Reaaliaikaisen esikäsittelyn kehittäminen hemiselluloosa-analytiikalle

Tämän työn tavoitteena oli kehittää esikäsittelymenetelmä, jolla voidaan reaaliaikaisesti vähentää hydrolysaatin ligniinipitoisuutta ja näin vähentää fluoresenssia hemiselluloosan analysoimisessa. Työn kirjallisuusosassa käsitellään hemiselluloosien rakennetta sekä niiden erottamista puusta, sekä käydään läpi hemiselluloosien käyttömahdollisuuksia ja niiden reaaliaikaiseen analysointiin soveltuvia tekniikoita. Kokeellisessa osassa tutkittiin ultrasuodatusta sekä adsorptiohartsikäsittelyä hydrolysaatin esikäsittelynä ennen Raman-analyysiä. Esikäsittelyn tavoitteena oli vähentää Raman-analyysia häiritsevää ligniinistä johtuvaa fluoresenssia. Suodatukset tehtiin Amicon-suodatuslaitteistolla käyttäen viittä eri suodatuskalvoa. Hartsikäsittelyissä käytettiin Amberliten XAD16 ja XAD7HP adsorbtiohartseja. Hartsisuhteina käytettiin 1/80, 1/40, 1/19 ja 1/13. Käytetyt ultrauodatuskalvot osoittautuivat suodatusnäytteistä tehtyjen HPLC-analyysien perusteella cut-off-luvultaan liian pieniksi, sillä hemiselluloosien ja ligniinin erotus ei onnistunut, vaan molemmat väkevöityivät konsentraattiin. Hartsikäsittelyillä saatiin ligniiniä poistettua aiheuttamatta hemiselluloosahäviöitä. Parhaimmillaan ligniinin poistumista kuvaava UV-absorbanssi pieneni hartsilla XAD16 37 % ja hartsilla XAD7 25 %. Vaikka ligniinipitoisuus aleni, näytteet fluoresoivat edelleen voimakkaasti Raman-mittauksessa. Tulosten perusteella näyttäisi siltä, että hartsikäsittelyä optimoimalla analyysiä häiritsevää fluoresenssia olisi edelleen mahdollista vähentää.

Pretreatment methods to reduce fluorescence from hydrolysate samples were studied in this thesis. The aim was to develop a pretreatment method to enable real-time hemicellulose analysis with Raman spectroscopy. In the literature part the structures of the wood hemicelluloses and the extraction methods used in harvest-ing of hemicelluloses from wood were reviewed. In addition, the use of hemicelluloses and potential real-time analyse techniques were also discussed. In the experimental part of the thesis the ultrafiltration and adsorbent treatment as a pre-treatment method were studied. The aim of pretreatment was to reduce fluorescence phenomenon, which disturbs Raman analyses of hemicelluloses. The filtrations were made with Amicon filter using five different membranes. The used adsorbents were the XAD16 and the XAD7HP from Amberlite. The adsor-bent/hydrolysateratios were 1/80, 1/40, 1/19 and 1/13. The results showed that the cut-off values of the used membranes were too small, because both the lignin and the hemicelluloses were retained by the membranes. Adsorbent treatment removed part of the lignin (evaluated based on UV-absorbent measurements). The highest UV-absorbance removal achieved with the XAD16 was 37 % and with the XAD7 25 %. According to Raman analysis at 1064 nm and 785 nm the fluorescence of the samples were still high. The thesis shows that adsorbent treatment remove lignin but further studies must be done to optimize the use of adsorbents.