Способ получения клеевой композиции на основе модифицированного экзополисахарида левана
Владельцы патента RU 2746621:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" (RU)
Изобретение относится к области получения адгезивных композиций, применяемых в различных отраслях. Предлагается способ получения клеевой композиции, содержащей глицерин, борную кислоту и культуральную жидкость на основе модифицированного экзополисахарида левана. Клеящая способность экзополисахарида увеличивается путем озонирования культуральной жидкости штамма бактерий Azotobacter vinelandii ВКПМ В-5787, вследствие чего модифицируется полисахарид леван, что способствует улучшению физико-химических характеристик адгезива. Штамм бактерий Azotobacter vinelandii D-08 культивируют на мелассной среде при температуре 28°С в течение 72 ч. Культуральную жидкость модифицируют озонированием с последующим выпариванием до необходимой консистенции клея, в адгезив добавляют 0,5 % пластификатора - глицерина и 1 % борной кислоты. Способ обеспечивает улучшение качества клеевой композиции, в частности повышение клеящей способности адгезива и расширение области применения. 1 ил.
Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к адгезивной композиции, применяемой в бумажной, мебельной промышленности, для получения тары и стеновых панелей.
В настоящее время известен способ получения клеевой композиции, включающий борную кислоту и культуральную жидкость микроорганизмов Azotobacter vinelandii, полученной путем добавления бактерий в питательную среду, содержащую мелассу, барду, и молочную сыворотку в соотношении 5:2:3, с последующим культивированием при температуре 28-30°С в течение 72-96 ч в термостатируемом шейкере при 250 об/мин (RU 2012134229, МПК С12N 1/20, опубл. 20.02.2014).
Недостатком известной композиции и способа ее получения является то, что данный клей содержит повышенное количество влаги, это приводит к увеличению времени высыхания клеевого шва. Невозможно использовать данное биологическое связующее как самостоятельный адгезив.
Технический результат заключается в улучшении качества клеевой композиции путем модификации основного компонента экзополисахарида левана, приводящая к повышению клеящей способности адгезива и расширению области применения.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения клеевой композиции, содержащей глицерин, борную кислоту и культуральную жидкость на основе модифицированного экзополисахарида левана, клеящая способность экзополисахарида увеличивается путем озонирования культуральной жидкости штамма бактерий Azotobacter vinelandii ВКПМ В-5787, благодаря которому модифицируется полисахарид леван, образуя реакционоспособные группы, способствующие улучшению физико-химических характеристик адгезива. Мелассные 7% среды, содержащие штамм бактерий Azotobacter vinelandii D-08 культивируют при температуре 28°С в течение 72 ч, культуральную жидкость модифицируют озонированием в течение 1 ч с последующим выпариванием до необходимой консистенции клея, а в адгезив добавляют 0,5% пластификатора в виде глицерина, от общего объема и 1% антисептика в виде борной кислоты.
Штамм бактерий Azotobacter vinelandii D-08 депонирован во Всероссийской Коллекции Промышленных Микроорганизмов (ВКПМ) под регистрационным номером: В-5787.
На чертеже представлены ИК-спектры нативного экзополисахарида левана (1) и модифицированного озонированием экзополисахарида (2).
В ИК–спектре озонированного экзополисахарида левана, появилась полоса поглощения в области 1740 см-1, показывающая появление альдегидных группировок (С=О). Озон приводит к накоплению альдегидных и карбоксильных групп, возникающих в результате разрыва гликозидных связей и разрушения мономерных звеньев. При этом происходят изменения в областях 830-955 см-1 (кривая 2), что свидетельствует о частичном разрыве фуранозного кольца в экзополисахариде и высвобождении -ОН групп.
Мелассные 7% среды, содержащие штамм бактерий Azotobacter vinelandii ВКПМ В-5787культивировали при температуре 28°С в течение 72 ч. Культуральную жидкость модифицировали озонированием в течение 1 ч с последующим выпариванием до необходимой консистенции клея. В адгезив добавляли 0,5% пластификатора в виде глицерина, от общего объема и 1% антисептика в виде борной кислоты.
Штамм бактерий Azotobacter vinelandii ВКПМ В-5787 относятся к азотофиксирующим бактериям, способным синтезировать экзополисахарид леван из сахарозы.
Свекловичная меласса является побочным продуктом сахарного производства, представляет собой вязкую темно-коричневую жидкость, которая содержит в своем составе примерно 40% сахарозы, значительное количество редуцирующих сахаров - глюкозы и фруктозы. Меласса также является источником азота и других минеральных веществ и микроэлементов.
Способ осуществляют следующим образом. Готовят стерильную питательную среду, разбавляя мелассу дистиллированной водой до концентрации 7% и доводят рН среды до оптимальных 6,8-7,2 значений. Далее вносят 10% по объему к полученной питательной среде инокулята, содержащего штамм бактерий Azotobacter vinelandii ВКПМ В-5787 и культивируют при температуре 28-30°C в течение 72 ч со скоростью перемешивания 250 об/мин. Полученную культуральную жидкость, содержащую экзополисахарид леван, модифицируют озонированием в течение 1 ч, с последующим выпариванием до необходимой консистенции клея. В адгезив добавляют 0,5% пластификатора в виде глицерина от общего объема и 1% антисептика в виде борной кислоты. Предел прочности склеивания бумаги и картона составил 1,3±0,4 H и 1,5±0,3 Н соответственно.
Предлагаемое решение по сравнению с известным позволяет сократить время высыхания клеевого шва, за счет уменьшения влаги. Полученная клеевая композиция на основе модифицированного экзополисахарида левана обладает повышенными эксплуатационными показателями, что способствует расширению сфер использования в промышленности, по сравнению с применением биологического связующего на основе нативного левана. Позволяет уменьшить себестоимость получения клеевой композиции в 2-2,5 раза за счет использования в качестве сырья отход сахарного производства - мелассу.
Способ получения клеевой композиции, содержащей глицерин, борную кислоту и культуральную жидкость на основе модифицированного экзополисахарида левана, отличающийся тем, что клеящая способность экзополисахарида левана увеличивается путем озонирования культуральной жидкости штамма бактерий Azotobacter vinelandii ВКПМ В-5787, благодаря которому модифицируется полисахарид леван, образуя реакционоспособные группы, способствующие улучшению физико-химических характеристик адгезива, при этом мелассные 7 % среды, содержащие штамм бактерий Azotobacter vinelandii ВКПМ В-5787, культивируют при температуре 28°С в течение 72 ч, культуральную жидкость модифицируют озонированием в течение 1 ч с последующим выпариванием до необходимой консистенции клея, а в адгезив добавляют 0,5 % пластификатора в виде глицерина, от общего объема и 1 % антисептика в виде борной кислоты.
