PL235819B1 - Sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych - Google Patents
Sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych Download PDFInfo
- Publication number
- PL235819B1 PL235819B1 PL414796A PL41479615A PL235819B1 PL 235819 B1 PL235819 B1 PL 235819B1 PL 414796 A PL414796 A PL 414796A PL 41479615 A PL41479615 A PL 41479615A PL 235819 B1 PL235819 B1 PL 235819B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- straw
- ozone
- raw material
- rye
- minutes
- Prior art date
Links
- 239000010902 straw Substances 0.000 title claims description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 238000011138 biotechnological process Methods 0.000 title claims description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims description 6
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 5
- 239000008399 tap water Substances 0.000 claims description 4
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 description 13
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 8
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 7
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 6
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- LKDRXBCSQODPBY-VRPWFDPXSA-N D-fructopyranose Chemical compound OCC1(O)OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O LKDRXBCSQODPBY-VRPWFDPXSA-N 0.000 description 4
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 3
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 2
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 2
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005904 alkaline hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003181 biological factor Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 235000019621 digestibility Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 238000009920 food preservation Methods 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 235000021374 legumes Nutrition 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005949 ozonolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych, umożliwiający zwiększenia dostępności związków węgla organicznego w niej zawartych dla mikroorganizmów biorących udział w procesach biotechnologicznych.
W związku z wyczerpywaniem się energetycznych surowców nieodnawialnych takich jak ropa naftowa, węgiel kamienny i brunatny czy gaz ziemny poszukuje się nowych źródeł energii. W ostatnich latach najczęściej wykorzystywanymi surowcami odnawialnymi są słońce, wiatr, woda oraz biomasa. W Polsce biomasa roślinna często wykorzystywana jest jako dodatek w procesie współspalania z węglem kamiennym, co ma zarówno pozytywne jak i negatywne skutki dla gospodarki. Polska jest znaczącym producentem żyta, co skutkuje dużą ilością słomy żytniej. Słoma ta częściowo jest wykorzystywana na cele rolnicze, ale może stanowić dobre źródło energii odnawialnej. Biomasa roślinna może służyć jako surowiec w procesach biotechnologicznych, na przykład w procesie fermentacji beztlenowej. W celu podniesienia efektywności tych procesów konieczne jest zastosowanie obróbki wstępnej surowca.
Znane są sposoby obróbki wstępnej słomy żytniej przy użyciu czynników chemicznych, fizycznych i biologicznych. Spośród czynników chemicznych najczęściej stosowane są hydrolizy kwasowa, zasadowa, obróbka cieczami jonowymi, rozpuszczalnikami organicznymi. Do obróbki wstępnej materiałów lignocelulozowych może być użyty również ozon, który najczęściej jest wykorzystywany do dezynfekcji ścieków, zabezpieczania żywności.
I tak w czasopiśmie Bioresource Technology 100 (2009), 1608-1613 opisano zastosowanie ozonowania do rozkładu lignin, hemiceluloz i celuloz obecnych w słomach zbóż.
W czasopiśmie Bioresource Technology, Volume 179, March 2015, Pages 444-451 opisano zastosowanie ozonolizy wraz z mechaniczną obróbką do polepszania efektywności scukrzania słomy kukurydzianej.
W czasopiśmie Chemical Engineering Transactions Volume 21, 2010 ujawniono wykorzystanie ozonu do obróbki wstępnej materiałów lignocelulozowych, w tym słomy żytniej, w celu zwiększenia uzysku cukrów do produkcji bioetanolu. Proces ozonowania prowadzi się przy wilgotności materiału 40%, prędkości przepływu ozonu 60 l/ godzinę i przy stężeniu ozonu 2,7% w/w.
Z opisu patentowego PL 204288 znany jest sposób obróbki ozonem materiałów roślinnych, jak ziarna pszenicy, nasiona innych roślin zbożowych i roślin strączkowych, w celu poprawy właściwości mąki uzyskiwanej z tych materiałów roślinnych, wykorzystywanej w przemyśle piekarskim i cukierniczym. W sposobie tym niezmielony materiał roślinny poddaje się nawilżaniu wstępnemu w czasie nie krótszym niż 24 godziny do uzyskania wilgotności ziaren 16-18% oraz nawilżaniu uzupełniającemu do uzyskania zawartości wilgoci w ziarnie 19-23%, przez dodawanie wody zawierającej środek modyfikujący jej pH do 3-6 lub 8-12. Następnie wystawia materiał roślinny na działanie ozonu rozpuszczonego w tlenie w ilości 80-140 g ozonu/m3 tlenu, stosując 6-20 g ozonu/kg materiału roślinnego przy ciśnieniu tlenu zawierającego ozon 200-1100 mbarów.
W publikacjach WO030000070 i US2004188044 dotyczących wytwarzania substancji lignocelulozowych o wysokim stopniu strawności, między innymi słomę żytnią lub pszeniczną, po ewentualnym zwilżeniu wodą rozpylaną w ilości 1-6% masy tej słomy, poddaje się działaniu gazu zawierającego ozon w ilości 80-200 g/m3 w czasie 8-40 minut przy ciśnieniu gazu ozonowanego 0,6-1,5 bar.
Sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych, w drodze nawilżenia słomy wodą, a następnie poddania nawilżonej słomy działaniu ozonu rozpuszczonego w tlenie w ilości 50-150 g/m3 tlenu, w czasie 15-60 minut, w temperaturze 15-25°C, według wynalazku charakteryzuje się tym, że słomę nawilża się wodą destylowaną lub wodociągową o pH 6,5-7,2 stosując 5-10 cm3 wody na 1 g surowca roślinnego, w czasie 5-10 minut, natomiast obróbkę ozonem nawilżonej słomy prowadzi się ozonem przepływającym z szybkością 0,1-1 dm3/minutę.
Sposób obróbki według wynalazku umożliwia zwiększenia dostępności związków węgla organicznego zawartych w słomie żytniej dla mikroorganizmów biorących udział w procesach biotechnologicznych. Umożliwia bowiem zwiększenie uzysku ze słomy cukrów redukujących 0,7-7,4 razy, lotnych kwasów tłuszczowych 2,3-33 razy, zwiększenie chemicznego zapotrzebowania na tlen 0,4-12 razy, w porównaniu ze słomą żytnią nie poddaną procesowi ozonowania.
PL 235 819 B1
Przedmiot wynalazku ilustrują poniższe przykłady.
P r z y k ł a d I
Do pojemnika o pojemności 250 cm3, zawierającego 5 g słomy żytniej wprowadzono 50 cm3 wody wodociągowej na czas 5 minut. Następnie nawilżoną słomę poddano procesowi ozonowania stosując tlen zawierający 50 g ozonu/m3 przepływający z szybkością 0,1 dm3/minutę, w czasie 15 minut, w temperaturze 25°C.
Słoma po obróbce zawierała 1,13 g CeHi2O6/dm3 cukrów redukujących, 0,73 g CH3COOH/m3 lotnych kwasów tłuszczowych (LKT), a chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT) było równe 3,07 g O2/m3, co stanowiło wzrost odpowiednio o 235%, 386% i 191% w stosunku do tych samych parametrów w słomie nie poddanej procesowi ozonowania.
P r z y k ł a d II
Do pojemnika o pojemności 250 cm3, zawierającego 10 g słomy żytniej wprowadzono 100 cm3 wody wodociągowej na czas 10 minut. Następnie nawilżoną słomę poddano procesowi ozonowania stosując tlen zawierający 50 g ozonu/m3, przepływający z szybkością 0,9 dm3/minutę, w czasie 60 minut, w temperaturze 25°C.
Słoma po obróbce zawierała 2,06 g C6H12O6/dm3 cukrów redukujących, 1,39 g CH3COOH/m3 LKT, ChZT było równe 4,76 g O2/m3, co stanowiło wzrost odpowiednio o 429%, 732% i 296% w stosunku do tych samych parametrów w słomie nie poddanej procesowi ozonowania.
P r z y k ł a d III
Do pojemnika o pojemności 250 cm3, zawierającego 15 g słomy żytniej wprowadzono 100 cm3 wody destylowanej na czas 10 minut. Następnie nawilżoną słomę poddano procesowi ozonowania stosując tlen zawierający 150 g ozonu/m3, przepływający z szybkością 0,3 dm3/minutę, w czasie 15 minut, w temperaturze 25°C.
Słoma po obróbce zawierała 1,84 g C6H12O6/dm3 cukrów redukujących, 1,16 g CH3COOH/m3 LKT, ChZT było równe 4,64 g O2/m3, co stanowiło wzrost odpowiednio o 383%, 611 % i 288% w stosunku do tych samych parametrów w słomie nie poddanej procesowi ozonowania.
P r z y k ł a d IV
Do pojemnika o pojemności 250 cm3, zawierającego 10 g słomy żytniej wprowadzono 50 cm3 wody destylowanej na czas 5 minut. Następnie nawilżoną słomę poddano procesowi ozonowania stosując tlen zawierający 150 g ozonu/m3, przepływający z szybkością 0,4 dm3/minutę, w czasie 30 minut, w temperaturze 25°C.
Słoma po obróbce zawierała 3,19 g C6H12O6/dm3 cukrów redukujących, 6,01 g CH3COOH/m3 LKT, ChZT było równe 17,71 g O2/m3, co stanowiło wzrost odpowiednio o 664%, 3165% i 1100% w stosunku do tych samych parametrów w słomie nie poddanej procesowi ozonowania.
P r z y k ł a d V
Do pojemnika o pojemności 250 cm3, zawierającego 15 g słomy żytniej wprowadzono 150 cm3 wody destylowanej na czas 5 minut. Następnie nawilżoną słomę poddano procesowi ozonowania stosując tlen zawierający 100 g ozonu/m3, przepływający z szybkością 1,0 dm3/minutę, w czasie 60 minut, w temperaturze 25°C.
Słoma po obróbce zawierała 3,64 g C6H12O6/dm3 cukrów redukujących, 6,13 g CH3COOH/m3 LKT, ChZT było równe 18,92 g O2/m3, co stanowiło wzrost odpowiednio o 737%, 3226% i 1175% w stosunku do tych samych parametrów w słomie nie poddanej procesowi ozonowania.
Claims (1)
1. Sposób obróbki-wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych, w drodze nawilżenia słomy wodą, a następnie poddania nawilżonej słomy działaniu ozonu rozpuszczonego w tlenie w ilości 50-150 g/m3 tlenu, w czasie 15-60 minut, w temperaturze 15-25°C, znamienny tym, że słomę nawilża się wodą destylowaną lub wodociągową o pH 6,5-7,2 stosując 5-10 cm3 wody na 1 g surowca roślinnego, w czasie 5-10 minut, natomiast obróbkę ozonem nawilżonej słomy prowadzi się ozonem przepływającym z szybkością 0,1-1 dm3/minutę.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL414796A PL235819B1 (pl) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | Sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL414796A PL235819B1 (pl) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | Sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL414796A1 PL414796A1 (pl) | 2017-05-22 |
| PL235819B1 true PL235819B1 (pl) | 2020-10-19 |
Family
ID=58709084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL414796A PL235819B1 (pl) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | Sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL235819B1 (pl) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL442174A1 (pl) * | 2022-09-01 | 2024-03-04 | Politechnika Łódzka | Sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych |
-
2015
- 2015-11-16 PL PL414796A patent/PL235819B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL414796A1 (pl) | 2017-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Schnurer et al. | Microbiological handbook for biogas plants | |
| Ziemiński et al. | Effect of enzymatic pretreatment on anaerobic co-digestion of sugar beet pulp silage and vinasse | |
| Rahman et al. | Anaerobic co-digestion of poultry droppings and briquetted wheat straw at mesophilic and thermophilic conditions: Influence of alkali pretreatment | |
| Mahmod et al. | Operation performance of up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) bioreactor for biohydrogen production by self-granulated sludge using pre-treated palm oil mill effluent (POME) as carbon source | |
| Deepanraj et al. | Biogas generation through anaerobic digestion process-an overview | |
| Roati et al. | Preliminary evaluation of the potential biogas production of food-processing industrial wastes | |
| Jin et al. | Performance enhancement by rumen cultures in anaerobic co-digestion of corn straw with pig manure | |
| Sánchez-Sánchez et al. | Two-phase Olive mill waste: A circular economy solution to an imminent problem in Southern Europe | |
| Almaraz-Sánchez et al. | Processing agroindustry by‐products for obtaining value‐added products and reducing environmental impact | |
| Pilarski et al. | The impact of extrusion on the biogas and biomethane yield of plant substrates | |
| BR112019027367A2 (pt) | separação de vinhaça fracionada e produtos de alimentação | |
| CN102747107A (zh) | 一种沼气发酵的方法 | |
| CN105026321B (zh) | 谷物加工 | |
| Zheng et al. | Improving the anaerobic digestion of switchgrass via cofermentation of rumen microorganisms (rumen bacteria, protozoa, and fungi) and a biogas slurry | |
| Razia et al. | Agro-based sugarcane industry wastes for production of high-value bioproducts | |
| Pan et al. | A novel hydraulic biogas digester controlling the scum formation in batch and semi-continuous tests using banana stems | |
| Saritpongteeraka et al. | Co-fermentation of oil palm lignocellulosic residue with pig manure in anaerobic leach bed reactor for fatty acid production | |
| Camarena-Martínez et al. | Effects of experimental parameters on methane production and volatile solids removal from tomato and pepper plant wastes | |
| Wang et al. | Performance and mechanism of various microaerobic pretreatments on anaerobic digestion of tobacco straw | |
| Silva et al. | Biological pretreatment of cassava husk with Aspergillus niger ATCC 1004 to improve biogas production | |
| Colla et al. | Waste biomass and blended bioresources in biogas production | |
| EP3469086B1 (en) | Process for treating and generating energy from biomasses | |
| PL235819B1 (pl) | Sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych | |
| Martínez et al. | Biogas potential of residues generated by the tomato processing industry under different substrate and inoculum conditions | |
| Priambodo et al. | The impact of thermal pretreatment on biohydrogen production from palm oil mill effluent (POME) through hydrolysis-acidogenesis |