Обсуждаются фундаментальные проблемы поиска и реализации синергетических эффектов, возникающих при механо-химической предобработке растительного сырья. Установлены закономерности, связывающие интенсивные физико-механические воздействия на сырье в процессе его предподготовки с глубинными гидролитическими реакциями гемицеллюлоз в массе структурных единиц растительной биомассы. Ранее на моделях было показано, что механические воздействия способны значительно влиять на реакционную способность макромолекул, изменяя гибридизацию связей. Для раскрытия похожих закономерностей на растительных структурах были проведены опыты по размолу биоматериалов. Наилучшие результаты были получены в экструдере в присутствии катализаторов гидролитического расщепления полисахаридов (кислот, щелочей, ферментов). Показано, что гидролитические процессы в силовых полях экструдера при использовании березовой древесины ускорялись на порядки; рабочая температура значительно снижалась по сравнению с термогидролизом, образование фурфурола и иных вредных побочных продуктов не отмечено. Опыты показали использование механо-химических методов, что позволяет сократить время обработки на порядок и уменьшить образование побочных продуктов, что свидетельствует о целесообразности практического применения данной технологии.
Discussed the fundamental problems of search and realization of synergies arising from the mechanochemical pre-processing of vegetable raw materials. Mechanism, relating intense physical and mechanical effects on materials in the process of preliminary preparation of the root hemi-hydrolytic reactions in the mass of structural units of the plant biomass is established. Earlier models have shown that the mechanical effects can influence significantly on the reactivity of macromolecules, alter the hybridization bonds. The biomaterials grinding experiments were conducted to reveal similar patterns in plant structures. The best results were obtained in the extruder in the presence of catalysts of the hydrolytic cleavage of polysaccharides (acids, alkalis, enzymes). It is shown that hydrolytic processes are considerably accelerated in the fields of force extruder using birch wood; operating temperature significantly decreased as compared with thermal hydrolysis; formation of furfural and other harmful by-products were not occur. Experiments have shown that the use of mechanochemical methods can reduce processing time and reduce the formation of by-products, it shows the usefulness of the practical application of this technology.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.