بررسی فرایند های آماده سازی مواد لیگنوسلولزی برلی هیدرولیز آنزیمی

روش های مختلف پیشتیمار برای مواد لیگنوسلولزی گوناگون بررسی شده که شامل: پیشتیمار فیزیکی (خرد کردن مکانیکی، اکستروژن، استفاده از اشعه با انرژی بالا)، پیشتیمار شیمیایی (پیشتیمار اسیدی، پیشتیمار قلیایی، پیشتیمار ازن، حلال های آلی، مایعات یونی)، پیشتیمار فیزیکی- شیمیایی (پیشتیمار انفجار توسط بخار، آب داغ مایع، انفجار فیبر توسط آمونیاک، اکسیداسیون مرطوب و انفجار توسط دی اکسید کربن فوق بحرانی) و زیستی می گردد. در این پایان نامه از باگاس نیشکر و شلتوک برنج برای هیدرولیز آنزیمی استفاده شده است و از بین پیشتیمارهای مختلف موجود مواد لیگنوسلولزی، یک پیشتیمار فیزیکی (پیشتیمار با آسیاب گلوله ای) و یک پیشتیمار شیمیایی (پیشتیمار با مواد قلیایی) برای باگاس نیشکر و پیشتیمار گرمایی، اسیدی و قلیایی برای شلتوک برنج انتخاب گردید. در ابتدا تأثیر زمان، ph، دما، غلظت آنزیم، اندازه ی ذره و غلظت باگاس در هیدرولیز آنزیمی بررسی گردید. نتایج آزمایش ها نشان داد که فرایند هیدرولیز در زمان 11 ساعت، ph 5، در دمای 50 درجه سانتیگراد ، غلظت آنزیم 20 fpu بر گرم باگاس، غلظت باگاس 20 گرم در لیتر و اندازه ذرات باگاس بالای مش 40 بهترین بازدهی را به همراه داشته است. تاثیر آسیاب گلوله ای برای پیشتیمار باگاس نیشکر در شرایط مختلف با هم مقایسه شد و شرایط بهینه مربوط به 50 گرم باگاس به همراه 20 گوی سرامیکی با قطر 4/3 و20 گوی سرامیکی با قطر 3/2 سانتیمتر و به مدت 4 ساعت با سرعت 35 دور در دقیقه، می باشد. بیشترین بازده قند تولید شده (در شرایط بهینه) برای غلظت 20 گرم در لیتر باگاس نیشکر قبل از پیشتیمار و باگاس پیشتیمار شده به ترتیب 587/25 و 105/41 درصد می باشد. در این تحقیق روش ترکیب مرکزی(ccd) از بین روش های مختلف پاسخ سطحی (rsm) برای طراحی آزمایش ها و بهینه سازی پیشتیمار قلیایی باگاس نیشکر و پیشتیمار قلیایی- اتوکلاو شلتوک برنج به کار گرفته شد. حالت بهینه ی باگاس پیشتیمار شده، غلظت باگاس20 گرم در لیتر، غلظت naoh 46/1 درصد (وزنی/حجمی)، زمان 7/78 دقیقه و دمای 15/77 درجه سانتیگراد توسط ccd بهینه سازی شد. حالت بهینه ی شلتوک پیشتیمار شده، غلظت شلتوک 9/35 گرم در لیتر، غلظت naoh 55/3 درصد (وزنی/حجمی) و زمان 86/58 دقیقه توسط ccd بهینه سازی شد. بیشترین بازده قند تولید شده برای باگاس نیشکر و شلتوک برنج قبل از پیشتیمار و باگاس و شلتوک پیشتیمار شده به ترتیب 58/25، 26/10، 53/95 و 51/63 درصد می باشد. همچنین تأثیر پیشتیمار به وسیله sem، ftir و xrd بررسی شد.