برای جستجو در بین هزاران پایان نامه در موضوعات مختلف     

      و دانلود متن کامل آنها با فرمت ورد اینجا کلیک کنید     

 
دانلود پایان نامه

7-2 هیدرولیز:
هیدرولیز بمعنای شکستن یک مولکول از طریق اضافه کردن یک مولکول آب به آن نظیر رابطه 3-1 می باشد :
(‏01)
C6H10O5 + H2O → C6H12O6
هیدرولیز، پیوندهای هیدروژن موجود در سلولز و همی سلولز را به اجزای قندی آن شامل پنتوزها و هگزوزها می شکند. این واکنش بوسیله اسید رقیق، اسید غلیظ یا آنزیمها تسریع می گردد. تاکنون روش های زیادی برای هیدرولیز سلولز به گلوکز بر روی مواد مختلف بررسی شده اند. با توجه به اینکه آنزیمها برای تولید اقتصادی سوخت اتانول از بیومس بسیار گران هستند، استفاده از اسید سولفوریک نسبت به آنزیمهای سلولزی می تواند ارزانتر باشد. گرچه هزینه های مرتبط با استفاده از اسید سولفوریک بطور محسوسی می تواند این هزینه ها را افزایش دهد. بزرگترین اشکال استفاده از اسید سولفوریک آنست که براحتی گلوکز را در دمای بالاتر از حد نیاز برای هیدرولیز سلولز تجزیه می کند. استفاده از فرایند اسید غلیظ در دمای پایین تبدیل کامل و سریع سلولز به گلوکز و همیسلولز به قندهای پنج کربنه را با تجزیه ناچیز آن امکان پذیرمی سازد. ایران محبوب و همکارانش (2002) هیدرولیز اسید غلیظ چوب را انجام دادند و دریافتند حداکثر استحصال قند (82-78 درصد به نسبت تئوری) در هیدرولیز با اسید سولفوریک 26 درصد بمدت 2 ساعت حاصل می گردد. این فرایند نیاز به یک مرحله خنثی سازی اسید یا تجهیزات بازیافت اسید و نیز تجهیزات مقاوم به خوردگی اسیدی نظیر سرامیک های ویژه می باشد. دمای بالای اعمال شده در هیدرولیز اسیدی باعث تولید محصولات فرعی سمی نظیر ترکیبات فورفورال1 می گردد. فشار و دمای پائین تجزیه قندها و تشکیل محصولات فرعی را بحداقل می رساند. درصورت نیاز به خنثی سازی می توان از آهک و یا سود استفاده نمود که با اسید تشکیل نمک می دهند. این نمکها انحلال پذیری پائینی دارند و بطور طبیعی بوسیله فیلتراسیون حذف می شوند. عوامل اساسی موردنیاز برای اقتصادی کردن این فرایند، بهینه سازی استحصال قند و کاهش هزینه های بازیابی اسید می باشد. مطالعات توسط ژانگ و همکارانش (2004) نشان داده که استفاده از اسید فسفریک غلیظ در دمای 50 درجه سانتیگراد نیز می تواند همیسلولزها را حل کند و لیگنین و بلورینگی سلولز را کاهش داده و آنرا آماده تولید قند به همراه غلظت غیرقابل تشخیص محصولات فرعی سمی نماید بطوریکه یک عملیات سم زدایی بوسیله جذب بر روی کربن فعال مانند زغال چوب این مواد بازدارنده را می تواند حذف نماید.
1-7-2هیدرولیز اسیدی
تحقیقات مطالعه شده نشان می دهدکه تحت شرایط کنترل شده هیدرولیز اسیدی توده زیستی لیگنوسلولز عمدتا زایلوز را از زایلان با کسری از لیگنین و سلولز باقی مانده تولید می کند. زایلان بخاطر ساختار بی نظمش در مقایسه با سلولز بیشتر مستعد هیدرولیز توسط پیش فراوری با اسید رقیق است که نیاز به شرایط پیش فراوری سخت تری به جهت ماهیت کریستالینش دارد. در طول هیدرولیز اسیدی زایلوز سریعا به فورفورال و دیگر محصولات فرعی تجزیه می شود. چنین محصولاتی برای میکروارگانیزمها بازدارنده هستند. اثر بازدارنده ترکیبات مختلف فورفورال بر روی رشد مخمر بخوبی آشکار شده است. هیدرولیز اسیدی سلولز یک واکنش ناهمگن پیچیده است و مانند واکنش های شیمیایی به عوامل فیزیکی بستگی دارد. مونوساکاریدهای تولید شده سریع تر به مواد شیمیایی غیر دلخواه تبدیل می گردند. همانطور که شرح داده شد، سلولز و همی سلولز پلیمرهای مونومرهای قند بوده و بنابراین هیدرولیز این پلیمرها تشکیل مونومرهای قند را موجب گشته که برخی از آنها توسط مخمر معمولی قابل تخمیر می باشند. تولید قندهای مونومر از سلولز و همی سلولز در بازده های بالا بسیار دشوارتر از قندهای استخراجی از محصولات زراعی همچون نیشکر یا نشاسته می باشد. امروزه حداقل دو روش هیدرولیز وجود داشته که در فرآیند گسترش تولید اتانول همچنان مورد علاقه بسیاری از محققین می باشد هیدرولیز شیمیایی( اسیدی) و آنزیمی. هیدرولیز شیمیایی مواد لیگنو سلولزی را برای دوره زمانی در دمای معین در معرض مواد شیمیایی قرار داده تا منتج به منومرهایی از پلیمرهای سلولز و همی سلولز می شود. اسیدها غالبا در هیدرولیز شیمیایی به کار می روند. اسید سولفوریک بیشترین تحقیق را داشته (هاریس و همکاران, 1984)، گر چه دیگر اسیدها مانند HCl ( هاشم و راشاد, 1993) نیز به کار رفته اند، هیدرولیز اسیدی را می توان به دو روش هیدرولیز اسید غلیظ و هیدرولیز اسید رقیق انجام داد. مقایسه ای بین این شیوه ها در جدول 24 آمده است.
جدول 24 مقایسه روشهای هیدرولیز اسیدی
روش هیدرولیز
مزایا
معایب
هیدرولیز اسید غلیظ
کار در دمای پایین
بازده بالای شکر
مصرف بالای اسید، خوردگی تجهیزات
مصرف انرژی برای بازیافت اسید
زمان بالای واکنش ( 2 تا 6 ساعت)
هیدرولیز اسید رقیق
مصرف پایین اسید
زمان اقامت کم
عمل در دمای بالا ، بازده پایین شکر، خوردگی تجهیزات
تشکیل محصولات جانبی ناخواسته
دسته بندی : علمی