Кинетическое исследование и оптимизация процессов гидролиза арабиногалактана лиственницы в присутствии растворенных и твердых кислотных катализаторов

Abstract

Изучено влияние температуры и продолжительности гидролиза арабиногалактана (АГ) лиственницы в присутствии растворенных минеральных кислот H2SO4 и HCl, а также твердых кислотных катализаторов Amberlyst 15, кислотномодифицированных SBA-15 и Сибунит-4 на скорость образования арабинозы и галактозы. Константы скорости образования моносахаров увеличиваются в ряду катализаторов: Сибунит-4 (150 °C) < SBA-15 (150 °C) < Amberlyst 15 (150 °C) < 0,1М H2SO4 (130 °C) < 0,1M HCl (130 °C). Значения энергии активации реакции образования арабинозы (65–91 кДж/моль) ниже, чем галактозы (112–140 кДж/моль). Методом газовой хроматографии изучен состав растворимых продуктов кислотного гидролиза арабиногалактана. Расчетными методами проведена оптимизация процесса гидролиза арабиногалактана в присутствии растворенного и твердого кислотных катализаторов. Установлены оптимальные режимные параметры процессов, при которых достигается близкая к 100 % степень конверсии арабиногалактана

The infl uence of the temperature and the reaction time of larch arabinogalactan (AG) hydrolysis in the presence of dissolved mineral acids H2SO4 and HCl, as well as solid acid catalysts Amberlyst 15, acid-modifi ed SBA-15 and Sibunit-4 on the rate of formation of arabinose and galactose was studied. The rate constants of monosaccharides formation are increased in the series of catalysts: Sibunit-4 (150 °C) < SBA-15 (150 °C) < Amberlyst 15 (150 °C) < 0,1M H2SO4 (130 °C) < 0,1M HCl (130 °C). The activation energy of the reaction of arabinose formation (65-91 kJ/mol) is lower than that of galactose (112-140 kJ /mol). The composition of soluble products of acid hydrolysis of arabinogalactan is studied by gas chromatography. The process of arabinogalactan hydrolysis in the presence of dissolved and solid acid catalysts was optimized by the calculation methods. The optimal parameters of processes at which a degree of arabinogalactan conversion close to 100 % are established