RU2552396C1 - Белковый пенообразователь и способ его получения - Google Patents
Белковый пенообразователь и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2552396C1 RU2552396C1 RU2014115919/03A RU2014115919A RU2552396C1 RU 2552396 C1 RU2552396 C1 RU 2552396C1 RU 2014115919/03 A RU2014115919/03 A RU 2014115919/03A RU 2014115919 A RU2014115919 A RU 2014115919A RU 2552396 C1 RU2552396 C1 RU 2552396C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- protein
- foam
- hydrolysis
- production
- water
- Prior art date
Links
Landscapes
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области производства пористых строительных материалов, в частности к пенообразователям, полученным на основе органических материалов и неорганических промышленных отходов. Белковый пенообразователь для производства пористых строительных материалов включает, мас.%: протеинсодержащее вещество микробиологического синтеза - отработанную биомассу гриба Aspergillus niger производства лимонной кислоты 16, щелочной реагент - смесь извести гашеной 2-4 и пыли электрофильтров, образующейся при очистке отходящих газов обжиговых печей цементного производства, 0-2, стабилизирующую добавку в виде 15%-ного раствора соли металла, воду - остальное. Способ получения указанного выше белкового пенообразователя включает смешение протеинсодержащего вещества микробиологического синтеза, щелочного реагента, предварительно суспензированного в воде, гидролиз в СВЧ-поле с частотой 2450 Гц и мощностью 700 Вт в течение 20 минут, охлаждение смеси до комнатной температуры, фильтрование, разбавление полученного гидролизата до необходимой пенообразующей активности и стабилизацию раствором соли металла. Технический результат - сокращение длительности щелочного гидролиза, утилизация отходов. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к области производства пористых строительных материалов, в частности к пенообразователям, полученным на основе органических материалов и неорганических промышленных отходов.
Пенообразователи, использующиеся в настоящее время для получения бетонов ячеистой структуры, можно разделить на синтетические и природные (или белковые) [Тарасов А.С, Лесовик B.C., Коломацкий А.С. Гидратация клинкерных минералов и цемента с добавками пенообразователей // Строительные материалы. - 2007. - №4. - С.22-25.; Ружинский С., Портик А., Савиных А. Все о пенобетоне - 2-е изд. улучш. и дополн.: Спб, ООО «СтройБетон». - 2006. - 630 с.]. Пенообразователи белковой природы получают все более широкое распространение, поскольку позволяют формировать наиболее устойчивые пены и предотвращают расслоение пеноцементных систем, что обеспечивает производство ячеистых бетонов пониженной плотности с высокими прочностными характеристиками [Соломатов В.И., Черкасов В.Д., Киселев Е.В. Белковый пенообразователь для ячеистых бетонов // Изв. Вузов. Строительство. - 2000. - №2. - С.31-33]. В качестве сырья в производстве пенообразователей используют отходы мясоперерабатывающей промышленности (боенскую кровь, рога, копыта, кожу животных, перья птиц), зернопродукты (отходы мукомольного производства, муку, фуражное зерно, отруби, соевую муку) и другие протеинсодержащие компоненты.
Общими для известных способов получения пенообразователя на основе протеинового сырья являются операции: гидролиз сырья в присутствии щелочи с получением гидролизного экстракта и стабилизация солью металлов сильной кислоты.
В качестве прототипа принят белковый пенообразователь, включающий протеинсодержащее вещество микробного синтеза, гашеную известь, воду и стабилизирующую добавку в виде раствора соли металла [Патент на изобретение РФ №2141930 С1, 6 C04B 38/10, 24/14, опубл. 27.11.1999 г.]. Получен пенообразователь гидролизом сухого протеинсодержащего вещества микробного синтеза в извести с водой с охлаждением до комнатной температуры, фильтрованием, стабилизацией раствором соли металла и разбавлением водой до необходимой пенообразующей активности.
Недостатками известного решения являются: невозможность утилизации неорганических промышленных отходов в составе щелочного компонента и значительная длительность процесса высокотемпературного гидролиза, которая составляет 2 часа при температуре 95°C, что характеризует процесс получения белкового пенообразователя как высокоэнергоемкий.
Техническая задача, решаемая использованием настоящего изобретения, состоит в разработке дешевого состава и способа получения белкового пенообразователя, позволяющего:
- использовать неорганические промышленные отходы в составе щелочного реагента;
- уменьшить расход энергоемкого сырьевого щелочного компонента - извести гашеной;
- сократить длительность щелочного гидролиза протеинсодержащего вещества микробиологического синтеза, что позволит существенно уменьшить энергозатраты на технологический процесс получения пенообразователя и себестоимость его производства.
Техническим результатом изобретения является разработка состава белкового пенообразователя и способа его получения, характеризующегося пониженным расходом энергоемкого компонента - извести гашеной, использованием в составе щелочного реагента неорганического отхода промышленного производства и незначительной продолжительностью щелочного гидролиза протеинсодержащего вещества микробиологического синтеза в щелочном реагенте, состоящем из извести гашеной и пыли электрофильтров, образующейся при очистке отходящих газов обжиговых печей цементного производства.
Технический результат достигается тем, что белковый пенообразователь для производства пористых строительных материалов включает протеинсодержащее вещество микробиологического синтеза - отработанную биомассу гриба Aspergillus niger производства лимонной кислоты, щелочной реагент, воду и стабилизирующую добавку в виде 15%-ного раствора соли металла. В качестве щелочного реагента содержит смесь извести гашеной и неорганического отхода промышленного производства - пыли электрофильтров, образующейся при очистке отходящих газов обжиговых печей цементного производства, при следующем соотношении компонентов, мас.%: отработанная биомасса гриба Aspergillus niger производства лимонной кислоты - 16, известь гашеная - 2-4, пыль электрофильтров - 0-2, вода - остальное.
В заявляемом способе получения белкового пенообразователя, включающем смешение протеинсодержащего вещества микробиологического синтеза - отработанной биомассы гриба Aspergillus niger производства лимонной кислоты, щелочного реагента, предварительно суспензированного в воде, гидролиз, охлаждение смеси до комнатной температуры, фильтрование, разбавление полученного гидролизата до необходимой пенообразующей активности и стабилизацию раствором соли металла, процесс гидролиза осуществляется в СВЧ-поле с частотой 2450 Гц и мощностью 700 Вт в течение 20 минут.
В отличие от прототипа в заявляемом решении в качестве щелочного реагента используется смесь извести гашеной и неорганического отхода промышленного производства - пыли электрофильтров, образующейся при очистке отходящих газов обжиговых печей цементного производства.
Сопоставимый анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что гидролиз протеинсодержащего вещества микробиологического синтеза в суспензии щелочного реагента осуществляют с использованием СВЧ-излучения с частотой 2450 Гц и мощностью 700 Вт в течение 20 минут.
Таким образом, оба заявляемых решения соответствуют критерию «новизна».
Известными преимуществами применения СВЧ-излучения для нагрева является малая инерционность и отсутствие градиента температуры в слое жидкости по диаметру сосуда. Использование СВЧ-излучения обусловлено наличием в обрабатываемой смеси диполей - молекул воды и белков. Под действием внешнего переменного электромагнитного поля с частотой 2450 Гц происходит их колебательное движение и переориентация, в результате которых возникают токи проводимости и смещения. Совокупность обоих явлений и обеспечивает нагрев материала. Так как диэлектрические свойства воды примерно в десятки раз выше собственного сухого вещества основных компонентов сырьевой смеси - протеинсодержащего вещества микробиологического синтеза и щелочного реагента, то при СВЧ-облучении с частотой 2450 Гц в первую очередь будет нагреваться вода внутри капилляров используемых материалов, находящаяся на поверхности, и свободная вода.
При обработке СВЧ-энергией белоксодержащих материалов, кроме температурного фактора, наблюдается нетепловое специфическое воздействие на биологически активные объекты, проявляющееся на клеточном и молекулярном уровнях, - происходит активация процессов преобразования (денатурации) сложных биополимеров - молекул белка до простых - аминокислот. Аналогичные преобразования могут быть достигнуты только при их глубокой влаготепловой или специальной сложной химической обработке.
Все белковые пенообразователи представляют собой питательную среду для различного рода микроорганизмов, поэтому в их состав вводят антисептики. СВЧ-излучение обладает стерилизующим эффектом, поэтому его использование для щелочного гидролиза обеспечивает устойчивость получаемого пенообразователя к процессам брожения и стабильность его свойств при длительном хранении в условиях положительных температур (+20°C). Это позволяет отказаться от использования различного рода антисептиков.
Реализация указанных механизмов приводит к тому, что СВЧ-облучение оказывает активационное воздействие на исходные компоненты смеси, существенно увеличивает коэффициент массоотдачи из ядра слоя жидкости к поверхности частиц смеси, содержащих молекулы белка, что обеспечивает повышение скорости и степени разрушения белков и выделения продуктов в раствор. Это позволяет значительно ускорить процессы, сопровождающие гидролиз белков, и является предпосылкой для сокращения продолжительности самого щелочного гидролиза.
При изучении литературных источников аналогичного решения о получении белкового пенообразователя на основе протеинсодержащего сырья, в том числе микробного синтеза, путем гидролиза в присутствии смеси извести гашеной и неорганического отхода - пыли электрофильтров, образующейся при очистке отходящих газов обжиговых печей цементного производства, не выявлено.
В уровне техники заявителем не было найдено источника, где бы упоминалось об осуществлении щелочного гидролиза белоксодержащего сырья в присутствии суспензии щелочного реагента при СВЧ-излучении с частотой 2450 Гц и мощностью 700 Вт в течение 20 минут с целью получения белкового пенообразователя.
Сравнение заявленных решений не только с прототипом, но и другими техническими решениями в данной области техники не выявило в них признаки, отличающие заявленные решения от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».
Характеристики исходных материалов:
1. Протеинсодержащее вещество микробиологического синтеза - отработанная биомасса гриба Aspergillus niger производства лимонной кислоты. Содержание протеина 7%, влажность 70%.
2. Известь гашеная ОАО «Стройматериалы» (г. Белгород) с содержанием активных (CaO+MgO) 84% по ГОСТ 9179.
3. Пыль электрофильтров, образующаяся при очистке отходящих газов обжиговых печей производства цемента, ЗАО «Белгородский цемент» (г. Белгород). Химический состав представлен в табл.1.
4. Стабилизатор - 15% раствор соли металла: техническое сернокислое семиводное железо (FeSO4·7H2O), х.ч. по ГОСТ 4148.
5. Вода по ГОСТ 23732.
Способ получения пенообразователя осуществляли следующим образом.
Влажную массу протеинсодержащего вещества микробиологического синтеза - отработанную биомассу гриба Aspergillus niger производства лимонной кислоты смешивали с предварительно суспензированным щелочным реагентом, представляющим смесь извести гашеной и пыли электрофильтров, образующейся при очистке отходящих газов обжиговых печей производства цемента, в следующем соотношении, мас.%: протеинсодержащее вещество : известь гашеная : пыль электрофильтров : вода = 16:(2-4):(0-2) : остальное и перемешивали. Помещали полученную массу в СВЧ-печь и обрабатывали в электромагнитном поле с частотой 2450 Гц и мощностью 700 Вт в течение времени, необходимого для достижения оптимальных значений пенообразующей активности (кратности и стойкости) с последующим охлаждением до комнатной температуры. Оптимальное время обработки сырьевой смеси массой 600 г в электромагнитном поле с частотой 2450 Гц мощностью 700 Вт составляет 20 минут.
По окончании гидролиза смесь охлаждали до комнатной температуры и фильтровали. Фильтрат разбавляли водой до необходимой концентрации, вводили 15%-ный раствор соли металла (например, FeSO4, FeCl3, Fe2(SO4)3 и др.), в результате чего полученный раствор имел кратность пены 12-19, устойчивость 11-14 часов.
Предпочтительная степень разбавления пенообразователя, т.е. концентрация его рабочего раствора, составляет - 2-4%. Наиболее высокие показатели качества технической пены получены при использовании 2,5%-ного раствора пенообразователя. Кратность пены определяли как отношение объема пены к объему раствора пенообразователя, использованного для ее получения, устойчивость - время, в течение которого объем пены уменьшился в 2 раза. Полученные результаты экспериментальных исследований представлены в табл.2.
Изменение параметров электромагнитного поля СВЧ-излучения при осуществлении щелочного гидролиза в сторону увеличения мощности до 900 Вт, нецелесообразно, т.к. это, хотя и способствует увеличению кратности получаемой пены, но приводит к снижению ее устойчивости.
Таблица 2
Влияние условий проведения щелочного гидролиза с использованием СВЧ-излучения на основные параметры пены
| № п/п |
Состав сырьевой смеси, мас.%: |
Стабилизатор, %, сверх 100% |
Параметры СВЧ-обработки при гидролизе смеси |
Технические параметры пены |
|||||||||||
| отработанная биомасса гриба Asper-gillus niger производства лимонной кислоты | щелочной реагент | вода | 15% р-р FeSo4 |
мощ ность, Вт |
дли-тель-ность, минут |
крат-ность, ед. |
устой- чивость, час. |
||||||||
| гашеная известь Са(ОН)2 |
пыль электрофильтров |
||||||||||||||
| 1 | 16 | 4,0 | - | 80 | 1,25 | 500 | 20 | 8 | 13 | ||||||
| 2 | 16 | 4,0 | - | 80 | 1,25 | 700 | 20 | 15 | 13 | ||||||
| 3 | 16 | 4,0 | - | 80 | 1,25 | 900 | 20 | 20 | 2 | ||||||
| 4 | 16 | 3,8 | 0,2 | 80 | 1,25 | 700 | 20 | 19 | 13 | ||||||
| 5 | 16 | 3,6 | 0,4 | 80 | 1,25 | 700 | 20 | 15 | 12 | ||||||
| 6 | 16 | 2,8 | 1,2 | 80 | 1,25 | 700 | 20 | 12 | 12 | ||||||
| 7 | 16 | 2,0 | 2,0 | 80 | 1,25 | 700 | 20 | 12 | 11 | ||||||
| 8 | 16 | 1,6 | 2,4 | 80 | 1,25 | 700 | 20 | 9 | 6 | ||||||
| Прототип (гидролиз смеси при температуре 95-97оС) | |||||||||||||||
| 24 | 4,0 | - | 72 | 1,25 | - | 120 | 10-17 | 12-14 | |||||||
Этот эффект объясняется с позиции пептидной теории Э. Фишера, согласно которой для получения белковых пен с высокими значениями кратности и стабильности необходимо, чтобы в растворе в результате щелочного гидролиза достигалось определенное равновесие разрушенных и не разрушенных форм белка. Поэтому резкое снижение устойчивости пены говорит о том, что при мощности обработки W=900 Вт в процессе щелочного гидролиза разрушается избыточное количество белков с увеличением содержания конечных продуктов распада белков - аминокислот.
Изменение содержания пыли электрофильтров в составе щелочного реагента в сторону увеличения более 50% является нецелесообразным, так как это приводит к ухудшению основных качеств получаемого пенообразователя и пены на его основе.
Использование предлагаемого способа получения пенообразователя с использованием СВЧ-излучения с частотой 2450 Гц и мощностью 700 Вт в течение 20 минут с последующим охлаждением до комнатной температуры для осуществления процесса гидролиза протеинсодержащего вещества микробиологического синтеза в присутствии щелочного реагента, представляющего смесь извести гашеной и пыли электрофильтров, образующейся при очистке отходящих газов обжиговых печей производства цемента, по сравнению с существующими способами обеспечивает следующие преимущества:
1. Сокращение продолжительности щелочного гидролиза в несколько раз, что существенно снижает энергопотребление и себестоимость производства пенообразователей.
2. Использование неорганических промышленных отходов в составе щелочного компонента, что способствует уменьшению расхода энергоемких материалов, частности, извести гашеной.
3. Снижение вредного воздействия на окружающую среду за счет уменьшения объемов открытого хранения неорганических промышленных отходов - пыли электрофильтров, образующейся при очистке отходящих газов обжиговых печей цементного производства.
4. Устойчивость получаемого пенообразователя к процессам брожения в результате стерилизующего эффекта СВЧ-излучения и исключение использования антисептиков.
Claims (2)
1. Белковый пенообразователь для производства пористых строительных материалов, включающий протеинсодержащее вещество микробиологического синтеза - отработанную биомассу гриба Aspergillus niger производства лимонной кислоты, щелочной реагент, воду и стабилизирующую добавку в виде 15%-ного раствора соли металла, отличающийся тем, что щелочной реагент представлен смесью извести гашеной и неорганического отхода - пыли электрофильтров, образующейся при очистке отходящих газов обжиговых печей цементного производства, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
отработанная биомасса гриба Aspergillus niger производства лимонной кислоты 16
известь гашеная 2-4
пыль электрофильтров 0-2
вода остальное
2. Способ получения белкового пенообразователя по п.1, включающий смешение протеинсодержащего вещества микробиологического синтеза, щелочного реагента, предварительно суспензированного в воде, гидролиз, охлаждение смеси до комнатной температуры, фильтрование, разбавление полученного гидролизата до необходимой пенообразующей активности и стабилизацию раствором соли металла, отличающийся тем, что процесс гидролиза осуществляется в СВЧ-поле с частотой 2450 Гц и мощностью 700 Вт в течение 20 минут.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014115919/03A RU2552396C1 (ru) | 2014-04-21 | 2014-04-21 | Белковый пенообразователь и способ его получения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014115919/03A RU2552396C1 (ru) | 2014-04-21 | 2014-04-21 | Белковый пенообразователь и способ его получения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2552396C1 true RU2552396C1 (ru) | 2015-06-10 |
Family
ID=53294917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014115919/03A RU2552396C1 (ru) | 2014-04-21 | 2014-04-21 | Белковый пенообразователь и способ его получения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2552396C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108484202A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-09-04 | 申轲 | 利用废弃皮屑制备的水泥发泡剂 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU833750A1 (ru) * | 1979-11-13 | 1981-05-30 | Калининский Государственный Уни-Верситет | Способ приготовлени белковогопЕНООбРАзОВАТЕл |
| RU2141930C1 (ru) * | 1998-04-21 | 1999-11-27 | Мордовский государственный университет им.Н.П.Огарева | Способ приготовления белкового пенообразователя |
| RU2205162C2 (ru) * | 2001-11-23 | 2003-05-27 | Винаров Александр Юрьевич | Способ получения пенобетона с использованием белкового пенообразователя |
| RU2284308C1 (ru) * | 2005-02-17 | 2006-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "БаЕр" | Способ получения пенообразователя и пенообразователь, полученный этим способом |
| CN101709002A (zh) * | 2009-12-11 | 2010-05-19 | 湖北大学 | 利用污泥蛋白制备泡沫混凝土发泡剂的方法 |
| CN102515827A (zh) * | 2011-12-08 | 2012-06-27 | 天津市裕川环境科技有限公司 | 一种利用复合型蛋白发泡剂制备轻质泡沫混凝土的方法 |
-
2014
- 2014-04-21 RU RU2014115919/03A patent/RU2552396C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU833750A1 (ru) * | 1979-11-13 | 1981-05-30 | Калининский Государственный Уни-Верситет | Способ приготовлени белковогопЕНООбРАзОВАТЕл |
| RU2141930C1 (ru) * | 1998-04-21 | 1999-11-27 | Мордовский государственный университет им.Н.П.Огарева | Способ приготовления белкового пенообразователя |
| RU2205162C2 (ru) * | 2001-11-23 | 2003-05-27 | Винаров Александр Юрьевич | Способ получения пенобетона с использованием белкового пенообразователя |
| RU2284308C1 (ru) * | 2005-02-17 | 2006-09-27 | Общество с ограниченной ответственностью "БаЕр" | Способ получения пенообразователя и пенообразователь, полученный этим способом |
| CN101709002A (zh) * | 2009-12-11 | 2010-05-19 | 湖北大学 | 利用污泥蛋白制备泡沫混凝土发泡剂的方法 |
| CN102515827A (zh) * | 2011-12-08 | 2012-06-27 | 天津市裕川环境科技有限公司 | 一种利用复合型蛋白发泡剂制备轻质泡沫混凝土的方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108484202A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-09-04 | 申轲 | 利用废弃皮屑制备的水泥发泡剂 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108164234B (zh) | 硅藻土吸水板及其制备方法 | |
| RU2006133281A (ru) | Получение изолята белка канолы и его применение в аквакультуре | |
| JP2016129512A (ja) | 養殖用資材及びその製造方法 | |
| KR20100092306A (ko) | 염기성 고분자를 이용한 이산화탄소 제거 방법 | |
| CN111056551A (zh) | 一种水热法制备水生动物质活性炭的方法 | |
| CA2459981A1 (en) | For producing biologically active products | |
| RU2552396C1 (ru) | Белковый пенообразователь и способ его получения | |
| CN105198022A (zh) | 一种多效印染废水净化处理粉剂及其制备方法 | |
| PH12020550662A1 (en) | Method for cascaded processing of fresh algae | |
| CN111672453B (zh) | 一种猪骨高值资源化利用方法 | |
| WO2016056949A1 (ru) | Способ получения уксуснокислой дисперсии высокомолекулярного рыбного коллагена | |
| Han et al. | Preparation and characteristic analysis of calcium-chelated ossein peptide | |
| RU2012135909A (ru) | Способ приготовления белкового пеноообразователя | |
| RU2284308C1 (ru) | Способ получения пенообразователя и пенообразователь, полученный этим способом | |
| RU2368582C2 (ru) | Способ получения пенообразователя и пенообразователь, полученный этим способом | |
| CN111111423A (zh) | 一种用于养殖场的臭气处理喷剂及其制备方法与应用 | |
| KR101551056B1 (ko) | 기능성 천연광물 사료첨가제 및 이의 제조방법 | |
| Chen et al. | Utilization of slaughter plant waste proteins in gypsum retarder: A case study | |
| CN103551112B (zh) | 一种竹炭香珠 | |
| CZ278307B6 (en) | Process for preparing proteinaceous hydrolyzate for the production of foam-producing solutions | |
| Hanika et al. | Pressure hydrolysis of protein in waste of chicken cartilage and feathers in the presence of carbon dioxide | |
| Ricke | Waste management and emissions in poultry processing D. Luján-Rhenals, University of Arkansas Fayetteville, USA and Universidad de Córdoba, Colombia; R. Morawicki, University of Arkansas Fayetteville, USA; EJ Van Loo, University of Arkansas Fayetteville, USA and Ghent University, Belgium; and SC Ricke, University of Arkansas Fayetteville, USA | |
| RU2004129477A (ru) | Способ детоксикации несимметричного диметилгидразина и продуктов его трансформации в воздушной, водной и грунтовых средах | |
| Luján-Rhenals et al. | Waste management and emissions in poultry processing | |
| DE50212120D1 (de) | Verfahren zur oxidativen behandlung von schüttgütern |