Pretreatment of lignocellulosic mat

Pretreatment of lignocellulosic materials to disrupt their recalcitrant structures is a crucial step in cellulosic ethanol production. Most pretreatment processes require a high temperature reaction, which is often achieved through conventional heating. In this study, microwave-based heating was used to pretreat switchgrass, which was then hydrolyzed by cellulase enzymes. When switchgrass was soaked in water and treated by microwave, total sugar (xylose + glucose) yield from the combined treatment and hydrolysis was 34.5 g/100 g biomass, equivalent to 58.5% of the maximum potential sugars released. This yield was 53% higher than that obtained from conventional heating of switchgrass. To further improve the sugar yield, switchgrass was presoaked in different concentrations of alkali solutions and then treated by microwave or conventional heating. With alkali loading from 0.05 to 0.3 g alkali/g biomass, microwave pretreatment resulted in a higher sugar yield than from conventional heating, with the highest yield (90% of maximum potential sugars) being achieved at 0.1 g/g of alkali loading. Scanning electron microscope images revealed that the advantage of microwave over conventional heating was due to the disruption of recalcitrant structures. Finally, the effects of temperature, solid content, and treatment time on microwave pretreatment of switchgrass were investigated. At optimal conditions of 190 °C, 50 g/L solid content, and 30 min treatment time, the sugar yield from the combined pretreatment and hydrolysis was 58.7 g/100 g biomass, equivalent 99% of potential maximum sugars. The results demonstrate that microwave-assisted alkali treatment is an efficient way to improve the enzymatic digestibility of switchgrass.

Kết quả (Việt) 1:

Pretreatment lignocellulo vật liệu để phá vỡ cấu trúc ương ngạnh của họ là một bước rất quan trọng trong sản xuất ethanol cellulose. Đặt tiền xử lý quá trình đòi hỏi một phản ứng nhiệt độ cao, thường đạt được thông qua hệ thống sưởi thông thường. Trong nghiên cứu này, Hệ thống dựa trên lò sưởi được sử dụng để pretreat switchgrass, mà sau đó thủy phân bằng enzyme cellulase. Khi switchgrass đã được ngâm trong nước và được điều trị bằng lò vi sóng, đường tổng số (xylose + glucose) từ việc kết hợp điều trị và thủy phân đã sinh khối 34,5 g/100 g, tương đương với 58,5% của các loại đường tiềm năng tối đa phát hành. Sản lượng này là 53% cao hơn thu được từ các sưởi ấm thông thường của switchgrass. Để tiếp tục cải thiện sản lượng đường, switchgrass presoaked ở các nồng độ khác nhau của các giải pháp kiềm và sau đó được điều trị bằng lò vi sóng hoặc thông thường, Hệ thống sưởi. Với kiềm tải từ 0,05 đến cách 0.3 g kiềm/g sinh khối, lò vi sóng pretreatment kết quả là một cao đường năng suất hơn từ hệ thống sưởi thông thường, với năng suất cao nhất (90% tối đa tiềm năng đường) đạt được tại 0.1 g/g của kiềm tải. Quét kính hiển vi điện tử hình ảnh tiết lộ rằng các lợi thế của lò vi sóng trên hệ thống sưởi thông thường là do sự phá vỡ cấu trúc ương ngạnh. Cuối cùng, những ảnh hưởng của nhiệt độ, rắn nội dung và thời gian điều trị vào lò vi sóng pretreatment switchgrass bị điều tra. Điều kiện tối ưu của 190 ° C, 50 g/L nội dung vững chắc, và 30 phút điều trị thời gian, sản lượng đường kết hợp pretreatment và thủy phân là sinh khối 58,7 g/100 g, tương đương 99% tiềm năng tối đa đường. Kết quả chứng minh rằng sự trợ giúp của lò vi sóng kiềm điều trị một cách hiệu quả để cải thiện tiêu hóa enzym của switchgrass.

Kết quả (Việt) 2:

Tiền xử lý vật liệu lignocellulose để phá vỡ cấu trúc ngoan cố của họ là một bước quan trọng trong việc sản xuất ethanol cellulosic. Hầu hết các quá trình tiền xử lý đòi hỏi một phản ứng nhiệt độ cao, thường đạt được thông qua sưởi ấm thông thường. Trong nghiên cứu này, sưởi ấm lò vi sóng dựa trên đã được sử dụng để Pretreat cỏ, sau đó được thủy phân bằng enzyme cellulase. Khi cỏ đã được ngâm trong nước và được điều trị bằng lò vi sóng, tổng số đường (xylose + glucose) mang lại từ việc điều trị kết hợp và sự thủy phân là 34,5 g / 100 g sinh khối, tương đương với 58,5% của các loại đường tối đa tiềm năng phát hành. năng suất này cao hơn so với thu được từ sưởi ấm thông thường của switchgrass 53%. Để nâng cao hơn nữa năng suất đường, cỏ được presoaked ở nồng độ khác nhau của các giải pháp kiềm và sau đó xử lý bằng lò vi sóng hoặc sưởi ấm thông thường. Với tải kiềm 0,05-0,3 g kiềm / g sinh khối, lò vi sóng trước khi điều trị dẫn đến một lượng đường cao hơn từ sưởi ấm thông thường, với năng suất cao nhất (90% các loại đường tối đa tiềm năng) đạt được với 0,1 g / g tải kiềm. hình ảnh kính hiển vi điện tử quét cho thấy lợi thế của lò vi sóng hơn sưởi ấm thông thường là do sự phá vỡ các cấu trúc cứng nhắc. Cuối cùng, những tác động của nhiệt độ, hàm lượng chất rắn, và thời gian điều trị trên lò vi sóng trước khi điều trị của cỏ đã được nghiên cứu. Ở điều kiện tối ưu của 190 ° C, 50 g / L nội dung rắn, và thời gian điều trị 30 phút, sản lượng đường từ tiền xử lý kết hợp và sự thủy phân là 58,7 g / 100 g sinh khối, tương đương 99% lượng đường tối đa tiềm năng. Các kết quả cho thấy điều trị kiềm lò vi sóng hỗ trợ là một cách hiệu quả để cải thiện tiêu hóa enzyme của cỏ.