مقایسه اثر پیش تیمار ازن دهی با پرتودهی میکروویو بر هیدرولیز آنزیمی باگاس نیشکر

ماشین های کشاورزی

مقاله 4، دوره 5، شماره 1 - شماره پیاپی 9، 1394، صفحه 35-43   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v5i1.27899

نویسندگان

نازنین اقر¹؛ یحیی عجب شیرچی^{* 1}؛ محمد سرشار²؛ سید سعید علوی¹

¹دانشگاه تبریز

²دانشگاه شیراز

چکیده

یکی از نوید بخش ترین روش های تولید بیواتانول استفاده از بقایای کشاورزی به‌عنوان ماده اولیه است. در این مطالعه پرتودهی میکروویو و ازن-دهی به‌عنوان دو نوع پیش تیمار هیدرولیز آنزیمی بر روی باگاس نیشکر اعمال شد. بعد از هیدرولیز، توانایی استحصال قند با توجه به دو فاکتور توان پرتودهی میکروویو، در سه سطح 170، 450 و 850 وات و زمان ماند در سه سطح 2، 6 و 10 دقیقه مورد مطالعه قرار گرفت. توانایی استحصال قند در باگاسی که تحت پیش تیمار ازن دهی قرار گرفت با توجه به دو فاکتور در مدت زمان ماند در چهار سطح 5/1، 5/2، 5/3 و 5/4 ساعت و رطوبت باگاس در سه سطح 40% ،50% و 60% در حین ازن دهی، مورد بررسی قرار گرفت، بر این اساس نتایج حاکی از آن است که در پیش تیمار میکروویو در سطح اطمینان 99% اثر توان میکروویو همچنین زمان ماند دارای اختلاف معنی دار است. در پیش تیمار ازن دهی در سطح اطمینان 99% اختلاف معنی داری میان چهار زمان ماند بود. اثر درصد رطوبت در سه سطح مورد بررسی با سطح اطمینان 99%، تفاوت معنی داری نشان داد. شرایط بهینه برای استحصال قند در پرتودهی میکروویو در توان 850 وات و زمان ماند 10 دقیقه حاصل شد و در ازن دهی در تیمار50% رطوبت و 5/3 ساعت صورت پذیرفت. درصد تبدیل باگاس به قند از 85/20% (بدون پیش فرآوری)، به 2/57 % بعد از پرتودهی میکروویو و به 06/67% بعد از ازن دهی در شرایط بهینه رسید و بنابراین می توان نتیجه گرفت ازن دهی به‌عنوان پیش تیمار مقدار معینی باگاس را به قند بیشتری تبدیل می کند.

کلیدواژه‌ها

ازن دهی؛ بخاردهی؛ بیواتانول؛ پیش تیمار؛ هیدرولیز

مراجع

1. Amat, A. M., A. Arques, M. A. Miranda, and F. Lopez. 2005. Use of ozone and/or UV in the treatment of effluents from board paper industry. Chemosphere 60: 1111-1117.

2. Bil, Z., T. Yanl, and Y. Wen. 2009. Bagasse cooking with pretreatment of microwave radiation. Light Industry and Food Engineering 04: 412-420.

3. Chen, H. W., and K. H. Shen. 2011. Disruption of sugarcane bagasse lignocellusic structure by means of dilute sulfuric acid pretreatment with microwave-assisted heating. Applied energy 88: 2726-2734.

4. Clark, A. J. 1997. Biodegradation of cellulose: Enzymeology and Biothechnology. Technomic Publishing Co, Lanchester, Pennsylvania.

5. Coca, M., M. Peña, and G. Gonzalez. 2005. Variables affecting efficiency of molasses fermentation waste water ozonization. Chemosphere 60: 1408-1415.

6. Gan, Q., S. J. Allen, and G. Taylor. 2003. Kinetic dynamics in heterogeneous enzymatic of cellulose: A review, An experimental study and mathematical modeling. Process Biochemistry 38: 1003-1018.

7. Garcia-Cubero, M. T., G. Gonzalez-Benito, I. Indacoechea, M. Coca, and S. Bolado. 2009. Effect of ozonolysis pretreatment on enzymatic digestibility of wheat and rye straw. Bioresource Technology 100: 1608-1613.

8. Hamelinck, N. C., G. V. Hooijdonk, and A. P. Faaij. 2005. Ethanol from lignocellulosic biomass: Techno-economic performance in short-, middle- and long-term. Biomss and Bioenergy 28: 384-410.

9. Holtzapple, M. T., R. Macrae, R. K. Robinson, and M. J. Sadler. 1993. Chapters ‘cellullose’, ‘hemicelluloses’, and ‘lignin’.In encyclopedia of food science, food technology, and nutrition. Academic Press, London, 758–767, 2324–2334, 2731–2738.

10. Iglesias, S. C. 2002. Degradation and biodegradability enhancement of nitrobenzene and

2,4-dichlorophenol by means of advanced oxidation processes based on ozone. PhD Thesis. Faculty of Chemistry. University of Barcelona, Catalanes, Spain.

11. Imai, M., K. Ikari, and I. Suzuki. 2004. High performance hydrolysis of sellulose using mixed cellulose species and ultrasonication pretreatment. Biochemical Engineering Journal 17: 79-83.

12. Keshwani, D. R., J. J. Cheng. 2010. Microwave-based alkali pretreatment of switchgrass and coastal bermudagrass for bioethanol broduction. Biotechnology Progress 26(3): 644-652.

13. Lee, M. J., and H. Jamal. 2010. Effect of ozone and autohydrolysis pretreatment on enzymatic digestibility on costal bermoda grass. Bioresources 5 (2): 1084-1101.

14. Lynd, L. R., C. E. Wyman, and T. U. Gerngross. 1999. Biocommodity engineering. Biotechnol Progress 15: 777-793.

15. Mosier, N., C. Wyman, B. Dale, R. Elander, Y. Y. Lee, M. Holtzapple, and M. Ladisch. 2005. Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass. Bioresource Technology 96: 673-686.

16. Roncero, M. B., A. L. Torres, J. F. Colom and T. Vidal, 2003. TCF bleaching of wheat straw pulp using ozone and xylanase. Part A: paper quality assessment. Bioresource Technology, 87:305–314.

17. Shatalov, A. A., H. Pereira, and L. Arundo. 2008. New perspectives for pulping and bleaching: Ozone-based TCF bleaching and organosolv pulps. Bioresource Technology 99: 472-478.

18. Silverstein, R. A., Y. Chen, R. R. Sharma-Shivappa, M. D. Boyette, and J. Osborne. 2007. Acomparison of chemical pretreatment methods for improving saccharification of cotton stalks. Bioresource Technology 98: 3000-3011.

19. Sun, Y., and J. Cheng. 2002. Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review. Bioresource Technology 83: 1-11.

20. Taherzadeh, M. J., and K. Karimi. 2008. Pretreatment of lignocellulosic wastes to improve ethanol and biogas production. International Journal of Molecular Science 9(9): 697-709.

21. Vidal, P. F., and J. Molinier. 1988. Ozonolysis of lignin, improvement of digestibility of poplar sawdust. Biomass 16(1): 1-17.

22. Wooley, R., M. Ruth, J. Sheehan, K. Ibsen, H. Majdeski, and A. Galvez. 1999. Lignocellulosic biomass to ethanol process design and economic sutilizing co-current dilute acid prehydrolysis and enzymatic hydrolysis: Current and futuristic scenarios. National Renewable Energy Laboratory, U.S. Department of Energy Laboratory Operated by Midwest Research Institute, Battelle, Bechtel.

23. Zhao, X., L. Zhang, and D. Liu. 2008. Comparative study on chemical pretreatment methods for improving enzymatic digestibility of croton weed stem. Bioresource Technology 99: 3729-3736.