• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제52권2호
• /
• pp.101-117
• /
• 2024

The conversion characteristics of the major components of Liriodendron tulipifera were investigated during acid-catalyzed organosolv pretreatment. Glucan in L. tulipifera was slowly hydrolyzed, whereas xylan was rapidly hydrolyzed. Simultaneous hydrolysis and degradation of xylan and lignin occurred; however, after complete hydrolysis of xylan at higher temperatures, lignin remained and was not completely degraded or solubilized. These conversion characteristics influence the structural properties of glucan in L. tulipifera. Critical hydrolysis of the crystalline regions in glucan occurred along with rapid hydrolysis of the amorphous regions in xylan and lignin. Breakdown of internal lignin and xylan bonds, along with solubilization of lignin, causes destruction of the lignin-carbohydrate complex. Over a temperature of 160℃, the lignin that remained was coalesced, migrated, and re-deposited on the surface of pretreated solid residue, resulting in a drastic increase in the number and content of lignin droplets. From the results, the characteristic conversions of each constituent and the changes in the structural properties in L. tulipifera effectively improved enzymatic hydrolysis in the range of 140℃-150℃. Therefore, it can be concluded that significant changes in the biomass recalcitrance of L. tulipifera occurred during organosolv pretreatment.

• 환경생물
• /
• 제17권2호
• /
• pp.191-198
• /
• 1999

침엽수와 활엽수 펄프내의 리그닌(lignin) 제거 효과를 개선하기 위해 호알칼리성 균류인 Cephalospotium sp. RYM-202의 xylanase를 표백 전처리하고 이에 의한 펄프의 표백 증진 효과를 조사하였다. 두 종류의 펄프 모두 5$0^{\circ}C$에서 효소반응을 수행하였을 때 펄프내 xylan의 가수분해가 가장 높게 나타났다. 펄프내 xylan의 가수분해를 위한 효소의 최적 pH는 8.0이었으며, pH 9.0에서도 최대활성의 90%이상이 유지되었다. 각각의 펄프 재료에 효소를 전처리한 결과 표백(리그닌 제거)과정의 증진 효과를 보였으며, 침엽수와 활엽수의 kappa number는 각각 3.7과 2.0 ISO units 만큼 감소되었다. 아울러 효소처리 혹은 효소 미처리 펄프를 각각 표백한 후 수초지를 제조하여 종이의 물성을 상호 비교한 바, 효소처리는 종이의 섬유 구조에 큰 영향을 끼치지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과들은 호알칼리성 Cephalospotium sp. RYM-202의 알칼리내성 xylanase가 알칼리 조건하에서의 펄프 전처리 과정에 매우 적합함을 의미한다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제60권3호
• /
• pp.414-422
• /
• 2022

본 연구의 목적은 국내 대표적인 농경잔류물인, 볏짚과 보릿짚을 이용하여 헤미셀룰로오스 부분의 최대 가용화를 위한 산 촉매 열수 분별공정의 타당성을 조사한 것이다. 1.2-2.9 범위의 반응가혹도(CS; Combined reaction severity)에서 다양한 분별 조건들을 사용하여 초기 반응조건 기준을 설정했다. 볏짚의 경우, 160 ℃의 반응온도, 0.75%(w/v)의 H₂SO₄, 20분의 반응시간, 그리고 1:15의 고체/액체 비율을 가진 반응 조건에서 56.6%의 헤미셀룰로스 당 수율을 얻을 수 있었으며, 보릿짚의 경우, 150 ℃ 반응온도, 0.75%(w/v) H₂SO₄, 15분의 반응시간, 1:10의 고체/액체 비율에서 83.0%의 헤미셀룰로스 당 수율을 얻었다. 따라서, 볏짚과 비교하여 보릿짚의 경우 산촉매 열수분획을 효과적으로 수행할 수 있었다. 분별과정 후 남은 분획된 고형분은 볏짚과 보릿짚에서 각각 48.5%와 57.5%였다. 분별된 볏짚과 보릿짚의 XMG(Xylan+Mannan+Galactan) 함량은 17.3% 및 17.6%에서 6.0% 및 2.6%로 각각 감소하였으며, 이는 원료 짚 기준으로 각각 16.7% 및 8.5%에 해당한다. 또한, 보리 짚의 산촉매 열수분별 과정에서 과도한 분해로 인해 셀룰로오스 및 XMG의 5.6% 및 8.5%만 손실된 반면, 볏짚의 셀룰로오스 및 XMG 손실은 6.4% 및 26.6%이었다. 볏짚의 헤미셀룰로스 당은 산 촉매 열수 분별공정중, 다소 높은 반응가혹도로 인해 심하게 과분해된 것에 기인한다.