Физико-химические исследования опытных партий продуктов, полученных при комплексной переработке древесины березы на пилотной установке

Abstract

Проведены физико-химические исследования опытных партий микрокристаллической целлюлозы (МКЦ), глюкозного гидролизата и растворимого лигнина, полученных из древесины березы на пилотной установке. Показано, что по своим свойствам опытные партии МКЦ, глюкозного гидролизата и растворимого лигнина соответствуют образцам, извлеченным из древесины березы в лабораторных условиях. Выход МКЦ с содержанием остаточного лигнина не более 1 мас. % составил 70 % от массы исходной целлюлозы в древесине. Полученная МКЦ по своим характеристикам соответствует промышленной микрокристаллической целлюлозе. Степень полимеризации образца МКЦ 655, индекс кристалличности 0,73, размер кристаллитов 3,2 нм. Гидролизом МКЦ концентрированной серной кислотой при 25 °С получены глюкозные гидролизаты для синтеза биоэтанола. Установлено, что опытная партия глюкозного гидролизата по своему составу (выход глюкозы – 83,2 мас. %, наличие примесей фурфурола – 0,22 мг/мл, 5–ГМФ – 0,48 мг/мл, левулиновой кислоты – следовое количество), соответствует средним значениям показателей лабораторных образцов гидролизатов. Образующийся в качестве побочного продукта лигнин имеет элементный состав (мас. %): С – 58,84, Н – 5,81, О – 35,15; зольность 0,94 и интервал температур размягчения 115–138 °С. Лигнин может использоваться для получения энтеросорбентов и нанопористых углеродных сорбентов, а также в качестве связующего для брикетирования биотоплив. Результаты исследований использованы для разработки технологического лабораторного регламента комплексной переработки биомассы березы в биотоплива и химические продукты

The physico-chemical studies of experimental batches of microcrystalline cellulose (MCC), glucose hydrolyzate and soluble lignin, obtained from birch wood in a pilot plant were carried out. It was shown that the properties of experimental batches of MCC, glucose hydrolyzate and soluble lignin correspond to samples obtained from birch wood under laboratory conditions. The yield of MCC with a residual lignin content no more than 1 mas. % reaches 70 % from the mass at initial cellulose in wood. The characteristics of obtained MCC corresponds to industrial microcrystalline cellulose. The degree of polymerization of the MCC sample is of 655, its crystallinity index of 0.73, the crystallite size of 3.2 nm. Glucose hydrolysates for bioethanol synthesis were obtained by MCC hydrolysis with concentrated sulfuric acid at 25 °C. It was established that the composition of experimental batch of glucose hydrolyzate (glucose content – 83.2 mas. %, of furfural – 0.22 mg / ml, 5-HMF – 0.48 mg / ml, levulinic acid – trace amount) corresponds to composition of laboratory samples of hydrolysates. The side product lignin has an elemental composition (mas. %): C – 58.84, H – 5.81, O – 35.15; ash content of 0.94, softening temperatures 115–138 °C. Lignin can be used for obtaining enterosorbents and nanoporous carbon sorbents, as well as a binder for briquetted biofuels. Obtained results have been used for the development of technological regulations of birch wood complex processing to biofuels and chemicals