Сорбционная очистка ксилозного гидролизата активированным углем из целлолигнина

Высокие требования к качеству ксилита обусловлены его применением в пищевой и фармацевтической промышленностях. Важной задачей при подготовке ксилозных растворов к гидрированию является осветление раствора, так как ксилит – это белый кристаллический порошок. Для этих целей применяются сорбционная и флокуляционная очистка получаемых растворов, а также мембранные методы. Наиболее часто используется сорбционная очистка активированным углем, обработка которым эффективна для снижения цветности получаемых растворов. В статье рассмотрена необходимость сорбционной очистки ксилозного гидролизата и представлена сравнительная характеристика эффективности процесса осветления пентозного гидролизата берёзовой древесины гранулированным активным углём (ГАУ) из целлолигнина и древесным активным углём марки БАУ-А. Степень осветления гидролизата при использовании ГАУ выше, чем при БАУ-А, и необходимая цветность достигается при добавлении ГАУ в количестве 17% от СВ гидролизата. Использование ГАУ для сорбционной очистки пентозных гидролизатов позволяет снизить расход сорбентов на осветление гидролизатов в 1,3 раза. Приведены данные по регенерации отработанного ГАУ из целлолигнина при различной продолжительности обработки, а также результаты эффективности осветления ксилозных растворов регенерированными ГАУ. Регенерированные ГАУ пригодны для сорбционной очистки гидролизата. Достаточная продолжительность регенерации составила 20 минут. Организация производства ГАУ из целлолигнина позволит значительно снизить расходы на сорбционную очистку гидролизата и повысить экономическую эффективность ксилитного производства.

1. Бахтиярова А.В., Белоусов И.И., Кинд А.В., Романенко К.А., Спицын А.А. Пиролиз и активация уплотненного целлолигнина // Химическая технология. 2019. Т. 20, № 3. С. 98-103. DOI: 10.31044/1684-5811-2019-20-3-98-103

2. Бахтиярова А.В., Денисенко Г.Д. Технология гидролизных и микробиологических производств. СПб.: СПбГЛТУ, 2018. 44 с.

3. Выглазов В.В. Технология высококачественного ксилита и других полиолов на основе пентозансодержащего растительного сырья: дисс. … д-ра техн. наук. СПб., 2004. 602 с.

4. Дедов И.И., Шестакова М.В., Викулова О.К., Железнякова А.В., Исаков М.А., Сазонова Д.В., Мокрышева Н.Г. Сахарный диабет в Российской Федерации: динамика эпидемиологических показателей по данным Федерального регистра сахарного диабета за период 2010–2022 гг. // Сахарный диабет. 2023. 26(2). С. 104– 123. doi.org/10.14341/DM13035

5. Денисенко Г.Д., Румянцева В.Г., Шурыгина М.С. Исследование процесса облагораживания древесины лиственных пород в ксилитном производстве // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2023. № 63. С. 352–355.

6. Кинд А.В., Кинд В.Б., Выглазов В.В. и др. Ультрафильтрационный мембранный аппарат для очистки гидролизатов растительного сырья // Леса России в XXI веке: матер. четвертой Междунар. науч.-практич. интернет-конференции. Апрель 2010 г. СПб.: ЛТА, 2010. С. 161–166.

7. Ковернинский И.Н., Комаров В.И., Третьяков С.И. Комплексная химическая переработка древесины: учебник. Архангельск: Изд-во Арханг. гос. техн. ун-та, 2002. 347 c.

8. Мамбетова С.Р., Бахтиярова А.В., Михайлова А.Е. Анализ рынка ксилита // Тенденции развития науки и образования. 2023. № 100-2. С. 112–114. DOI: 10.18411/trnio-08-2023-88.

9. Нечаев А.П., Траубенберг С.Е., Кочеткова А.А. и др. Пищевая химия. Изд. 4-е, испр. и доп. СПб.: ГИОРД, 2007. 640 с.

10. Трофимова Н.Н., Бабкин В.А. Изучение кислотного гидролиза полисахаридов древесины лиственницы для получения кристаллической глюкозы // Химия растительного сырья. 2009. № 3. С. 31–37.

11. Холькин Ю.И. Технология гидролизных производств. М.: Лесн. пром-сть, 1989. 496 c.

12. Arminda M., Josúe C., Cristina D., Fabiana S., Yolanda M. Use of activated carbons for detoxification of a lignocellulosic hydrolysate: statistical optimisation // J. EnvironManage. 2021. No. 296. doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.113320

13. Barathikannan K., Agastian P. Xylitol: Production, optimization and industrial application // Int. J. Curr. Microbiol. Appl. Sci. 2016. 5. P. 324–339.

14. Carvalheiro F., Duarte L.C., Lopes S., Parajó J.C., Pereira H., Gírio F.M. Evaluation of the detoxification of brewery’s spent grain hydrolysate for xylitol production by Debaryomyceshansenii CCMI 941 // Proc. Biochem. 2015. 40. Р. 1215–1223. DOI: 10.1016/j.procbio.2004.04.015

15. Janket S.J., Jaspreet B., Isaac P., Leland K.A., Jukka H.M. Oral and systemic effects of xylitol consumption // Caries Res. 2019. 53. P. 491–501. DOI: 10.1159/000499194

16. Satyavolu J., Ganesh Dattatreya Tadimeti J., Thilakaratne R. Xylose production and the associated integration for biocoal production // Energy Conversion and Management. 2020. X. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecmx.2020.100073

17. Tavares A.P.M., Gonçalves M.J.A., Brás T., Pesce G.R., Xavier A.M.R.B., Fernandes M.C. Cardoon Hydrolysate Detoxification by Activated Carbon or Membranes System for Bioethanol Production // Energies. 2022. 15. 1993. URL: https://doi.org/10.3390/en15061993

18. Umai D., Kayalvizhi R., Kumar V., Jacob S. Xylitol: Bioproduction and Applications // Front. Sustain. 2022. Vol. 3. Р. 2. DOI: 10.3389/frsus.2022.826190

19. Vardhan H., Sasmal S., Mohanty K. Detoxification of areca nut acid hydrolysate and production of xylitol by Candida tropicalis (MTCC 6192) // Preparative Biochemistry & Biotechnology. 2023. Р. 1–12 DOI: 10.1080/10826068.2023.2207093