농경잔류물로부터 헤미셀룰로오스 가수분해물 생산을 위한 산촉매 열수 분별공정의 특성 비교 (Comparison of Characteristics of Acid-catalyzed Hydrothermal Fractionation for Production of Hemicellulose Hydrolyzate from Agricultural Residues)

서지정보

· 발행기관 : 한국화학공학회
· 수록지 정보 : Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHAK) / 60권 / 3호 / 414 ~ 422페이지
· 저자명 : 유경선, 오경근, 황종서

초록

본 연구의 목적은 국내 대표적인 농경잔류물인, 볏짚과 보릿짚을 이용하여 헤미셀룰로오스 부분의 최대 가용화를 위한 산 촉매 열수 분별공정의 타당성을 조사한 것이다. 1.2-2.9 범위의 반응가혹도(CS; Combined reaction severity)에서다양한 분별 조건들을 사용하여 초기 반응조건 기준을 설정했다. 볏짚의 경우, 160 ℃의 반응온도, 0.75%(w/v)의 H2SO4, 20분의 반응시간, 그리고 1:15의 고체/액체 비율을 가진 반응 조건에서 56.6%의 헤미셀룰로스 당 수율을 얻을 수 있었으며, 보릿짚의 경우, 150 ℃ 반응온도, 0.75%(w/v) H2SO4, 15분의 반응시간, 1:10의 고체/액체 비율에서 83.0%의 헤미셀룰로스 당 수율을 얻었다. 따라서, 볏짚과 비교하여 보릿짚의 경우 산촉매 열수분획을 효과적으로 수행할 수 있었다. 분별과정 후 남은 분획된 고형분은 볏짚과 보릿짚에서 각각 48.5%와 57.5%였다. 분별된 볏짚과 보릿짚의XMG(Xylan+Mannan+Galactan) 함량은 17.3% 및 17.6%에서 6.0% 및 2.6%로 각각 감소하였으며, 이는 원료 짚 기준으로 각각 16.7% 및 8.5%에 해당한다. 또한, 보리 짚의 산촉매 열수분별 과정에서 과도한 분해로 인해 셀룰로오스 및XMG의 5.6% 및 8.5%만 손실된 반면, 볏짚의 셀룰로오스 및 XMG 손실은 6.4% 및 26.6%이었다. 볏짚의 헤미셀룰로스 당은 산 촉매 열수 분별공정중, 다소 높은 반응가혹도로 인해 심하게 과분해된 것에 기인한다.

영어초록

The objective of this work was to investigate the feasibility of acid-catalyzed hydrothermal fractionation for maximum solubilization of the hemicellulosic portion of two typical agricultural residues. The fractionation conditions converted into combined reaction severity (CS) in the range of 1.2-2.9 was used to establish a simple reaction criteria at glance. The hemicellulosic sugar yield of 56.6% was shown when rice straw was fractionated at the conditions at the conditions; 160℃ of temperature 0.75% (w/v) of H2SO4, 20 min of reaction time, 1:15 solid/liquid ratio. The hemicellulosic sugar yield of 83.0%, however, was achieved when barley straw was fractionated at the conditions at the conditions; 150℃ of temperature 0.75% (w/v) of H2SO4, and 15 min of reaction time, 1:10 solid/liquid ratio. For barley straw, acid-catalyzed hydrothermal fractionation could be effectively performed. After the fractionation process, the remaining fractionated solids were 48.5% and 57.5% from raw rice and barley straws, respectively. The XMG contents in the solid residues decreased from 17.3% and 17.6% to 6.0% and 2.6%, which corresponded to 16.7% and 8.5% on the basis of the raw straws, respectively. In another way, only 5.6% of cellulose and 8.5% of XMG were lost due to excessive decomposition during the acid-catalyzed hydrothermal fractionation of barley straw, compared to cellul and XMG losses of 6.4% and 26.6% in rice straw. Hemicellulosic sugars from the rice straw were considered more overdecomposed due to the somewhat higher reaction severity at the acid-catalyzed hydrothermal fractionation.

참고자료

· 없음