Prevence vzniku odpadu - Ústav konzervace potravin

Prevence vzniku odpadu
1
Možnosti uplatnění biokatalýzy a
biotechnologií
• Biotechnologie – energetické i mimoenergetické
využití odpadů. Význam u zemí, které nedisponují
ekonomicky výhodnými nerostnými a surovinovými
zdroji
• Odpady ze zemědělství a potravinářství – izolace
enzymů, substrát pro fermentaci mikroorganismů
• Chemický a farmaceutický průmysl – získávání
čistých látek (optická čistota)
2
Způsoby přípravy organických látek
• 1. izolace z přírodního materiálu, nejčastěji extrakcí z
rostlin a živočišných orgánů
• 2. totální chemické syntézy
• 3. částečné chemické syntézy, vycházející z
přírodních produktů, resp. surovin
• 4. přirozené nebo řízené biosyntézy
• 5. enzymové transformace přírodních produktů nebo
chemicky syntetizovaných substrátů
3
Nejvýznamnější enzymové transformace:
 Oxidace ethylalkoholu na kyselinu octovou pomocí
Bacterium xylinum (Paster 1862)
 Oxidace D-glukosy na kyselinu D-glukonovou
pomocí Acetobacter aceti (Boutroux 1880)
 Oxidace sorbitu (D-glucitolu) na L-sorbosu pomocí
Acetobacter sp. (Bertrand 1896)
4
Mikrobiální transformace steroidů
• 11α-hydroxylace progesteronů pomocí Rhizopus
arrhizus (Peterson a Murray 1952)
• Zavedení D1-dvojné vazby do 3-keto-4-enesteroidů
pomocí Corynebacterium simplex (Nobile 1955)
• 11β–hydroxylace C21-steroidů pomocí Curvularia
lunata (Shull a Kita 1955)
• 16 α–hydroxylace 9α– fluorhydrokortisonu pomocí
Streptomyces roseochromogeneses (Thoma 1955)
5
Použití biokatalýzy ve farmacii,
biochemickém a potravinářském průmyslu
1) Katalýza širokého spektra reakcí za mírných
podmínek, minimální tvorba vedlejších produktů
2) Selektivnost enzymových reakcí
3) Velká účinnost katalyzátoru
4) Získání velmi čistého produktu
5) Další výhody – ekonomie, bezpečnost a nízká
energetická náročnost a pracovní a životní prostředí
6
Specifita enzymových reakcí
a) Reakční neboli účinková specifita enzymů
b) Substrátová specifita enzymů
Dělení enzymů podle substrátové specifity
1) Enzymy mající absolutní specifitu
2) Enzymy vykazují absolutní skupinovou specifitu
3) Enzymy s relativní skupinovou specifitou
c) Stereospecifita
7
Stereospecifita enzymů z hlediska reagujících
substrátů
a) Enantiomerní specifita – nevýhodná, do reakce
vstupuje racemická směs jeden enantiomer zůstává
nezreagován.
b) Prochirální specifita – získání chirálního produktu
c) Regioselektivita – představuje schopnost enzymu
transformovat danou skupinu atomů na určitém
místě molekuly substrátu
8
Stereospecifická adice HCN na
aldehydy
COOH
H
OH
R
CN
CH2NH2
R – CH = O
+ HCN
H
OH
H
OH
R
R
COR1
H
OH
R
9
Potraviny z odpadů
• Řešení problému globálního nedostatku živin
• Recyklace živin ze zemědělských odpadů
• Rozklad mikroorganismy na jednodušší látky a
vytvoření biomasy mikroorganismů.
• Zpracování celulosy a lignocelulosy
• Výroba: alkoholů, antibiotik, organických kyselin a
enzymů
10
Schéma pro výrobu bílkovin z odpadu
odpady
balení
separace
dehydratace
konverze
zakoncentrování
Teplo
pasterace
CO2
produkt
sterilace
fermentace
Mikroorganismy
Doplňkové živiny
Kyslík
11
Získávání energie z odpadů
• Z odpadů ze zemědělství, lesnictví a
potravinářství
• Hydrolýza polysacharidů a následná
fermentace cukerných jednotek na ethanol
• Methanizace – bioplyn a stabilizovaný odpad
• Kal - řasy – methan
• Hydroponie
12
Schéma tvorby syntetického paliva z biomasy a odpadů
slunce
fotosyntéza
spalování
CO2 v atmosféře
Růst biomasy
sklizeň
Syntetická paliva
konverze
sklizeň
potraviny
konverze
spotřeba
odpady
13
Obalové materiály
• Skupina výrobků – velmi rozšířená, problémová
likvidace
• Obal po vyprázdnění – obtížné a velmi nápadné
břemeno
• Nejjednodušší řešení – nebalit- vyšší ekonomické
zatížení – kažení potravin, poškození, znehodnocení
výrobků, problémy při přepravě, skladování, prodeji.
14
Dosažení menšího ekonomického zatížení:
a) Funkční způsob balení
b) Snížení spotřeby obalových materiálů – vhodná
konstrukce obalu, vývoj vylehčených obalů
c) Využívání vratných obalů – mechanicky odolné
obaly
d) Zajištění recyklace – opětovného zpracování
použitých obalů.
15
Kritéria používání ekologických obalů:
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
Obnovitelnost surovinových zdrojů
Negativní vlivy na přírodní prostředí
Spotřeba energie
Znečištění půdy vody a ovzduší
Produkce pevných odpadů
Bezpečnost a toxicita
Opakované použití obalu
16
EXKURZE
2. 12. 2009
9:00
Zápis na exkurzi na nástěnce ústavu
Konzervace potravin a technologie masa
ZEVO
Spalovna
Malešice
•Nutnost bezpečné obuvi (s rovnou
podrážkou).
•Upozornit, že účast není vhodná pro
osoby, kterým dělá problémy chůze po
roštnicích ve vysokých patrech (průhled
dolů) a po točitých vysokých
schodištích.
•Při vstupu do ZEVO všichni účastníci
budou seznámeni s bezpečnostními
pravidly a vstupují do ZEVO na vlastní
nebezpečí.
•V prostorách ZEVO je zakázáno
fotografování a kamerování.
17