Demonstration and Assessment of Purification Cascades for the Separation and Valorization of Hemicellulose from Organosolv Beechwood Hydrolyzates

Hemicellulose and its derivatives have a high potential to replace fossil-based materials in various high-value-added products. Within this study, two purification cascades for the separation and valorization of hemicellulose and its derived monomeric sugars from organosolv beechwood hydrolyzates (BWHs) were experimentally demonstrated and assessed. Purification cascade 1 included hydrothermal treatment for converting remaining hemicellulose oligomers to xylose and the purification of the xylose by nanofiltration. Purification cascade 2 included the removal of lignin by adsorption, followed by ultrafiltration for the separation and concentration of hemicellulose. Based on the findings of the experimental work, both cascades were simulated on an industrial scale using Aspen Plus®. In purification cascade 1, 63% of the oligomeric hemicellulose was hydrothermally converted to xylose and purified by nanofiltration to 7.8 t/h of a xylose solution with a concentration of 200 g/L. In purification cascade 2, 80% of the lignin was removed by adsorption, and 7.6 t/h of a purified hemicellulose solution with a concentration of 200 g/L was obtained using ultrafiltration. The energy efficiency of the cascades was 59% and 26%, respectively. Furthermore, the estimation of specific production costs showed that xylose can be recovered from BWH at the cost of 73.7 EUR/t and hemicellulose at 135.1 EUR/t.

Innovative technology of the process of disinfection and inactivation of antinutrients in compound feeds using liquid components

Научный и практический интересы представляют процессы обеззараживания и инактивации антипитательных веществ в комбикормах. Известны разные технологии обеззараживания (например, нагрев, давление, растворы антимикробных препаратов и другие новые технологии) для повышения эффективности снижения риска заболеваний не только животных и птиц, но и людей. Процессы обеззараживания и инактивации антипитательных веществ может применяться к широкому набору пищевых продуктов и к сырью комбикормовой промышленности. Однако необходимо провести дальнейшие исследования, чтобы понять кинетику инактивации антипитательных веществ в комбикормах для достижения приемлемой технологии обеззараживания. Исследовано влияние гидротермической обработки на поверхностную и глубинную микрофлору зернового сырья. С увеличением времени обработки пшеница и ячмень, искусственно зараженные, а также зараженные естественным способом, были обеззаражены предлагаемым способом на 100 %. Получены химико-технологические характеристики кондиционированного зерна, результаты которых представлены для процессов пропаривания и охлаждения. Установлено, что с увеличением температуры влажность пропаренных и увлажненных зерен пшеницы возрастает с 15,2 до 21,7 %, для зерен ячменя - с 15,3 до 12,8 %. При этом исходная влажность пшеницы составила 10,8 %, а ячменя - 11,2 %. Определено, что при увеличении продолжительности пропаривания и увлажнения зерен пшеницы давление уменьшается с 0,15 до 0,19 МПа и уменьшается расход пара с 85 до 60 кг/т. Анализ физико-механических свойств для пшеницы и ячменя показал, что объемная масса исследуемых образцов возросла. Угол естественного откоса составил для пшеницы 45-48, для ячменя 43-50. Трехстадийную технологию гидротермической обработки комбикормов рекомендуется использовать в трехсекционном реакторе-кондиционере, в котором продукт равномерно кондиционируется с инактивацией антипитательных веществ, обеззараживается и частично желатинизируется. The processes of anti-nutrients disinfection and inactivation in compound feeds are of scientific and practical interest. Various disinfection technologies are known (for example, heating, pressure, solutions of antimicrobial preparations and other new technologies) to increase the effectiveness of diseases risk reducing not only for animals and birds, but for humans as well. The processes of anti-nutrients desinfection and inactivation can be applied to a wide variety of food products and feedstock raw materials. However, further research is necessary to understand the kinetics of anti-nutrients inactivation in compound feeds to achieve an acceptable disinfection technology. The influence of hydrothermal treatment on the surface and deep microflora of grain raw materials was investigated in the work. With an increase in the processing time, both artificially infected and naturally infected wheat and barley were 100 % disinfected with the method proposed. Chemical- and technological characteristics of conditioned grain were received. Their results are presented for the steaming and cooling processes. It was found out that with an increase in temperature, the humidity of steamed and moistened wheat grains increases from 15.2 to 21.7 %, and of barley grains from 15.3 to 12.8 %. At the same time, the initial moisture content of wheat was 10.8 %, and of barley - 11.2 %. It was determined that with an increase in the duration of steaming and moistening of wheat grains, the pressure decreases from 0.15 to 0.19 MPa, and the steam consumption decreases from 85 to 60 kg/t. Analysis of wheat and barley physical- and mechanical properties revealed that the bulk density of the samples studied increased. The repose angle was 45-48 for wheat and 43-50 for barley. It is recommended to use a three-stage technology of compound feed hydrothermal treatment in a three-section reactor-conditioner. The product is uniformly conditioned with anti-nutrients inactivation, disinfected and partially gelatinized in it.