Zeitschrift für Physikalische Chemie und Biophysik
Offener Zugang

Abstrakt

Umwandlung von Lignozellulose in Biokraftstoff

Nischchal Baniya

Zur Fraktionierung von Maisstängeln wurde ein zweistufiger Prozess unter Verwendung von Ammoniak und heißem Wasser untersucht. Um den Fraktionierungsprozess zu optimieren, sodass die Hemicellulose-Ausbeute und -Reinheit im flüssigen Hydrolysat maximiert wurden, wurden die Experimente unter Einsatz der Response Surface Methodology (RSM) durchgeführt. Ein Central Composite Design (CCD) wurde verwendet, um die Wirksamkeit und Wechselwirkungen der Faktoren zu bewerten und zu bestätigen. Die optimalen Fraktionierungsbedingungen wurden wie folgt ermittelt: (1) Reaktor der ersten Stufe, betrieben im Batchbetrieb mit einer 15%igen NH4OH-Lösung (WNH3 =15%) bei einem Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis von 1:10, 60 °C und 24 h; (2) Perkolationsreaktor der zweiten Stufe, betrieben mit heißem Wasser bei 20 ml/min, 200 °C und 10 min. Das Modell sagte unter diesen Bedingungen eine Xylan-Ausbeute von 51,5 % und eine Xylan-Reinheit von 82,4 % voraus. Experimente bestätigten, dass die maximale Xylan-Rückgewinnungsausbeute und -Reinheit unter optimalen Reaktionsbedingungen 54,7 % bzw. 83,9 % betrugen.

 Methoden Materialien

 Luftgetrocknetes Maismehl, bestehend aus Stängeln, Blättern, Quasten, Schalen und Kolben

 Versuchsaufbau und Betrieb

Maisstängel wurden 24 Stunden lang bei 60 °C mit einer 15%igen NH4OH-Lösung (WNH3 = 15 %) in Glasmedienflaschen (Fischer Kat.-Nr. 06-414-1C) behandelt. Das Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis wurde bei 1:10 gehalten.

Zweite Stufe: Heißwasserbehandlungen

Das Reaktorsystem für die zweite Behandlungsstufe besteht aus einem Durchflusssäulenreaktor mit Vorheizspule, einer HPLC-Pumpe (Hochleistungsflüssigkeitschromatographie) (Pumpe Serie II, Chrom Tech, Inc., MN), einem temperaturprogrammierbaren GC-Ofen (Gaschromatographie), Lösungsbehältern und einem Probenzylindertank.

Enzymatischer Verdaulichkeitstest

Die enzymatische Verdaulichkeit der durch zweistufige Fraktionierung gewonnenen Feststoffproben wurde gemäß dem NREL-Standardverfahren für chemische Analysen und Tests doppelt bestimmt.

Ergebnisse und Diskussion

RSM

Die optimalen Reaktionsbedingungen für die erste Behandlungsstufe mit 15%iger NH4OH-Lösung (WNH3 =15%) wurden gewählt am

 

Grundlage der vorherigen Studie wie folgt: 1:10 Feststoff-Flüssigkeits-Verhältnis unter Verwendung einer 15%

NH4OH-Lösung (WNH3 =15%) und 60 °C für 24 h