Correlation of fouling mechanism with enzymatic hydrolysis in an enzyme-membrane integrated system for high sugar permeation from pineapple leaves / Kohmalam A/p Ayanasamy

Faculty of Chemical and Process Engineering Technology

Thesis (Master of Science) -- Universiti Malaysia Pahang – 2023

Includes bibliographical references

Pada masa ini, beberapa inisiatif telah dibuat untuk menggabungkan dan mengintegrasikan hidrolisis enzimatik dan pemisahan melalui membran sebagai satu sistem dalam depolimerisasi hemiselulosa. Walau bagaimanapun, tiada penyelidikan yang diketahui melaporkan korelasi antara pengotoran membran dan hidrolisis enzimatik yang mempengaruhi prestasi hidrolisis dan pemisahan. Oleh itu, penyelidikan ini menghubungkan kondisi operasi pH, tekanan, suhu, dan kelajuan pengadukan menggunakan 2 enzim xilanolitik yang berbeza dan multienzim untuk mekanisme pengotoran terhadap hasil pengeluaran gula. Kajian saringan mengenai empat factor (pH: 5-8, pressure: 5–10 bar, temperature: 50–80 °C, agitation speed: 200–500 rpm) yang secara substansial mempengaruhi prestasi pemisahan hidrolisis cecair lignoselulosa residu nanas dilakukan melalui analisis two-level factorial analysis (TLFA) dengan menggunakan perisian Design Expert. Perisian tersebut mengesyorkan endo-xylanase pada pH 5, 5 bar, 50 °C, 300 rpm; beta-xylosidase pada pH 8, 5 bar, 65 °C, 500 rpm; dan multienzim pada pH 8, 5 bar, 80 °C, 200 rpm sebagai kondisi terbaik untuk memaksimumkan gula dan meminimumkan kepekatan furfural secara serentak. Kondisi terbaik eksperimen menunjukkan sistem integrasi enzim-membran mampu menghasilkan 0.5, 0.2, dan 0.3 g/L xilosa dengan hasil 367, 118, dan 167 % menggunakan endo-xylanase, beta-xylosidase, dan multienzim, masing-masing. Manakala, solusi eksperimen pengesahan seperti yang dicadangkan dalam perisian menunjukkan ralat kurang daripada 10 % berbanding dengan hasil eksperimen. Kesan positif suhu (C+) adalah faktor penyumbang yang sama bagi kedua-dua respon bagi semua enzim. Untuk sistem multienzim, kesan interaksi negatif dari tekanan-agitasi (BD-) juga merupakan faktor penyumbang yang sama untuk kedua-dua respon. Kajian kotoran membran menunjukkan bahawa suhu 80 °C yang digunakan untuk eksperimen multienzim telah menyebabkan pengotoran termal membran, yang menyebabkan pengekalan gula yang rendah. Berdasarkan imej morfologi FESEM, penurunan fluks, dan model Mulders, telah disahkan bahawa penyekatan liang dan pembentukan kek adalah jenis pengotoran utama yang diperhatikan dalam kajian ini. Oleh itu, teknik pengurangan pengotoran yang cekap diperlukan agar penyaringan serentak lebih berkesan kerana pengotoran membran mempengaruhi penulenan gula yang akan mempengaruhi kebolehlaksanaan keseluruhan sistem berintegrasi.