Galactose, a versatile carbon source, has been studied for the production of bioethanol and other chemicals. Galactose can be obtained by hydrolysis of red algal galactan with acid. This particular process produces not only galactose but also two byproducts, levulinic acid (LA) and 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF). The presence of LA or 5-HMF in a fermentation medium would inhibit microbial activity and thus reducing fermentation efficiency. Nevertheless, LA and 5-HMF are known as versatile building blocks in the chemical industry. Therefore, these two compounds need to be removed from the crude galactose solution and then separated from each other. In this study, chromatography was proposed to perform the separation task because it was known for high resolution and technical maturity. There had been no attempt on chromatographic separation of galactan hydrolysate. Two steps of experimental study were conducted: 1) adsorbent selection for chromatographic separation and 2) evaluation of the process performance at a preparative scale. A series of single component pulse injection experiments were conducted to select a suitable adsorbent. Dowex 50WX8 showed the best performance in terms of selectivity and resolution, being selected to be utilized in the preparative-scale chromatography experiments. We aimed to find the optimum conditions to 1) remove LA and 5-HMF and 2) perform ternary separation of galactose, LA, and 5-HMF by varying column loading (ratio of feed volume to bed volume) and flow rate. In overall, the performance of the chromatography process was satisfactory with high purities (≥98 %) and high yields (>95 %). For the first task, galactose can be obtained with a high productivity at a column loading of 18.8 vol % and a flow rate of 4 mL/min. For the second task, galactose, LA, and 5-HMF could be successfully separated from one another by varying the column loading and flow rate in the range of 9.4 - 57.6 vol % and 2 - 10 mL/min, respectively, satisfying the purity and yield criteria of 98 % and 95 %, respectively. The optimum column loading and flow rate for the ternary separation can vary depending upon the combinations purity, yield, and productivity criteria.
갈락토스다양한 탄소원 , 바이오 에탄올 및 기타 화학 제품의생산을 위해 연구되었다 . 갈락토스 는 산 빨간색 조류 갈 락탄 의 가수 분해에 의해 얻을 수있다. 이 특별한 과정은 갈락토스 뿐만 아니라 두 부산물 , 레 불린 산 ( LA) 와 5 hydroxymethylfurfural (5 - HMF ) 뿐만 아니라 생산 . 발효 배지 에 LA 또는 5 - HMF 의존재는 미생물의 활성을 억제 하고 , 따라서 발효 효율을 감소시키는 것이다 . 그럼에도 불구하고, LA 및 5 - HMF 는화학 산업 에서 다양한 빌딩 블록 으로서 알려져있다. 따라서, 이들 두 가지 화합물은조질 갈락토스 용액 으로부터 제거 하고 서로 분리 될 필요가있다. 이 연구에서 , 크로마토 그래피 가 고해상도 및 기술적 성숙도 알려져 있었기 때문에분리 작업을 수행 하는 것이 제안 되었다 . 갈 락탄 가수 분해물 의 크로마토 그래피 분리 에 대한 시도 가 없었 습니다. 실험 연구의 두 단계를 수행 하였다 :예비 규모 의 프로세스 성능 의 크로마토 그래피 분리 , 2) 평가를위한 1) 흡착제 의 선택 . 단일 성분 펄스 주입 일련의 실험 은적절한 흡착제 를 선택 하기 위해 실시 하였다. 내에 Dowex 50WX8 은분취 스케일의 크로마토 그래피 실험 에서 이용 되도록 선택 되고 , 선택도 및 해상도 의 관점에서최적의 성능 을 보여 주었다. 우리는 ) 1 에 최적의 조건을 찾아 LA 와 5 - HMF 를 제거하고 2) 다양한 열 부하 ( 침대 의 볼륨 공급 양 의 비율) 에 의해 삼원 갈락토스 의 분리 , LA, 5 - HMF 을 수행하고 유량 을 목표로 . 전반적 으로,크로마토 그래피 프로세스 의성능은 높은 순도 ( ≥ 98 %) 및 고 수율 ( > 95 % ) 로 양호 하였다 . 첫 번째 과제 를 들어, 갈락토스 는 18.8 부피 % 의열 부하 에서높은 생산성 및 4 ㎖ / 분 의유속 을 얻을 수있다. 제 작업 , 갈락토스 , LA, 및 5 - HMF 성공적칼럼 로딩을 변화시킴으로써 서로 분리 및9.4 의 범위에서 유량 수 들어 -순도를 만족하는 , 각각 10 ㎖ / 분 - 57.6 부피 % 및 2 98 % 와 95 % 의 수율 기준 , 각각 . 삼항 분리를위한 최적의 열 부하 및 유량 은 조합 의 순도, 수율 및 생산성 기준에 따라 달라질 수 있습니다.
