Lignocellulosic biomass is of great interest as an alternative energy resource because it offers a range of merits. Miscanthus × giganteus is a lignocellulosic feedstock of special interest, as it combines a high biomass productivity with a low environmental impact, including CO2 emission control. The chemical composition of lignocellulose determines the application potential for efficient industrial processing. Here, we compiled a sample collection of Miscanthus × giganteus that had been cultivated in different climate regions between 2019 and 2021. The chemical composition was quantified by the conventional wet methods. The findings were compared with each other and with the known data. Starting as soon as the first vegetation year, Miscanthus was shown to feature the following chemical composition: 43.2–55.5% cellulose content, 17.1–25.1% acid-insoluble lignin content, 17.9–22.9% pentosan content, 0.90–2.95% ash content, and 0.3–1.2% extractives. The habitat and the surrounding environment were discovered herein to affect the chemical composition of Miscanthus. The stem part of Miscanthus was found to be richer in cellulose than the leaf (48.4–54.9% vs. 47.2–48.9%, respectively), regardless of the planation age and habitat. The obtained findings broaden the investigative geography of the chemical composition of Miscanthus and corroborate the high value of Miscanthus for industrial conversion thereof into cellulosic products worldwide.
The present paper is a fundamental study on the physicochemical properties and hydrolysis behavior of cellulose samples differing in origin: bacterial, synthetic, and vegetal. Bacterial cellulose was produced by Medusomyces gisevii Sa-12 in an enzymatic hydrolyzate derived from oat-hull pulp. Synthetic cellulose was obtained from an aqueous glucose solution by electropolymerization. Plant-based cellulose was isolated by treatment of Miscanthus sacchariflorus with dilute NaOH and HNO3 solutions. We explored different properties of cellulose samples, such as chemical composition, degree of polymerization (DP), degree of crystallinity (DC), porosity, and reported infrared spectroscopy and scanning electron microscopy results. The hydrolysis behavior was most notable dependent on the origin of cellulose. For the bacterial cellulose sample (2010 DP, 90% DC, 89.4% RS yield), the major property affecting the hydrolysis behavior was its unique nanoscale reticulate structure promoting fast penetration of cellulases into the substrate structure. The study on enzymatic hydrolysis showed that the hydrolysis behavior of synthetic and Miscanthus celluloses was most influenced by the substrate properties such as DP, DC and morphological structure. The yield of reducing sugars (RS) by hydrolysis of synthetic cellulose exhibiting a 3140 DP, 80% DC, and highly depolymerization-resistant fibers was 27%. In contrast, the hydrolysis of Miscanthus-derived cellulose with a 1030 DP, 68% DC, and enzyme-accessible fibers provided the highest RS yield of 90%. The other properties examined herein (absence/presence of non-cellulosic impurities, specific surface, pore volume) had no considerable effect on the bioconversion of the cellulosic substrates.
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ Бийский технологический институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ, БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ И ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Материалы XV Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием (1820 мая 2022 года, г. Бийск) Бийск Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова 2022 УДК 66.02(045) ББК 34.7 Т38 Т38 Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности: материалы XV Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием (1820 мая 2022 года, г. Бийск) / Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. -Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. унта, 2022. -458 с. ISBN 978-5-9257-0336-6 В сборнике представлены материалы конференции в виде научных статей преподавателей, инженеров, аспирантов и студентов вузов России, а также работников научных и производственных объединений, подготовленных в рамках тематики XV Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности» (1820 мая 2022 года, г. Бийск). Освещены актуальные вопросы по проблемам моделирования и интенсификации технологических процессов, подготовке кадров, оптимальному выбору рецептур, технологических режимов и оборудования с последующей экономической оценкой при их адаптации для промышленных предприятий. В сборнике материалы расположены по секциям: -химические технологии и аппаратурное оформление процессов; -биотехнологии и аппаратурное оформление процессов; -пищевые технологии и аппаратурное оформление процессов. УДК 66.02(045) ББК 34.7 Редакционная коллегия конференции «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности» д. т. н., профессор А.Н. Блазнов к. х. н., доцент В.В. Будаева к. т. н., доцент И.Н. Павлов Часть докладов воспроизведена в виде, представленном авторами ISBN 978-5-9257-0336-6 БТИ АлтГТУ, 2022МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ Бийский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» Кафедра «Машины и аппараты химических и пищевых производств» Кафедра «Биотехнология» Кафедра «Химическая технология энергонасыщенных материалов и изделий» Кафедра «Ракетные двигатели и Высокоэнергетические установки автоматических систем» Кафедра «Естественнонаучных дисциплин» Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химикоэнергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова Администрация г. Бийска -наукограда РФ АО «Федеральный научно-производственный центр «Алтай» Малое инновационное предприятие ООО «Наука и технологии» ЗАО «Эвалар» ЗАО «Алтайвита...
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ Бийский технологический институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ, БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ И ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Материалы XIV Всероссийской научно-практической конференциистудентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием, посвященной 90-летнему юбилею академика Саковича Г.В. (1921 мая 2021 года, г. Бийск) Бийск Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова 2021 УДК 66.02(045) ББК 34.7 Т38 Т38 Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности: материалы XIV Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием, посвященной 90-летнему юбилею академика Саковича Г.В. (1921 мая 2021 года, г. Бийск) / Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. -Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2021. -458 с. ISBN 978-5-9257-0327-4 В сборнике представлены материалы конференции в виде научных статей преподавателей, инженеров, аспирантов и студентов вузов России, а также работников научных и производственных объединений, подготовленных в рамках тематики XIV Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности», посвященной 90летнему юбилею академика Саковича Г.В. (1921 мая 2021 года, г. Бийск). Освещены актуальные вопросы по проблемам моделирования и интенсификации технологических процессов, подготовке кадров, оптимальному выбору рецептур, технологических режимов и оборудования с последующей экономической оценкой при их адаптации для промышленных предприятий. В сборнике материалы расположены по секциям: -химические технологии и аппаратурное оформление процессов; -биотехнологии и аппаратурное оформление процессов; -пищевые технологии и аппаратурное оформление процессов. УДК 66.02(045) ББК 34.7 Редакционная коллегия конференции «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности» д.т.н., профессор А.Н. Блазнов к.х.н., доцент В.В. Будаева к.т.н., доцент И.Н. Павлов Часть докладов воспроизведена в виде, представленном авторами ISBN 978-5-9257-0327-4 БТИ АлтГТУ, 2021 3 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ Бийский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»
Рассмотрена лубяная техническая культура конопля, сегмент по выращиванию и переработке которой в России развивается быстрыми темпами. На примере мировых тенденций показаны возможности и перспективы использования лубяных волокон конопли для биоразлагаемых композитов на растительной основе. Исследованы режимы выделения лубяных волокон методом химического реттинга. С помощью химического анализа определено содержание целлюлозы, лигнина, пентозанов в выделенных волокнах исходном растительном сырье. Методом ТМА измерены значения прочности 177-548 МПа, деформации при разрушении 0,7-2,5 % и модуля Юнга 13,2-43,5 ГПа, при толщине технических волокон от 50 до 140 мкм. Полученные результаты согласуются с известными данными других авторов и находятся на уровне свойств лубяных волокон культур – крапивы, льна, применяемых в композиционных материалах. Выделенные технические волокна конопли имеют достаточно высокие упруго-прочностные характеристики, а их длина 200-400 мм позволяет создавать армированные композитные материалы на их основе. The bast technical crop hemp is considered, the segment for the cultivation and processing of which is developing rapidly in Russia. On the example of global trends, the possibilities and prospects of using hemp bast fibers for biodegradable plant-based composites are shown. The modes of isolation of bast fibers by chemical retting were investigated. Chemical analysis was used to determine the content of cellulose, lignin, and pentosans in the isolated fibers of the original plant material. The TMA method measured strength values of 177-548 MPa, deformation at fracture of 0.7-2.5% and Young's modulus of 13.2-43.5 GPa, with a thickness of technical fibers from 50 to 140 microns. The results obtained agree with the known data of other authors and are at the level of properties of bast fibers of crops - corn, flax, used in composite materials. The selected technical hemp fibers have sufficiently high elastic-strength characteristics, and their length of 200-400 mm makes it possible to create reinforced composite materials based on them.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.