Прикладные аспекты процессов биоконверсии возобновляемого растительного сырья и органических отходов

Впервые проведено фундаментальное комплексное исследование, направленное на решение важной народно-хозяйственной задачи по биоконверсии возобновляемого растительного сырья и органических отходов с добавлением биологически активных соединений. В качестве органического субстрата использованы торф, крупнотоннажные отходы сельскохозяйственных производств и перерабатывающей промышленности, в качестве добавки к органическим субстратам - химические стимуляторы (соли аскорбиновой кислоты различных металлов) и отходы пищевой промышленности. Установлены фундаментальные закономерности протекания процесса биоконверсии при варьировании широкого спектра параметров, аппаратурного оформления и технологических режимов. Изучена кинетика накопления аминокислот, а также исследован качественный и количественный аминокислотный состав конечных продуктов и ферментируемой смеси в динамике процесса биоконверсии природного органического сырья. Выполнено исследование ультразвукового воздействия на выход сахаров в продуктах биоконверсии растительного сырья и органических отходов. Изучено влияние добавок биостимуляторов, интенсифицирующих процесс ферментации, на кинетику накопления аминокислот, аминокислотный состав продуктов биоконверсии и развитие популяции микроорганизмов. Полученные данные использованы для определения наиболее эффективных биостимуляторов и нахождения оптимальных концентраций, внесение стимуляторов в которых способствует максимальному накоплению аминокислот в продукте биоферментации. Проведено кинетическое моделирование процесса накопления аминокислот и развития микробной популяции, осуществляющей процесс биоконверсии. Показано, что образование аминокислот напрямую связано с ростом численности группы аминокислотсинтезирующих микроорганизмов. Сделаны выводы относительно возможных механизмов биосинтеза аминокислот и активации этих процессов с применением исследованных биостимуляторов. В результате обобщения полученных экспериментальных данных сконструированы математические модели реакций биоферментативного получения ценных химических веществ в процессе биоконверсии органических отходов, в том числе отходов пищевой промышленности. Решена важнейшая народно-хозяйственная задача по созданию новой ресурсосберегающей, безотходной и экологически чистой технологии утилизации отходов методом биоконверсии при использовании торфонавозных смесей в качестве основного субстрата. Проведена серия опытно-промышленных испытаний процесса биоконверсии на базе Тверского государственного технического университета, Всероссийского научно-исследовательского института мелиорированных земель и ООО "Наукоемкое производство". Определены технико-экономические и технологические показатели эффективности возможного производства по утилизации отходов путем их биоконверсии с торфонавозными смесями на модульной установке. Реализация указанного процесса в промышленном масштабе позволит получать высокоэффективную продукцию сельскохозяйственного назначения при одновременном сокращении себестоимости производства.