Колебания цен на нефть, истощение запасов нефти, глобальное потепление, вызванное загрязнением окружающей среды, и выбросы парниковых газов, по-видимому, стимулировали исследования в области возобновляемых видов топлива в качестве альтернативы. Наиболее часто используемое лигноцеллюлозное сырье для производства биоэтанола второго поколения включает сельскохозяйственные остатки.
Производство этанола из лигноцеллюлозной биомассы является предпочтительным, поскольку оно не конкурирует с такими источниками пищи. Лигноцеллюлозная биомасса привлекает внимание всего мира как жизнеспособное альтернативное сырье второго поколения для производства биотоплива, учитывая его доступность и низкую стоимость. Хотя лигноцеллюлозная биомасса является наиболее богатым сырьем для производства биотоплива, ее коммерческое использование для крупномасштабного производства этанола было ограниченным из-за ее сложной и непокорной природы.
Широкий спектр методов предварительной обработки применялся до настоящего времени для разложения непокорной лигноцеллюлозной биомассы на различные типы простых сахаров. Предварительная обработка лигноцеллюлозных остатков является решающим этапом в процессе производства биоэтанола, от которого зависит экономическая эффективность всего процесса производства биотоплива. Добавление щелочи на этапе нейтрализации способствует детоксикации продукта гидролиза, что делает его пригодным для последующей ферментации.
В Индии в настоящее время годовой объем производства какао составляет около 12 000 тонн, а панцирь какао-бобов составляет 70-75% от веса плодов какао, так что на каждую тонну плодов какао приходится 700-750 кг отходов. Оптимизации гидролиза оболочки какао-боба с использованием соляной кислоты пока не сообщалось. CPS имеется в изобилии в районе Дакшина Каннада штата Карнатака, Индия. Для оптимизации процесса в оптимизированных условиях была использована методика определения поверхности реагирования.
Сбор сырья и подготовка сырья
CPS промывали водопроводной водой, разрезали на мелкие кусочки, высушивали на солнце в течение 2 дней и сушили в печи при температуре 80 °C до тех пор, пока не было удалено около 95% влаги в CPS. Высушенные частицы оболочки измельчались в мелкий порошок в смесителе-измельчителе, а крупные частицы удалялись сеткой Taylor.
Выбор существенных параметров и их уровней с использованием одного фактора за раз
Для выбора существенных физических параметров и начального диапазона испытаний из четырех переменных веса CPS, концентрации HCl, периода гидролиза и скорости перемешивания был использован традиционный подход по одному фактору за раз. Колбы перемешивались с разной скоростью в течение разных интервалов времени, и оценка содержания восстановительных сахаров производилась с использованием метода динитросалициловой кислоты.
Оптимизация параметров с использованием центральной композитной конструкции для выпуска восстановительных сахаров методом кислотного гидролиза
Три экспериментальных фактора: Для оптимизации RSM были выбраны вес CPS, концентрация HCl и период гидролиза. Эти факторы оказали значительное влияние на процесс кислотного гидролиза в ходе исследований OFAT, и их уровни были оптимизированы для максимального выделения восстановительных сахаров из CPS с использованием центральной композитной конструкции для кислотного гидролиза. Концентрация сахаров, высвобождаемых при кислотном гидролизе, была представлена в качестве реакции и обозначена как Y1 при кислотном гидролизе. Основываясь на трех факторах, ПЗС была разработана, состоящая из пяти уровней, состоящая из 20 экспериментальных запусков.
Выбор значимых параметров и их уровней с использованием одномоментного анализа.
Когда вес ПДУ изменялся, а остальные факторы оставались постоянными, максимальная концентрация ПДУ составляла 2,73 г/л при 5% ПДУ. Снижение концентрации РДЗ с повышенным весом КФС могло быть связано с наличием ГХЛ для гидролиза, так как концентрация ГХЛ была фиксированной. Уменьшение ПРС с увеличением КФС является естественным, так как увеличение гидролизованного материала приведет к снижению эффективности кислотного гидролиза на такое же количество кислоты. Концентрация кислоты варьировалась от 1N до 6N, сохраняя другие факторы постоянными. Снижение концентрации ПРС с повышенной концентрацией HCl в результате, вероятно, было связано с деградацией ПРС на имеющийся в наличии HCl. Аналогичная тенденция была отмечена в работе Samah et al. по кислотному гидролизу оболочек какао-бобов. Поскольку 2N HCl был оптимальным уровнем для получения максимального RRS 4,73 г/л, для последующего этапа оптимизации с фиксированными параметрами, скорость перемешивания варьировалась от 50 до 150 об/мин. Изменения скорости перемешивания существенных изменений в выпуске ПРС не произошло. Максимальное выделение сахара 5,13 г/л было зарегистрировано через 4 часа гидролиза. Предыдущие отчеты показали, что при гидролизе 1,0 млн. соляной кислоты при температуре 75 °C в течение 4 часов содержание глюкозы достигало 30,7% в/в Самахе.
