RT Dissertation/Thesis
T1 Valoración de la fracción hemicelulósica y obtención de furfural a partir de Eucalyptus globulus y paja de trigo
A1 García Domínguez, María Trinidad
A2 Universidad de Huelva. Departamento de Ingeniería Química, Química Física y Ciencias de los Materiales
K1 Biomasa
K1 Procesos químicos
AB El objetivo de este estudio fue optimizar la producción de furfural mediante procesos de hidrólisis(autohidrólisis isotérmica y no isotérmica, hidrólisis ácida con extracción alcalina y ácida diluida) demadera de Eucalyptus globulus y paja de trigo, utilizando un diseño experimental factorial y modelosde regresión múltiple para Maximizar los rendimientos de furfural.Optimización de la concentración de furfural a partir de Eucalyptus globulus y Paja de Trigomediante autohidrólisis No isoterma.Las muestras de Paja de Trigo y Eucalyptus globulus fueron sometidas a autohidrólisis no isotérmica,definida por: temperatura: 180-240ºC. En esa forma, se pudo encontrar a una temperatura de 220 ° C,4,25 g / 100 g de materia prima (26% del xilano inicial en la paja de trigo) y un aumento de temperatura(240ºC) produjo 4,54 g / 100 g de materia prima, 28% del xilano inicial. En Eucalyptus globulus elaumento de la temperatura de hidrólisis (240ºC) produjo un licor con mayores contenidos de furfural(4,45 g / 100 g de materia prima, 25% del xilano inicial) y ácido acético (4,49 g / 100 g de materiaprima) y contenidos pequeños de arabinosa y xilano.Procesos de autohidrólisis isotérmica para la producción de furfural a partir de Eucalyptusglobulus y paja de trigoPara los procesos de autohidrólisis isotérmica, las muestras de Eucalyptus globulus fueron sometidas atemperaturas comprendidas entre 220 y 250 ºC y tiempos de residencia isotérmica entre 0 y 60 min. Se ha estudiado el efecto del factor R0 sobre la producción de azúcar y la composición de las fases líquiday sólida obtenidas después de los tratamientos. Se utilizó un diseño experimental compuesto central,junto con el modelo de redes neuronales, para la maximización del contenido de furfural bajoautohidrólisis isotérmica. En condiciones experimentales óptimas, se obtuvo el rendimiento de furfural(4,4 g / 100 g de materia prima seca) a 60 min ya 220 ºC. Para la paja de trigo, las muestras fueronsometidas a autohidrólisis isotérmica en las mismas condiciones de temperatura y tiempo de residenciaque la madera de Eucalyptus globulus. En la paja de trigo, el aumento de la temperatura de hidrólisisprodujo licor con mayores contenidos de furfural y bajo contenido de xilano.Procesos de hidrólisis ácida para la producción de furfural de Eucalyptus globulus y paja de trigoPara optimizar la producción de furfural por hidrólisis con ácido diluido de madera de Eucalyptusglobulus, se utilizaron dos etapas de hidrólisis. El proceso de optimización se llevó a cabo utilizando undiseño experimental factorial y modelos de regresión múltiple para maximizar los rendimientos defurfural. Los rangos operacionales son especialmente adecuados para la extracción de xilosa, que eraprácticamente cuantitativa a 170 ºC y prácticamente independiente del tiempo de operación. Laconcentración de ácido es la variable más influyente en la conversión de xilooligómeros o xilosa enfurfural. Las conversiones a furfural fueron bastante importantes (mayores de 10 g / L). Lashemicelulosas en la materia prima se extrajeron en 32-57,7% y xilano en 40,5-84%. Las conversionesmás altas a furfural se obtuvieron usando un tiempo de operación medio (15 min) y baja temperatura(170 ºC) y pH = 2. La revisión de la información bibliográfica sobre la extracción de hemicelulosas dela paja de trigo indican que es un material adecuado. pero la transformación a furfural ha sido muypoco eficaz en el rango de condiciones operacionales ensayadas.Procesos de extracción alcalina en frío para la producción de furfural de Eucalyptus globulus ypaja de trigoEn esta sección se propone un método para la extracción selectiva de hemicelulosa a partir de paja detrigo que implica extracción alcalina en frío y posterior separación por precipitación con etanol. Estashemicelulosas, obtenidas selectivamente, podrían utilizarse para su conversión en furfural. Elrendimiento de hemicelulosa se optimizó utilizando un diseño de factor 2n para examinar la influenciade temperaturas de 20 a 40 ºC, tiempos de operación de 30 a 60 min y concentraciones de álcali de 80 a120 g / L. Las condiciones óptimas para la extracción alcalina en frıo de hemicelulosa a partir de pajade trigo se encontraron por tanto a una temperatura de 40 ◦ C, un tiempo de funcionamiento de 90 min yuna concentración de álcali de 100 g / l. Sin embargo, en el estudio de los resultados obtenidos de laextracción alcalina en frío de hemicelulosas de madera de Eucalyptus globulus a baja temperatura seencuentran bajas concentraciones de glucosa y hemicelulosas .La conclusión general es que la maderade Eucalyptus globulus es mucho más refractaria a este proceso de extracción que otros materiales.
AB The aim of this study was to optimize the production of furfural by some hydrolysis processes(isothermal and non isothermalauthodydrolysis, acid hydrolysis with dilute acid and cold alkalineextraction) of Eucalyptus globulus wood and wheat straw, using factorial experimental design andmultiple regression models to maximize furfural yields.Non isothermal autohydrolysis processes for furfural production from Eucalyptus globulus andwheat strawIn the first part, samples of Wheat Straw and Eucalyptus globulus were subjected to non-isothermalautohydrolysis, defined by: temperature: 180-240ºC In that form, 4.25 g/100 g raw material (26% of theinitial xylan in wheat straw) could be found at 220ºC, and an increase temperature (240ºC) yielded 4.54g/100 g raw material, 28% of the initial xylan. In Eucalyptus globulus the increase in the hydrolysistemperature (240ºC) yielded liquor with higher contents of furfural (4.45 g/100 g raw material, 25% ofthe initial xylan) and acetic acid (4.49 g/100 g raw material) and smaller contents of arabinose andxylan.Isothermal autohydrolysis processes for furfural production from Eucalyptus globulus and wheatstrawFor isothermal autohydrolysis processes, samples of Eucalyptus globulus where subjected totemperature ranges between 220 and 250 ºC and isothermal residence times between 0 and 60 min. Theeffect of the R0 factor on the sugar yield and composition of both liquid and solid phases obtained aftertreatments has been studied. A central composite experimental design, in conjunction with the neuralfuzzy model, was used to the furfural content maximization under isothermal autohydrolysis. Underoptimum experimental conditions, the yield of furfural (4.4 g/100 g dry raw material) could be obtainedat 60 min and 220 ºC.For wheat straw, samples of raw material were subjected to isothermal autohydrolysis at sameconditions of temperature and residence time that Eucalyptus globulus wood.. In that form, in wheatstraw, the increase in the hydrolysis temperature yielded liquor with higher contents of furfural and lowxylan contents.Acid hydrolysis processes for furfural production from Eucalyptus globulus and wheat strawTo optimize the production of furfural by hydrolysis with dilute acid of Eucalyptus globulus wood, twostages of hydrolysis were used. The optimization process was carried out using a factorial experimentaldesign and multiple regression models to maximize furfural yieldsThe operational ranges are especiallysuitable for the extraction of xylose, which was virtually quantitative at 170 ºC and virtuallyindependent of the operation time. This is quite important if one considers the low acid concentrationused. Conversions to furfural were quite substantial (greater than 10 g/L). Hemicelluloses in the rawmaterial were extracted by 32–57.7% and xylan by 40.5–84%. The highest conversions to furfural wereobtained by using a medium operation time (15 min) and low temperature (170 ºC) and pH=2.The review of bibliographic information on the extraction of hemicelluloses from wheat straw seemedto indicate that it might be of a suitable material. In fact, the rates of extraction of hemicelluloses havebeen acceptable, but the transformation to furfural has been very little effective in the range ofoperational conditions tested.Cold alkaline extraction processes for furfural production from Eucalyptus globulus and wheatstrawIn this section, a method for the selective extraction of hemicellulose from wheat straw involving coldalkaline extraction and subsequent separation by precipitation with ethanol is proposed. Thesehemicelluloses, selectively obtained could be used for their conversion to furfural. The hemicelluloseyield was optimized by using a 2n factor design to examine the influence of temperatures from 20 to40 °C, operation times from 30 to 60 min and alkali concentrations from 80 to 120 g/L. The optimumconditions for cold alkaline extraction of hemicellulose from wheat straw were thus found to be atemperature of 40 °C, an operation time of 90 min and an alkali concentration of 100 g/L. However, inthe study of the results obtained from the cold alkaline extraction of hemicelluloses of Eucalyptusglobulus wood to low temperature are low concentrations of glucose, xylose, and arabinose in retrievedliquor. The general conclusion is that the wood of Eucalyptus globulus is much more refractory to thisextraction process than other materials in the range of variation of the operational conditions tested.
PB Universidad de Huelva
YR 2017
FD 2017
LK http://hdl.handle.net/10272/16019
UL http://hdl.handle.net/10272/16019
LA spa
DS Repositorio Institucional de la Universidad de Huelva
RD 1 jun 2026