Insight into the evolution of the proton concentration during autohydrolysis and dilute-acid hydrolysis of hemicellulose
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: During pretreatment, hemicellulose is removed from biomass via proton-catalyzed hydrolysis to produce soluble poly- and mono-saccharides. Many kinetic models have been proposed but the dependence of rate on proton concentration is not well-defined; autohydrolysis and dilute-acid hydrolysis models apply very different treatments despite having similar chemistries. In this work, evolution of proton concentration is examined during both autohydrolysis and dilute-acid hydrolysis of hemicellulose from green bamboo. An approximate mathematical model, or "toy model", to describe proton concentration based upon conservation of mass and charge during deacetylation and ash neutralization coupled with a number of competing equilibria, was derived. The model was qualitatively compared to experiments where pH was measured as a function of time, temperature, and initial acid level. Proton evolution was also examined at room temperature to decouple the effect of ash neutralization from deacetylation. RESULTS: The toy model predicts the existence of a steady-state proton concentration dictated by equilibrium constants, initial acetyl groups, and initial added acid. At room temperature, it was found that pH remains essentially constant both at low initial pH and autohydrolysis conditions. Acid is likely in excess of the neutralization potential of the ash, in the former case, and the kinetics of neutralization become exceedingly small in the latter case due to the low proton concentration. Finally, when the hydrolysis reaction proceeded at elevated temperatures, one case of non-monotonic behavior in which the pH initially increased, and then decreased at longer times, was found. This is likely due to the difference in rates between neutralization and deacetylation. CONCLUSIONS: The model and experimental work demonstrate that the evolution of proton concentration during hydrolysis follows complex behavior that depends upon the acetyl group and ash content of biomass, initial acid levels and temperature. In the limit of excess added acid, pH varies very weakly with time. Below this limit, complex schemes are found primarily related to the selectivity of deacetylation in comparison to neutralization. These findings indicate that a more rigorous approach to models of hemicellulose hydrolysis is needed. Improved models will lead to more efficient acid utilization and facilitate process scale-up.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».