Lignoselülozik biyokütleden derin ötektik çözücüler ile değerli ürünler kazanımı
Pretreatment of lignocellulosic biomass with deep eutectic solvents
Yazar: SELİN DENİZ
Danışman: PROF. DR. ZEKİYE SERPİL TAKAÇ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Hemiselüloz = Hemicellulose ; Lignoselüloz = Lignocellulose ; Meyve posası = Fruit pomace ; Starking elması = Starking apple ; Ön işlem = Pretreatment

Özet:
Gerçekleştirilen çalışmada, bir gıda endüstrisi atığı olan elma posasının derin ötektik çözücüler (deep eutectic solvent; DES) ile muamele edilerek fenolik madde, lignin, selüloz ve hemiselüloz gibi katma değerli ürünlerin edilmesi amaçlamaktadır. Bu kapsamda elma posası DES ile önişleme tabi tutularak, fenolik bileşen ve lignin eldesi için; DES türü, sıcaklık, karıştırma hızı, su içeriği, süre ve katı yüklemesi parametreleri araştırılarak optimum koşullar oluşturulmuştur. Elma posasından fenolik madde ekstraksiyonu ultrasonik banyoda çalışılmış ve spektroskopik temelli analizler gerçekleştirilmiştir. Optimum koşullar; %5 katı yüklemesi, 60oC ekstraksiyon sıcaklığı, ektraksiyon ortamında hacimce %50 su içeriği ve 60dk ekstraksiyon süresi olarak belirlenmiştir. Bu koşullarda, G:F:W ile 7.93 mg/gEP, ChCl:LA ile 5.99 mg/gEP, ChCl:Gly ile 0.69 mg/gEP ve ChCl:U ile 0.77 mg/gEP toplam fenolik bileşen elde edilmiştir. Elma
posasının DES ile önşilemi sonucu elde edilen lignin NREL protokolüne göre belirlenmiştir. Katı biyokütleden lignin ekstraksiyonunda optimum koşullar; 60oC önişlem sıcaklığı, %5.0 katı yüklemesi, 300rpm karıştırma hızı ve 4sa önişlem süresi olarak belirlenmiştir. Lignin ekstraksiyonunda en etkili DES'lerin asit yapılı DES'ler olduğu belirlenmiştir. Ekstraksiyon sonucu kalıntı biyokütle, FTIR, XRD ve SEM analizleri ile karakterize edilmiştir.

Abstract:
This study aims to produce value-added products such as phenolic substances, lignin, cellulose and hemicellulose by treating apple pomace, which is a food industry waste, with deep eutectic solvents (DES). In this context, apple pomace was pretreated with DES to obtain phenolic compounds and lignin. Optimum conditions were established by investigating DES type, extraction temperature, agitation rate, water content, time and solid loading parameters. Phenolic substance extraction from apple pomace was studied in an ultrasonic bath and spectroscopic analyzes were performed. Optimum conditions were determined as 5% solid loading, 60oC extraction temperature, 50% water content by volume in the extraction medium and 60min extraction time. Under these conditions, 7.93 mg/gAP with G:F:W, 5.99 mg/gAP with ChCl:LA, 0.69 mg/gAP with ChCl:Gly and 0.77 mg/gAP with ChCl:U were obtained. The lignin obtained as a result of pretreatment of apple pomace with DES was determined according to the NREL method. Optimum conditions for lignin extraction from solid biomass were as follow: 60oC pretreatment temperature, 5.0 % solid loading, 300 rpm agitation rate and 4h pretreatment time. The most effective DESs in lignin extraction were determined as acid-based DESs. The residual biomass after extraction was characterized by FTIR, XRD and SEM analyses.