PL236525B1 - 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
- PL236525B1 PL236525B1 PL428597A PL42859719A PL236525B1 PL 236525 B1 PL236525 B1 PL 236525B1 PL 428597 A PL428597 A PL 428597A PL 42859719 A PL42859719 A PL 42859719A PL 236525 B1 PL236525 B1 PL 236525B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- straw
- hydrolysis
- treatment
- rye
- rye straw
- Prior art date
Links
- 239000010902 straw Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000011138 biotechnological process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract description 5
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 10
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 5
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000007073 chemical hydrolysis Effects 0.000 description 5
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 5
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 5
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 5
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 4
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 3
- 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 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 2
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 2
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 2
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 2
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 244000052363 Cynodon dactylon Species 0.000 description 1
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005904 alkaline hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 239000003181 biological factor Substances 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009283 thermal hydrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych polega na tym, że rozdrobnioną słomę żytnią, przed procesem hydrolizy, nawilża się 1 - 10% roztworem wodnym kwasu siarkowego w temperaturze pokojowej okresowo ją mieszając i następnie prowadzi hydrolizę kwasową nawilżonej słomy w temperaturze 121°C.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych, w celu zwiększenia dostępności związków węgla organicznego w niej zawartych dla mikroorganizmów wykorzystywanych w procesach biotechnologicznych.
Istniejące zagrożenie wyczerpywania się surowców kopalnych spowodowało, iż zaczęto poszukiwać alternatywnych rozwiązań. W energetyce zaczęły być szeroko stosowane surowce odnawialne, takie jak woda, słońce, wiatr czy biomasa. W przypadku biomasy roślinnej, do której zalicza się również słoma żytnia, procesy biotechnologiczne, nie osiągają pełnej teoretycznej wydajności. Związane jest to z faktem, iż materiały lignocelulozowe zawierają celulozę (czyli substrat najchętniej wykorzystywany przez mikroorganizmy) wbudowaną w hemicelulozę i ligniny. Dopiero rozluźnienie struktury, wyeliminowanie tych dwóch polimerów powoduje, iż biomasa roślinna jest bardziej dostępna dla różnych grup mikroorganizmów biorących udział w procesach biotechnologicznych. Słoma żytnia jest substratem dla różnego rodzaju procesów biotechnologicznych na przykład fermentacji beztlenowej, ale w celu podniesienia efektywności tych procesów konieczna jest obróbka wstępna tego surowca.
Znane są sposoby obróbki wstępnej substratów roślinnych przy użyciu czynników chemicznych, fizycznych i biologicznych. Spośród czynników chemicznych najczęściej stosowane są hydrolizy kwasowa, zasadowa, obróbka cieczami jonowymi, rozpuszczalnikami organicznymi. W celu zwiększenia wydajności procesów hydrolizy stosuje się mieszane formy obróbki i tak na przykład przed hydrolizą chemiczną przeprowadza się hydrolizę termiczną lub obróbkę mechaniczną.
W czasopiśmie Bioresource Technology 162 (2014), s.213-217 opisano obróbkę wstępną kolb kukurydzianych polegającą na ich hydrolizie chemicznej przy użyciu rozcieńczonego kwasu siarkowego o stężeniu 0,05-0,05 M. Obróbka ta poprzedzała hydrolizę enzymatyczną kolb kukurydzianych.
W czasopiśmie Bioresource Technology 96 (2005), s. 1599-1606 opisano obróbkę wstępną słomy żytniej i trawy bermudzkiej w drodze hydrolizy chemicznej rozcieńczonym kwasem siarkowym użytym w ilości 0,6-1,5% w/w w temperaturze 121°C w czasie 30-90 minut.
W czasopiśmie Chemical Engineering Journal vol. 260 (2015) s.20-27 opisano obróbkę wstępną słomy pszennej w drodze hydrolizy chemicznej przy wykorzystaniu 0,05-1% kwasu siarkowego w temperaturze 60-230°C.
Sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych, z wykorzystaniem hydrolizy kwasowej przy użyciu kwasu siarkowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że słomę żytnią rozdrobnioną do wielkości cząstek 0,2-15 mm przed procesem hydrolizy nawilża się 1-10% roztworem wodnym kwasu siarkowego użytym w ilości 10-15 cm3/g rozdrobnionej słomy w temperaturze pokojowej (20-25°C) w czasie 5-15 minut okresowo ją mieszając i następnie prowadzi hydrolizę kwasową nawilżonej słomy utrzymując ją w temperaturze 121°C przez okres 30-120 minut.
Sposób obróbki wstępnej słomy według wynalazku znacznie skuteczniej zwiększa dostępność związków węgla organicznego zawartych w słomie żytniej dla mikroorganizmów biorących udział w procesach biotechnologicznych w porównaniu ze znanymi sposobami obróbki wstępnej wykorzystującymi hydrolizę kwasową. Sposób według wynalazku umożliwia bowiem zwiększenie uzysku ze słomy cukrów redukujących 3,8-100 razy, zawartości glukozy 0,2-33 razy, zawartości ksylozy 4,75-40,12 razy w porównaniu ze słomą żytnią nie poddaną procesowi hydrolizy chemicznej.
Przedmiot wynalazku ilustrują poniższe przykłady.
P r z y k ł a d I g słomy żytniej rozdrobnionej na cząstki o wymiarach 0,2-15 mm, umieszczonej w pojemniku o objętości 250 cm3 nawilżono 1% roztworem wodnym kwasu siarkowego (VI) użytym w ilości 100 cm3 w temperaturze pokojowej (20-25°C) w czasie 5 minut okresowo ją mieszając. Następnie mokrą słomę poddano obróbce termicznej w temperaturze 121°C przez okres 60 minut.
Słoma po hydrolizie zawierała 33,17 g C6H12O6/dm3 cukrów redukujących, stężenie glukozy wynosiło 1,37 g/dm3, zaś zawartość ksylozy 14,76 g/dm3, co stanowiło wzrost odpowiednio 70,5-, 13,7i 36,9-krotny w stosunku surowej słomy żytniej.
P r z y k ł a d II g słomy żytniej rozdrobnionej na cząstki o wymiarach 0,2-15 mm umieszczonej w pojemniku o objętości 250 cm3 nawilżono 2% roztworem wodnym kwasu siarkowego (VI) użytym w ilości 150 cm3 w temperaturze pokojowej w czasie 10 minut okresowo ją mieszając. Następnie mokrą słomę poddano obróbce termicznej w temperaturze 121°C przez okres 30 minut.
PL 236 525 B1
Słoma po hydrolizie zawierała 22,11 g C6Hi2O6/dm3 cukrów redukujących, stężenie glukozy wynosiło 1,25 g /dm3, zawartość ksylozy 11,6 g/dm3, co stanowiło wzrost odpowiednio 4-, 12,5- i 29-krotny w stosunku surowej słomy żytniej.
P r z y k ł a d III g słomy żytniej rozdrobnionej na cząstki o wymiarach 0,2-15 mm umieszczonej w pojemniku o objętości 250 cm3 nawilżono 5% roztworem wodnym kwasu siarkowego (VI) użytym w ilości 100 cm3 w temperaturze pokojowej w czasie 15 minut okresowo ją mieszając. Następnie mokrą słomę poddano procesowi obróbki termicznej stosując temperaturę 121°C przez okres 90 minut.
Słoma po hydrolizie zawierała 36,44 g C6H12O6/dm3 cukrów redukujących, stężenie glukozy - 2,41 g/dm3, zaś zawartość ksylozy 13,7 g/dm3, co stanowiło wzrost odpowiednio 76,59-, 24i 33,25-krotny w stosunku surowej słomy żytniej .
P r z y k ł a d IV g słomy żytniej rozdrobnionej na cząstki o wymiarach 0,2-15 mm umieszczonej w pojemniku o objętości 250 cm3 nawilżono 10% roztworem wodnym kwasu siarkowego (VI) użytym w ilości 100 cm3 w temperaturze pokojowej w czasie 15 minut okresowo ją mieszając. Następnie mokrą słomę poddano procesowi obróbki termicznej stosując temperaturę 121°C przez okres 120 minut.
Słoma po hydrolizie zawierała 48,00 g C6H12O6/dm3 cukrów redukujących, stężenie glukozy - 5,33 g/dm3, zaś zawartość ksylozy 9,1 g/dm3, co stanowiło wzrost odpowiednio 102,12-, 53,33i 22,75-krotny w stosunku surowej słomy żytniej.
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentowe1. Sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczo nej na surowiec do procesów biotechnologicznych, z wykorzystaniem hydrolizy kwasowej przy użyciu kwasu siarkowego, znamienny tym, że słomę żytnią rozdrobnioną do wielkości cząstek 0,2-15 mm przed procesem hydrolizy nawilża się 1-10% roztworem wodnym kwasu siarkowego użytym w ilości 10-15 cm3/g rozdrobnionej słomy w temperaturze pokojowej w czasie 5-15 minut okresowo ją mieszając i następnie prowadzi hydrolizę kwasową nawilżonej słomy utrzymując ją w temperaturze 121°C przez okres 30-120 minut.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL428597A PL236525B1 (pl) | 2019-01-17 | 2019-01-17 | Sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL428597A PL236525B1 (pl) | 2019-01-17 | 2019-01-17 | Sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL428597A1 PL428597A1 (pl) | 2020-07-27 |
| PL236525B1 true PL236525B1 (pl) | 2021-01-25 |
Family
ID=71733892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL428597A PL236525B1 (pl) | 2019-01-17 | 2019-01-17 | Sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL236525B1 (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 |
-
2019
- 2019-01-17 PL PL428597A patent/PL236525B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL428597A1 (pl) | 2020-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dong et al. | High-solid pretreatment of rice straw at cold temperature using NaOH/Urea for enhanced enzymatic conversion and hydrogen production | |
| Narayanaswamy et al. | Supercritical carbon dioxide pretreatment of corn stover and switchgrass for lignocellulosic ethanol production | |
| Wang et al. | Enzyme pretreatment enhancing biogas yield from corn stover: feasibility, optimization, and mechanism analysis | |
| US8506716B2 (en) | Method for treating biomass and organic waste with the purpose of generating desired biologically based products | |
| Juárez et al. | Saccharification of microalgae biomass obtained from wastewater treatment by enzymatic hydrolysis. Effect of alkaline-peroxide pretreatment | |
| BRPI0612937A2 (pt) | sistema de processamento de biomassa em bateladas, processos de tratamento de biomassa, processo de tratamento prévio de biomassa, processo de sacarificação de biomassa e método de otimização de processo de tratamento | |
| Sari et al. | Enhanced biogas production from rice straw with various pretreatment: a review | |
| Ajani et al. | A comparative kinetic study of acidic hydrolysis of wastes cellulose from agricultural derived biomass | |
| CN104805151A (zh) | 一种无需预浸的木质纤维素原料预处理方法 | |
| Pérez-Pimienta et al. | Bioderived ionic liquid-based pretreatment enhances methane production from Agave tequilana bagasse | |
| Dai et al. | Multi-strategy in production of high titer gluconic acid by the fermentation of concentrated cellulosic hydrolysate with Gluconobacter oxydans | |
| CN103255659B (zh) | 氨联合稀碱常压处理木质纤维素类生物质的方法 | |
| Ma et al. | Biomethane enhancement from corn straw using anaerobic digestion by-products as pretreatment agents: A highly effective and green strategy | |
| CN104498562A (zh) | 氢氧化钠/尿素/水体系预处理农业废弃物生物质的方法 | |
| Dong et al. | Low concentration of NaOH/Urea pretreated rice straw at low temperature for enhanced hydrogen production | |
| CN115029393B (zh) | 一种基于des添加剂的秸秆产中链脂肪酸的方法 | |
| CN108753328A (zh) | 一种玉米秸秆的炭化加工方法 | |
| CN115850724B (zh) | 一种保留木质纤维素类生物质中碳水化合物同步分离木质素的预处理方法 | |
| PL236525B1 (pl) | Sposób obróbki wstępnej słomy żytniej przeznaczonej na surowiec do procesów biotechnologicznych | |
| KR101113105B1 (ko) | 에틸렌글리콜을 이용한 섬유질계 바이오매스의 전처리 방법 | |
| CN103555792A (zh) | 一种利用自由基预处理藻类的方法 | |
| Sukkaew et al. | Enhancing napier grass degradation efficiency through microwave pretreatment and cellulase enzyme application | |
| CN106520861A (zh) | 一种采用办公用纸来制备可发酵糖的方法 | |
| Patel et al. | Production of cellulosic ethanol from alkali-treated wheat straw using P-SSF process and bioconversion of hemicellulosic fraction into high-value products | |
| CN100390293C (zh) | 氢氧化钠固态常温处理提高稻草厌氧消化沼气产量的方法 |