Сибирский федеральный университет

Перевод названия: Optimization of the Hydrolysis Process of Microcrystalline Cellulose with Concentrated Sulphuric Acid

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2016

Идентификатор DOI: 10.15372/KhUR20160612

Ключевые слова: микрокристаллическая целлюлоза, гидролиз, концентрированная серная кислота, глюкоза, выход, оптимизация, ингибиторы ферментации, microcrystalline cellulose, hydrolysis, concentrated sulphuric acid, glucose, yield, optimization, fermentation inhibitors

Аннотация: Изучено влияние условий (температуры, жидкостного модуля, продолжительности) гидролиза микрокристаллической целлюлозы (МКЦ) 80 % H2SO4 на степень конверсии целлюлозы и на выход глюкозы. Основное преимущество использования концентрированной серной кислоты в гидролизе целлюлозы, по сравнению с ее разбавленными растворами, заключается в достижении высокого выхода моносахаров при невысокой температуре и атмосферном давлении при сниженных энергозатратах. Экспериментальными и расчетными методами установлены оптимальные режимные параметры процесса гидролиза МКЦ, при которых достигается максимальный выход глюкозы и минимальное содержание примесей, ингибирующих ферментативный синтез биоэтанола. Для математической обработки данных использован пакет прикладных программ Statgraphics Centurion XVI, блок DOE (Design of Experiment). Анализ выявил существенное влияние на степень конверсии целлюлозы трех главных факторов: Х1, Х 2 и Х 3 - температуры гидролиза, продолжительности и жидкостного модуля соответственно, а на выход глюкозы - факторов Х 2 и Х 3. Индивидуальный состав и содержание моносахаров в полученных гидролизатах исследовали хроматографическим методом с использованием газового хроматографа Varian-450 GC. Определение количественного содержания микропримесей фурфурола, 5-гидроксиметилфурфурола (5-ГМФ) и левулиновой кислоты в образцах глюкозных гидролизатов проводили методом ВЭЖХ с использованием жидкостного микроколоночного хроматографа “Милихром А-02”. У гидролизата, полученного в условиях, близких к оптимальным, выход глюкозы составляет 98.7 мас. %, а содержание ингибиторов ферментативных процессов (фурфурола, 5-ГМФ и левулиновой кислоты) существенно ниже допустимых значений. The effect of conditions (temperature, liquid module, and duration) of monocrystalline cellulose (MCC) hydrolysis with 80 % H2SO4 on the conversion degree of cellulose and on the yield of glucose was studied. The major advantage of the use of concentrated sulphuric acid in cellulose hydrolysis, in comparison with its diluted solutions, consists in achieving high yields of monosugars at low temperature and at atmospheric pressure at reduced power imputs. The optimum operating parameters of the process of MCC hydrolysis, at which the maximum yield of glucose and the minimum content of admixtures that inhibit the enzymatic synthesis of bioethanol are reached, were determined by experimental and calculation methods. Statgraphics Centurion XVI software package, DOE block (Design of Experiment) was used for mathematical data processing. Analysis detected a significant impact of three major factors on the conversion degree of cellulose: Х1, Х2 and Х3 - hydrolysis temperature, duration and liquid module, respectively, and on the yield of glucose - factors X1, Х2 and Х3. The individual composition and content of monosugars in the hydrolysates obtained was studied by the chromatographic method using a Varian-450 GC gas chromatograph. The determination of the quantitative content of furfural, 5-hydroxymethylfurfyral (5-HMF) and in samples of glucose hydrolysates was carried out by the HPLC method using a Milichrom A-02 microcolumn liquid chromatograph. The yield of glucose in the hydrolysate obtained under conditions close to optimum is 98.7 mass %, and the content enzymatic processes inhibitors (furfural, 5-HMF, and levulinic acid) is significantly lower than the permissible values.

Журнал: Химия в интересах устойчивого развития

Выпуск журнала: Т. 24, № 6

Номера страниц: 811-819

ISSN журнала: 08698538

Место издания: Новосибирск

Издатель: Федеральное государственное унитарное предприятие Издательство Сибирского отделения Российской академии наук

• ЯЦЕНКОВА ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВНА (Институт химии и химической технологии Сибирского отделения РАН)
• ПЕН РОБЕРТ ЗУСЬЕВИЧ (Сибирский государственный технологический университет)
• СКРИПНИКОВ АНДРЕЙ МИХАЙЛОВИЧ (Институт химии и химической технологии Сибирского отделения РАН)
• БЕРЕГОВЦОВА НАТАЛЬЯ ГРИГОРЬЕВНА (Институт химии и химической технологии Сибирского отделения РАН)
• КУЗНЕЦОВ БОРИС НИКОЛАЕВИЧ (Сибирский федеральный университет)

• Ядро РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК