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Korean Chemical Engineering Research, Vol.54, No.1, 1-5, February, 2016
DOI10.9713/kcer.2016.54.1.1  Export Citation
발효당 생산을 위한 목질계 바이오매스의 2단 산당화
Two-step Acid Hydrolysis Method for Producing Fermentable Sugar from Lignocellulosic Biomass
박장한, 김준석†
  • 경기대학교 화학공학과, 16227 경기도 수원시 영통구 광교산로 154-42
Jang Han Park, and Jun Seok Kim†
  • Department of Chemical Engineering, Kyonggi University, 154-42, Gwanggyosan-ro, Yeongtong-gu, Suwon, Gyeonggi, 16227, Korea
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초록
목질계 바이오매스를 이용하여 효소를 사용하지 않고 발효당을 얻기 위해 황산을 이용한 당화를 수행하였다. 바이오매스로는 pinus rigida와 palm농업 부산물인 EFB를 사용하였다. 산을 이용한 당화에서는 당의 과분해 생성물을 줄이기 위한 당화조건을 생각해 보아야 한다. 따라서 본 연구에서는 목질계 바이오매스를 이용한 2단 산당화를 수행하였다. 산을 이용한 1차 가수분해에서는 72 wt%의 황산을 이용하여 80 oC에서 반응시켰을 경우 가장 높은 당화율을 보였고 pinus rigida와 EFB 각각 11.49 wt%, 32 wt%의 당화율을 보였다. 이후 1차 가수분해에서 얻은 액상을 9~15 wt%의 산농도가 되도록 묽혀 50~120 oC의 온도로 2차 가수분해를 진행했다. 2차 가수분해시 9%의 황산농도와 120 oC의 온도조건에서 80분간 반응시켰을 때 최종 글루코오스 당화율은 pinus rigida의 경우 86.8 wt.% (39 g/L), EFB의 경우 95.3 wt%(32.4 g/L)를 얻을 수 있었다. 각 단계에서 분석된 결과는 물질수지를 통해 확인하고 당화 효율을 비교해 보았다.
For obtain fermentable sugar, we conducted acid hydrolysis with lignocellulosic biomass without enzyme. The lignocellulosic biomass used pinus rigida and Palm residues (EFB; empty fruit bunches). In the acid hydrolysis, we consider the hydrolysis condition to reduce a denatured sugar. So this study was conducted 2-step acid hydrolysis. Firststep hydrolysis used high concentration (72 wt%) sulfuric acid at 80 oC. At the condition, we obtained 11.49 wt%, 32 wt% glucose conversion for pinus rigida and EFB. After the step, the liquor was dilute until 9~15 wt% acid concentration and conducted second hydrolysis at 50~120 oC. In the second hydrolysis, we obtained maximum glucose conversion (pinus rigida 86.8 wt% (39 g/L) and EFB 95.3 wt% (32.4 g/L)) at 9 wt% acid concentration and 120 oC for 80 min. All samples through the process are analyzed on the basis of mass balance.
Keywords:Lignocellulosic Biomass;Acid Hydrolysis;Two-step Pretreatment;Fermentable Sugar
  1. Limayem A, Ricke SC, Prog. Energy Combust. Sci., 38(4), 449 (2012)
  2. Kumar P, Barrett DM, Delwiche MJ, Stroeve P, Ind. Eng. Chem. Res., 48(8), 3713 (2009)
  3. Singh A, Pant D, Korres NE, Nizami AS, Prasad S, Murphy JD, Bioresour. Technol., 101(13), 5003 (2010)
  4. Kim KS, Kim JS, Korean Chem. Eng. Res., 48(6), 704 (2010)
  5. Naik SN, Goud VV, Rout PK, Dalai AK, Renew. Sust. Energ. Rev., 14, 578 (2010)
  6. Zhao XB, Cheng KK, Liu DH, Appl. Microbiol. Biotechnol., 82(5), 815 (2009)
  7. Kim YJ, Park YS, Kim NR, Gu JH, Chae JO, Nam SI, Choi JH, J. Korea Soc. Waste Manage., 29, 122 (2012)
  8. Yoon HH, Korean J. Chem. Eng., 15(6), 631 (1998)
  9. Lee JW, J. Biotechnol., 56, 1 (1997)
  10. Taherzadeh MJ, Karimi K, BioResources, 2, 472 (2007)
  11. Kim, Lee ES, Kim W, Suh DJ, Ahn BS, Clean Technol., 17(2), 156 (2011)
  12. Pessoa A, Mancilha IM, Sato S, Br. J. Chem. Eng., 14 (1997)
  13. National Renewable Energy Laboratory, Standard Biomass Analytical Procedures, http://www.nrel.gov/biomass/analytical_procedures.html.