Minimización de generación de inhibidores en hidrolizado de paja de arroz utilizando técnica de optimización RSM
Autores: Gupta, Vikas Chandra; Singh, Meenu; Prasad, Shiv; Mishra, Bhartendu Nath
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Minimización de generación de inhibidores en hidrolizado de paja de arroz utilizando técnica de optimización RSM
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Etanol
Inhibidores
Furfural
HMF
Fenólicos
Hidrólisis
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
La producción de etanol a partir de biomasa lignocelulósica comprende el pretratamiento, la hidrólisis y la fermentación. Sin embargo, durante la hidrólisis química de paja de arroz se generan varios inhibidores, incluyendo furfural, 5-hidroximetilfurfural (HMF) y fenoles. Estos inhibidores, es decir, furfural y HMF, son tóxicos para las células de levadura, pueden afectar negativamente el crecimiento y el metabolismo de la levadura, y reducir la eficiencia del proceso y el rendimiento de producción. También se informa que los fenoles totales inhiben el crecimiento y el metabolismo de la levadura y actúan como fuente de especies reactivas de oxígeno (ROS), que pueden dañar las células de levadura. Por lo tanto, minimizar la generación de estos inhibidores durante la hidrólisis de paja de arroz es esencial para mejorar la eficiencia y el rendimiento de la fermentación de etanol. La optimización de variables del proceso puede ayudar a reducir la generación de inhibidores y aumentar la eficiencia de los métodos de desintoxicación utilizados, como la adsorción, el intercambio iónico y los métodos biológicos. Este estudio tuvo como objetivo minimizar la generación de inhibidores durante la hidrólisis química de biomasa de paja de arroz. Se empleó el software Minitab 17 y se utilizó el análisis de regresión de curvas de superficie de respuesta para desarrollar una ecuación cuadrática de un proceso optimizado para minimizar la liberación de moléculas inhibidoras. Los principales inhibidores identificados en el hidrolizado de paja de arroz pretratada fueron el furfural (48.60% / 100 g de biomasa sólida), el HMF (2.32% / 100 g de biomasa sólida) y los fenoles totales (1.65% / 100 g de biomasa sólida). Las condiciones óptimas de pretratamiento fueron una tasa de carga sólida de biomasa del 15% /, una concentración de HSO del 12% /, un tiempo de reacción de pretratamiento de 30 min y una temperatura de 100 grados Celsius. La optimización de estas variables del proceso redujo la generación de inhibidores hasta en una vez y media.
Descripción
La producción de etanol a partir de biomasa lignocelulósica comprende el pretratamiento, la hidrólisis y la fermentación. Sin embargo, durante la hidrólisis química de paja de arroz se generan varios inhibidores, incluyendo furfural, 5-hidroximetilfurfural (HMF) y fenoles. Estos inhibidores, es decir, furfural y HMF, son tóxicos para las células de levadura, pueden afectar negativamente el crecimiento y el metabolismo de la levadura, y reducir la eficiencia del proceso y el rendimiento de producción. También se informa que los fenoles totales inhiben el crecimiento y el metabolismo de la levadura y actúan como fuente de especies reactivas de oxígeno (ROS), que pueden dañar las células de levadura. Por lo tanto, minimizar la generación de estos inhibidores durante la hidrólisis de paja de arroz es esencial para mejorar la eficiencia y el rendimiento de la fermentación de etanol. La optimización de variables del proceso puede ayudar a reducir la generación de inhibidores y aumentar la eficiencia de los métodos de desintoxicación utilizados, como la adsorción, el intercambio iónico y los métodos biológicos. Este estudio tuvo como objetivo minimizar la generación de inhibidores durante la hidrólisis química de biomasa de paja de arroz. Se empleó el software Minitab 17 y se utilizó el análisis de regresión de curvas de superficie de respuesta para desarrollar una ecuación cuadrática de un proceso optimizado para minimizar la liberación de moléculas inhibidoras. Los principales inhibidores identificados en el hidrolizado de paja de arroz pretratada fueron el furfural (48.60% / 100 g de biomasa sólida), el HMF (2.32% / 100 g de biomasa sólida) y los fenoles totales (1.65% / 100 g de biomasa sólida). Las condiciones óptimas de pretratamiento fueron una tasa de carga sólida de biomasa del 15% /, una concentración de HSO del 12% /, un tiempo de reacción de pretratamiento de 30 min y una temperatura de 100 grados Celsius. La optimización de estas variables del proceso redujo la generación de inhibidores hasta en una vez y media.