Fermentering är en process av biokemisk, mycket ofta syrefri nedbrytning av organiska föreningar, som äger rum med deltagande av enzymer. Slutprodukterna av denna process är enklare organiska och oorganiska föreningar samt energi. Jäsning är en process som liknar andning; Till exempel är bakteriens ämnesomsättning baserad på det, det är det viktigaste sättet att få den energi som behövs för livet i bakterier och olika svampar som är anpassade till att leva i frånvaro av syre. Fermentering är en typ av fermentering där enzymer produceras uteslutande av mikroorganismer.

Typer av jäsning.
Mikroorganismer kan fermentera många olika föreningar, inklusive socker, fettsyror och aminosyror, och i varje fall är processen något annorlunda. Den vanligaste jäsningen av sockerarter sker. Som ett resultat av jäsning bildas de olika produkter- till exempel alkoholer eller mjölksyra - därför särskiljs i synnerhet alkohol-, ättiksyra-, smörsyra- och mjölksyrajäsningar.

Hur går det till?
Som ett resultat av jäsning av sockerarter sönderfaller enkla (glukos, fruktos) eller komplexa (maltos, sackaros, laktos) socker till etylalkohol och kolmonoxid. Processen sker med deltagande av jäst, närmare bestämt zymas (en grupp enzymer som utsöndras av jäst). Förutom alkoholjäsning är mjölksyrajäsning mycket vanlig, vilket resulterar i bildning av mjölksyra. Vid ättiksyrajäsning oxideras i sin tur alkoholer till ättiksyra, men det handlar inte om jäst, utan speciella bakterier (Acetobacter-familjen). Även andra produkter bildas vid jäsning, men i alla fall frigörs energi.

Användning av jäsning och jäsning.
Fenomenet jäsning används flitigt inom livsmedels-, vin-, brygg- och alkoholindustrin. Vinjäsning - det vill säga jäsning av sockerarter som finns i druvor och andra frukter - används för att producera vin. De jäsande egenskaperna hos jäst har funnits i bakning, eftersom koldioxiden (koldioxid) de producerar får degen att "jäsa". Ättikjäsning används vid produktion av vinäger. Fermentering av proteiner är utbredd i naturen, vilket främjar nedbrytningen av organiska rester; Smörsyrajäsning används inom industrin för att producera smörsyra. Mjölksyrajäsning används till exempel för framställning av mjölksyraprodukter och inläggning av grönsaker. Dessutom används mjölksyra vid garvning och färgning.

Vet du att:

1. Tack vare mjölksyrajäsningen har vi kefir.
2. Biologer anser att jäsning är den äldsta typen av ämnesomsättning. Det är troligt att de första organismerna fick energi genom just den här processen - trots allt fanns det på den tiden inget syre i jordens atmosfär.
3. Pickles är också en produkt av jäsningsprocesser.
4. När musklerna arbetar genomgår de också en jäsningsprocess - nedbrytningen av glukos med frigöring av energi, i det mellanstadium av vilket mjölksyra bildas. Vid syrebrist sönderfaller inte mjölksyran utan ackumuleras i musklerna, irriterar nervändarna och gör att en person känner sig trött.
5. Fenomenet alkoholjäsning används inom livsmedelsindustrin. Viner görs av jästa druvor (eller andra bär och frukter).

Användning: mikrobiologisk och livsmedelsindustri. Uppfinningens kärna: Ett förfarande för att hämma tillväxten av bakterier i alkoholhaltiga jäsningsmedier utförs genom att tillsätta ett polyesterjonofor-antibiotikum till jäsningsmediet i en koncentration av 0,3-3,0 ppm. 2 löneformulär, 2 tabeller, 2 illustrationer.

Uppfinningen avser ett förfarande för att hämma tillväxten av bakterier i alkoholhaltiga fermenteringsmedier. Det är känt att alkoholhaltiga jäsningsanläggningar inte fungerar under sterila förhållanden och därför kan innehålla bakteriepopulationer som når koncentrationer av 10 4 till 10 6 mikroorganismer/ml, och i extrema fall ännu mer. Dessa mikroorganismer kan tillhöra mjölksyrafamiljen, men kan även inkludera andra typer av mikroorganismer som streptokocker, bacillus, pediokocker, clostridium eller leuconostoc (se tabell 1). Alla dessa bakterier har förmågan att bilda organiska syror. Om koncentrationen av bakterier i populationen överstiger 10 6 mikroorganismer/ml kan bildningen av organiska syror nå en betydande nivå. Vid koncentrationer över 1 g/L kan sådana organiska syror hämma jästtillväxt och jäsning och resultera i en minskning av växtproduktiviteten på 10-20 % eller mer. I vissa råvaror, såsom vin, cider eller deras produkter, kan sådana bakterier också omvandla glycerol till akrolein, som är en cancerframkallande förening som finns i den slutliga alkoholprodukten som är avsedd för mänsklig konsumtion. För att förhindra negativa effekter orsakade av överdriven tillväxt av bakterier i jäsningsmediet behövs således bakteriostatiska och/eller bakteriedödande metoder som inte negativt påverkar jäsningsprocessen. Det är känt att använda antibiotika för detta ändamål, såsom penicillin, laktocid, nisin, som införs i jäsningsmedier, särskilt från melass, stärkelse och spannmål vid framställning av alkohol (1). Nackdelen med sådana metoder är antingen den låga aktiviteten hos antibiotikan eller det faktum att vissa antibiotika (penicillin) leder till bildandet av mutantstammar som är resistenta mot antibiotikans verkan. Syftet med uppfinningen är att eliminera dessa nackdelar. Detta problem löses med den föreslagna metoden, enligt vilken ett polyesterjonofor-antibiotikum av ett bakteriostatiskt eller bakteriedödande medel införs i fermentationsmediet. Metoden enligt föreliggande uppfinning kan användas med ett brett spektrum av fermenteringsmedier, inklusive sockerbetsjuice, sockerrörsjuice, utspädd sockerbetsmelass, utspädd sockerrörsmelass, spannmålshydrolysat (t.ex. majs eller vete), stärkelseknölhydrolysat (t.ex. som potatis eller jordärtskocka), vin, vinbiprodukter, cider och dess biprodukter. Därför kan alla stärkelse- eller sockerinnehållande material som kan fermenteras med jäst för att producera alkohol (etanol) användas i enlighet med föreliggande uppfinning. Den resulterande kontrollen av bakterier eller minskar avsevärt de problem som orsakas av närvaron av bakterier och de organiska syror de producerar. Polyeterjonoforer som kan användas i föreliggande uppfinning har ingen negativ effekt på jäst (saccharomices sp.) och fermentationsprocessen. Polyesterjonoforantibiotika som kan användas i föreliggande uppfinning är vilka antibiotika som helst som inte har någon signifikant effekt på jäst och som har en bakteriostatisk och/eller bakteriedödande effekt på organisk syraproducerande bakterier i fermentationsmediet. De mest användbara i föreliggande uppfinning är antibiotika som är effektiva mot bakterierna som anges i tabellen. 1 (se ovan). Föredragna polyesterjonoforantibiotika är monensin, lasalosid, salinomycin, narasin, maduramicin och semduramicin. Monensin, lasalosid och salinomycin är mer föredragna, men det mest föredragna antibiotikumet är monensin. Fermenteringsmedier som effektivt kan bearbetas med metoden enligt föreliggande uppfinning inkluderar sådana råmaterial som till exempel sockerbetsjuice, sockerrörsjuice, utspädd sockerbetsmelass, utspädd sockerrörsmelass, hydrolyserad spannmål (till exempel majs eller vete) ), hydrolyserade stärkelseknölar (till exempel potatis eller jordärtskocka), vin, vinbiprodukter, cider och biprodukter från dess produktion. Därför kan alla stärkelse- eller sockerinnehållande material som kan fermenteras med jäst för att producera alkohol (etanol) användas i enlighet med föreliggande uppfinning. Polyeterjonoforantibiotika är mycket stabila föreningar. De sönderdelas inte lätt med tiden eller vid höga temperaturer. Detta är viktigt för jäsningsanläggningar eftersom: 1. de förblir aktiva i många dagar under normala jäsningsanläggningars driftsförhållanden; 2. de förblir aktiva vid höga temperaturer som sker under enzymatisk hydrolys före jäsning av spannmål eller knölar (till exempel 2 timmar vid 90 o C eller 1,5 timmar vid 100 o C). Dessa föreningar är kommersiellt tillgängliga och levereras av läkemedelsföretag. Experiment har utförts med olika polyeterjonoforantibiotika såsom monensin, lasalosid och salinomycin med användning av sockerbetsmelassbaserade fermenteringsråvaror. Experiment har bekräftat förekomsten av bakteriostatiska eller bakteriedödande koncentrationer som sträcker sig från ungefär 0,5 till 1,5 ppm. Under bakteriostatiska förhållanden avstannar tillväxten av bakteriepopulationen och det kan upptäckas att halten av organiska syror i populationen inte ökar. Vid bakteriedödande koncentrationer minskar bakteriepopulationen och därför ökar inte koncentrationen av organiska syror. Enligt förfarandet enligt föreliggande uppfinning införs en bakteriostatisk eller bakteriedödande effektiv mängd av åtminstone ett polyeterjonofor-antibiotikum i fermentationsmediet. Företrädesvis tillsätts åtminstone ett polyeterjonofor-antibiotikum till fermentationsmediet i en koncentration av ca 0,3 till 3 ppm. I den mest föredragna utföringsformen är koncentrationen av polyeterjonoforantibiotikum från ca 0,5 till 1,5 ppm. Polyesterjonoforen enligt uppfinningen förhindrar eller inhiberar bakterietillväxt i fermentationsmediet utan att påverka jäst vid koncentrationer upp till 100 ppm. Bakteriefloran kan upprätthållas vid en koncentration av 10 4 mikroorganismer/ml och lägre, vilket leder till ett nästan fullständigt upphörande av bildningen av organiska syror. Därför kan bakterier inte minska alkoholjäsningen i betydande utsträckning. Under dessa förhållanden bidrar bakterier vanligtvis inte till bildandet av akrolein. Vid koncentrationer på cirka 0,5 ppm har antibiotikan en bakteriedödande effekt och gör det därför möjligt att uppnå ett minskat bakterieantal. I fig. Figur 1 visar en minskning av bakteriepopulationen i utspädd melass efter tillsats av monensin; i fig. 2 - effekten av monensin på bakteriepopulationen i en kontinuerlig fermenteringsprocess i en industrianläggning. Exempel 1. Effekt av monensin på koncentrationen av Lachobacillus buchneri. Monensin tillsätts till utspädd sockerbetsmelass i olika koncentrationer och surhet och koncentration av mikroorganismer mäts. De erhållna resultaten presenteras i tabell. 2. Exempel 2. Stabilitet och bakteriedödande effekt av monensin i melassjuice. Monensin tillsätts till utspädd melassjuice som innehåller 10 6 mikroorganismer/ml i en koncentration av 1 miljondel. Figur 1 visar en minskning av bakteriepopulationen efter 20 dagar vid en temperatur på 33 o C. Återupptagande av bakterietillväxt observerades inte. Dessa data visar att monensin förblir aktivt i 20 dagar vid 33°C under normala driftförhållanden för fermenteringsanläggningen. Exempel 3: Industriell användning av monensin. Ett annat exempel på föreliggande uppfinning visas i FIG. Det hänvisar till en alkoholjäsningsanläggning som är i drift kontinuerligt. Jäsningsmediet är melass innehållande 14 % socker (ca 300 g/l). Flödeshastigheten är 40-50 m 3 /h, temperaturen är 33 o C. Den 7:e dagen överstiger kontamineringen med mikroorganismer 10 6 mikroorganismer/ml. Dag 8 börjar behandlingen med att en aktiv mängd monensin (upplöst i etanol) tillförs jäsningsapparaten. Denna koncentration av monensin bibehålls under 24 timmar genom att införa anrikningsmaterial innehållande monensin i samma koncentration. Dag 9 stoppas tillsatsen av monensin till råmaterialet. Omedelbart efter att behandlingen påbörjats börjar bakteriepopulationen snabbt minska. Denna minskning fortsätter till den 10:e dagen, det vill säga inom 24 timmar efter avslutad behandling. I detta skede tvättas monensin ur fermentationsmediet och bakterietillväxten återupptas långsamt. Det är kontrollerbart under de kommande 15 dagarna, men detta beror på den minskade nivån av kontaminering efter behandling.

Krav

1. Förfarande för att hämma tillväxten av bakterier i alkoholjäsningsmedier genom att tillsätta ett antibiotikum till jäsningsmediet, kännetecknat av att ett polyesterjonoforantibiotikum används som antibiotikum. 2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att ett polyesterjonofor-antibiotikum tillsätts till fermentationsmediet i en koncentration av 0,3 till 3,0 ppm. 3. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att antibiotikumet tillsätts till ett jäsningsmedium baserat på juice eller melass av sockerbetor eller sockerrör, eller stärkelsehydrolysat från spannmål eller knölar, eller vinframställnings- eller ciderframställningsmedier.

Ett av stegen för att förbereda den vanligaste drycken är tejäsning. Typen av te som erhålls, dess smak och egenskaper beror på jäsningsgraden. fördelaktiga egenskaper. Detta är en ganska komplex kemisk process som ger huvuddelen av de omvandlingar som sker med teblad efter plockning.

Vad är jäsning

Jäsning är det tredje steget av bearbetning av teblad efter vissnande och rullning. Som ett resultat av curling störs bladceller och specifika teenzymer och polyfenoler börjar frigöras. Under deras oxidation bildas teaflaviner och tearubiginer, som ger den välbekanta rödbruna nyansen av teinfusion.

På ett förenklat sätt kan denna process förklaras på följande sätt: som ett resultat av förstörelsen av bladceller släpps deras juice. När lämpliga temperaturförhållanden tillhandahålls börjar det jäsa och tebladen jäses i sin egen juice.

Genom att ändra längden på tejäsningsproceduren och graden av rostning av bladen kan du få olika varianter av denna dryck. De är konventionellt indelade i flera grupper:

• ojäst te;
• lätt jäst;
• medeljäst te;
• helt fermenterat te.

Var och en av dem har karakteristiska färg-, smak- och aromegenskaper som ger teet individualitet och unikhet.

Jäsningsprocess

De förberedda bladen placeras i mörka rum med en stabil lufttemperatur på 15 till 29 grader och hög luftfuktighet (ca 90%). Sådana förhållanden anses vara idealiska för att starta jäsning, även om de är mycket svåra att få i teodlingsområden.

För att påbörja jäsningen läggs teblad ut på specialbehandlade trä- eller aluminiumytor som inte reagerar med tefenoler, i ett lager som inte är tjockare än 10 cm.

Processens varaktighet bestäms av det önskade resultatet och några ytterligare indikatorer:

1. Temperatur på löv efter curling.
2. Bladets fukthalt efter vissnande.
3. Nivån på luftfuktigheten i rummet där jäsning sker.
4. Kvaliteten på dess ventilation.

Vanligtvis kan denna process pågå från 45 minuter till 5 timmar, under vilken bladen kommer att mörkna och ändra arom. Stoppa jäsningen omedelbart efter att bladen fått en karakteristisk tedoft, allt från blommig eller fruktig till nötig och kryddig.

Vid industriell jäsning sprids tebladen ut på en transportör som långsamt rör sig mot torktumlaren och går in i den vid en bestämd tidpunkt. Med den manuella metoden behövs en separat specialist som övervakar processen och kontrollerar graden av "beredskap" för teet för att stoppa det i tid.

Hur man stoppar jäsningsprocessen

Det enda sättet att stoppa jäsningen av bladen är att torka dem vid höga temperaturer. Om jäsningen inte stoppas i tid kommer jäsningsprocessen att fortsätta tills bladen ruttnar och blir mögliga.

Torkning kräver också särskild omsorg, eftersom otorkat te snabbt kan försämras efter förpackning. Om du övertorkar teet förkolnar det och blir obehagligt. bränd smak. Perfekt torkat te innehåller endast 2-5% fukt.

Till en början torkades bladen på stora bakplåtar eller stekpannor med öppen eld, vilket innebär att det jästa teet rostats. Under sådana förhållanden var det ganska svårt att få rätt grad av torkning.

Sedan slutet av 1800-talet har ugnar använts för dessa ändamål, som tillåter höga torkningstemperaturer - upp till 120-150 grader Celsius, vilket minskar tiden till 15-20 minuter. Ugnarna är också utrustade med luftblåsning, vilket också förbättrar processens kvalitet.

Under torkningsprocessen utsätts bladen för flödet av varm luft, saften de utsöndrar och eteriska oljor som om de "bakades" till ytan av varje teblad, och får förmågan att behålla sina fördelaktiga egenskaper under en ganska lång period. Naturligtvis med förbehåll för korrekt förvaring. Att extrahera dessa fördelaktiga egenskaper är ganska enkelt - brygg bara bladen varmt vatten.

Viktig! Ett av huvudvillkoren ordentlig torkningär den snabba kylningen av den färdiga råvaran. Om detta inte görs kan bladen "överkoka" på plåten även efter att de tagits ut ur ugnen eller börja glöda.

Funktioner av jäsning av olika typer av te

De flesta välbekanta indiska eller kinesiska teer är gjorda av bladen från samma växt, Camellia Sinensis. Olika färger och smaken kommer från graden av jäsning och rostning. Varje typ av te har vissa bryggrekommendationer (särskilt vattentemperatur):

Efterlevnad av dessa krav gör att smak- och aromkvaliteterna hos varje tetyp kan avslöjas så fullständigt som möjligt.

Ojäst eller lätt jäst te

Te från denna grupp hoppar över jäsningsstadiet i sin produktion, vilket gör att de kan behålla sin ursprungliga örtdoft och smak av färska örter.

Denna kategori inkluderar vita teer, som torkas omedelbart efter vissnande, och gröna teer, som efter vissnande delvis torkas, sedan rullas bladen och torkas helt.

De flesta av dessa teer torkas genom att rosta bladen, även om vissa sorter behandlas med het ånga.

Tesorter som tillhör denna kategori:

• Sencha;
• Pi Lo Chu;
• Dragon Wall;
• Jasmingrön.

Som regel är de tesorter som har genomgått den svagaste jäsningen smaksatta med jasmin.

Mediumjäst te

Bladen av dessa sorter är delvis fermenterade - från 10 till 80%. Eftersom denna spridning är ganska stor, finns det inom denna kategori ytterligare en klassificering som förenar tesorter enligt oxidationsgraden från 10 % till 20 %, från 20 % till 50 % och från 50 % till 80 %.

I alla fall ger alla sorter av denna typ av te när de bryggs en tjock gul eller brun färg och har en rik men subtil arom. Detta inkluderar vissa sorter av grönt te och de flesta oolong-teer.

Full jäsning te

Denna kategori inkluderar sorter av svart och rött kinesiskt te som har genomgått den fullständiga jäsningsprocessen. När de bryggs bildar deras blad en infusion av rik rubin, röd eller mörkbrun färg med en rik, tjock arom.

Efterjäst te

Vissa teer genomgår så kallad dubbeljäsning: vid en viss tidpunkt avbryts denna process och återupptas sedan. Ett klassiskt exempel på sådan bearbetning är pu-erh.

Jäsning hemma

Trots att tejäsning är en komplex kemisk process kan den göras hemma genom att tillaga eget te, till exempel av eldgräs eller vinbärsblad.

Processen för hemjäsning skiljer sig inte mycket från industriell jäsning, förutom i volymen av råvaror. De viktigaste stegen för att skapa ditt eget te:

1. Insamling av råvaror (löv och blommor av eldgräs, vinbär, hallon);
2. Dess beredning (råvarorna kan skäras, vridas, knådas för hand, passeras genom en köttkvarn, rullas med en träkavel. Huvudmålet är att förstöra strukturen för att frigöra juicen).
3. Jäsning.
4. Torkning.
5. Paket.

De förberedda bladen placeras i en emaljskål, täckt med en ren, fuktig trasa som andas väl (till exempel gasväv) och under tryck. Du kan slå in bladen i en fuktig linnehandduk, vrida den hårt och säkra den. För att uppnå grönt te, jäsningen stoppas efter 6-24 timmar för svart te ökar denna period till fem dagar.

För att förhindra att råvaran jäser omrörs den med jämna mellanrum och tyget fuktas. Efter avslutad jäsning torkas grönt te på en mörk plats. naturligtvis. Svart kommer att kräva aktiv torkning i ugnen med konstant omrörning.

Jäsning är huvudstadiet i teberedning, som avgör dess framtid smakkvaliteter och arom. Mottagande önskat resultat kräver mycket uppmärksamhet och noggrann efterlevnad av proceduren, men jäsning av löv för te kan göras även hemma.

Fermentering av te med oolong som exempel:

Allt material på webbplatsen presenteras endast i informationssyfte. Innan du använder någon produkt är konsultation med en läkare OBLIGATORISK!

Biopolymerer

Allmän information
Det finns två huvudtyper av biopolymerer: polymerer som kommer från levande organismer och polymerer som kommer från förnybara resurser men kräver polymerisation. Båda typerna används för att producera bioplast. Biopolymerer, som finns i eller skapade av levande organismer, innehåller kolväten och proteiner (proteiner). De kan användas vid tillverkning av plast för kommersiella ändamål. Exempel inkluderar:

Biopolymerer som existerar/skapas i levande organismer

Biopolymer	Naturlig källa	Karakteristisk
Polyestrar	Bakterie	Dessa polyestrar produceras genom naturliga kemiska reaktioner som produceras av vissa typer av bakterier.
Stärkelse	Spannmål, potatis, vete, etc.	Denna polymer är ett av sätten att lagra kolväten i växtvävnader. Den består av glukos. Det saknas i djurvävnader.
Cellulosa	Trä, bomull, spannmål, vete, etc.	Denna polymer består av glukos. Det är huvudkomponenten i cellmembranet.
Sojaprotein	Sojabönor	Protein som finns i sojabönsväxter.

Molekyler från förnybara naturresurser kan polymeriseras för användning vid produktion av biologiskt nedbrytbar plast.

Äter Naturliga källor polymeriserbara till plast

Biopolymer	Naturlig källa	Karakteristisk
Mjölksyra	Rödbetor, spannmål, potatis etc.	Framställs genom jäsning av sockerhaltiga råvaror som betor och bearbetning av stärkelse från spannmål, potatis eller andra stärkelsekällor. Polymeriserar för att producera polymjölksyra, en polymer som används vid tillverkning av plast.
Triglycerider	Vegetabiliska oljor	De bildar majoriteten av lipider som utgör alla växt- och djurceller. Vegetabiliska oljor är en möjlig källa till triglycerider som kan polymeriseras till plast.

Två metoder används för att framställa plastmaterial från växter. Den första metoden bygger på jäsning, medan den andra använder själva växten för att tillverka plast.

Jäsning
Fermenteringsprocessen använder mikroorganismer för att bryta ner organiskt material i frånvaro av syre. Moderna konventionella processer använder genetiskt modifierade mikroorganismer speciellt utformade för de förhållanden under vilka jäsning sker och ett ämne som bryts ned av mikroorganismen. För närvarande finns det två sätt att skapa biopolymerer och bioplaster:
- Bakteriell polyesterjäsning: Jäsning involverar bakterien ralstonia eutropha, som använder socker från skördade växter, såsom spannmål, för att driva sina egna cellulära processer. En biprodukt av sådana processer är en polyesterbiopolymer, som sedan extraheras från bakterieceller.
- Mjölksyrajäsning: Mjölksyra framställs genom jäsning från socker, ungefär som den process som används för att direkt framställa polyesterpolymerer med hjälp av bakterier. Men i denna jäsningsprocess är biprodukten mjölksyra, som sedan bearbetas genom traditionell polymerisation för att producera polymjölksyra (PLA).

Plast från växter
Växter har stor potential att bli plastfabriker. Denna potential kan maximeras genom genomik. De resulterande generna kan introduceras i spannmål med hjälp av teknologier som möjliggör utveckling av nya plastmaterial med unika egenskaper. Denna genteknik gav forskare möjligheten att skapa Arabidopsis thaliana-växten. Den innehåller enzymer som bakterier använder för att tillverka plast. Bakterier skapar plast genom att omvandla dem solljus till energi. Forskare överförde genen som kodar för detta enzym till en växt, vilket gjorde att växtens cellulära processer kunde producera plast. Efter skörd släpps plasten från växten med hjälp av ett lösningsmedel. Den resulterande vätskan från denna process destilleras för att separera lösningsmedlet från den resulterande plasten.

Biopolymermarknad

Överbrygga gapet mellan syntetiska polymerer och biopolymerer
Cirka 99 % av all plast produceras eller härrör från stora icke-förnybara energikällor, inklusive naturgas, nafta, råolja och kol, som används vid tillverkning av plast både som råvara och som energikälla. En gång i tiden ansågs jordbruksmaterial vara ett alternativt råmaterial för plastproduktion, men i mer än ett decennium har de inte uppfyllt utvecklarnas förväntningar. Det främsta hindret för användningen av plaster tillverkade av jordbruksråvaror har varit deras kostnad och begränsade funktionalitet (stärkelseprodukters känslighet för fukt, bräcklighet hos polyhydroxibutyrat), samt bristande flexibilitet vid tillverkning av specialiserade plastmaterial.

Prognostiserade CO2-utsläpp

En kombination av faktorer, skyhöga oljepriser, ökat världsomspännande intresse för förnybara resurser, ökande oro för utsläpp av växthusgaser och ökat fokus på avfallshantering har förnyat intresset för biopolymerer och effektiva sätt att producera dem. Ny teknik för odlings- och bearbetningsanläggningar minskar kostnadsskillnaden mellan bioplast och syntetisk plast, samt förbättrar materialegenskaper (till exempel utvecklar Biomer PHB-kvaliteter (polyhydroxibutyrat) med ökad smälthållfasthet för extruderingsfilmer). Växande miljöhänsyn och lagstiftande incitament, särskilt i Europeiska unionen, har stimulerat intresset för biologiskt nedbrytbar plast. Genomförandet av principerna i Kyotoprotokollet tvingar oss också att ägna särskild uppmärksamhet åt biopolymerers och syntetiska materials jämförande effektivitet när det gäller energiförbrukning och CO2-utsläpp. (I enlighet med Kyotoprotokollet åtar sig Europeiska gemenskapen att minska utsläppen av växthusgaser till atmosfären med 8 % under perioden 2008–2012 jämfört med 1990 års nivåer, och Japan åtar sig att minska sådana utsläpp med 6 %).
Det uppskattas att stärkelsebaserad plast kan spara mellan 0,8 och 3,2 ton CO2 per ton jämfört med ett ton plast från fossila bränslen, där detta intervall speglar andelen petroleumbaserade sampolymerer som används i plast. För alternativa oljespannmålsbaserade plaster beräknas CO2-ekvivalenta växthusgasbesparingar till 1,5 ton per ton polyol gjord av rapsolja.

Världsmarknaden för biopolymerer
Under de kommande tio åren förväntas den snabba tillväxten på den globala plastmarknaden som upplevts under de senaste femtio åren fortsätta. Enligt prognoser kommer dagens plastkonsumtion per capita i världen att öka från 24,5 kg till 37 kg 2010. Denna tillväxt drivs främst av USA, västeuropeiska länder och Japan, men ett aktivt deltagande förväntas från länder i sydost och Östeuropa Asien och Indien, som bör stå för cirka 40 % av den globala plastkonsumtionsmarknaden under denna period. Den globala plastkonsumtionen förväntas också öka från 180 miljoner ton idag till 258 miljoner ton 2010, med betydande tillväxt inom alla kategorier av polymerer eftersom plast fortsätter att ersätta traditionella material inklusive stål, trä och glas. Enligt vissa expertuppskattningar kommer bioplaster under denna period att kunna ockupera från 1,5 % till 4,8 % av den totala plastmarknaden, vilket i kvantitativa termer kommer att variera från 4 till 12,5 miljoner ton, beroende på den tekniska utvecklings- och forskningsnivån inom området för nya bioplastpolymerer. Enligt Toyotas ledning kommer en femtedel av den globala plastmarknaden år 2020 att vara ockuperad av bioplast, vilket motsvarar 30 miljoner ton.

Marknadsföringsstrategier för biopolymerer
Att utveckla, förfina och genomföra en effektiv marknadsföringsstrategi är det mest kritiska steget för alla företag som planerar att investera mycket i biopolymerer. Trots den garanterade utvecklingen och tillväxten av biopolymerindustrin finns det vissa faktorer som inte kan ignoreras. Följande frågor bestämmer marknadsföringsstrategier för biopolymerer, deras produktion och forskningsaktiviteter inom detta område:
- Val av marknadssegment (förpackningar, jordbruk, fordon, konstruktion, målmarknader). Förbättrade bger effektivare kontroll av makromolekylära strukturer, vilket gör att nya generationer av "konsument"-polymerer kan konkurrera med dyrare "special"-polymerer. Dessutom, med tillgången på nya katalysatorer och förbättrad polymerisationskontroll, växer en ny generation av specialiserade polymerer fram, skapade för funktionella och strukturella ändamål och genererar nya marknader. Exempel är biomedicinska tillämpningar av implantat inom tandvård och kirurgi, som snabbt ökar sin utvecklingstakt.
- Grundläggande teknik: jäsningsteknik, växtodling, molekylär vetenskap, produktion av råvaror, energikällor eller bådadera, användning av genetiskt modifierade eller omodifierade organismer i processen för jäsning och produktion av biomassa.
- Nivå på stöd från regeringens politik och lagstiftningsmiljön i allmänhet: återvunnen plast konkurrerar till viss del med biologiskt nedbrytbara polymerer. Statliga föreskrifter och lagar relaterade till miljö och återvinning kan ha en positiv inverkan på att öka plastförsäljningen för en mängd olika polymerer. Att uppfylla Kyotoprotokollets åtaganden kommer sannolikt att öka efterfrågan på vissa biobaserade material.
- Utveckling av leveranskedjan inom den fragmenterade biopolymerindustrin och den kommersiella effekten av skalfördelar kontra produktförbättringar som kan säljas till högre priser.

Biologiskt nedbrytbara och petroleumfria polymerer

Plast med låg miljöpåverkan
Det finns tre grupper av biologiskt nedbrytbara polymerer på marknaden. Dessa är PHA (fytohemagglutinin) eller PHB, polylaktider (PLA) och stärkelsebaserade polymerer. Andra material som har kommersiella tillämpningar inom området biologiskt nedbrytbara plaster är lignin, cellulosa, polyvinylalkohol, poly-e-kaprolakton. Det finns många tillverkare som tillverkar blandningar av biologiskt nedbrytbara material, antingen för att förbättra egenskaperna hos dessa material eller för att minska produktionskostnaderna.
För att förbättra processparametrar och öka segheten blandas PHB och dess sampolymerer med en rad polymerer med olika egenskaper: biologiskt nedbrytbar eller icke-nedbrytbar, amorf eller kristallin med olika smält- och glastemperaturer. Blandningar används också för att förbättra egenskaperna hos PLA. Konventionell PLA beter sig ungefär som polystyren, uppvisar sprödhet och låg töjning vid brott. Men till exempel, tillsatsen av 10-15 % Eastar Bio, en biologiskt nedbrytbar polyesterbaserad petroleumprodukt producerad av Novamont (tidigare Eastman Chemical), ökar avsevärt viskositeten och, följaktligen, böjmodulen, såväl som slaghållfastheten. För att förbättra den biologiska nedbrytbarheten samtidigt som kostnaderna minskar och resurserna sparas är det möjligt att blanda polymera material med naturliga produkter, såsom stärkelse. Stärkelse är en halvkristallin polymer som består av amylas och amylopektin med olika förhållanden beroende på växtmaterial. Stärkelse är vattenlöslig och användningen av kompatibiliseringsmedel kan vara avgörande för att framgångsrikt blanda detta material med annars inkompatibla hydrofoba polymerer.

Att jämföra egenskaperna hos bioplaster med traditionella plaster

Jämförelse av PLA och stärkelsebaserad plast med traditionell petroleumbaserad plast
Egenskaper (enheter)	LDPE	PP	PLA	PLA	Stärkelsebas	Stärkelsebas
Specifik vikt (g/cm2)	<0.920	0.910	1.25	1.21	1.33	1.12
Draghållfasthet (MPa)	10	30	53	48	26	30
Draghållfasthet (MPa)	-	30	60	-		12
Dragmodul (GPa)	0.32	1.51	3.5	-	2.1-2.5	0.371
Dragförlängning (%)	400	150	6.0	2.5	27	886
Skårad Izod-styrka (J/m)	Ingen rast	4	0.33	0.16	-	-
Böjmodul (GPa)	0.2	1.5		3.8	1.7	0.18

Egenskaper hos PHB jämfört med traditionell plast

Egenskaper för biomer PHB jämfört med PP, PS och PE
	Brottgräns	Förlängning vid brott Shore A	Modul
Biomer P226	18	-	730
15-20	600	150-450
Biomer L9000	70	2.5	3600
PS	30-50	2-4	3100-3500

När det gäller jämförande kostnader är befintliga petroleumbaserade plaster billigare än bioplaster. Till exempel, industriella och medicinska kvaliteter av högdensitetspolyeten (HDPE), som också används i förpackningar och konsumentprodukter, varierar från $0,65 till $0,75 per pund. Priset på lågdensitetspolyeten (LDPE) är $0,75-$0,85 per pund. Polystyrener (PS) i genomsnitt $0,65 till $0,85 per pund, polypropener (PP) i genomsnitt $0,75 till $0,95 per pund och polyetentereftalater (PET) i genomsnitt $0,90 till $1 per pund. Som jämförelse kostar polylaktidplaster (PLA) mellan $1,75 och $3,75 per pund, stärkelsehärledda polykaprolaktoner (PCL) kostar $2,75 till $3,50 per pund och polyhydroxibutyrater (PHB) $4,75 - $7,50 per pund. För närvarande, med hänsyn till jämförande totala priser, är bioplaster 2,5 till 7,5 gånger dyrare än traditionella vanliga petroleumbaserade plaster. Men för bara fem år sedan var deras kostnad 35 till 100 gånger högre än befintliga icke-förnybara fossila bränsleekvivalenter.

Polylaktider (PLA)
PLA är en biologiskt nedbrytbar termoplast tillverkad av mjölksyra. Den är vattentät men tål inte höga temperaturer (>55°C). Eftersom det är olösligt i vatten kan mikrober i den marina miljön också bryta ner det till CO2 och vatten. Plasten liknar ren polystyren, har goda estetiska egenskaper (glans och transparens), men är för styv och skör och behöver modifieras för de flesta praktiska tillämpningar (dvs dess elasticitet ökas av mjukgörare). Liksom de flesta termoplaster kan den bearbetas till fibrer, filmer, termoformade eller formsprutade.

Struktur av polylaktid

Under produktionsprocessen mals spannmål vanligtvis först för att producera stärkelse. Stärkelsen bearbetas sedan för att producera rå dextros, som omvandlas till mjölksyra genom jäsning. Mjölksyra kondenseras för att producera laktid, en cyklisk intermediär dimer som används som monomer för biopolymerer. Laktid renas genom vakuumdestillation. En lösningsmedelsfri smältprocess öppnar sedan ringstrukturen för polymerisation, vilket ger en polymjölksyrapolymer.

Dragmodul

Naggad Izod-styrka

Böjmodul

Dragförlängning

NatureWorks, ett dotterbolag till Cargill, det största privatägda företaget i USA, producerar polylaktidpolymer (PLA) från förnybara resurser med hjälp av egen teknologi. Som ett resultat av 10 års forskning och utveckling på NatureWorks och en investering på 750 miljoner dollar bildades Cargill Dow joint venture (nu ett helägt dotterbolag till NatureWorks LLC) 2002 med en årlig produktionskapacitet på 140 000 ton. Spannmålsbaserade polylaktider, som marknadsförs under varumärkena NatureWorks PLA och Ingeo, hittar främst sina tillämpningar i termiska förpackningar, extruderade filmer och fibrer. Företaget utvecklar också tekniska möjligheter för tillverkning av formsprutade produkter.

PLA kompostbehållare

PLA, liksom PET, kräver torkning. Processtekniken liknar LDPE. Recyclater kan återpolymeriseras eller malas och återanvändas. Materialet är helt biokemiskt nedbrytbart. Ursprungligen användes det i termoplastisk plåtformning, film- och fiberproduktion, idag används detta material även för formblåsning. Liksom PET producerar spannmålsbaserad plast en rad olika och komplexa flaskformer i alla storlekar och används av Biota för att sträcka blåsformflaskor för premium källvattentappning. NatureWorks PLA enskiktsflaskor gjuts på samma formsprutnings-/orienteringsformblåsningsutrustning som används för PET utan att göra avkall på produktiviteten. Även om barriäreffektiviteten för NatureWorks PLA är lägre än PET, kan den konkurrera med polypropen. Dessutom utvecklar SIG Corpoplast för närvarande användningen av sin "Plasmax"-beläggningsteknologi för sådana alternativa material för att förbättra dess barriäreffektivitet och därför utöka sitt användningsområde. NatureWorks-material saknar värmebeständighet hos standardplaster. De börjar tappa formen vid temperaturer runt 40°C, men leverantören gör betydande framsteg när det gäller att skapa nya kvaliteter som har samma värmebeständighet som petroleumbaserade plaster, och därigenom öppnar upp nya applikationer för varma matförpackningar och drycker som säljs på take- ut eller mat som kan användas i mikrovågsugn.

Plast som minskar oljeberoendet
Ett ökat intresse för att minska polymerproduktionens beroende av petroleumresurser driver också utvecklingen av nya polymerer eller formuleringar. Med tanke på det växande behovet av att minska beroendet av petroleumprodukter ägnas särskild uppmärksamhet åt vikten av att maximera användningen av förnybara resurser som råvarukälla. Ett exempel är användningen av sojabönor för att producera biobaserad polyol Soyol som huvudråvara för polyuretan.
Plastindustrin använder flera miljarder pund fyllmedel och förstärkare varje år. Förbättrad formuleringsteknologi och nya kopplingsmedel som tillåter högre belastningsnivåer av fibrer och fyllmedel hjälper till att utöka användningen av sådana tillsatser. Fiberladdningsnivåer på 75 ppm kan bli vanligt förekommande inom en snar framtid. Detta kommer att ha en enorm inverkan på att minska användningen av petroleumbaserad plast. Den nya tekniken med högfyllda kompositer visar några mycket intressanta egenskaper. Studier av den 85 % kenaf-termoplastiska kompositen har visat att dess egenskaper, såsom böjmodul och hållfasthet, är överlägsna de flesta typer av träpartiklar, låg- och medeldensitetsspånskivor, och kan till och med konkurrera med orienterad strängskiva i vissa applikationer .

När du kommer till en butik eller besöker ett antal tematiska webbplatser har du antagligen stött på begreppen högjäst, halvjäst och andra derivat av ordet "fermenterad". Den villkorliga uppdelningen av alla teer enligt "jäsningsgraden" är erkänd och tycks inte diskuteras. Vad är oklart här? Grön - ojäst, starkt röd, pu-erh efterjäst. Men du vill gräva djupare? Fråga din konsult nästa gång hur han förstår "efterjäst" te. Och titta.

Du förstår redan haken. Detta ord kan inte förklaras. Efterjäst är ett konstgjort ord, vars enda syfte är att manövrera och placera pu-erh i det konventionella systemet att dela in teer "efter jäsningsgraden."

Enzymatisk oxidation

Problemet med sådan förvirring beror på det faktum att konceptet " oxidationsprocesser"på" jäsning" Nej, jäsning sker också, men när – vi måste lista ut det. Under tiden, låt oss prata om oxidation.

Vad vet vi om syre?

Till höger är ett färskt snitt av ett äpple. Till vänster – efter oxidation i luft.

I samband med materialet bör det noteras den höga kemiska aktiviteten hos elementet, nämligen dess oxiderande förmåga. Alla föreställer sig hur snittet av ett äpple eller banan med tiden blir svart. Vad händer? När du skär ett äpple bryter du mot cellmembranens integritet. Juice släpps. Ämnen i juicen interagerar med syre och framkallar en redoxreaktion. Det dyker upp reaktionsprodukter som inte fanns där tidigare. Till exempel, för ett äpple är det järnoxid Fe 2 O 3, som har en brun färg. och det är han som är ansvarig för mörkningen.

Vad vet vi om te?

För de flesta teer innefattar den teknologiska processen ett krossningssteg, vars syfte är att förstöra cellmembranet (se artikel om). Om vi ​​drar paralleller med ett äpple interagerar ämnen i juicen med syre från luften. Men det är viktigt att notera att redox inte är den enda reaktionen. Te är en ekologisk produkt. I alla levande system finns speciella föreningar som kallas enzymer, de är också enzymer som påskyndar kemiska reaktioner. Som du kanske gissar, "står de inte vid sidan av", utan tar en aktiv del. En hel kedja av kemiska omvandlingar uppstår när produkterna från en reaktion genomgår ytterligare kemiska omvandlingar. Och så vidare flera gånger. Denna process kallas enzymatisk oxidation.

Betydelsen av syre i denna process kan förstås från exemplet med produktion av rött te (fullständigt oxiderat, eller, som det också kallas, "fullständigt fermenterat te"). För att upprätthålla en konstant nivå av syre i rummet där rött te produceras, är det nödvändigt att tillhandahålla luftbyten upp till 20 gånger per timme, och gör det sterilt. Syre är grunden i detta fall.

Pu-erh och jäsning i sin renaste form

Låt oss fråga oss själva igen: "Vad vet vi om puerh?" Hur produceras det? Ta en titt på bilderna nedan. Ja, det här är den framtida shu puer, och det är så här den är gjord.

"Vodui" är processen för artificiell åldring av pu-erh. Jingu fabrik.

Vad ser vi? Ett stängt rum, en enorm hög med te i flera ton, täckt med tjock säckväv, en termometer med ett märke på 38 grader Celsius. Vad ser vi inte? Fuktmärke i detta rum. Tro mig, det är utanför skalan där. Tror du att syre tränger in under säckväven i djupet av stapeln? Kan vi prata om oxidation? Svaret tyder på sig självt. Självklart inte! Vad händer då med te under sådana förhållanden?

Pu-erh som en produkt av mikrobiell aktivitet

Har du någonsin varit i källare i gamla hyreshus? Troligtvis inte, men du kan föreställa dig vad du kan förvänta dig. Tuffhet och fukt. Svamp sprider sig längs väggarna och kolonier av bakterier och mikroorganismer flyger i luften. För dem är hög temperatur och luftfuktighet en idealisk livsmiljö och häckningsmiljö. Låt oss återvända till de staplade högarna av pu-erh-råvaror - samma idealiska förhållanden. Förekomsten av bakterier är en förutsättning för produktionen av både shu och shen puerh. Mikroorganismenzymer påverkar omvandlingar i te. Sålunda sker kemiska reaktioner under beredningen av pu-erh under påverkan av externa och interna (från teet självt) enzymer. Men oxidationsreaktioner är praktiskt taget uteslutna. Detta är den rena jäsningsprocessen.

Huvudslutsatser:

• Jäsning i sin rena form sker endast i pu-erh. I andra teer finns enzymatisk oxidation. I röda och oolonger är denna process önskvärd. I resten är det oönskat och stoppas så snabbt som möjligt genom värmebehandling.
• Den konventionella indelningen av teer "enligt jäsningsgraden" är inte helt korrekt.
• Vid produktion av oolong och rött te är det viktigaste närvaron av syre i luften för att upprätthålla oxidationsreaktionen och miljöns sterilitet.
• Vid framställning av pu-erh är de viktigaste faktorerna innehållet av mikroorganismer i teråvaror, luftfuktighet och temperatur för deras ökade vitala aktivitet.
• Efterjäst te är ett konstgjort koncept utformat för att passa in i systemet med att dela in teer efter jäsningsgraden, men har inte en adekvat fysisk betydelse.