ISSN 2227-2925 (print)
ISSN 2500-1558 (online)
12+
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ
Прикладная химия и биотехнология

Данный сайт является архивным. Актуальный сайт журнала находится по адресу vuzbiochemi.elpub.ru

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ УЛЬТРАЗВУКОМ СОЛОМЫ ПШЕНИЦЫ В СРЕДЕ ХЛОРИДА 1-БУТИЛ-3-МЕТИЛИМИДАЗОЛИЯ

Хоанг Куанг Кыонг , Евстафьев С.Н.

2017 / Том 7: номер 2 [ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ]

Выполнена термическая обработка биомассы соломы пшеницы в среде хлорида 1-бутил-3-метилимидазолия при температурах 80, 100, 120 и 140 °C с использованием ультразвукового воздействия с частотой 44 кГц и мощностью 10, 30 и 50 Вт. После обработки из соломы выделены фракции целлюлозы, гемицеллюлоз и лигнина. Полученные фракции полисахаридов подвергали ферментативному гидролизу с использованием препарата «Целлолюкс-А». С целью оптимизации процесса термообработки методом математического моделирования с использованием программы Design-Expert 8.0.5.2 исследовано изменение массовой доли сахаров ферментолиза фракций полисахаридов соломы в зависимости от технологических факторов термообработки: температуры, продолжительности и мощности облучения. Установлено, температура 103 °C, продолжительность обработки 5 мин и мощность облучения 48,5 Вт являются оптимальными условиями для максимального выхода сахаров. Расхождение между прогнозируемым и экспериментально полученным выходом сахаров составило 1,8%, что подтверждает обоснованность полученной модели.

Ключевые слова:

солома,полисахариды,хлорид 1-бутил-3-метилимидазолия,фракционирование,ультразвук,моделирование,оптимизация,straw,polysaccharides,1-butyl-3-methylimidazolium chloride,fractionation,ultrasound,modeling,optimization

Библиографический список:

  1. Brandt A., Ray M. J., To T. Q., Leak D. J., Murphy R. J., Welton, T. Ionic liquid pretreatment of lignocellulosic biomass with ionic liquid-water mixtures // Green Chemistry. 2011. V. 13, N 9. P. 2489-2499.
  2. Zhang Z-G, Chen H-Z. Enhancement of the enzymatic hydrolysis of wheat straw by pretreatment with 1-allyl-3-methylimidazolium chloride ([Amim]Cl) // African Journal of Biotechnology. 2012. V. 11, N 31. P. 8032-8037.
  3. Nawshad M., Zakaria M., Mohamad Azmi, B. K. Ionic liquid-a future solvent for the enhanced uses of wood biomass // Eur. J. Wood Prod. 2012. V. 70. P. 125-133.
  4. Tang A. M., Zhang H. W., Chen G., Xie G. H., Liang W. Z. Influence of ultrasound treatment on accessibility and regioselective oxidation reactivity of cellulose // Ultrasonics Sonochemistry. 2005. V. 12, N 6. P. 467-472.
  5. Gadhe J. B., Gupta R. B., Elder T. Surface modification of lignocellulosic fibers using high-frequency ultrasound // Cellulose. 2006. V. 13. P. 9-22. DOI: 10.1007/s10570-005-9018-z.
  6. Aliyu M., Hepher M. J. Effects of ultrasound energy on degradation of cellulose material // Ultrasonics Sonochemistry. 2000. V. 7, N 4. P. 265-268.
  7. Mikkola J.P., Kirilin A., Tuuf J.C., Pranovich A., Holmbom B., Kustov L.M., Murzin D.Y., Salmi T. Ultrasound enhancement of cellulose processing in ionic liquids: From dissolution towards functionalization // Green Chemistry. 2007. V. 9, N 11. P. 1229-1237.
  8. Swatloski R.P., Spear S.K., Holbrey J.D., Rogers R.D. Dissolution of cellulose with ionic liquids // Journal of the American Chemical Society. 2002. V. 12, N 18. P. 4974-4975.
  9. Mohan P.R., Kumar B.V., Reddy O.V.S. Optimization of pretreatment conditions for increased cellulose conversion of sugarcane bagasse using peracetic acid employing central composite design // Songklanakarin J. Sci. Technol. 2013. V. 35 , N 2. P. 177-185.
  10. Qiu Z.G.M. Aita S.M. Optimization by response surface methodology of processing conditions for the ionic liquid pretreatment of energy cane bagasse // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2014. V. 89, N 5. P. 682-689. DOI:10.1002/jctb.4167.
  11. Anupama M.P., Mahesh D.G., Ayyanna C. Optimization of fermentation medium for the production of Ethanol from Jaggery using box-behnken design // International Journal of Applied Biology and Pharmaceutical Technology. 2010. V. 1. P. 34-45.
  12. Fang H., Zhao C., Song X. Optimization of enzymatic hydrolysis of steam-exploded corn stover by two approaches: Response surface methodology or using cellulase from mixed cultures of Trichoderma reesei RUT- C30 and Aspergillus niger NL02 // Bioresource Technology. 2010. V. 101, N 11. P. 4111-4119.
  13. Tian S., Wang Z., Fan Z., Zuo L. Optimization of CO2 laser-based pre-treatment of corn stover using response surface methodology // Bioresource Technology. 2011. V. 102, N 22. P. 10493-10497.
  14. Евстафьев С.Н., Хоанг К.К. Влияние условий обработки на выход и состав продуктов фракционирования соломы пшеницы в среде хлорида 1-бутил-3-метилимидазолия // Химия растительного сырья. 2016. N 4. С. 27-34. DOI: 10.14258/jcprm.2016041308.
  15. Dubois M., Gilles K.A. Colorimetric method for determination of sugars and related substances // Analyt. Chem. 1956. V. 28. P. 350-356.
  16. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. М.: Высш. шк., 1985. 327 с.
  17. Draper N.R., Smith H. Applied Regression Analysis. Third Edition. New Jersey, John Wiley & Sons, 1998, 736 p.
  18. Frees E.W. Regression modeling with actuarial and financial applications. New York: Cambridge University Press, 2009. 584 p.
  19. Floudas C.A., Paralos P.M. Encyclopedia of optimization. Second Edition. New York: Springer, 2008. 4622 p.

Файлы:

Язык
Отправить статью
Для отправки статьи перейдите на актуальный сайт журнала.
Количество скачиваний:1298