с различным ионным радиусом;
• механизм адсорбции ионов металлов и его влияние на функциональные группы биополимера, термодинамические параметры адсорбции, характеристики пористости и удельная поверхность полученных экспериментальных образцов сорбционных материалов.
Достоверность результатов исследования обеспечивается воспроизводимостью экспериментальных результатов, использованием современных методов анализа и высокотехнологичного оборудования при проведении экспериментальных работ.
Личный вклад автора. Разработана методика неразрушающего контроля качества цельных орехов на основе мягколучевой микрофокусной рентгенографии и установлены значения рентгенографических параметров цельных орехов.
Проведены экспериментальные исследования режимов биоконверсии отходов переработки грецкого ореха (скорлупа) и определены сорбционные и физико-химические характеристики скорлупы и полученных из нее сорбционных материалов. Определены удельная поверхность и средний размер пор, выполнен СЭМ-анализ поверхности скорлупы грецкого ореха и полученных сорбционных материалов. Проведено моделирование процесса адсорбции ионов Zn2+, Cd2+, Pb2+ и Си2+ на исследуемых сорбционных материалах с использованием уравнений адсорбции Ленгмюра, Фрейндлиха и Дубинина-Радушкевича и рассчитаны термодинамические параметры процессов адсорбции (ЛG, п и Е). Проведен спектральный анализ функциональных групп биополимерной матрицы сорбента методом ИК-Фурье спектроскопии. Составлена база данных характеристик сорбционных материалов из отходов сельскохозяйственных производств, а также разработано программное обеспечение для прогнозной оценки характеристик полученных сорбционных материалов.
Апробация работы. Основные положения и результаты научной работы представлены на Международной научной конференции «Агрофизический институт: 90 лет на службе земледелия и растениеводства» (ФГБУН «АФИ», г. Санкт-Петербург, 2022 г.); III Всероссийской научно-практической конференции «Биотехнологии и безопасность в техносфере» (ФГАОУ ВО «СПбПУ», г. Санкт-Петербург, 2023 г.); Международной научно-практической конференции «Теоретические и практические основы создания конкурентоспособного сортимента и агротехнологий плодовых, орехоплодных и ягодных культур для повышения эффективности садоводства в России» (ФГБУН «НБС-ННЦ», г. Ялта,
2023 г.); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «БиоТех-2024» (ФГАОУ ВО «СПбПУ», ФГБОУ ВО «СПбГТИ(ТУ), г. Санкт-Петербург, 2024 г.); XXVIII Всероссийской конференции молодых учёных-химиков (с международным участием) (ФГАОУ ВО «ННГУ)», г. Нижний Новгород, 2025 г.).
Публикации. По теме научной работы опубликовано 12 печатных работ, из которых 1 — в издании, входящем в перечень российских научных журналов, индексируемых в Scopus, 5 — в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, 6 — в изданиях, включенных в РИНЦ. Соискателем в соавторстве получены патент на изобретение, свидетельство о государственной регистрации базы данных и свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка литературы и приложений. Работа изложена на 156 страницах, содержит 26 таблиц и 37 рисунков. Список литературы включает 137 наименований, в том числе 58 иностранных источников.
ГЛАВА 1. РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ ЦЕЛЬНЫХ ОРЕХОВ И СПОСОБЫ ИХ БИОКОНВЕРСИИ
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТОВ
При переработке орехоплодных сельскохозяйственных культур, в том числе грецкого ореха, основную массу отходов составляет скорлупная оболочка. На ее долю приходится от 50 до 60 % от общей массы зрелого ореха [25]. Учитывая тот факт, что в 2023 г. мировое производство грецких орехов составило более 5,6 млн тонн [26], количество образующейся скорлупы превысило 2,8 млн тонн, и эта цифра ежегодно растет.
Основным способом утилизации скорлупы орехоплодных культур является сжигание, так как в связи с высоким содержанием лигноцеллюлозы и низким содержанием влаги ее компостирование занимает продолжительное время. Если большинство компостируемых материалов преобразуются в компост примерно за 6 месяцев, то ореховая скорлупа и подобные ей древесные материалы деградируют в течение двух лет [2, 27].
В связи с трудностями утилизации скорлупа грецкого ореха находит применение в разных отраслях промышленности. Так, из скорлупной оболочки грецкого ореха экстрагируют лигнин, который широко используется в производстве клея на основе лигнина и активированного угля [28].
Высокая концентрация дубильных веществ в скорлупе грецкого ореха позволяет получать из нее биологически активные добавки в форме криопорошков [29-32] и натуральные красители [33]. Прочность скорлупы обуславливает ее использование в качестве абразивного компонента в составе моющих и косметических средств [34-37].
В настоящее время ведутся активные разработки сорбентов из скорлупы грецкого ореха для очистки природных и технических водных сред. Производство сорбентов из скорлупы грецкого ореха экономически и экологически целесообразно по причине ее низкой стоимости и необходимости снижения ее накопления после переработки грецких орехов [38].
1.1 Неразрушающие методы контроля качества сельскохозяйственной продукции
В настоящее время все большую популярность приобретают неразрушающие методы контроля качества сельскохозяйственной продукции, в основе которых лежит оценка морфологических признаков и скрытых дефектов продукции с использованием современных инструментальных методов. Преимущество физических неразрушающих методов контроля заключается в том, что подобные методы позволяют визуализировать форму, размер и дефекты внутренней структуры исследуемого объекта, не нарушая его целостности [16].
Одним из преимуществ неразрушающих методов контроля качества продукции является их высокая информативность: помимо констатации факта низкого качества объекта исследования можно выявить непосредственную причину его порчи, а также проследить за качеством в процессе хранения, регистрируя изменения и составляя архив полученной информации [39, 40].
Для снижения трудоемкости традиционных методов оценки жизнеспособности и всхожести семян, авторами Rajabi-Sarkhani и др. предложено использовать спектроскопию видимого и ближнего инфракрасного диапазона (500-1030 нм) в качестве неразрушающего метода определения жизнеспособности семян арахиса [41].
Авторами Hacisalihoglu и др. был проведен обзор современных неразрушающих методов контроля качества семян: БИК-спектроскопии с преобразованием Фурье, одноядерной БИК-спектроскопии, БИК-спектроскопии на микроэлектромеханических системах и на дисперсионной диодной матрице. Показано, что методы БИК-спектроскопии имеют значительные преимущества, включая скорость, удобство для пользователя и неразрушающий характер [42].
Мульти- и гиперспектральная визуализация — это новые технологии, которые в последние годы постепенно используются в области контроля качества семян. Данные методы необходимы для быстрого и крупномасштабного
определения жизнеспособности и энергии семян, поэтому они играют решающую роль в определении урожайности посевного материала [43-45].
В исследовании Nadimi и др. представлено сочетание оптических методов, а именно гиперспектральной визуализации и двумерной (2D) рентгеновской визуализации, основанных на системах машинного обучения, с целью автоматизированной комплексной оценки повреждений льняного семени. Благодаря комплексному подходу в работе была достигнута точность классификации, превышающая 87 % для всех методов [46].
Однако, современные технологии фенотипирования растений, основанные на мульти- и гиперспектральных изображениях, захватывают в основном поверхность исследуемого объекта и ограничены в возможности проникновения излучения в среду роста, а также в его внутренние ткани и структуры. 3D-рентгеновская компьютерная томография (КТ) устраняет эти недостатки, обеспечивая неразрушающую визуализацию оптически недоступных структур растений, позволяя осуществлять 3D-реконструкцию и измерение объектов с высоким разрешением и высокой пропускной способностью [47].
В работах Qaussen и др. представлен ряд промышленно проверенных технологий на основе 3D-рентгеновской КТ, которые позволяют визуально и количественно отслеживать весь цикл развития растений. Авторы подчеркивают неразрушающее, полностью автоматизированное 3Э-фенотипирование семян и прорастающих сеянцев, а также их внутренних органов. Представленные технологии, универсально применимые ко всем видам растений и сельскохозяйственных культур, позволяют количественно, объективно и воспроизводимо оценивать морфологические характеристики семян и рассады в режиме 4D [47].
Для исследователей, разрабатывающих неразрушающие методы контроля качества сельскохозяйственной продукции, интерес представляет рентгенографический метод, важными достоинствами которого являются экспрессность и безопасность. Анализ одной партии образцов занимает не более 30 мин. и за счет низкого напряжения на рентгеновской трубке, используемой при
съемке, он не оказывает лучевого воздействия на объект и оператора. Благодаря использованию в данном методе современных микрофокусных излучателей возможно получать рентгеновские снимки высокого качества [4].
Имеется опыт применения мягколучевой микрофокусной рентгенографии для оценки качества посадочного материала винограда [48]. В основе метода лежит свойство поврежденных и неповрежденных участков семян в разной степени поглощать рентгеновское излучение. Нормальные семена, то есть полностью сформированные и без дефектов, способны хорошо поглощать излучение, поэтому их изображения на рентгенограммах светлые. Пустоты и дефекты развития семени слабо поглощают рентгеновское излучение, поэтому на рентген-проекциях дефектных семян присутствуют темные участки, что позволяет выявить недостатки внутренней структуры семян, к которым относится неполноценность, механические травмы, а также внутренние повреждения, вызванные насекомыми и патогенами [4, 48].
Метод мягколучевой микрофокусной рентгенографии для анализа качества семян овощных культур описан в работах Мусаева Ф. Б. и Бухарова А. Ф. [5, 6]. Исследователями Архиповой М. В. и Карамышевой А. В. этот метод использован для выявления скрытых аномалий и дефектов посевного материала древесных лесных пород [7, 8], а Ткаченко К. Г. и Безух Е. П. — для оценки качества плодовых культур [9, 10].
Согласно действующим нормативным документам, качество цельных не очищенных от скорлупы орехов культурных сортов, предназначенных для употребления в пищу непосредственно без дальнейшей переработки, оценивается путем внешнего осмотра и калибровки после обнаружения дефектов [3].
Комплексная оценка внешнего вида скорлупы и ядра (после удаления скорлупы) проводится исключительно путем осмотра и сводится к выявлению наличия орехов других помологических сортов, отсутствия живых сельскохозяйственных вредителей, посторонних примесей, дефектов внешнего вида скорлупы, ядер с плесенью. После сортировки орехов их освобождают от скорлупы для выявления внутренних дефектов ядер, к которым относятся
«усыхание», наличие плесени, гнили и повреждений сельскохозяйственными вредителями. Таким образом, комплексная оценка качества орехов является длительной и трудоемкой процедурой, требующей привлечения значительного количества персонала [3].
Похожие диссертационные работы по специальности «Другие cпециальности», 00.00.00 шифр ВАК
Получение фитопрепаратов и функциональных пищевых ингредиентов из перегородок Juglans regia L.2025 год, кандидат наук Черникова Дарья Алексеевна
Переработка скорлупы орехов кокоса Республики Союз Мьянма в активные угли2017 год, кандидат наук Мьинт Со Вин
Физико-химические основы хемосорбции ионов d-металлов модифицированными целлюлозосодержащими материалами2014 год, кандидат наук Никифорова, Татьяна Евгеньевна
Разработка сорбирующего материала на основе растительного сырья2018 год, кандидат наук Еремин Иван Сергеевич
Термохимическая активация отходов переработки лигноцеллюлозных материалов с получением наноструктурированных углеродных адсорбентов2023 год, кандидат наук Хвиюзова Кристина Александровна
Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Севастьянова Анна Дмитриевна, 2025 год
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Указ Президента Российской Федерации от 18.06.2024 № 529 «Об утверждении приоритетных направлений научно-технологического развития и перечня важнейших наукоемких технологий» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://publication.pravo.gov.ru/document/0001202406180018 (Дата обращения 20.02.2024).
2. Голубев, И. Г. Рециклинг отходов в АПК: справочник / И. Г. Голубев, И. А. Шванская, Л. Ю. Коноваленко, М. В. Лопатников - М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2011. - 296 с.
3. ГОСТ 32874-2014 Орехи грецкие. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2015. - 11 а
4. Потрахов, Н. Н. Отечественные рентгеновские установки для неразрушающего контроля семейства ПРДУ / Н. Н. Потрахов, В. Б. Бессонов, К. К. Гук [и др.] // Интеллектуальный пункт пропуска в России и мире: компетентностный подход к созданию: Сборник докладов Международной практической конференции, Санкт-Петербург, 16-17 февраля 2023 года. -Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина), 2023. - С. 12-15.
5. Мусаев, Ф. Б. Применение микрофокусной рентгенографии для анализа качества семян овощных растений / Ф. Б. Мусаев, Н. Н. Потрахов, Е. Н. Потрахов, В. Б. Бессонов, К. К. Жамова, М. В. Архипов, Л. П. Великанов // Биотехносфера. -2015. - № 2 (38). - С. 25-27.
6. Бухаров, А. Ф. Мягколучевая рентгенография - эффективный метод выявления «пустосемянности» овощных зонтичных культур / А. Ф. Бухаров, Д. Н. Балеев, Ф. Б. Мусаев // Пермский аграрный вестник. - 2015. - № 1 (9). - С. 6-11.
7. Архипов, М. В. Методика микрофокусной рентгенографии для выявления скрытой дефектности семян древесных лесных пород и других видов сосудистых растений / М. В. Архипов, Н. С. Прияткин, Л. П. Гусакова, А. В. Карамышева, Л. П. Трофимук, Н. Н. Потрахов, В. Б. Бессонов, П. А. Щукина // Журнал технической физики. - 2020. - Т. 90, № 2. - С. 338-346.
8. Карамышева, А. В. Рентгенографический метод скрытого выявления дефектов экогенного происхождения семян древесных лесных пород / А. В. Карамышева, Л. П. Трофимук, Н. С. Прияткин // Ч. I, СПбГАУ. - СПб, 2020. (Санкт-Петербург -Пушкин, 23-25 января 2020 года). - С. 28-30.
9. Ткаченко, К. Г. Рентгенографическое изучение качества плодов и семян / К. Г. Ткаченко, Н. Е. Староверов, А. Ю. Грязнов // HORTUS BOTANICUS. - 2018. - Т. 13. - С. 52-66.
10. Безух, Е. П. Микрофокусная рентгенография в селекции и питомниководстве плодовых культур / Е. П. Безух, Н. Н. Потрахов // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2017. - № 67. - С. 18-22. DOI: 10.21515/1999-1703-67-18-22
11. Ерофеев, В. А. Природа функциональных групп после механической обработки растительных отходов и их взаимодействие с вредными компонентами в водной среде / В. А. Ерофеев, Н. И. Черкашина, Э. А. Культенко // Энергетические установки и технологии. - 2018. - Т. 4, № 2. - С. 62-69.
12. Adib, M. R. M. Effect of Phosphoric Acid Concentration on the Characteristics of Sugarcane Bagasse Activated Carbon / M. R. M. Adib, W. M. S. W. Suraya, H. Rafidah, A. R. M. Amirza, M. H. M. N. Attahirah, M. S. N. Q. Hani, M. S. Adnan // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2016. - 136:012061. DOI: 10.1088/1757-899x/136/1/012061
13. Deniz, F. Potential use of shell biomass (Juglans regia L.) for dye removal: Relationships between pseudo-second-order kinetic model parameters and biosorption efficiency / F. Deniz // Desalination and Water Treatment. - 2014. - V. 52. - pp. 219-226. DOI: 10.1080/19443994.2013.784879
14. Kamra, S. K. Detection of mechanical damage and internal insects in seed by X-ray radiography / S. K. Kamra // Sv. Bot. Tidskr. - 1967. - V. 61 (1). - pp. 43-48.
15. Simak, M. X-ray photography and sensitivity in forest tree species / M. Simak, A. Gustaffson // Hereditas. - 1953. - V. 39 (3-4). - pр. 458-468.
16. Потрахов, Н. Н. Микрофокусная рентгенография: результаты исследований Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова / Н. Н. Потрахов, А. Ю. Грязнов, К. К. Жамова, В. Б. Бессонов, Ю. Н. Потрахов // Территория NDT. - 2016. - № 3. - С. 54-57.
17. Khosa, I. Feature extraction in x-ray images for hazelnuts classification / I. Khosa, E. Pasero // Proceedings of the International Joint Conference on Neural Networks. -2014. - pp. 2354-2360. DOI: 10.1109/IJCNN.2014.6889661
18. Altun, T. Removal of Cr (VI) from aqueous solutions by modified walnut shells / T. Altun, E. Pehlivan // Food Chemistry. - 2012. - V. 132 (2). - pp. 693-700. DOI: 10.1016/j.foodchem.2011.10.099
19. Segovia-Sandoval, S. J. Walnut shell treated with citric acid and its application as biosorbent in the removal of Zn (II) / S. J. Segovia-Sandoval, R. Ocampo-Perez, M. S. Berber-Mendoza, R. Leyva-Ramos, A. Jacobo-Azuara, N. A. Medellin-Castillo // Journal of Water Process Engineering. - 2018. - V. 25. - pp. 45-53. DOI: 10.1016/j.jwpe.2018.06.007
20. Cao, J. A new absorbent by modifying walnut shell for the removal of anionic dye: Kinetic and thermodynamic studies / J. Cao, J. Lin, F. Fang, M. Zhang, Hu Z. // Bioresource Technology. - 2014. - V. 163. - pp. 199-205. DOI: 10.1016/j.biortech.2014.04.046
21. Kusmierek, K. Removal of chlorophenols from aqueous solutions by sorption onto walnut, pistachio and hazelnut shells / K. Kusmierek, A. Swiatkowski // Polish Journal of Chemical Technology. - 2015. - V. 17 (1). - pp. 23-31. DOI: 10.1515/pjct-2015-0005
22. Lu, X. Static absorption of Fe in simulated micro-polluted water by waste walnut shell powder / X. Lu, T. Rao, L. Zhong // Environmental Pollution & Control (China). -2011. - V. 1. - pp. 66-69.
23. Ding, D. Selective removal of cesium from aqueous solutions with nickel (II) hexacyanoferrate (III) functionalized agricultural residue-walnut shell / D. Ding, Z. Lei, Y. Yang, C. Feng, Z. Zhang // Journal of Hazardous Materials. - 2014. - V. 270. -pp. 187-195. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2014.01.056
24. Saadat, S. Optimization of Pb (II) adsorption onto modified walnut shells using factorial design and simplex methodologies / S. Saadat, A. Karimi-Jashni // Chemical Engineering Journal. - 2011. - V. 173 (3). pp. 743-749. DOI: 10.1016/j.cej.2011.08.042
25. Стрела, Т. Е. Орех грецкий / Отв. ред. К. М. Сытник. - Киев: Наук. думка, 1990. - 192 с.
26. Производство грецкого ореха в мире и по странам [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https: //worldpopulationreview.com/country-rankings/walnut-production-by-country (Дата обращения 14.02.2024).
27. Кудряшова, Е. Ю. Переработка растительных отходов сельского хозяйства / Е. Ю. Кудряшова // Вестник НГИЭИ. - 2023. - № 10 (149). - С. 19-27.
28. Wang, L. Valorization of lignin: application of lignin-derived activated carbon in capacitors and investigation of its textural properties and electrochemical performance / L. Wang, X. Feng, X. Li, H. Ma, J. Wu, Y. Chen, J. J. D. Zhou // Diam Relat Mater. -2022. - 122:108791.
29. Патент RU 2163814 C2 Биологически активная добавка для косметических, гигиенических и фармакологических средств и способ ее получения / А. Е. Груздева, Е. В. Потемкина, Н. В Гришатова, М. А. Кульчицкая [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2163814C2 (Дата обращения 23.01.2024).
30. Патент RU 2183413 C2 Способ получения биологически активной добавки к пище из натурального сырья / А. Е. Груздева, Н. В Гришатова, Е. В. Потемкина, Е. А. Тимофеева [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2183413C2/ru (Дата обращения 23.01.2024).
31. Патент RU 2236154 C2 Профилактический продукт, биологически активная пищевая добавка, парфюмерно-косметический продукт на основе порошка скорлупы кедровых орехов и способ его получения / И. В. Ветров, А. А. Попов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2236154C2/ru (Дата обращения 23.01.2024).
32. Патент RU 2399296 О Способ получения биокорректоров из натурального сырья / А. Е. Груздева [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2399296C1/ru (Дата обращения 23.01.2024).
33. Патент RU 2287540 C2 Способ получения пищевого красителя на основе скорлупы орехов / Б. В. Бурцев, В. А. Бурцев [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2287540C2/ru (Дата обращения 23.01.2024).
34. Патент RU 2712049 C2 Комплексная биологически активная добавка для подавления роста волос и способ ее использования / М. А. Кривоносов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2712049C2/ru (Дата обращения 23.01.2024).
35. Патент RU 2544164 C9 Абразивное средство на основе натурального сырья с улучшенными реологическими свойствами / П. Аллеф, М. Феегер, В. Решер, З. Вихерс, А. Ландграф [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2544164C9/ru (Дата обращения 23.01.2024).
36. Патент RU 2517128 C2 Очищающее средство для кожи и рук / П. Аллеф, М. Феегер, М. Хемминг [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2517128C2/ru (Дата обращения 23.01.2024).
37. Патент RU 2630776 C2 Жидкая композиция для чистки и/или глубокой очистки / Д. А. Гонсалес, М. Л. Грумбридж, М. Макдоннелл [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2630776C2/ru (Дата обращения 23.01.2024).
38. Смятская, Ю. А. Применение ферментных препаратов при изготовлении сорбентов для увеличения их нефтеёмкости и защиты окружающей среды / Ю. А. Смятская, А. Д. Севастьянова, Л. А. Новрузова [и др.] // Бутлеровские сообщения. - 2023. - Т. 75, № 8. - С. 90-98. DOI: 10.37952/ROI-jbc-01/23-75-8-90
39. Этлеш, С. Методы анализа пищевых продуктов. Определение компонентов и пищевых добавок. Пер. с англ. - СПб: Профессия, 2016. - 564 с.
40. Мусаев, Ф. Б. Применение инструментальных методов анализа качества семян овощных культур / Ф. Б. Мусаев, М. С. Антошкина, Н. Н. Потрахов, А. В. Гончаров // Растениеводство и луговодство : сборник статей Всероссийской научной конференции с международным участием, Москва, 18-19 октября 2020 года. - М.: ЭйПиСиПаблишинг, 2020. - С. 723-726.
41. Rajabi-Sarkhani, M. Identifying optimal wavelengths from near infrared spectroscopy using meta-heuristic algorithms to assess peanut seed viability / M. Rajabi-Sarkhani, Y. Abbaspour-Gilandeh, A. Moeinfar, M. Tahmasebi, M. Martinez, M. Hernandez Hernandez, J. L. Hernandez Hernandez // Agronomy. - 2023. -13(12):2939. DOI: 10.20944/preprints202311.0733.v1
42. Hacisalihoglu, G. Crop seed phenomics: focus on non-destructive functional trait phenotyping methods and applications / G. Hacisalihoglu, P. Armstrong // Plants. - 2023. - 12(5): 1177. DOI: 10.3390/plants12051177
43. Shuangfeng, Y. Rapid non-destructive testing of smooth bromegrass (Bromus inermis) seed vigour using multispectral imaging / Y. Shuangfeng, Zh. Shuheng, Y. Kun, W. Kai, Z. Hanguo, Z. Jia, M. Peisheng, H. Xu, L. Manli // Grass Research. - 2023. -3(1): 12. DOI: 10.48130/GR-2023-0012
44. Thomas, S. Benefits of hyperspectral imaging for plant disease detection and plant protection: A technical perspective / S. Thomas, M. T. Kuska, D. Bohnenkamp, A. Brugger, E. Alisaac, M. Wahabzada // J. Plant Dis. Prot. - 2017. -V. 125 (3). - pp. 520. DOI: 10.1007/s41348-017-0124-6
45. Fan, Y. Non-destructive detection of single-seed viability in maize using hyperspectral imaging technology and multi-scale 3D convolutional neural network / Y. Fan, T. An, Q. Wang, G. Yang, W. Huang, Z. Wang, C. Zhao, X. Tian // Frontiers in Plant Science. - 2023. - V. 14. - pp. 1-15. DOI: 10.3389/fpls.2023.1248598
46. Nadimi, M. Optical techniques for automated evaluation of seed damage / M. Nadimi, L. Paliwal // 15th International Congress on Agricultural Mechanization and Energy in Agriculture, 2024. - pp. 129-136. DOI: 10.1007/978-3-031-51579-8_13
47. Claussen, J. Non-destructive seed phenotyping and time resolved germination testing using X-ray / J. Claussen, A. Wolff, M. Rehak // ESS Open Archive. October 30, 2023. DOI: 10.22541/essoar.169868453.35189435/v1
48. Никольский, М. А. Оценка качества посадочного материала винограда методом микрофокусной рентгенографии / М. А. Никольский, А. Ю. Грязнов, К. К. Жамова [и др.] // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2015. - № 55. - С. 185-191.
49. Помогайбин, А. В. К перспективам оценки качества семян ореха грецкого с использованием цифровой микрофокусной рентгеноскопии / А. В. Помогайбин, П. В. Родионова, Л. М. Кавеленова // Самарский научный вестник. - 2022. - № 11 (1). - С. 106-113.
50. Базарнова, Ю. Г. Исследование структурной целостности семян ореха грецкого (Juglans regia L.) селекции Никитского ботанического сада методом микрофокусной рентгенографии и компьютерного анализа изображений / Ю. Г. Базарнова, Т. А. Кузнецова, Н. С. Прияткин [и др.] // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2020. - № 84. - С. 72-78.
51. Халтурина, Т. И. Очистка сточных вод промышленных предприятий: учеб.-метод. пособие [Электронный ресурс] / сост. Т.И. Халтурина. - Электрон. дан. -Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2014. - 164 с.
52. Шагиев, Б. З. Эколого-экономическая эффективность применения лузги подсолнечника в процессе биодеструкции углеводородов нефти / Б. З. Шагиев, В. А. Бурлака, Е. П. Ищенко // Нива Поволжья. - 2016. - №1 (38). - C. 50-54.
53. Idrisheva, Zh. Production and research of sorbents from food plant wastes for water purification / Zh. Idrisheva, G. Daumova, M. Daniyarova, O. Petrova, I. Denissov // Bulletin of Shakarim University. Technical Sciences. - V. 3. - 2024. - pp. 370-383. DOI: 10.53360/2788-7995-2024-1(13)-46
54. Rasouli, A. Kinetic and equilibrium studies of adsorptive removal of sodium-ion onto wheat straw and rice husk wastes / A. Rasouli, A. Bafkar, Z. Chaghakaboodi // Central Asian Journal of Envinronmental Science and Technology Innovation. - 2020. -V. 6. - pp. 310-329. DOI: 10.22034/cajesti.2020.06.04
55. Rusnam, R. Utilisation of exhausted coffee husk as low-cost bio-sorbent for adsorption of Pb2+ / R. Rusnam, A. Puari, N. Yanti, E. Efrizal // Tropical Life Sciences Research. - 2022. - V. 33. - pp. 229-252. DOI: 10.21315/tlsr2022.33.3.12
56. Сафонова, М. Исследование модифицированных сорбентов на основе скорлупы кедрового ореха / М. Сафонова, И. Клепалова, Т. Маслакова, И. Первова // Химия растительного сырья. - 2023. - № 1. - С. 375-383. DOI: 10.14258/jcprm.20230111687
57. Edokpayi, J. The equilibrium, kinetics, and thermodynamics studies of the sorption of methylene blue from aqueous solution using pulverized raw macadamia nut shells / J. Edokpayi, S. Alayande, A. Adetoro, J. Odiyo // Journal of Analytical Methods in Chemistry. - 2020. - V. 20. - pp. 1-10. DOI: 10.1155/2020/8840666
58. Munir, N. Dry fruit shell-derived biochar increases biosorption potential and detoxification of organic pollutants for land safety / N. Munir, M. Hanif, Z. Abideen, A. Seerat, M. Hamid, M. El-Sheikh, E. Radicetti, M. Roberto, A. El-Keblawy // Land Degradation and Development. - 2024. - V. 35. - pp. 1477-1494. DOI: 10.1002/ldr.5000
59. Yang, K. Adsorption of pyraclostrobin in water by bamboo-derived and pecan shell-derived biochars / K. Yang, X. Wang, H. Wu, N. Fang, Yu. Liu, C. Zhang, X. Yu, X. Wang // Sustainability. - 2023. - 15:14585. DOI: 10.3390/su151914585
60. Свергузова, С. В. Использование фитомассы абрикосовых косточек в качестве материала для извлечения метиленового голубого из водных сред / С. В. Свергузова, Ю. А. Винограденко, И. Г. Шайхиев, Р. З. Галимова, Е. С. Антюфеева, Р. Р. Гафаров // Экология и промышленность России. - 2020. -Т. 24, № 11. - С. 36-40. DOI: 10.18412/1816-0395-2020-11-36-40
61. Kostic, M. Biosorption of Cd (II) ions by plum kernel (Prunus domestica) / M. Kostic, S. Najdanovic, M. Radovic, J. Mitrovic, N. Velinov, D. Bojic, A. Bojic // 12th Symposium «Novel technologies and economic development», October 2017.
62. Азматова, Р. А. Анализ способов получения нефтяных сорбентов на основе отходов / Р. А. Азматова, Е. В. Калинина // Химия. Экология. Урбанистика. - 2021. - Т. 1. - С. 166 -169.
63. Патент RU 2172209 C1 Способ получения сорбента / Л. Ю. Савватеева,
A. В. Каменев, В. Ф. Каменев [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2172209C1/ru (Дата обращения 23.01.2024).
64. Патент RU 2229929 C1 Адсорбент для средств защиты / Е. А. Галкин, Ю. А. Романов, А. В. Лянг, И. Г. Лянг [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2229929C1/ru (Дата обращения 23.01.2024).
65. Peng, D. Sorption of crude oil by enzyme-modified corn stalk vs. chemically treated corn stalk / D. Peng, F. Ouyang, X. Liang, X. Guo, Z. Dang, L. Zheng // Journal of Molecular Liquids. - 2018. - V. 255. - pp. 324-332. DOI: 10.1016/j.molliq.2018.01.178
66. Abdolali, A. Typical lignocellulosic wastes and by-products for biosorption process in water and wastewater treatment: A critical review / A. Abdolali, W. S. Guo, H. H. Ngo, S. S. Chen, N. C. Nguyen, K. L. Tung // Bioresource Technology. - 2014. - V. 160. -pp. 57-66. DOI: 10.1016/j.biortech.2013.12.037
67. Лакина, Н. В. Преимущества биотехнологических способов преобразования лигноцеллюлозного сырья в ценные продукты / Н. В. Лакина, А. И. Петрова,
B. Г. Матвеева, И. П. Шкилева // Вестник Тверского государственного университета. Серия: Химия. - 2017. - № 3. - С. 122-126.
68. Терентьева, Э. П. Химия древесины, целлюлозы и синтетических полимеров: учебное пособие / Э. П. Терентьева, Н. К. Удовенко, T. А. Павлова // СПбГТУРП. -СПб, 2015. - Ч. 2. - 83 с.
69. Зинина, О. В. Биоконверсия отходов пищевых производств: учебное пособие / О. В. Зинина, О. П. Неверова, О. В. Горелик, Е. В. Ражина, П. В. Шаравьев. -Екатеринбург: Издательство Уральского ГАУ, 2023. - 136 с.
70. Hasanov, I. The role of ionic liquids in the lignin separation from lignocellulosic biomass / I. Hasanov, M. Raud, T. Kikas // Energies. - 2020. - 13(18):4864. DOI: 10.3390/en13184864
71. Chihe, S. Advances and perspectives on mass transfer and enzymatic hydrolysis in the enzyme-mediated lignocellulosic biorefinery: A review // S. Chihe, M. Xianzhi, S. Fubao, Zh. Junhua // Biotechnology Advances. - 2023. - 62:108059. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2022.108059
72. Лакина, Н. В. Исследование процесса ферментативного гидролиза торфа верхового типа Тверской области с целью получения моносахаридов / Н. В. Лакина, В. Ю. Долуда, Г. Ю. Рабинович, И. П. Шкилева, М. Е. Лакина, Е. О. Долуда // Вестник ТвГУ. Серия «Химия». - 2019. - № 1 (35). - С. 113-120.
73. Kumar, R. Physical and chemical features of pretreated biomass that influence macro-/micro-accessibility and biological processing / R. Kumar, C. E. Wyman // Aqueous Pretreatment of Plant Biomass for Biological and Chemical Conversion to Fuels and Chemicals. - 2013. - V. 14 - pp. 281-310. DOI: 10.1002/9780470975831.ch14
74. Zhang, K. Organic solvent pretreatment of lignocellulosic biomass for biofuels and biochemicals: A review / K. Zhang, Z. Pei, D. Wang //Bioresource Technology. - 2016. -V. 199. - pp. 21-33. DOI: 1016/j.biortech.2015.08.102
75. Chandra, R. The influence of pretreatment and enzyme loading on the effectiveness of batch and fed-batch hydrolysis of corn stover / R. P. Chandra, K. Au-Yeung, V. Chanis, A. A. Roos, W. Mabee, P. A. Chung, J.N. Saddler // Biotechnology Progress. - 2010. -V. 27 (1). - pp. 77-85. - DOI: 10.1002/btpr.508
76. Разрушение лигноцеллюлозы в результате предварительной обработки [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.shutterstock.com/ru/image-vector/botany-diagram-plant-biology-show-structure-1929321092 (Дата обращения 20.06.2024).
77. Подгорбунских, Е. М. Механическая активация лигноцеллюлозного сырья для получения экологически чистого жидкого биотоплива / Е. М. Подгорбунских, А. Л. Бычков, О. И. Ломовский // Горение топлива: теория, 23 эксперимент, приложения: Тез. докл. IX Всерос. конф. с междунар. участ. 16- 18 ноября 2015 г. -Новосибирск, 2015. - С. 109.
78. Осовская, И. И. Гидрофильность природных полимерных материалов. Кислотный и ферментативный гидролиз при отбелке целлюлозы: учеб. пособие / И. И. Осовская, И. А. Федоскин. - СПб.: ВШТЭ СПбГУПТД, 2022. - 58 с.
79. Схема ферментативного гидролиза [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://zelengarden.ru/18-foto/shema-fermentativnogo-gidroliza-krahmala.html (Дата обращения 20.05.2024).
80. Yao, L. A mechanistic study of cellulase adsorption onto lignin / L. Yao, H. Yang, C. G. Yoo, C. Chen, X. Meng, J. Dai, X. Chen // Green Chemistry. - 2020. DOI: 10.1039/d0gc02463e
81. Gronqvist, S. Fibre porosity development of dissolving pulp during mechanical and enzymatic processing / S. Gronqvist, T. K. Hakala, T. Kamppuri, M. Vehvilainen, T. Hanninen, T. Liitia, A. Suurnakki // Cellulose. - 2014. - V. 21 (5). - pp. 3667-3676. DOI: 10.1007/s10570-014-0352-x
82. Патент RU 2464084 C2 Адсорбент для комбинированного фильтра, комбинированный фильтр (варианты) и газодымозащитный комплект на его основе / А. В. Лянг, И. Г. Малик, Л. С. Лукин, М. Н. Азанов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2464084C2/ru (Дата обращения 23.01.2024).
83. Kovalenko, О. Prospective materials for heavy metal ions extraction from wastewater / O. Kovalenko, V. Novoseltseva, N. Kovalenko // Food Science and Technology. - 2018. - V. 12 (1). - pp. 68-74. DOI: 10.15673/fst.v12i1.841
84. Шайхиев, И. Г. Использование скорлупы грецкого ореха (Juglans regia) в качестве сорбционных материалов для удаления поллютантов из природных и сточных вод / И. Г. Шайхиев, С. В. Свергузова, К. И. Шайхиева, Ж. А. Сапронова // Химия растительного сырья. - 2020. - № 2. - С. 5-18.
85. Domingos, I. Liquefaction and chemical composition of walnut shells / I. Domingos, J. V. Ferreira, L. Cruz-Lopes, B. Esteves // Open Agriculture. - 2022. - V. 7. -pp. 249-256. DOI: 10.1515/opag-2022-0072
86. Севастьянова, А. Д. Биомодифицированные сорбционные материалы из скорлупы Juglans regia L. / А. Д. Севастьянова, Ю. Г. Базарнова, С. Ю. Хохлов // Бутлеровские сообщения. - 2024. - Т. 77, № 1. - C. 98-106. DOI: 10.37952/ROI-jbc-01/24-77-1-98
87. Darama, S. E. Investigation of the use of walnut shells as a natural biosorbent for zinc removal / S. E. Darama, O. B. Mesci, S. Coruh // Kahramanmaras Sutcu Imam University. - 2022. - V. 25. - pp. 556-564. DOI: 10.17780/ksujes.1126719
88. Nicolas-Bermudez, J. Characterization of the hierarchical architecture and micromechanical properties of walnut shell (Juglans regia L.) / J. Nicolas-Bermudez, I. Arzate-Vazquez, J. J. Chanona-Perez, J. V. Mendez-Mendez, M. J. Perea-Flores, G. A. Rodriguez-Castro, R. N. Dominguez-Fernandez // J. Mech. Behav. Biomed. Mater. - 2022. - 130:105190. DOI: 10.1016/j.jmbbm.2022.105190
89. Патент RU 2503483 C2 Устройство и система для очистки отработанной воды / Ч. Фелч, М. Чаудешелл, С. Мансон, Э. Лорге, Б. Камфер, М. Паттерсон [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2503483C2/ru (Дата обращения 23.01.2024).
90. Патент RU 205031 U1 Сорбционный фильтр с регенерирующей системой / С. Ю. Андреев, Т. Б. Габдрахманов, К. Н. Гарипов, Р. Т. Садыков, А. И. Шайдуллин [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU205031U1/ru (Дата обращения 23.01.2024).
91. Патент RU 2727192 C2 Способ извлечения уксусной кислоты из водных потоков / Д. Петерсон, С. Талрейа [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2727192C2/ru (Дата обращения 23.01.2024).
92. Патент RU 2302896 C1 Способ получения сорбента на основе природного полимера / И. М. Осадченко, И. Ф. Горлов, Д. А. Скачков, А. С. Мякотных [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2302896C1/ru (Дата обращения 23.01.2024).
93. Патент RU 2359903 C1 Способ получения углеродного адсорбента низкой зольности / В. М. Мухин, И. Д. Зубова, В. П. Чумаков, И. Н. Зубова [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2359903C1/ru (Дата обращения 23.01.2024).
94. Патент RU 2607810 C2 Способ получения дробленого активного угля / В. М. Мухин, С. Н. Соловьев, В. В. Гурьянов, Т. В. Гиматдинов, М. В. Паршенков, А. М. Баранов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2607810C2/ru (Дата обращения 23.01.2024).
95. Патент RU 2735837 C1 Способ получения углеродного сорбента для очистки сточных вод от нефтепродуктов / А. С. Данилов, Д. О. Нагорнов, Т. А. Зайцева, А. С. Кузнецова [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2735837C1/ru (Дата обращения 23.01.2024).
96. Патент RU 2622660 C1 Способ получения активированного модифицированного угля / В. В. Сергеев, Н. М. Папурин, А. И. Грушанин, Ю. М. Кащеев, Д. Т. Тодоров [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2622660C1/ru (Дата обращения 23.01.2024).
97. Патент RU 2339573 C1 Способ получения активного угля / В. М. Мухин, И. Д. Зубова, В. П. Чумаков, В. В. Чебыкин, И. Н. Зубова [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2339573C1/ru (Дата обращения 23.01.2024).
98. Патент RU 2372287 C1 Способ получения углеродного адсорбента / И. Д. Зубова, В. М. Мухин, Д. С. Жуков, В. В. Чебыкин, И. Н. Зубова [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://patents.google.com/patent/RU2372287C1/ru (Дата обращения 23.01.2024).
99. Barnabas, A. A. Reuse of walnut shell waste in the development of fired ceramic bricks / A. A. Barnabas, O. A. Balogun, A. A. Akinwande // Environ Sci Pollut Res. -2023. - V. 30. - pp. 11823-11837. DOI: 10.1007/s11356-022-22955-4
100. Nauman, A. Arsenic bioremediation by low-cost materials derived from Blue Pine (Pinus wallichiana) and Walnut (Juglans regia) /A. Nauman, A. Waseem, A. F. Khan, Q. Mahmood, A. Khan, A. Habib, A.R. Khan // Ecological Engineering. - 2013. - V. 51. - pp. 88 - 94. DOI: 10.1016/j.ecoleng.2012.12.063
101. Almasi, A. Lead (II) and cadmium (II) removal from aqueous solution using processed walnut shell: Kinetic and equilibrium study / A. Almasi, M. Omidi, M. Khodadadian, S. Khamutian, M. Gholivand // Toxilogical and Environmental Chemistry. - 2012. - V. 94 (4). - pp. 660-671. DOI: 10.1080/02772248.2012.671328
102. Bozecka, A. Study of chemical surface structure of natural sorbentsused for removing of Pb2+ ions from model aqueous solutions (Part II) / A. Bozecka, P. Bozecki, S. Sanak-Rydlewska // Archives of Mining Science. - 2014. - V. 59 (1). - pp. 217-223.
103. Bozecka, A. Sorption of Pb2+ ions from aqueous solutions on organic wastes (Part I) / A. Bozecka, S. Sanak-Rydlewska // Archives of Mining Science. - 2013. - V. 58 (4). -pp. 1241-1250. DOI: 10.2478/amsc-2013-0085
104. Banerjee, M. Cr (VI) adsorption by a green adsorbent walnut shell: Adsorption studies, regeneration studies, scale-up design and economic feasibility / M. Banerjee, R. K. Basu, S. K. Das // Process Safety and Environmental Protection. - 2018. - V. 116. -pp. 693-702. DOI: 10.1016/j.psep.2018.03.037
105. Altun, T. Removal of copper (II) ions from aqueous solutions by walnut, hazelnut and almond shells / T. Altun, E. Pehlivan // Clean - Soil, Air, Water. - 2007. - V. 35 (6). - pp. 601-606. DOI: 10.1002/clen.200700046
106. Lu, X. Static absorption of Fe in simulated micro-polluted water by waste walnut shell powder/ X. Lu, T. Rao, L. Zhong // Environmental Pollution & Control (China). -2011. - V. 1. - pp. 66-69.
107. Lu, X. Static absorption of walnut shells to Mn2+ in simulated micro-pollutated water / X. Lu, T. Rao, P. Zhang // Hubei Agricultural Sciences (China). - 2011. - V. 2. -pp. 270-276.
108. Li, N. Study on adsorption conditions of waste chestnut shell and walnut shell for zinc ions in aqueous solution / N. Li, R. Liu, Y. Zhang, G. Zhu, J. Wang, Y. Xu, S. Wang, Y. Liu // Environmental Science and Technology. - 2014. - V. 1. - pp. 129-131.
109. Orhan, Y. The removal of heavy metals by using agricultural waste / Y. Orhan, H. Buyukgungor // Water Science and Technology. - 1993. - V. 28 (2). - pp. 247-255.
110. Feizi, M. Removal of heavy metals from aqueous solutions using sunflower, potato, canola and walnut shell residues / M. Feizi, M. Jalali // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. - 2015. - V. 54. - pp. 125-136. DOI: 10.1016/j.jtice.2015.03.027
111. Li, F. The characteristics of reactive Brilliant Blue KN-R adsorbed by peanut shells and walnut shells / F. Li, G. Liu, N. Peng, W. Lyu, K. Yao, Y. Kang // Industrial Safety and Environmental Protection. - 2015. - V. 1. - pp. 14-15.
112. Tang, R. Removal of methylene blue from aqueous solution using agricultural residue walnut shell: Equilibrium, kinetic, and thermodynamic studies / R. Tang, C. Dai, C. Li, W. Liu, S. Gao, C. Wang // Journal of Chemistry. - 2017. - V. 4. - pp. 1-10. DOI:
113. Tang, R. Adsorptive property of cationic dye crystal violet onto walnut shell / R. Tang, W. Li, S. Fan, H. Shang, C. Wang, Y. Zhao // Journal of Hebei University (Natural Science Edition). - 2018. - V. 38 (3). - pp. 36-43.
114. Dahri, M. K. Water remediation using low-cost adsorbent walnut shell for removal of malachite green: Equilibrium, kinetics, thermodynamic and regeneration studies / M. K. Dahri, M. R. R. Kooh, L. B. L. Lim // Journal of Environmental Chemical Engineering. - 2014. - V. 2. - pp. 1434-1444. DOI: 10.1016/j.jece.2014.07.008
115. Ghazi Mokri, H. S. Adsorption of C.I. Acid Red 97 dye from aqueous solution onto walnut shell: kinetics, thermodynamics parameters, isotherms / H. S. Ghazi Mokri, N. Modirshahla, M. A. Behnajady, B. Vahid // International Journal of Environmental Science and Technology. - 2015. - V. 12. - pp. 1401-1408. DOI: 10.1007/s13762-014-0725-6
116. Агроцелл Плюс [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://agroferment.ru/agroczell-plyus.html (Дата обращения 20.12.2022).
117. Целлолюкс А [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.sibbio.ru/catalog/spirtoproizvodstvo/tsellolyuks-a/ (Дата обращения 20.12.2022).
118. Целлолюкс F [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.sibbio.ru/catalog/ptitsevodstvo/tsellolyuksa-f/ (Дата обращения 20.12.2022).
119. Севастьянова, А. Д. Интегральная оценка параметров цифровых рентгеновских изображений плодов Amygdalus communis L. для контроля качества семенного материала / А. Д. Севастьянова, C. Ю. Хохлов, Н. С. Прияткин, Ю. Г. Базарнова // Агрофизический институт: 90 лет на службе земледелия и растениеводства: Материалы международной научной конференции, Санкт-Петербург, 14-15 апреля 2022 года. - Санкт-Петербург: Агрофизический научно-исследовательский институт, 2022. - С. 391-397.
120. Севастьянова, А. Д. Метод микрофокусной рентгенографии для выявления скрытых дефектов и оценки качества орехов культурных сортов / А. Д. Севастьянова, Ю. Г. Базарнова, Н. С. Прияткин // Вестник Международной академии холода. - 2024. - № 2. - С. 64-71. DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-2-6471
121. ГОСТ 31662-2012 Препараты ферментные. Методы определения ферментативной активности целлюлазы. - М.: Стандартинформ, 2012. - 9 с.
122. Иоелович, М. Я. Изучение кинетики ферментативного гидролиза целлюлозных материалов / М. Я. Иоелович // Химия растительного сырья. - 2014. -№ 1. - С. 61-64. DOI: 10.14258/^^.1401061
123. Гиндулин, И. К. Технический анализ нанопористых материалов: метод. указания для выполнения лаб. работ для студентов очной и заоч. форм обучения направления 240100 «Хим. технология и биотехнология» / И. К. Гиндулин // Урал. гос. лесотехн. ун-т, Каф. хим. технологии древесины. - Екатеринбург: УГЛТУ, 2011. - 16 с.
124. ГОСТ 6217-74 Уголь активный древесный дробленый. Технические условия. -М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. - 7 с.
125. ГОСТ 4388-72 Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации меди. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2015. - 8 а
126. Майорова, Е. И. Анализ пористости и адсорбционных свойств отходов деревообработки и растениеводства / Е. И. Майорова // Электронный сборник трудов молодых специалистов Полоцкого государственного университета. Промышленность. - № 15 (85). - 2016. - С. 205-206.
127. Когановский, А. М. Адсорбция растворенных веществ / А. М. Когановский, Т. М. Левченко, В. А. Кириченко. - Киев: Наукова думка, - 1977. - 223 с.
128. ГОСТ 12597-67 Сорбенты. Метод определения массовой доли воды в активных углях и катализаторах на их основе. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1967. - 5 с.
129. ГОСТ 16190-70 Сорбенты. Метод определения насыпной плотности. - М.: ИПК Издательство стандартов, 1970. - 7 с.
130. Karimi-Jashni, A. Investigation of factors affecting removal of nickel by pre-treated walnut shells using factorial design and univariate studies / A. Karimi-Jashni, S. Saadat // Iranian Journal of Science and Technology Transactions of Civil Engineering. - 2014. - Vol. 38(C1). - pp. 309-324. DOI: 10.22099/ijstc.2014.1872
131. Шумилова, М. А. Адсорбционные модели для описания равновесия в системе арсенит-ион - почва / М. А. Шумилова, В. Г. Петров // Теоретическая и прикладная экология. - 2017. - №4. - С. 32-38.
132. Кострюков, С. Г. Определение лигнина, целлюлозы и гемицеллюлозы в растительных материалах с помощью Ик-Фурье спектроскопии / С. Г. Кострюков, Х. Б. Матьякубовa, Ю. Ю. Мастероваa, А. Ш. Козловa, М. К. Пряничникова, А. А. Пыненковa, Н. А. Хлучина // Журнал аналитической химии. - 2023. - Т. 78, № 6. -С. 496-506.
133. Тарасевич, Б. Н. Основы ИК спектроскопии с преобразованием Фурье. Подготовка проб в ИК спектроскопии. Пособие к спецпрактикуму по физико-химическим методам для студентов-дипломников кафедры органической химии / Б. Н. Тарасевич. - М.: Московский Государственный Университет имени М. В. Ломоносова, Химический факультет, кафедра органической химии. - 2012. - 22 с.
134. Кирсанов, В. В. Роль различных видов плотности и пористости адсорбента в процессах физической адсорбции газов / В. В. Кирсанов // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - № 16 (23). - С. 32-33.
135. ГОСТ 4517-87 Методы приготовления вспомогательных реактивов и растворов, применяемых при анализе. - М.: Стандартинформ, 2008. - 35 с.
136. ГОСТ Р 58144-2018 Вода дистиллированная. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 2018. - 11 с.
137. ГОСТ 4453-74 Уголь активный осветляющий древесный порошкообразный. Технические условия. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. - 22 с.
Акт о внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс
Мы, нижеподписавшиеся, руководитель дирекции основных образовательных программ доцент Гращенко Н.Ю., руководитель образовательной программы бакалавриата по направлению подготовки 19.03.01 «Биотехнология» доцент Москвичева Е.В., руководитель образовательной программы магистратуры по направлению подготовки 19.04.01 «Биотехнология» доцент Барсукова Н.В. составили настоящий акт в том, что результаты диссертационной работы старшего преподавателя ВШБиПП ИБСиБ Севастьяновой А.Д. внедрены в учебный процесс университета, а именно:
• экспериментальная лабораторная установка используется для осуществления процесса ферментативного гидролиза растительных отходов в рамках лабораторных работ по дисциплине «Биохимические основы переработки и хранения растительного сырья» для магистров, обучающихся по направлению подготовки 19.04.01 «Биотехнология»;
• кинетическая модель и алгоритм расчета степени конверсии полисахаридов пищевого сырья растительного происхождения включены в лабораторный практикум по дисциплине «Пищевая биотехнология» для бакалавров, обучающихся по направлению подготовки 19.03.01 «Биотехнология».
УТВЕРЖДАЮ
Акт об использовании результатов диссертационной работы старшего преподавателя ВШБиПП ИБСиБ Севастьяновой Анны Дмитриевны в учебном процессе университета
Руководитель ДООП Руководитель ОП Руководитель ОП
Акт выдан для представлеш
Приложение Б (обязательное)
Результаты патентного поиска способов применения скорлупы грецкого ореха
Таблица Б.1 — Способы применения скорлупы грецкого ореха
Предмет поиска Страна выдачи, вид и номер патента, индекс Заявитель, номер заявки, дата, заявки, дата публикации Название патента Патенты -аналоги Краткое содержание
1 2 3 4 5 6
Получение сорбента/фильтра для фильтрующего устройства
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2302896 С1 ГУ ВНИТИ ММС и ППЖ Россельхозакадемии ^и) Заявка: 2006103722/15, 08.02.2006 Опубликовано: 20.07.2007 Бюл. № 20 Способ получения сорбента на основе природного полимера 8И 1498551 А1 ЯИ 2172209 С1 Способ получения сорбента на основе скорлупы грецкого ореха для очистки водных растворов от загрязнений, включающий измельчение скорлупы грецкого ореха, обработку смесью концентрированных уксусной и азотной кислот на кипящей водяной бане, отделение твердого остатка, промывку и поэтапную сушку с последующим измельчением.
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 205031 И1 АО «Акционерная компания ОЗНА» ^и) Заявка: 2020116575, 30.04.2020 Опубликовано: 24.06.2021 Бюл. № 18 Сорбционный фильтр с регенерирующей системой ЯИ 169004 И1 ЯИ 2527216 С1 ЯИ 2503483 С2 Полезная модель относится к области очистки жидкостей от маслонефтепродуктов и может быть использована в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической отраслях промышленности. Осветление входящего потока жидкости происходит в результате адсорбции загрязняющего вещества поверхностью загружаемого в корпус фильтра сорбента, в качестве которого используется скорлупа грецких орехов.
1 2 3 4 5 6
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2503483 С2 СИМЕНС ЭНЕРДЖИ, ИНК. (Ш) Заявка: 2011116218/05, 23.09.2009 Опубликовано: 10.01.2014 Бюл. № 1 Устройство и система для очистки отработанной воды Изобретение относится к области очистки отработанной воды в устройстве с фильтрующей средой, имеющем всасывающую трубную систему. Устройство представляет собой компактную установку с фильтрующей средой из скорлупы грецких орехов, имеющей опорную поверхность, что обеспечивает снижение количества промывочной воды, образующейся во время противоточной промывки фильтровальной установки, и сокращение числа мертвых зон, которые не контактируют с промывочной текучей средой.
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2172209 С1 Савватеева Людмила Юрьевна, Каменев Александр Викторович, Каменев Виктор Федорович Заявка: 99126732/12, 20.12.1999 Опубликовано: 20.08.2001 Бюл. № 23 Способ получения сорбента ЯИ 2013120 С1 8И 1810103 А1 Разработан способ получения сорбента на основе скорлупы грецкого ореха, обладающего высокими удельной сорбционной способностью и сорбционной емкостью. Способ предусматривает совмещение операций импрегнирования и обработки скорлупы концентрированной соляной кислотой, затем 33 % раствором щелочи до образования сорбционной углеродной поверхности, с последующим измельчением и сушкой на 100 °С.
1 2 3 4 5 6
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2727192 С2 БИПИ КОРПОРЕЙШН НОРТ АМЕРИКА ИНК. (Ив) Заявка: 2018127003, 29.12.2016 Опубликовано: 21.07.2020 Бюл. № 21 Способ извлечения уксусной кислоты из водных потоков Ив 5723656 А Ив 6137001 А Ив 7935844 В Ив 7935845 В2 Ив 8173834 В2 Изобретение относится к усовершенствованному способу извлечения уксусной кислоты из водного потока, причем способ предусматривает удаление маслянистых загрязнителей из водного потока с получением выходящего потока со сниженной концентрацией маслянистых загрязнителей и удаление уксусной кислоты из выходящего потока путем пропускания выходящего потока через зону мембранного разделения. Согласно эффективному способу, желтое масло удаляют из водного потока перед удалением уксусной кислоты при помощи обратноосмотической мембраны. В одном из вариантов осуществления поглощающий масло материал содержит скорлупу грецких орехов.
Получение активного угля
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2359903 С1 ОАО «ЭНПО «Неорганика» (ЯИ) Заявка: 2008113943/15, 14.04.2008 Опубликовано: 27.06.2009 Бюл. № 18 Способ получения углеродного адсорбента низкой зольности ЯИ 2223911 С1 Способ получения углеродного адсорбента низкой зольности включает обработку активного угля из скорлупы грецкого ореха растворами хлористоводородной кислоты и фтористоводородной кислоты с последующей отмывкой дистиллированной водой.
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2607810 С2 ОАО «ЭНПО» Неорганика» (ЯИ) Заявка: 2015107391, 04.03.2015 Опубликовано: 20.01.2017 Бюл. № 2 Способ получения дробленого активного угля Патент Японии 56-28846, кл. С01В, 31/10, В0И 20/20, 1981 ЯИ 2105714 С1 Способ включает карбонизацию сырья в атмосфере азота с выдержкой при температуре 450-550 °С 3040 минут, дробление, рассев карбонизата и парогазовую активацию водяным паром при температуре 875-920 °С.
1 2 3 4 5 6
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2372287 С1 ОАО «ЭНПО «Неорганика» (ЯИ) Заявка: 2008134075/15, 21.08.2008 Опубликовано: 10.11.2009 Бюл. № 31 Способ получения углеродного адсорбента Ш 4616001 А ЯИ 2105714 С1 Способ получения высокопрочного углеродного адсорбента низкой зольности, не выделяющего угольной пыли при приеме энтеросорбента больными для удаления цианкобаламина включает карбонизацию скорлупы грецкого ореха с выдержкой при 750 °С 25-40 мин, дробление карбонизата, обработку раствором хлористоводородной или азотной кислоты с последующей отмывкой дистиллированной водой, парогазовую активацию при температуре 850900 °С.
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2565194 С2 ГОУ ВПО «Белгородский государственный университет» (ЯИ) Заявка: 2013159259/05, 30.12.2013 Опубликовано: 20.10.2015 Бюл. № 29 Способ получения сорбента на основе углеродного материала ЯИ 2064429 С1 ЯИ 2154603 С1 ЯИ 2166990 С1 ЯИ 2196732 С1 ЯИ 2228293 С1 Способ получения углеродного сорбента, имеющего средний размер пор 2,2 нм, средний объем пор 0,14 см3/г и удельную поверхность 1336,96 м2/г, заключается в карбонизации измельченной скорлупы грецкого ореха в муфельной печи при температуре 700-800 °С в течение 120 мин.
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2339573 С1 ОАО «Неорганика» ^Ц) Заявка: 2007130705/15, 13.08.2007 Опубликовано: 27.11.2008 Бюл. № 33 Способ получения активного угля ЯИ 2104925 С1 GB 2086867 А ЯИ 2228293 С1 Способ получения активного угля, включающий карбонизацию при 450-500 °С без доступа воздуха скорлупы грецкого ореха, активацию водяным паром при 850-900 °С, охлаждение и помол размолу до размера частиц менее 100 мкм.
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2236901 С1 ЗАО «Сорбент - Центр Внедрение» (ЯИ), ОАО «Сорбент» ^и) Заявка: 2003108484/15, 26.03.2003 Опубликовано: 27.09.2004 Бюл. № 27 Адсорбент для средств защиты ЯИ 2108149 С1 ЯИ 2154525 С1 Способ производства адсорбента на основе активного угля из скорлупы грецкого ореха для поглощения аварийно химически опасных веществ ингаляционного действия органического кислого и нейтрального характеров, отравляющих веществ в средствах защиты. Адсорбент обладает достаточно высокой динамической активностью.
1 2 3 4 5 6
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2622660 С1 ООО «НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ «ПОЛИХИМ» Заявка: 2016105328, 18.02.2016 Опубликовано: 19.06.2017 Бюл. № 17 Способ получения активированного модифицирован ного угля ЯИ 2088522 С1 ЯИ 2353419 С2 ЯИ 2003105506 ЯИ 2104925 С1 ЯИ 2111923 С1 Изобретение относится к способам получения активированного угля, который заключается в том, что предварительно высушенную скорлупу грецких орехов при температуре 200-250 °С пропитывают насыщенным раствором мочевины (тиомочевины) и карбонизируют при температуре 600-750 °С, затем дробят до фракции 0,8-1,6 мм и активируют водяным паром при температуре800-850 °С в течение 1,5-2 часов. Изобретение обеспечивает получение упрочненных гранул активного угля, обладающего повышенной сорбционной емкостью в отношении нефтепродуктов и органических соединений.
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2735837 С1 ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский горный университет» ^Ц) Заявка: 2020120955, 25.06.2020 Опубликовано: 09.11.2020 Бюл. № 31 Способ получения углеродного сорбента для очистки сточных вод от нефтепродуктов ЯИ 2622660 С1 ЯИ 2708604 С1 ЯИ 2172209 С1 ЯИ 2552449 С1 ЯИ 2459660 С2 ЯИ 2565194 С2 Способ получения сорбентов из скорлупы грецкого ореха включает карбонизацию измельченной скорлупы грецкого ореха при температуре 300400 °С в течение 45-60 мин с последующим охлаждением до температуры 20-25 °С и выдержкой не менее 24 часов. Техническим результатом является получение углеродного сорбента, полученного из экологически чистого растительного сырья с сорбционными свойствами по очистке от нефтепродуктов.
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2229929 С1 ЗАО «Сорбент - Центр Внедрение» ОАО «Сорбент» ^Ц) Заявка: 2003117838/15, 16.06.2003 Опубликовано: 10.06.2004 Бюл. № 16 Адсорбент для средств защиты ЯИ 2002104621 ЯИ 2138441 С1 Адсорбент для средств защиты на основе импрегнированного активного угля из скорлупы грецкого ореха наполовину состоит из смеси оксида меди и карбоната натрия (калия), наполовину — из сульфата меди.
1 2 3 4 5 6
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2464084 С2 ООО «Собинтел» (ЯИ) Заявка: 2010153519/05, 27.12.2010 Опубликовано: 20.10.2012 Бюл. № 29 Адсорбент для комбинированно го фильтра, комбинированны й фильтр (варианты) и газодымозащит-ный комплект на его основе ЯИ 2333790 С1 ЯИ 2228792 С1 8И 406552 А1 Адсорбент для комбинированного фильтра содержит активный уголь из скорлупы грецкого ореха с нанесенными на его поверхности хлоридами, карбонатами, оксидами и гидроксидами щелочных металлов.
Получение красителя
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2287540 С2 ГОУ ВПО «КубГТУ» (ЯИ) Заявка: 2005103375/13, 09.02.2005 Опубликовано: 20.11.2006 Бюл. № 32 Способ получения пищевого красителя на основе скорлупы орехов ЯИ 2001109662 ЯИ 2220172 С1 Способ предусматривает экстрагирование скорлупы грецкого ореха раствором этилового спирта 96-98 % концентрации в течение 2-3 часов, затем выделение экстракта методом двухэтапной отгонки: сначала спирт отгоняют до получения 50 %-го красителя, затем полностью удаляют спирт. Между этапами вносят свекловичный сахар в соотношении 30:70.
Получение биоразлагаемого полимерного мате' зила
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2798938 С1 ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» (ЯИ) Заявка: 2022106819, 15.03.2022 Опубликовано: 29.06.2023 Бюл. № 19 Биоразлагаемая полимерная композиция ЯИ 2681909 С1 ЯИ 2480495 С2 ЯИ 2635565 С2 Изобретение может быть использовано в строительной, мебельной и машиностроительной отраслях промышленности. Полимерная композиция на основе синтетического полимера для производства изделий содержит органический наполнитель, синтетический наполнитель и целевые добавки. Органический наполнитель представляет собой размолотую скорлупу грецкого ореха. Изобретение позволяет увеличить биоразлагаемость изделий, полученных из полимерной композиции, при сохранении их физико-механических, эксплуатационных и технологических характеристик.
1 2 3 4 5 6
П олучение абразивного материала
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2712049 С2 Кривоносова Нина Ивановна ^и) Заявка: 2017136338, 13.10.2017 Опубликовано: 24.01.2020 Бюл. № 3 Комплексная биологически активная добавка для подавления роста волос и способ ее использования RU 2599480 С2 RU 2557994 С2 ЯИ 2193877 С2 ЯИ 2292199 С1 ЯИ 2057526 С1 Изобретение относится к области косметологии и представляет собой комплексную добавку для подавления роста волос, характеризующуюся высоким уровнем рН, от 8 до 15, добавляемую в различные средства, которые являются выбранным носителем. Добавка содержит щелочи и измельченную до порошкообразного состояния скорлупу грецкого ореха, обладающую кератолитической или отшелушивающей способностью.
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2544164 С9 Деб АйПи Лимитед ^В) Заявка: 2012122589/15, 05.10.2010 Опубликовано: 10.03.2015 Бюл. № 7 Абразивное средство на основе натурального сырья с улучшенными реологическими свойствами ЕР 0559696 В1 ЕР 1136063 А2 БЕ 10305959 БЕ 102005054 976 А1 Изобретение относится к косметической промышленности и представляет собой косметический продукт, который имеет определенное содержание компонентов: гидрофильного смягчающего средства, поверхностно-активного вещества, воды и абразивов. Продукт содержит подвергнутую термообработке насыщенным паром муку из скорлуп или ядер. Изобретение обеспечивает меньшее влияние на вязкость, обладает хорошим очищающим действием, хорошей переносимостью. При этом особенный интерес представляют природные абразивы, такие, например, как промытая и размолотая скорлупа грецких орехов.
1 2 3 4 5 6
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2630776 С2 ДЗЕ ПРОКТЕР ЭНД ГЭМБЛ КОМПАНИ (Ш) Заявка: 2015148028, 28.05.2014 Опубликовано: 13.09.2017 Бюл. № 26 Жидкая композиция для чистки и/или глубокой очистки ЕР 2338966 А1 Изобретение относится к жидким композициям для чистки различных поверхностей. Описана жидкая композиция для чистки и/или глубокой очистки, содержащая несферические и/или неперекатывающиеся биоразлагаемые абразивные чистящие частицы, содержащие множество частиц наполнителя. Частицы наполнителя содержат материал, состоящий из растительного сырья, материала на основе целлюлозы или лигноцеллюлозы скорлупы грецкого ореха.
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2517128 С2 Эвоник Дегусса ГмбХ фЕ) Заявка: 2010153348/15, 13.05.2009 Опубликовано: 27.05.2014 Бюл. № 15 Очищающее средство для кожи и рук БЕ 4335933 А1 ЕР 1504081 В1 Изобретение описывает очищающее средство для кожи и рук, содержащее от 0 до 30 % одного или нескольких абразивных агентов, предпочтительно, абразивные агенты на основе измельченной скорлупы грецких орехов.
Получение биологически активной добавки
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2163814 С2 ЗАО «Биофит» ЛТД Заявка: 98110827/14, 05.06.1998 Опубликовано: 10.03.2001 Бюл. № 7 Биологически активная добавка для косметических, гигиенических и фармакологичес ких средств и способ ее получения ЯИ 2053763 С1 ЯИ 2029556 С1 Способ получения биологически активной добавки, содержащей в качестве источников природных соединений криопорошки скорлупы грецких орехов с размером частиц 10-800 мкм, заключается в измельчении подготовленного растительного сырья при нормальном или пониженном давлении в присутствии хладагента.
1 2 3 4 5 6
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2183413 С2 ЗАО «Биофит», ЛТД Заявка: 2000124572/13, 27.09.2000 Опубликовано: 20.06.2002 Бюл. № 17 Способ получения биологически активной добавки к пище из натурального сырья ЯИ 2063151 С1 ЯИ 2110194 С1 Подготовленную скорлупу грецких орехов предварительно измельчают до частиц размером 10-35 мм, затем сушат до влажности не более 20 % при давлении 0,01-0,033 кг/см2 и температуре 10150 °С, затем охлаждают хладагентом до достижения температуры по всей массе от -20 до -180 °С и измельчают до размера частиц 1-1000 мкм. Полученную массу выдерживают в среде инертного газа при его давлении 50-90 кг/см2 и/или температуре 2-120 °С.
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2236154 С2 Ветров Игорь Валерьевич ^Ц), Попов Анатолий Алексеевич ^Ц) Заявка: 2002116115/13, 20.06.2002 Опубликовано: 20.09.2004 Бюл. № 26 Профилактический продукт, биологически активная пищевая добавка, парфюмерно-косметический продукт на основе порошка скорлупы кедровых орехов и способ его получения ЯИ 2098985 С1 ЯИ 2115336 С1 ЯИ 2063151 С1 ЯИ 2110194 С1 ЯИ 2167665 С1 ЯИ 2124847 С1 Скорлупу грецкого ореха измельчают путем формирования двух встречных потоков высушенного сырья с заданной скоростью движения сырья в потоке от 100 до 450 м/с с возможностью столкновения частиц сырья в ограниченной зоне при температуре не ниже температуры пастеризации.
Скорлупа грецкого ореха ЯИ 2399296 С1 ООО «ГРАНДЭ» (ЯИ) Заявка: 2009111195/13, 27.03.2009 Опубликовано: 20.09.2010 Бюл. № 26 Способ получения биокорректоров из натурального сырья ЯИ 2176894 С2 ЯИ 2183413 С2 ЯИ 2163814 С2 ЯИ 2110194 С1 Предварительно высушенную скорлупу грецких орехов путем сублимационной сушки до влажности не более 20 %, направляют в закрытую емкость, в которую подают хладагент, и выдерживают сырье не более 20 мин, при достижении во всей его массе температуры -196 °С. Затем охлажденное сырье помещают в измельчитель молоткового типа, в котором его измельчают в течение не более 5 мин, до размера частиц не более 50 мкм.
135
Приложение В (справочное)
Примеры проведения двухфакторного дисперсионного анализа (Two-way ANOVA) и post-hoc тестов с использованием критерия Тьюки (HSD) и критерия Фишера (LSD)
Пример 1. Влияние ФП и соотношения фермент-субстрат по массе на объем ультрамикропор
Факторы:
- ферментный препарат (3 уровня: Целлолюкс А, Целлолюкс F, Агроцелл Плюс);
- соотношение фермент-субстрат по массе (3 уровня: 1:100, 1:20, 1:10).
Двухфакторный дисперсионный анализ:
1. Оба фактора (ФП и соотношение фермент-субстрат по массе) значимо влияют на объем пор (p < 0,001).
2. Взаимодействие факторов также значимо (p = 0,003), что означает, что эффект одного фактора зависит от уровня другого.
Post-hoc анализ с использованием критерия Тьюки (HSD) и критерия Фишера
(LSD) для типа ФП представлен в таблице В.1. Таблица В.1 — Post-hoc анализ для типа ФП
Сравнение Критерий Тьюки (HSD) Критерий Фишера (LSD)
Разность средних Доверительный интервал p-value Разность средних p-value
Целлолюкс А -Целлолюкс F -6,45 (-8,92, -3,98) <0,001 -6,45 <0,001
Целлолюкс А -Агроцелл Плюс -0,29 (-2,76, 2,18) 0,953 -0,29 0,623
Целлолюкс F -Агроцелл Плюс 6,16 (3,69, 8,63) <0,001 6,16 <0,001
Вывод: Целлолюкс F значимо лучше Целлолюкс А и Агроцелл Плюс.
Post-hoc анализ с использованием критерия Тьюки (HSD) и критерия Фишера (LSD) для соотношения фермент-субстрат по массе представлен в таблице В.2. Таблица В.2 — Post-hoc анализ для соотношения фермент-субстрат по массе
Сравнение Критерий Тьюки (HSD) Критерий Фишера (LSD)
Разность средних Доверительный интервал p-value Разность средних p-value
1:100 - 1:20 -12,03 (-14,50, -9,56) <0,001 -12,03 <0,001
1:100 - 1:10 -14,32 (-16,79, -11,85) <0,001 -14,32 <0,001
1:20 - 1:10 -2,29 (-4,76, 0,18) 0,072 -2,29 0,018
Вывод: По HSD 1:10 и 1:20 значимо лучше 1:100, но между собой не различаются (p = 0,072). По LSD все соотношения различаются (1:10 > 1:20 > 1:100).
Анализ взаимодействия факторов:
Поскольку взаимодействие факторов значимо (p = 0,003), были проанализированы простые эффекты:
1. Влияние типа ФП при разных соотношениях фермент-субстрат по массе:
- При 1:100: Целлолюкс F (9,08) > Целлолюкс А (5,61) ~ Агроцелл (5,87).
- При 1:20: Целлолюкс F (20,83) > Целлолюкс А (17,62) ~ Агроцелл (17,36).
- При 1:10: Целлолюкс F (25,26) > Агроцелл (19,39) > Целлолюкс А (18,59).
2. Влияние соотношения фермент-субстрат по массе для разных типов ФП:
- Целлолюкс А: 1:10 (18,59) > 1:20 (17,62) > 1:100 (5,61).
- Целлолюкс F: 1:10 (25,26) > 1:20 (20,83) > 1:100 (9,08).
- Агроцелл Плюс: 1:10 (19,39) > 1:20 (17,36) > 1:100 (5,87). Итоговые выводы:
1. Основные эффекты:
- Целлолюкс F дает наилучшие результаты.
- Соотношение 1:10 оптимально для всех типов ФП.
2. Взаимодействие:
- Эффект от соотношения 1:10 наиболее выражен для Целлолюкс F.
3. Рекомендации:
- Использовать Целлолюкс F с соотношением 1:10 для получения максимального объема ультрамикропор.
- Если Целлолюкс F недоступен, Агроцелл Плюс с 1:10 — хорошая альтернатива.
Пример 2. Влияние ФП и соотношения фермент-субстрат по массе на объем микропор
Факторы:
- ферментный препарат (3 уровня: Целлолюкс А, Целлолюкс F, Агроцелл Плюс);
- соотношение фермент-субстрат по массе (3 уровня: 1:100, 1:20, 1:10).
Двухфакторный дисперсионный анализ:
1. Оба фактора (ФП и соотношение фермент-субстрат по массе) значимо влияют на объем пор (p < 0,05).
2. Взаимодействие факторов незначимо (p = 0,218), что означает, что эффекты факторов независимы.
Post-hoc анализ с использованием критерия Тьюки (HSD) и критерия Фишера
(LSD) для типа ФП представлен в таблице В.3. Таблица В. 3 — Post-hoc анализ для типа ФП
Сравнение Критерий Тьюки (HSD) Критерий Фишера (LSD)
Разность средних Доверительный интервал p-value Разность средних p-value
Целлолюкс А -Целлолюкс F 0,71 (-0,54, 1,96) 0,392 0,71 0,042
Целлолюкс А -Агроцелл Плюс 1,38 (0,13, 2,63) 0,027 1,38 0,003
Целлолюкс F -Агроцелл Плюс 0,67 (-0,58, 1,92) 0,423 0,67 0,048
Вывод: По HSD только Целлолюкс А значимо лучше Агроцелл Плюс. По LSD все ФП различаются: Целлолюкс А значимо лучше Целлолюкс F и Агроцелл Плюс, Целлолюкс F значимо лучше Агроцелл Плюс.
Post-hoc анализ с использованием критерия Тьюки (HSD) и критерия Фишера (LSD) для соотношения фермент-субстрат по массе представлен в таблице В.4.
Таблица В.4 — Post-hoc анализ для соотношения фермент-субстрат по массе
Сравнение Критерий Тьюки (HSD) Критерий Фишера (LSD)
Разность средних Доверительный интервал p-value Разность средних p-value
1:100 - 1:20 -1,94 (-3,19, -0,69) 0,001 -1,94 0,001
1:100 - 1:10 -0,85 (-2,10, 0,40) 0,213 -0,85 0,038
1:20 - 1:10 1,09 (-0,16, 2,34) 0,102 1,09 0,012
Вывод: По HSD только 1:20 значимо лучше 1:100. По LSD все соотношения различаются (1:20 > 1:10 > 1:100).
Анализ взаимодействия факторов:
Поскольку взаимодействие факторов незначимо (p = 0,218), оптимальные условия можно выбирать независимо для каждого фактора.
Итоговые выводы:
1. Основные эффекты:
- Целлолюкс А показывает лучшие результаты для получения микропор.
- Соотношение 1:20 оптимально для получения микропор.
2. Взаимодействие:
- Оптимальные условия можно выбирать независимо для каждого фактора, так как взаимодействие факторов незначимо (p = 0,218).
3. Рекомендации:
- Использовать Целлолюкс А с соотношением 1:20 для получения максимального объема микропор.
- Избегать соотношения 1: 100, так как оно дает наихудшие результаты.
Пример 2. Влияние ФП и соотношения фермент-субстрат по массе на объем мезопор
Факторы:
- ферментный препарат (3 уровня: Целлолюкс А, Целлолюкс F, Агроцелл Плюс);
- соотношение фермент-субстрат по массе (3 уровня: 1:100, 1:20, 1:10).
Двухфакторный дисперсионный анализ:
1. Оба фактора (ФП и соотношение фермент-субстрат по массе) значимо влияют на объем пор (p < 0,05).
2. Взаимодействие факторов незначимо (p = 0,705), что означает, что эффекты факторов независимы.
Post-hoc анализ с использованием критерия Тьюки (HSD) и критерия Фишера
(LSD) для типа ФП представлен в таблице В. 5. Таблица В. 5 — Post-hoc анализ для типа ФП
Сравнение Критерий Тьюки (HSD) Критерий Фишера (LSD)
Разность средних Доверительный интервал p-value Разность средних p-value
Целлолюкс А -Целлолюкс F -0,18 (-0,89, 0,53) 0,804 -0,18 0,534
Целлолюкс А -Агроцелл Плюс 0,42 (-0,29, 1,13) 0,320 0,42 0,097
Целлолюкс F -Агроцелл Плюс 0,60 (-0,11, 1,31) 0,106 0,60 0,018
Вывод: По HSD разница между типами не достигает статистической значимости. По LSD Целлолюкс F значительно лучше Агроцелл Плюс.
Post-hoc анализ с использованием критерия Тьюки (HSD) и критерия Фишера (LSD) для соотношения фермент-субстрат по массе представлен в таблице В.6.
Таблица В.6 — Post-hoc анализ для соотношения фермент-субстрат по массе
Сравнение Критерий Тьюки (HSD) Критерий Фишера (LSD)
Разность средних Доверительный интервал p-value Разность средних p-value
1:100 - 1:20 -1,51 (-2,22, -0,80) <0,001 -1,51 <0,001
1:100 - 1:10 -1,43 (-2,14, -0,72) <0,001 -1,43 <0,001
1:20 - 1:10 0,08 (-0,63, 0,79) 0,965 0,08 0,884
Вывод: Соотношения 1:20 и 1:10 значимо лучше 1:100.
Анализ взаимодействия факторов:
Поскольку взаимодействие факторов незначимо (p = 0,705), оптимальные условия можно выбирать независимо для каждого фактора.
Итоговые выводы:
1. Основные эффекты:
- Целлолюкс F показывает наилучшие результаты, но различия между типами не достигают статистической значимости в post-hoc анализе.
- Наибольший объем мезопор наблюдается при соотношениях 1:20 и 1:10, которые значимо лучше 1:100.
2. Взаимодействие:
- Отсутствие значимого взаимодействия (p = 0,705) означает, что эффект соотношения одинаков для всех типов ФП.
3. Рекомендации:
- Использовать соотношение 1:20 или 1:10 для получения максимального объема мезопор.
- Оптимальный тип ФП — Целлолюкс F, хотя различия с другими типами незначимы.
- Избегать соотношения 1: 100, которое дает наихудшие результаты для всех типов ФП.
Технологическая инструкция по способу получения сорбента путем биоконверсии фитомассы скорлупы грецкого ореха
I. Область применения
Настоящая инструкция разработана для получения опытных образцов сорбционных материалов из скорлупы грецкого ореха путем ферментативной обработки (далее по тексту - биоконверсии) фитомассы целлюлолитическими ферментными препаратами Целлолюкс А и Целлолюкс Б.
II. Требования к сырью
В таблице 1 приведены характеристики ферментных препаратов,
используемых для биоконверсии скорлупы грецкого ореха. Таблица 1 — Характеристики ферментных препаратов
Характеристика Целлолюкс А (ООО «Брендимастер», Россия) Целлолюкс Б (ООО ПО «Сиббиофарм», Россия)
Активность, ед/г 4500±450 2000±200
Диапазон оптимальной активности фермента
рН 3,0-6,5 3,5-6,0
1, °С 30-70 30-80
Сырьем для производства сорбционных материалов является скорлупа грецкого ореха, которую получают путем раскола цельного грецкого ореха и отделения ядра.
Основные показатели сырья, используемого для получения сорбционных материалов, представлены в таблице 2.
Таблица 2 — Основные показатели сырья
Показатель Значение
Внешний вид Осколки скорлупы грецкого ореха от светло-коричневого до темно-коричневого цвета размером не менее 0,25 мм
Влажность Не более 10 %
Внешний вид сырья представлен на рисунке 1.
1
Рисунок 1 — Внешний вид сырья
III. Технические характеристики оборудования
В таблице 3 приведены технические характеристики оборудования, используемого для получения сорбционных материалов из скорлупы грецкого ореха.
Таблица 3 — Технические характеристики оборудования
№ Наименование Технические характеристики
1. Весы товарные Смартвес ВП-60 (30х40) Предел взвешивания 60 кг, точность измерений ±0,02 кг, размер платформы 300*400 мм
2. Дробилка для измельчения сырья ДЗМ-6У Рабочая мощность 55 кВт, производительность 2-2,5 т/час
3. Просеиватель вибрационный МР-150 Рабочая мощность 180 Вт, производительность 150 кг/ч, объем бункера 7 л
4. Весы лабораторные AND EK-610i Предел взвешивания 600 г, точность измерений ±0,01 г, размер платформы 0110 мм
5. рН-метр Pro2Go Portable Диапазон рН от 0 до 14
6. Контактный термометр RGK CT-5 Диапазон измерения: -30°С — +250°С погрешность: ±1°С
7. Реактор из нержавеющей стали со змеевиком Рабочая мощность 650 Вт, объем реактора 100 дм3, перемешивающие устройство — лопастное регулируемая температура от +5 до +65 0С
8. Промышленный сушильный шкаф с принудительной воздушной конвекцией SNOL 140/400 Рабочая мощность 8 кВт, объем камеры 140 л, регулируемая температура от +50 до +400 ОС
IV. Описание технологических операций
а. Приемка сырья
Сырье и ферментные препараты должны соответствовать показателям, приведенным в таблице 1 и 2. Отбор проб сырья проводят с использованием оборудования, произведенного из инертных материалов. Объединенную пробу взвешивают на технических весах Смартвес ВП-60 с точностью до 20 г.
б. Получение фитомассы скорлупы грецкого ореха
Скорлупные оболочки грецкого ореха измельчают на дробилке для измельчения сырья ДЗМ-6У с последующим фракционированием на вибрационном просеивателе МР-150 для получения частиц размером 0,25-1,00 мм. Фракцию размером менее 0,25 мм утилизируют.
в. Подготовка ферментного препарата
Растворы ферментных препаратов (ФП) Целлолюкс А или Целлолюкс F готовят согласно ГОСТ 4517-87 Реактивы. Методы приготовления вспомогательных реактивов и растворов, применяемых при анализе.
Ферментные препараты предварительно активируют путем растворения в ацетатном буферном растворе с pH = 4,7 в соотношении 1:60 по массе при температуре 50 ± 2 °С. Отбор навески ферментного препарата проводят на лабораторных весах AND EK-610i, контроль температуры при активации ФП осуществляют с помощью контактного термометра RGK CT-5, контроль рН - с помощью рН-метра Pro2Go Portable.
При приготовлении ацетатного буферного раствора руководствуются ГОСТ 4517-87 Реактивы. Методы приготовления вспомогательных реактивов и растворов, применяемых при анализе, и используют дистиллированную воду, которая должна соответствовать ГОСТ Р 58144-2018 Вода дистиллированная. Технические условия.
Ацетатный буферный раствор готовят из растворов уксусной кислоты и уксуснокислого натрия концентрации 0,1 моль/дм3 путем их смешивания. Для приготовления раствора уксусной кислоты в мерную колбу объемом 1 дм3 вносят 5,7 см3 ледяной уксусной кислоты и разводят в 200-300 см3 дистиллированной
воды. Затем доводят объем раствора до метки дистиллированной водой и перемешивают. Для приготовления раствора уксуснокислого натрия в мерную колбу объемом 1 дм3 вносят отобранную на лабораторных весах AND EK-610i навеску уксуснокислого натрия массой 13,6 ± 0,01 г и растворяют ее в 200-300 см3 дистиллированной воды. Затем доводят объем раствора до метки дистиллированной водой и перемешивают. Для приготовления ацетатного буферного раствора с pH = 4,7 смешивают равные объемы растворов уксусной кислоты и уксуснокислого натрия концентрации 0,1 моль/дм3, измеряют pH смеси с помощью рН-метра Pro2Go Portable и при необходимости доводят значение pH до 4,7 одним из исходных растворов.
в. Ферментативная обработка фитомассы скорлупы грецкого ореха Подготовленную ФС грецкого ореха смешивают в реакторе (рисунок 2) с раствором ФП в соотношении 1:3 по массе и проводят биоконверсию при температуре 55 ± 2 °С в течение 1 ч при постоянном перемешивании со скоростью 300 об/мин.
мотор перемешивающего устройства
подача смеси
резервуар
лопасти перемешивающего устройства
датчик температуры
терморубашка
(►)=> отбор
смеси
Рисунок 2 — Реактор для проведения ферментативной обработки скорлупы
грецкого ореха
После остановки процесса твердую фазу отделяют от гидролизата фильтрацией через перфорированную емкость с размером перфорации 0,25 мм. Жидкости дают стечь, затем твердую фазу промывают несколькими порциями
подщелоченной водопроводной воды до тех пор, пока промывная вода не станет прозрачной, после чего твердую фазу заливают дистиллированной водой и определяют рН смеси на рН-метре Pro2Go Portable. При значении рН в диапазоне от 6 до 9 дистиллированную воду сливают через перфорированную емкость с размером перфорации 0,25 мм.
Гидролизат нейтрализуют и одновременно инактивируют 0,1 н раствором NaOH, затем определяют рН раствора на рН-метре Pro2Go Portable. При значении рН в диапазоне от 6 до 9 гидролизат утилизируют.
г. Сушка сорбционного материала
Полученный сырой сорбционный материал выкладывают тонким слоем (толщиной не более 5 мм) на поддоны и сушат в промышленном сушильном шкафу с принудительной воздушной конвекцией SNOL 140/400 при температуре 105 ± 2 °С до массовой доли влаги не более 10 %.
д. Упаковка и хранение сорбционного материала
Высушенный сорбционный материал охлаждают при температуре 20 ± 2 °С, упаковывают в водонепроницаемые пакеты и хранят при температуре 18 ± 1 °С. Рекомендованный срок хранения составляет не более трех лет.
V. Характеристики сорбционного материала
Внешний вид сорбционного материала, полученного из скорлупы грецкого ореха путем биоконверсии, представлен на рисунке 3.
Рисунок 3 — Внешний вид сорбционного материала из скорлупы грецкого ореха
Физико-химические показатели сорбционного материала (по ГОСТ 4453 -74 Уголь активный осветляющий древесный порошкообразный. Технические условия и ГОСТ 6217-74 Уголь активный древесный дробленый. Технические условия) приведены в таблице 4.
Таблица 4 — Физико-химические показатели сорбционного материала из скорлупы грецкого ореха
Показатель Значение
Биоконверсия с препаратом Целлолюкс А Биоконверсия с препаратом Целлолюкс Б
Внешний вид Свободно-сыпучий порошок от светло-коричневого до темно-коричневого цвета без посторонних включений
Размер частиц, м м 0,25-1,00
Насыпная плотность, г/дм3 494±7
Влажность, % 4,5±0,2 3,0±0,2
Сорбционная емкость по йоду, мг/г 85±4 71±3
Сорбционная емкость по метиленовому синему, мг/г 166±8 170±8
VI. Требования к безопасности
1. Необходимо соблюдать правила работы с электротехническими установками с напряжением до 1000 В согласно требованиям «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП)» и «Межотраслевых правил по охране труда (правил безопасности) при эксплуатации электроустановок». Ответственность за обеспечение и соблюдение мер безопасности возлагается на руководителя испытаний;
2. Необходимо соблюдать требования по электробезопасности при работе с электроустановками по ГОСТ 12.1.019-2017 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты;
3. Необходимо соблюдать требования техники безопасности при работе с химическими реактивами по ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности;
4. Помещение лаборатории должно соответствовать требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования и иметь средства пожаротушения по ГОСТ 12.4.009-83 Система стандартов безопасности труда. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание.
VII. Нормативные документы
ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования
ГОСТ 12.4.009-83 Система стандартов безопасности труда. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание
ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности
ГОСТ 12.1.019-2017 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты
ГОСТ 4453-74 Уголь активный осветляющий древесный порошкообразный. Технические условия
ГОСТ 4517-87 Реактивы. Методы приготовления вспомогательных реактивов и растворов, применяемых при анализе
ГОСТ 6217-74. Уголь активный древесный дробленый. Технические условия ГОСТ Р 58144-2018 Вода дистиллированная. Технические условия ПОТ Р М-016-2001 РД 153-34.0-03.150-00 Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок
Приказ Министерства энергетики Российской Федерации от 12 августа 2022 года N 811 «Об утверждении Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей электрической энергии»
Экспериментальные данные удельной адсорбции и равновесной концентрации ионов Zn2+, С^+, РЬ2+ и Си2+ после контакта с сорбентами из фитомассы скорлупы грецкого ореха
Таблица Д.1 — Влияние начальной концентрации модельного раствора Со (мг/дм3) на равновесную концентрацию (Се, мг/дм3) и удельную адсорбцию (А, мг/г) ионов Zn2+, Сё2+, РЬ2+ и Си2+ на образцах сорбционных материалов
Со, мг/дм3 Образец СМ
1 2 3
Се, мг/дм3 А, мг/г Се, мг/дм3 А, мг/г Се, мг/дм3 А, мг/г
1 2 3 4 5 6 7
2И2+
10 4,34 0,28 3,53 0,32 4,10 0,29
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.