PL: Doskonalenie warunków procesu enzymatycznej hydrolizy surowców ligninocelulozowych | EN: Improvement of process conditions of lignocellulosic materials' enzymatic hydrolysis

abstractPL: W ramach przeprowadzonej pracy badawczej zajmowano się optymalizacją procesu hydrolizy enzymatycznej dwóch surowców ligninocelulozowych – słomy kukurydzianej i spartiny z udziałem preparatu enzymatycznego C1 oraz porównawczo preparatu Cellic® CTec2. W pierwszym etapie badań przeprowadzono obróbkę wstępną surowca z zastosowaniem 2% wodorotlenku sodu oraz 2% kwasu siarkowego (VI). Procesy prowadzono w temperaturze 170oC przez 1h. Na podstawie analizy HPLC w prehydrolizatach kwasowych zaobserwowano uwolnienie znacznej ilości cukrów prostych (w prehydrolizatach zasadowych nie stwierdzono ich obecności). Kolejny etap pracy polegał na optymalizacji procesu hydrolizy enzymatycznej. W tym celu zastosowano metodę powierzchni odpowiedzi, gdzie zmiennymi niezależnymi była temperatura (od 38,7oC do 61,3oC) i pH (od 4,3 do 5,7), natomiast zmienną zależną było stężenie glukozy w otrzymanych hydrolizatach. Proces hydrolizy enzymatycznej prowadzono przez 72h, a preparaty enzymatyczne zastosowano w dawce 2,15 celulaz/10g surowca. W wyniku procesu hydrolizy, we wszystkich wariantach, uwolnione zostały cukry proste, takie jak glukoza, mannoza, ksyloza oraz arabinoza, a ich stężenie zależało od zastosowanych warunków procesu. Na podstawie otrzymanych wyników ustalono optymalne warunki procesu hydrolizy enzymatycznej, które dla enzymu C1 mieściły się w przedziale temperatury 46,12oC -52oC a dla pH 4,56-5,22, natomiast dla handlowego preparatu enzymatycznego CTec2 optymalnymi parametrami była temperatura w zakresie 47,02oC- 48,96oC oraz pH 5,01- 5,23. Otrzymane hydrolizaty poddano procesowi fermentacji alkoholowej z wykorzystaniem drożdży Saccharomyces cerevisiae. Proces prowadzono w temperaturze 30oC przez 72h. W wyniku procesu fermentacji otrzymano głównie etanol, którego stężenie było zróżnicowane w zależności od stężenia glukozy w hydrolizatach. Wyższe stężenie etanolu otrzymano z prehydrolizatów zasadowych i wyniosło ponad 4 g/l, w porównaniu do prehydrolizatów kwasowych.

abstractEN: As a part of the research work, optimization of the enzymatic hydrolysis process of two lignin-cellulose raw materials - corn straw and spartine with the participation of C1 enzymatic preparation and comparative preparation Cellic® CTec2 has been taken care of. In the first stage of the research, the raw material pretreatment was carried out using 2% sodium hydroxide and 2% sulfuric acid (VI). The processes were carried out at 170 °C for 1 hour. On the basis of the HPLC analysis in acidic prehydrolyzes, the release of a considerable amount of simple sugars was observed (in basic prehydrolysates, their presence was not observed). The next stage of work was to optimize the enzymatic hydrolysis process. For this purpose, the method of the response surface was used, where the independent variables were temperature (from 38,7 °C to 61,3 °C) and pH (from 4,3 to 5,7), while the dependent variable was the concentration of glucose in the obtained hydrolysates. The enzymatic hydrolysis process was carried out for 72 hours, and the enzyme preparations were used at a dose of 2,15 cellases/10g of raw material. As a result of the hydrolysis process, in all variants, simple sugars such as glucose, mannose, xylose and arabinose were released, and their concentration depended on the process conditions used. On the basis of the obtained results, the optimal conditions of the enzymatic hydrolysis process were determined, which in the C1 enzyme were within 46,12 °C -52 °C and 4,56-5,22 for the pH, while the optimal temperature for the enzymatic CTec2 enzyme was 47,02 °C - 48.96 °C and pH 5,01 – 5,23. The obtained hydrolysates were subjected to an alcoholic fermentation process using Saccharomyces cerevisiae yeast. The process was carried out at 30 °C for 72 hours. As a result of the fermentation process, mainly ethanol was obtained, the concentration of which was varied depending on the concentration of glucose in the hydrolysates. Higher ethanol concentration was obtained from basic prehydrolysates and amounted to over 4 g/l, compared to acidic prehydrolyzates.

status: finished