Научная статья на тему 'Пенообразователи из белков микробного синтеза для производства ячеистых бетонов'

Пенообразователи из белков микробного синтеза для производства ячеистых бетонов Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
201
34
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЬ / FOAMING AGENT / МИКРОБНЫЙ БЕЛОК / MICROBIC PROTEIN / ГИДРОЛИЗ / HYDROLYSIS / ПЕНОБЕТОН / FOAM CONCRETE

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Черкасов В.Д., Бузулуков В.И., Баженов Ю.М.

Рассматривается проблема получения ключевого компонента производства пенобетонов пенообразователя.Предлагаются два подхода к ее решению. Первый это использование мицелиальных отходов биохимической промышленности, содержащих в большом количествебелки микробного синтеза. В качестве мицелиальных отходов применяются отходы производства антибиотиков.Второй путь синтез белков с помощью микроорганизмов на отходах пищевой промышленности. Такими отходами являются творожная и подсырная сыворотки, послеспиртовая барда. Для обогащения этих отходов белком были выбраны микроорганизмы и разработаны условия их культивирования на отходах. Основу пенообразователя составляет гидролизат белка микробного синтеза. Показаны условия гидролиза белков. Исследованы свойства пенообразователей. Кратность пены из этих пенообразователей составляет 18-23, а водоотделение за один час 0%, коэффициент стойкости пены в цементном растворе 0,9-0,92. По качеству разработанные пенообразователи не уступают существующим аналогам,но дешевле. Разработаны составы пенобетонов на основе этих пенообразователей и исследованы их свойства.Установлено, что пенобетоны на основе полученных пенообразователей по своим свойствам не уступают пенобетонам, полученным на основе пенообразователя «Пеностром».

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Foaming Agents from Proteins of Microbial Synthesis for Manufacturing Cellular Concretes

The problem of receiving the key component of foam concretes production a foaming agent is considered. Two approaches to its solution are proposed. The first one is the use ofmycelial waste of the bio-chemical industry containing large amounts of proteins of a microbic synthesis. Waste of antibiotics production is used as mycelia waste. The second one is asynthesis of proteins with the help of microorganisms on the food industry waste. These wastes are curd and cheese whey, distillery stillage. For enrichment of these wastes with proteins,microorganisms were selected and conditions of their cultivation on wastes were developed. The base of the foaming agent is a protein hydrolysate of microbic synthesis.Conditions of the protein hydrolysis are shown. Properties of foaming agents have been studied. Foam expansion ratio of these foaming agents is 1823, water segregation per an hour0%, the foam stability factor in the cement mortar 0.9-0.92. The quality of the developed foaming agents is not inferior to the existing analogues, but cheaper. Compositions offoam concretes on the basis of these foaming agents have been developed, and their properties have been investigated. It is established that qualities of foam concretes on the basis offoaming agents obtained are not inferior to foam concretes produced on the basis of the foaming agent “Penostrom”.

Текст научной работы на тему «Пенообразователи из белков микробного синтеза для производства ячеистых бетонов»

УДК 691.327.973:661.185.7

В.Д. ЧЕРКАСОВ1, д-р техн. наук, чл.-корр. РААСН (vd-cherkasov@yandex.ru),

В.И. БУЗУЛУКОВ1, д-р техн. наук; Ю.М. БАЖЕНОВ2, д-р техн. наук, академик РААСН (tvvib@mgsu.ru)

1 Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (430005, Республика Мордовия, г. Саранск, ул. Большевистская, 68)

2 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)

Пенообразователи из белков микробного синтеза для производства ячеистых бетонов

Рассматривается проблема получения ключевого компонента производства пенобетонов - пенообразователя. Предлагаются два подхода к ее решению. Первый - это использование мицелиальных отходов биохимической промышленности, содержащих в большом количестве белки микробного синтеза. В качестве мицелиальных отходов применяются отходы производства антибиотиков. Второй путь - синтез белков с помощью микроорганизмов на отходах пищевой промышленности. Такими отходами являются творожная и подсырная сыворотки, послеспиртовая барда. Для обогащения этих отходов белком были выбраны микроорганизмы и разработаны условия их культивирования на отходах. Основу пенообразователя составляет гидролизат белка микробного синтеза. Показаны условия гидролиза белков. Исследованы свойства пенообразователей. Кратность пены из этих пенообразователей составляет 18-23, а водоотделение за один час - 0%, коэффициент стойкости пены в цементном растворе 0,9-0,92. По качеству разработанные пенообразователи не уступают существующим аналогам, но дешевле. Разработаны составы пенобетонов на основе этих пенообразователей и исследованы их свойства. Установлено, что пенобетоны на основе полученных пенообразователей по своим свойствам не уступают пенобетонам, полученным на основе пенообразователя «Пеностром».

Ключевые слова: пенообразователь, микробный белок, гидролиз, пенобетон.

V.D. CHERKASOV1, Doctor of Sciences (Engineering), Corresponding member of RAACS (vd-cherkasov@yandex.ru),

V.I. BUZULUKOV1, Doctor of Sciences (Engineering); Yu.M. BAZhENOV2, Doctor of Sciences (Engineering), Academician of RAACS (tvvib@mgsu.ru)

1 N.P. Ogarev Mordovia State University (68, Bolshevistskaya Street, Saransk, 430005, Republic of Mordovia, Russian Federation)

2 National Research Moscow State University of Civil Engineering (26, Yaroslavskoe Highway, Moscow, 129337, Russian Federation)

Foaming Agents from Proteins of Microbial Synthesis for Manufacturing Cellular Concretes

The problem of receiving the key component of foam concretes production - a foaming agent - is considered. Two approaches to its solution are proposed. The first one is the use of mycelial waste of the bio-chemical industry containing large amounts of proteins of a microbic synthesis. Waste of antibiotics production is used as mycelia waste. The second one is a synthesis of proteins with the help of microorganisms on the food industry waste. These wastes are curd and cheese whey, distillery stillage. For enrichment of these wastes with proteins, microorganisms were selected and conditions of their cultivation on wastes were developed. The base of the foaming agent is a protein hydrolysate of microbic synthesis. Conditions of the protein hydrolysis are shown. Properties of foaming agents have been studied. Foam expansion ratio of these foaming agents is 18-23, water segregation per an hour - 0%, the foam stability factor in the cement mortar - 0.9-0.92. The quality of the developed foaming agents is not inferior to the existing analogues, but cheaper. Compositions of foam concretes on the basis of these foaming agents have been developed, and their properties have been investigated. It is established that qualities of foam concretes on the basis of foaming agents obtained are not inferior to foam concretes produced on the basis of the foaming agent "Penostrom".

Keywords: foaming agent, microbic protein, hydrolysis, foam concrete.

Проблема снижения теплопотерь в зданиях потребовала создания эффективных теплоизоляционных материалов. Перспективными с этой точки зрения являются безавтоклавные ячеистые бетоны. Важнейшим компонентом в производстве пенобетонов является пенообразователь. В настоящее время используются преимущественно синтетические пенообразователи, которые не обеспечивают получения устойчивой пеномассы, отрицательно влияют на прочность пенобетона, не позволяют получить пенобетоны низкой плотности, экологически опасны. Наиболее перспективными с этой точки зрения являются белковые пенообразователи. Однако из-за отсутствия достаточной сырьевой базы и высокой энергоемкости производства они не нашли широкого распространения. Повышенный интерес к пенобетонам потребовал создания нового типа пенообразователя с более высокими функциональными возможностями и на доступном сырье.

Доступным сырьем для производства пенообразователя, по мнению авторов, могут быть белки микробного синтеза. Источником белка микробного синтеза служат прежде всего многотоннажные отходы биохимической промышленности, содержащие в значительном количестве мицелий микроорганизмов. Второй

путь получения протеинсодержащих продуктов — это их синтез с помощью микроорганизмов на отходах пищевой промышленности. Основу пенообразователя нового поколения составляет гидролизат белка микробного синтеза.

В процессе гидролиза благодаря разрыву слабых связей в макромолекуле белки будут распадаться как на отдельные фрагменты (полипептиды различного строения), так и на составляющие аминокислоты. При этом будет разрушаться и нативная структура белка. До аминокислот белки гидролизуются обычно в довольно жестких условиях, например при кипячении с 70% соляной или 35% серной кислотой. В относительно мягких условиях гидролиз белков будет осуществляться в основном на отдельные фрагменты и частично на аминокислоты. В большей степени будут гидролизоваться сложноэфирные связи в боковых цепях макромолекул белка и в меньшей — с разрывом пептидной связи. В результате часть гидролизованных белков в виде водорастворимых солей будет переходить в раствор. Катализируемый кислотами или основаниями гидролиз фрагмента белка, образованного, например, глутаминовой кислотой и лейцином, можно представить в виде следующей формулы:

■ ■■■','J'.-: i ^ ■ i Г;-' научно-технический и производственный журнал ® сентябрь 2016

-^-»белок- СО-СН - + ЫОН + НООС - СН - *Ш - белок | (П) |

-белок-

Таблица 1

(СН2)2

I

соон (I)

сш

I

СН

/ \ НзС СНз

(Ш)

(1)

(СН2)2 (СН2)2

соо СН

/ \

(IV) НзС СНз

(V)

То есть при гидролизе белков в присутствии щелочей будут образовываться растворы преимущественно ани-оноактивных ПАВ, а в присутствии кислот — катионо-активных.

Гидролиз жиров (глицеридов), присутствующих в небольших количествах в мицелиальных отходах, будет идти по известным направлениям:

Ы-О-С-Ы'-

-^»ЯОН + НО (О)С-Я' №° (VI) (VII)

1ЬО (уш)

(2)

Показатель Значение

Плотность, кг/м3 1035-1045

Содержание сухих веществ, % 8-10

Водородный показатель (рН) 9-9,2

Температура замерзания, оС -3

Кратность пены, полученной из 2% раствора гидролизата 20-23

Водоотделение из пены за 1 ч, % (использован 2% раствор гидролизата) 0

где R — остаток глицерида; R' — алифатический остаток жирной кислоты.

В ходе щелочного гидролиза белковых субстратов и жиров образуются вещества (IV), (V) и (VIII), т. е. в основном анионоактивные ПАВ, у которых воздухововле-кающие и пенообразующие свойства будут преобладающими [1]. Таким образом, меняя природу катализатора, а также условия реакции расщепления, можно в определенной степени управлять свойствами получаемых поверхностно-активных веществ.

При производстве антибиотиков, например пенициллина, образуются многотоннажные мицелиальные отходы, представляющие собой в основном мицелий микроорганизмов. Содержание белка в них достигает 37%, жира — 4,2%, небольшого количества лецитина (состоящего из остатков глицерина, жирных кислот, холина) и 0,4—0,8% сахаров [2].

Получение пенообразователя из этого сырья производится щелочным гидролизом [3]. В качестве щелочного компонента при гидролизе мицелия используется гидроксид кальция или гидроксид натрия. При выборе основания для гидролиза учтены следующие факторы: известь значительно дешевле гидроксида натрия, работа с ней менее опасна; в силу малой растворимости извести в воде (0,17 г на 100 г раствора при 20оС) ее концентрация поддерживается постоянной; нейтрализовать избыток извести в полученном гидролизате не обязательно из-за малой концентрации. С учетом указанных факторов разработка пенообразователя из мицелиаль-ных отходов проведена с использованием гидроксида кальция. Проведенные исследования показали, что эффективность конечного продукта зависит от температуры, продолжительности гидролиза и соотношения исходных компонентов. Максимальный объем пены с минимальным водоотделением получен при температуре гидролиза 97оС и продолжительности гидролиза не менее двух часов.

Влияние щелочного компонента на качество пенообразователя довольно велико. Повышение устойчивости пены наблюдается при достижении соотношения исходных компонентов — мицелия и извести — 7:1. На основании проведенных исследований рекомендованы следующие оптимальные соотношения компонентов: вода:мицелий:известь (по массе) — 40:7:1.

Основные физико-химические свойства полученного раствора белкового пенообразователя при 22оС представлены в табл. 1.

Кроме мицелия в качестве белоксодержащего сырья для производства пенообразователя строительного назначения могут быть использованы отходы пищевой промышленности после их микробиологической обработки. Это молочная сыворотка после получения творога или сыра из молока.

Молочная сыворотка является побочным продуктом при производстве сыров, творога, молочно-белковых концентратов и относится к вторичным сырьевым ресурсам молочного комплекса АПК. В настоящее время молочная сыворотка не всегда подвергается дальнейшей переработке и, по свидетельству Международной молочной федерации, до 50% ее сливается в канализацию [4]. Состав и свойства молочной сыворотки зависят от вида основного продукта, особенностей технологии ее получения, а также от аппаратурного оформления процесса. Содержание сухих веществ в сыворотке составляет 4—7%, а на долю белковых веществ приходится около 1%. Пенообразующая способность сыворотки невелика и обусловлена в основном содержанием в ней белковых веществ. Логично предположить, что повышение содержания этих веществ в сыворотке позволит улучшить качество получаемой пены. Повысить массу белковых веществ в сыворотке возможно при переработке молочной сыворотки с применением биотехнологии. Как известно, в основе получения продуктов путем биотехнологии лежат или анаэробные процессы (брожение), или процессы окислительные. В первом случае мы имеем дело с продуктами энергетического распада лактозы (кислоты, спирты), во втором — с процессами интенсивного нарастания клеточного материала и синтезом микроорганизмом-продуцентом сложных органических соединений (белки, жиры, витамины и т. д.) [4]. В процессе обработки вторым способом происходит нарастание биомассы, а поскольку тела микроорганизмов в основном состоят из белков, то и содержание белковых веществ в сыворотке повысится. Помимо белковых веществ, в сыворотке содержится большое количество лактозы. Обладая слабой поверхностной активностью, лактоза и ее производные не вносят существенного вклада в пенообразую-щие свойства сыворотки и гидролизата, поэтому остаются фактически неиспользованными. Наряду с этим лактоза может выступать в качестве питательного компонента для сбраживающих сыворотку микроорганизмов с последующим преобразованием лактозы в вещества белковой природы.

научно-технический и производственный журнал |г

54 сентябрь 2016

Таблица 3

Таблица 2

Свойство Продолжительность брожения, сут

0 7 14 22 29 36 43

Содержание сухих веществ, г/л 63 60,3 56,6 50,9 30,8 28,2 26,7

Массовая доля белковых веществ в сухих веществах, % 16,3 16,8 19,5 22,3 31,8 41,7 53,3

Массовая доля лактозы в сухих веществах, % 83,7 83,2 80,2 77,7 68,2 58,4 46,7

Кратность пены, полученной из 2% раствора гидролизата (рН=8,5) 8 10 12 15 20 10 8

Водоотделение из пены, полученной из 2% раствора гидролизата (рН=8,5) 10 7 6 0 0 0 0

Свойство Продолжительность брожения, сут

0 7 14 22 29 36 43

Содержание сухих веществ, г/л 62 57,5 56,6 55 45 37,6 33,2

Массовая доля белковых веществ в сухих веществах, % 22,8 18 18,5 19,3 22,4 27,4 35,2

Массовая доля лактозы в сухих веществах, % 77,2 81,8 81,2 80,9 77,6 72,6 64,8

Кратность пены, полученной из 2% раствора гидролизата (рН=8,5) 10 10 11 12 16 21 17

Водоотделение из пены, полученной из 2% раствора гидролизата (рН=8,5) 15 13 12 10 0 0 0

В подсырной и творожной сыворотке, в зависимости от степени использования компонентов молока в основном продукте, содержание сухих веществ составляло от 4 до 6%, а белковых веществ — колебалось в пределах 0,7—1%. Изучение пенообразующих свойств щелочных и кислотных гидролизатов сыворотки показало, что растворы щелочных гидролизатов имели более высокие показатели кратности и устойчивости полученной пены. В качестве катализаторов процесса гидролиза были испытаны такие основания, как гидроксиды калия, натрия и кальция. Установлено, что гидролизат, полученный при использовании гидроксида натрия, имел лучшие поверхностно-активные свойства. Выявлены следующие оптимальные условия гидролиза сыворотки: весовое соотношение гидроксид натрия: сухие вещества в сыворотке — 1:2, продолжительность гидролиза — 50 мин при температуре среды 95оС. В качестве стабилизатора пены использован раствор сульфата железа (II). Полученная пена имела кратность, равную 8—10, водоотделение — около 10—15%. Водоотделение пены определялось по количеству жидкости, выделившейся из пены в течение одного часа (в процентах к исходному количеству взятого для испытания раствора пенообразователя). Избыток щелочи в гидролизате нейтрализовали серной кислотой, доводя рН среды до 8,5.

Как предположено ранее, повышение белковой массы в сыворотке, например микробиологическим путем, улучшит пенообразующие свойства получаемого пенообразователя. Наиболее простой путь реализации данной идеи — это проведение самосквашивания молочной сыворотки. Для изучения динамики пенообразующих свойств сыворотки в ходе самосквашивания были выбраны подсырная и творожная сыворотки, которые были подвержены брожению микрофлорой, внесенной в момент ее получения. Процесс осуществлялся при 25оС. Сравнивались два пути брожения сыворотки: анаэробное и окислительное. Анаэробный процесс прово-

дился в закрытых емкостях с периодическим сбросом образующихся газообразных продуктов. Окислительное брожение проводилось в открытых емкостях при барбо-тировании воздуха через раствор. Поскольку пенообразующие свойства сыворотки в первом методе самосквашивания оказались немного выше, чем во втором, в дальнейшем брожение сыворотки проводилось только путем анаэробного брожения. Динамика основных свойств гидролизата сыворотки в ходе брожения представлена в табл. 2 (творожная сыворотка) и табл. 3 (под-сырная сыворотка).

Увеличение массовой доли белковых веществ и уменьшение массовой доли лактозы в сухих веществах в ходе брожения сыворотки до определенного времени могут свидетельствовать о частичной переработке лактозы микроорганизмами в белковую массу. Изменение состава сыворотки по мере брожения влечет за собой изменение свойств самой сыворотки и ее гидролизата.

Наиболее оптимальным можно считать следующую продолжительность самосквашивания сыворотки в выбранных условиях: творожная сыворотка — 29—30 сут, а подсырная — 36—38 сут.

Разницу в оптимальных сроках брожения можно объяснить тем, что при производстве творога происходит более интенсивный гидролиз белков, чем при производстве сыра, поэтому творожная сыворотка на начальном этапе уже частично гидролизована. С целью сокращения продолжительности брожения и дальнейшего повышения качества получаемой пены было проведено сбраживание творожной сыворотки в присутствии таких микроорганизмов, как Candida utilis, Pénicillium chrysogenum, Xanthomonas campestris, Saccharomyces cerevisiat (дрожжи пекарские). Исследования показали, что кратность и стойкость пены раствора гидролизата сыворотки в ходе брожения возрастали и достигали максимального значения примерно на 3-и — 4-е сут, независимо от вида использованного микроорганизма, а за-

Таблица 4

Свойство Продолжительность брожения молочной сыворотки в присутствии Candida utilis, сут

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Кратность 2% раствора гидролизата (рН=8,5) 14,1 16,4 18,5 16,7 14,5 12,4 9,5 8,2 7,4 7,1

Водоотделение 2% раствора гидролизата (рН=8,5) 8,7 6,5 4,4 2,5 0 0 0 3 8 16

■ '■■Ч'.- : i ^ ■ i Г;-' научно-технический и производственный журнал ® сентябрь 2016

тем уменьшались. Наиболее хорошие пенообразующие свойства показал гидролизат сыворотки, сбраживание которой производилось в присутствии Candida utilis при 27оС. Использование данного микроорганизма позволило сократить процесс сбраживания сыворотки до трех суток без ухудшения пенообразующих свойств гидроли-зата. Свойства гидролизата подсырной сыворотки после ее брожения представлены в табл. 4. Таким образом, путем использования биотехнологий можно получить эффективный пенообразователь для пенобетонов из отходов молочной промышленности [5].

Следующим источником протеинов для переработки в пенообразователь строительного назначения предлагается использовать вторичный продукт промышленного производства этилового спирта — послеспиртовую барду.

Послеспиртовая барда (ПСБ) выпускается в виде жидкой барды (ТУ-9296-249-00008064—98) и сухой барды (ГОСТ Р53098—2008). Ежегодно на предприятиях спиртовой отрасли России в виде отходов образуется около 10 млн т жидкой барды [6], часть которой используется преимущественно зимой, в качестве корма для крупного рогатого скота, а в летний период в основном сбрасывается в реки и овраги или в пруды-накопители, нанося этим огромный вред окружающей среде [7]. В то же время спиртовая барда содержит протеинов около 27% от массы сухих веществ, которые могут послужить исходным сырьем для получения поверхностно-активных веществ строительного назначения. Состав барды существенно зависит от исходного сырья. Так, содержание сухих веществ в жидкой зерновой барде составляет 7—8%; картофельной — 5%; мелассной — 7,5—10% [8]. Сухие вещества барды состоят из белков, целлюлозы, декстринов, жира, минеральных и других веществ. Благодаря азотистым веществам дрожжей, использованных для сбраживания, содержание белков в сухом веществе барды примерно в два раза выше, чем в исходном зерновом сырье.

В спиртовой промышленности ПСБ поставляют потребителям как в виде водной суспензии, так и в виде сухого порошка. В связи с этим было проведено выявление наиболее оптимальных условий получения пенообразователя как из жидкой, так и из сухой ПСБ. Варьировались такие параметры, как температура, продолжительность процесса гидролиза, содержание сухих веществ в водной суспензии и количество гидро-лизующего компонента. В качестве щелочного компонента были испытаны гидроксиды калия, натрия и кальция.

В результате исследований были установлены следующие наиболее оптимальные соотношения компонентов и условия получения пенообразователя:

а) вода:ПСБ (жидкое):гидроксид натрия (по массе) - 100:6,4:2,6;

б) вода:ПСБ (сухое):гидроксид натрия (по массе) — 100:10:1,8.

Продолжительность гидролиза - 160 мин при температуре среды 93—950С. Остаток щелочи в гидролизате нейтрализовали серной кислотой, доводя рН среды до 8 ед. Выбор серной кислоты обусловлен тем, что образующийся при этом сульфат натрия, как известно, является ускорителем схватывания цементных систем, в то время как соли других кислот в основном негативно влияют на свойства конечной продукции. Содержание сухих веществ в гидролизате (по массе) составило: при использовании сухой ПСБ — 7,5%; при использовании жидкой ПСБ — 7,1%. В качестве стабилизатора пены был использован раствор сульфата железа (II). Полученный таким образом пенообразователь, разбавленный водой до трехпроцентной концентрации (по сухому веществу), имел кратность 14 ед., водоотделение 0%. Однократное

Таблица 5

Свойство Значение

Плотность раствора при 20оС, г/см3 1,06-1,08

Массовая доля сухих веществ, % 9,8-10

Массовая доля белковых веществ в сухих веществах, % 24-25

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

рН раствора 7,5-8,5

Кратность пены, полученной из 2% раствора гидролизата 18-21

Водоотделение из пены за 1 ч, полученной из 2% раствора гидролизата, % 0

замораживание-размораживание раствора данного гид-ролизата не оказывает влияния на его пенообразующие свойства и качество получаемой пены [9].

Сравнение пенообразующих свойств гидролизатов, полученных из сухой и жидкой ПСБ, показало, что они обладают практически одинаковыми свойствами при равных концентрациях растворов. При получении пенообразователя, с экономической точки зрения, предпочтительнее использовать дешевую жидкую ПСБ. С целью повышения содержания белковых веществ в ПСБ предлагается ее биообработка микроорганизмами. Наиболее эффективным продуцентом биомассы на по-слеспиртовой барде является штамм Geotrichum candidum 3С-106. Культивирование этого штамма производилось на среде, содержащей 6% послеспиртовой барды в пересчете на сухое вещество и 0,4% нитрата натрия, в течение 5—6 сут при температуре 26—28оС, интенсивности перемешивания 150 об./мин и рН среды 4,5—7. При этом содержание биомассы возрастало в пять раз. Из культуральной жидкости путем гидролиза получен пенообразователь. Гидролиз культуральной жидкости проводится 4% раствором гидроксида натрия при температуре 93оС в течение 2 ч. Разработанный пенообразователь имел следующие физико-химические свойства (табл. 5).

Было установлено, что в результате удаления воды из растворов вышерассмотренных белковых пенообразователей путем выпаривания образуется твердый концентрат, хорошо растворимый в воде. Пенообразующие свойства водных растворов такого концентрата оказались несколько выше, чем для растворов до выпаривания воды. При этом твердый концентрат не терял пено-образующих свойств при хранении в течение наблюдаемых двух лет.

Следует отметить, что для всех вышерассмотренных пенообразователей минимальное значение концентрации раствора, при которой достигаются максимальная устойчивость пены, минимальное водоотделение из пены и высокая кратность, оказалось примерно одинаковым и равным 2—2,5 мас. %.

Важным свойством пены является ее стойкость в цементном растворе. Коэффициент стойкости разработанных пен в цементном растворе оказался равным 0,9—0,92, т. е. качество пены хорошее. На основе этих пенообразователей были разработаны составы неавтоклавных пенобетонов плотностью 300, 500, 700 кг/м3, прочность которых при сжатии соответственно равна 0,5-0,8, 1,3-1,5 и 3-3,5 МПа.

Проведенные опыты по влиянию полученных пенообразователей и известной добавки «Пеностром» на прочность пенобетона при сжатии плотностью 800 кг/ м3 показали идентичные результаты.

Таким образом, на основании вышеизложенных результатов можно заключить, что из отходов микробиологической и пищевой промышленности с применени-

научно-технический и производственный журнал f ptyj f ^дjjijJJljlrf

сентябрь 2016

ем биотехнологии можно получать высококачественные пенообразователи с низкой стоимостью, не уступающие по качеству существующим аналогам.

Список литературы

1. Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения. М.: Химия, 1983. 263 с.

2. Беккер З.Э. Физиология и биохимия. М.: Изд-во МГУ им. М.В. Ломоносова, 1986. 227 с.

3. Бузулуков В.И., Черкасов В.Д., Емельянов А.И., Сыркина Н.П., Гарцева С.О. Белковый преобразователь для пенобетонов // Известия вузов. Строительство. 2013. № 7. С. 23-27.

4. Залашко М.В. Биотехнология переработки молочной сыворотки. М.: Агропромиздат, 1990. 192 с.

5. Яровенко В.Л. Технология спирта. М.: Колос, 2002. 465 с.

6. Патент РФ 2141930. Способ приготовления белкового пенообразователя / Соломатов В.И., Черкасов В.Д., Бузулуков В.И. Заявл. 21.04.1998. Опубл. 27.11.1999. Бюл. № 21.

7. Патент РФ 2162070. Пенообразователь / Черкасов В.Д., Бузулуков В.И., Киселев Е.В., Грошев В.М. Заявл. 18.08.1999. Опубл. 20.01.2001. Бюл. № 2.

8. Комаров В.И., Лебедев Е.И., Мануйлова Т.А. Проблема использования вторичных ресурсов отраслей пищевой и перерабатывающей промышленности и их влияние на окружающую среду // Пищевая промышленность. 1998. № 2. С. 9-12.

9. Ненайденко Г.А., Журба О.С., Шереверов В.Д. Послеспиртовая барда в качестве органического удобрения // Ликероводочное производство и виноделие. 2008. № 7. С. 12-15.

References

1. Tikhomirov V.K. Peny. Teoriya i praktika ikh polucheniya i razrusheniya [Foams. Theory and practice of their receiving and destruction]. Moscow: Khimiya. 1983. 263 p.

2. Bekker Z.E. Fiziologiya i biokhimiya [Physiology and biochemistry]. Moscow: Publ. of Moscow state University M.V. Lomonosov. 1986. 227 p.

3. Buzulukov V.I., Cherkasov V.D., Emel'yanov A.I., Syrkina N.P., Gartseva S.O. The proteinaceous converter for foam concretes. Izvestiya vuzov. Stroitel'stvo. 2013. No 7, pp. 23—27. (In Russian).

4. Zalashko M.V. Biotekhnologiya pererabotki molochnoi syvorotki [Bio-technology of processing of whey]. Moscow: Agropromizdat. 1990. 192 p.

5. Yarovenko V.L. Tekhnologiya spirta [Technology of alcohol]. Moscow: Kolos. 2002. 465 p.

6. Patent RF 2141930. Sposob prigotovleniya belkovogo pe-noobra-zovatelya [Way of preparation of proteinaceous frother]. Solomatov V.I., Cherkasov V.D., Buzulukov V.I. Declared 21.04.1998. Published 27.11.1999. Bulletin No. 21. (In Russian).

7. Patent RF 2162070. Penoobrazovatel' [Foamer] Cherka-sov V.D., Buzulukov V.I., Kiselev E.V., Groshev V.M. Declared 18.08.1999. Published 20.01.2001. Bulletin No. 2. (In Russian).

8. Komarov V.I., Lebedev E.I., Manuilova T.A. Problem of use of secondary resources of branches of food and processing industry and their influence on environment. Pishchevaya promyshlennost'. 1998. No. 2, pp. 9—12. (In Russian).

9. Nenaidenko G.A., Zhurba O.S., Shereverov V.D. Distillery grains as organic fertilizer. Likerovodochnoe proizvodstvo i vinodelie. 2008. No. 7, pp. 12—15. (In Russian).

СТРОИТЕЛЬСТВО

2016

Межрегиональная специализированная

ВЫСТАВКА-ПРАКТИКУМ

B2G I В2В I B2C

(Gйй

(473) 2-512-012

www.veto.ru

Место проведения:

Воронежский государственный архитектурно-строительны й университет

■ ■■■','J'.-: i Л ■ i Г;-' научно-технический и производственный журнал

® сентябрь 2016 57~

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.