Fındık kabuğuna uygulanan ön işlemlerin enzimatik hidroliz yöntemi ile şeker üretimine etkisi
Effect of pretreatment methods on sugar production from hazelnut shells by enzymatic hydrolysis
Yazar: EMİR ZAFER HOŞGÜN
Danışman: PROF. DR. BERRİN BOZAN
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Enzimatik hidroliz = Enzymatic hydrolysis

Özet:
Bu çalışmada, fındık kabuklarından enzimatik hidroliz ile glikoz üretimi için, farklı ön işlemler (düşük ve yüksek sıcaklıklarda asit ve alkali, su buharı, alkali peroksit, organosolv, iyonik sıvı ve biyolojik) uygulanmıştır. Ön işlemler sonrasında en yüksek glikoz verimi (%18,23) iyonik sıvı ([EMIM]Ac, 1200C, 1/20 katı/sıvı, 60 dak) ön işlemi ile elde edilmiştir. Bu ön işlemi, %15,05 ile alkali peroksit (% 2(a/h) NaOH içerisinde %2(v/v) H2O2, 300C, 1/10 katı/sıvı, 360 dak) ve %14,38 ile yüksek sıcaklık NaOH (1800C, 1/5 katı/sıvı, %5,25 NaOH, 30 dak) ön işlemleri takip etmektedir. İyonik sıvılarla ([EMIM]Ac) yapılan ön işlemler sonucunda glikoz kazanımı %95,46 olarak bulunmuştur. Selülozca zengin ve lignin içeriği düşük hammadde, yüksek sıcaklık NaOH (1800C, 1/5 katı sıvı oranında %5,25 NaOH, 30 dak) ön işlemi ile elde edilmiştir. Bu koşullarda hammaddenin selüloz içeriği %16,67'den %48,49'a yükselirken, lignin içeriği %51,10 dan %27,28'e azalmıştır. Hemiselüloz (%17,17) ve lignin (%65,66) içeriği bakımından zengin biyokütleler sırasıyla organosolv (1200C, 1/10 katı/sıvı, 30 dak %50 EtOH içerisinde %4 NaOH koşullarında) ve su buharı (200 0C, 1/5 katı/sıvı, 60 dak ) ön işlemleri ile elde edilmiştir. Ön işlemler sırasında bir gram glikoz başına harcanan enerji (kj) miktarı 21 kJ/g glikoz (alkali peroksit ön işlemi)ile 3330 kJ/g glikoz (iyonik sıvı ön işlemi) arasında değişmiştir.

Abstract:
In this study, different processes (low and high temperature acid and alkali, steam, alkali peroxide, organasolv, ionic liquids and biological) were used for the pretreatment of hazelnut shells and the treated solids further enzymatically hydrolysed to produce glucose. After pretreatments, maximum glucose yield (18.23%) was found with ionic liquid pretreatment ([EMIM]Ac, 1200C, 1/20 solid to liquid ratio, 30 min), followed by alkaline peroxide (15.05%) (2% H2O2 in 2% NaOH, 300C, 1/10 solid to liquid ratio, 6 hr) and high temperature NaOH  pretreatment (14.38%) (1800C, 1/5 solid to liquid ratio, 5.25% NaOH, 30 min). 95.46% of glucose was recovered from the raw material after the pretreatment with 1-Ethyl-3-methylimidazolium acetate ([EMIM]Ac). Cellulose-rich and low lignin content raw material obtained with high temperature NaOH pretreatment (1800C, 1/5 solid to liquid ratio, 5.25% NaOH, for 30 min). At these conditions, cellulose content increased from 16,67% to 48.49% and lignin content decreased from 51.10% to 27.28%. Hemicellulose-rich content biomass (17.17%) and lignin–rich content biomass (65.66%) were obtained by organosolv (120 0C, 1/10 solid to liquid ratio, 30 min, 4% NaOH in the 50% EtOH solution) and steam (200 0C, 1/5 solid to liquid ratio, 60 min) pretreatment, respectively. The amount of energy consumed (kJ) per glucose (g) during the pretreatments ranged from 21 kJ/g glucose (alkali peroxide pretreatment) to 3330 kJ/g glucose (ionic liquid pretreatment).