Бактериальная наноцеллюлоза (БНЦ) представляет собой нанополимер с уникальными физико-механическими свойствами, который имеет перспективы в производстве передовых функциональных материалов для различных применений. Функционализация БНЦ, в том числе ее нитрование, относится к фундаментальным областям исследований. В рамках данной работы исследовалась зависимость массовой доли азота в нитратах БНЦ от содержания воды в серно-азотной нитрующей смеси, при этом БНЦ получена с использованием в качестве продуцента симбиотической культуры Medusomyces gisevii Sa-12 на глюкозной среде. Образцы БНЦ были пронитрованы серно-азотной смесью с различной массовой долей воды – 8 %, 14 %, 16 % и 20 %. Получены следующие данные: массовая доля азота в диапазоне 8,68-12,50 %, растворимость в спиртоэфирном растворителе 0,5-91,0 %, вязкость – 32-785 мПа·с. Установлено, что с увеличением содержания воды в нитрующей серно-азотной смеси происходит уменьшение массовой доли азота и вязкости нитратов БНЦ. Зависимость растворимости носит сложный характер: сначала повышается до 91,0 % в диапазоне содержания воды от 8 % до 16 %, затем уменьшается до 58,3 % при содержании воды – 20 %. Повышение содержания воды в серно-азотной нитрующей смеси приводит к интенсивному протеканию побочных реакций гидролиза и окисления целлюлозы, вследствие чего снижается массовая доля азота и вязкость нитратов БНЦ. Bacterial nanocellulose (BNC) is a nanopolymer with unique physical and mechanical properties, which has prospects in the production of advanced functional materials for various applications. The functionalization of the BNC, including its nitration, belongs to the fundamental areas of research. Within the framework of this work, the dependence of the mass fraction of nitrogen in BNC nitrates on the water content in the sulfur-nitrogen nitrating mixture was studied, while BNC was obtained using a symbiotic culture of Medusomyces gisevii Sa-12 on a glucose medium as a producer. BNC samples were penetrated with a sulfur-nitrogen mixture with a different mass fraction of water – 8 %, 14 %, 16 % and 20 %. The following data were obtained: the mass fraction of nitrogen in the range of 8,68-12,50 %, solubility in an alcohol-ether solvent 0,5-91,0 %, viscosity - 32-785 mPa·s. It was found that with an increase in the water content in the nitrating sulfur-nitrogen mixture, the mass fraction of nitrogen and the viscosity of BNC nitrates decrease. The dependence of solubility is complex: first it increases to 91,0 % in the water content range from 8 % to 16 %, then it decreases to 58,3 % with a water content of 20 %. An increase in the water content in the sulfur-nitrogen nitrating mixture leads to an intensive course of side reactions of hydrolysis and oxidation of cellulose, as a result of which the mass fraction of nitrogen and the viscosity of BNC nitrate decreases.

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФБийский технологический институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Алтайский

В данной работе приведены результаты масштабирования процесса получения биоэтанола в производственных условиях из плодовых оболочек овса, обработанных в одну стадию разбавленным раствором азотной кислоты. На основании лабораторных исследований разработана и предложена аппаратурно-технологическая схема получения биоэтанола из недревесного целлюлозосодержащего сырья в условиях опытно-промышленного производства. Разработанная технология получения биоэтанола из продукта азотнокислой обработки плодовых оболочек овса внедрена в производственных условиях ИПХЭТ СО РАН. Полученный субстрат (продукт азотнокислой обработки) характеризуется высоким содержанием гидролизуемых компонентов –88,4±0,3 %. В аппарате емкостью 63 л в водной среде был масштабирован процесс совмещенного осахаривания и сбраживания при использовании ферментных препаратов «Целлолюкс-А» и «Брюзайм BGX», а также промышленного штамма дрожжей Saccharomyces сerevisiae ВКПМ Y-1693. Получен биоэтанол с выходом 17,9 дал из 1 т плодовых оболочек овса. Методом газожидкостной хроматографии выявлено, что опытный образец биоэтанола характеризуется крайне низкой концентрацией метанола. Установлено, что после ректификации опытный образец биоэтанола по массовой концентрации альдегидов, эфиров соответствует спирту высшей очистки из пищевого сырья.

Этерификацией технической целлюлозы, выделенной из отечественного быстровозобновляемого сырья - отходов агропромышленного комплекса - плодовых оболочек овса и хлопковой целлюлозы серно-азотной кислотной смесью получены образцы нитратов целлюлозы, по основным свойствам соответствующие лаковому высоковязкому коллоксилину. Проведены сравнения экспериментальных образцов нитратов целлюлозы. Методами ИК- и ЯМР 13 С‑спектроскопии подтверждена идентичность химических структур. Методами дифференциальной сканирующей калориметрии и ампульно-хроматографическим методом установлена высокая химическая чистота. Выявлено, что образцы нитратов целлюлозы характеризуются удовлетворительным уровнем чувствительности к внешним механическим воздействиям: нижние пределы чувствительности к удару - 50 мм, к трению - 1200 кгс/см 2 , обладают хорошей химической совместимостью и высокой химической стойкостью в смеси с пластификаторами. Полученные результаты обусловливают целесообразность использования нитратов целлюлозы из плодовых оболочек овса в качестве компонента взрывчатых составов.

Целью данной работы являлось определение структурно-размерных характеристик волокон целлюлозы, полученной двухстадийной последовательной обработкой разбавленными растворами гидроксида натрия и азотной кислоты из российского мискантуса. Выход целлюлозы из мискантуса составлял 42,2 %. Полученная целлюлоза имела следующие характеристики: длина волокна 0,385 мм, ширина 23,6 мкм и фактор формы 86,4 %. В ходе данной работы были получены лабораторные образцы бумаги со следующими показателями качества: разрывная длина 3200 м, сопротивление продавливанию 68 кПа, сопротивление раздиранию 130 мН, что свидетельствует о возможности использования данной целлюлозы для получения особых сортов бумаги, разрыв которой гарантирует четкую высечку. Установлено, что целлюлоза из мискантуса может быть пригодна для получения особых сортов бумаги.

The chemical composition of the Soranovskii Miscanthus variety harvested in 2011 and 2012 was separately determined in the whole plant, leaves, and stem. In all cases, cellulose was found to prevail in the Miscanthus stem, and non-cellulosic components (the fat-wax fraction, ash, and lignin), in leaves. Cellulose samples were for the first time obtained from leaves and stems separately by two methods (nitric-acid and combined). The best quality cellulose was derived from stems. For instance, cellulose isolated from stems by the nitric-acid process was better than that from leaves, which was expressed as a higher α cellulose content (94,4 % versus 91,7 %) and polymerization degree (800 versus 580), as well as low weight fractions of non-cellulosic components: ash (0,07 % versus 1,01 %) and acid-insoluble lignin (0,45 % versus 1,51 %). The same tendency is observed in celluloses produced by the combined method: Cellulose from stems had better quality than that from leaves; specifically, it had a greater polymerization degree (1040 versus 640) and lower weight fractions of non-cellulosic components: ash (0,14 % versus 0,75 %), acid-insoluble lignin (0,88 % versus 4,2 %), and pentosans (6,8 % versus 8,53 %). It is obvious that cellulose obtained by the nitric-acid method can be suitable for chemical modifications, including nitration. Cellulose from the combined process can be utilized in paper industry.