Preview

Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология

Расширенный поиск

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

https://doi.org/ 10.21285/2227-2925-2017-7-2-105-112

Полный текст:

Аннотация

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.

Об авторах

Хоанг Куанг Кыонг
Иркутский национальный исследовательский технический университет
Россия


С. Н. Евстафьев
Иркутский национальный исследовательский технический университет
Россия


Список литературы

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.


Для цитирования:


Хоанг Куанг Кыонг ., Евстафьев С.Н. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ УЛЬТРАЗВУКОМ СОЛОМЫ ПШЕНИЦЫ В СРЕДЕ ХЛОРИДА 1-БУТИЛ-3-МЕТИЛИМИДАЗОЛИЯ. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2017;7(2):105-112. https://doi.org/ 10.21285/2227-2925-2017-7-2-105-112

For citation:


Hoang Quang Cuong ., Evstaf’Ev S.N. OPTIMIZATION OF WHEAT STRAW ULTRASOUND PROCESSING IN THE ENVIRONMENT OF 1-BUTYL-3-METHYLIMIDAZOLIUM CHLORIDE. Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2017;7(2):105-112. (In Russ.) https://doi.org/ 10.21285/2227-2925-2017-7-2-105-112

Просмотров: 15


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2227-2925 (Print)
ISSN 2500-1558 (Online)