• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제18권4호
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• pp.18-25
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• 1990

As polysaccharides in lignocellulosic materials are encrusted with aromatic lignin molecules and have high crystallinity, these require pretreatment to improve their digestability by cellulolytic enzymes. Though a number of pretreatment methods have been proposed, the steam explosion process is evaluated as a promising method. This study was performed to investigate the effect of delignification treatment by alkali, methanol and the others on the enzymatic hydrolysis. Delignification treatment resulted in great increase rate in enzymatic hydrolysis. Concerning to the effect of delignication reagents on the enzymatic hydrolysis, methanol treatment was more effective than alkali in the case of oak wood. In pine wood, the delignification did not showed any significant enhancement of hydrolysis rate. Complete delignification by Alkali-Oxygen. Alkali treatment showed high saccharification rate of 99.5%.

• 펄프종이기술
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• 제48권3호
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• pp.37-43
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• 2016

Various mechanical and chemical pretreatment methods including alkali treatment, pre-beating, enzyme treatment and oxidation treatment have been used to reduce the production energy of the microfibrillated cellulose (MFC). Among them, alkali swelling can be helpful to reduce the energy consumption because the internal bonding between fibrils could be weakened. In this study, dimethyl sulfoxide (DMSO) was used as a cosolvent to improve alkali pretreatment efficiency and the effects of NaOH concentration during NaOH-DMSO swelling on changes in fiber characteristics of softwood bleached kraft pulp (SwBKP) were elucidated. For alkali treatment in H2O-DMSO solvents, fiber length were decreased with increasing NaOH concentration while fiber width, curl and WRV were increased. WRV began to increase at 8% NaOH solution. In addition, above 8% concentration of NaOH, crystalline structure of pulp fibers converted from cellulose II to cellulose III by DMSO cosolvent. Comparing the previous results with this study, it was shown that DMSO cosolvent could promote swelling of pulp fibers and thus reduce NaOH concentration for the maximum swelling of fibers.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제37권3호
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• pp.255-264
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• 2009

본 연구는 화학적 전처리 공정이 목질계 바이오매스의 효소 가수분해에 미치는 영향을 구명할 목적으로 이태리포플러 분말을 1% 황산과 수산화나트륨 수용액을 이용하여 각각 $150^{\circ}C$와 $160^{\circ}C$에서 한 시간 동안 전처리를 실시하였다. 전처리된 시료는 건조과정을 거친 시료와 건조과정을 거치치 않은 시료로 각각 구분하여 화학적, 물리적 성상 및 효소 당화 효율에 미치는 영향을 비교, 분석하였다. 황산 전처리에 의한 바이오매스의 분해율은 약 24.5%로 수산화나트륨 전처리에 의한 분해율(18.6%)보다 약 6% 이상 높게 측정되었다. 반면, 탈리그닌화는 수산화나트륨이 우수하여 황산을 이용한 전처리보다 약 2% 가량 높게 나타났다. 결정화도는 미처리 시료와 비교하였을 때 황산과 수산화나트륨으로 전처리한 시료 모두 다소 높은 값을 나타내었는데, 이는 전처리 과정에서 비결정성 셀룰로오스가 결정영역보다 선택적으로 분해됨으로서 나타난 결과로 예측되었다. 주사전자현미경에 의한 표면 미세구조 관찰 결과, 황산, 수산화나트륨 전처리 모두 구성 성분들을 분해함으로써 목질바이오매스의 표면을 미처리 시료보다 거칠게 만들고 부분적인 균열을 발생시키는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 황산 전처리-건조 시료에서는 이러한 표면 거칠음이 대조구와 유사하게 다시 변화하였음을 관찰하였다. 시료 표면의 기공분포는 두가지 전처리 과정 모두를 통해 크게 증가하였음을 확인하였다. 그러나 수산화나트륨에 의해 전처리된 시료는 건조과정을 거친 경우에도 기공분포가 점차적으로 증가하는 경향을 보였지만, 황산으로 전처리한 시료는 건조과정을 거치면서 전처리에 의해 증가한 기공 분포가 다시 급격히 감소하여 미처리 시료와 유사한 기공분포를 나타내었다. 황산 전처리 후 건조과정을 거친 시료와 미건조 시료는 효소가수분해에 의한 소화율이 각각 7.0%와 26.9%로 측정된 반면, 수산화나트륨 전처리 후 건조된 시료와 미건조시료는 각각 39.7%와 45.8%로 나타나 알칼리에 의한 전처리가 산 전처리보다 소화율 향상을 위해 더 우수하였으며, 이러한 높은 소화율은 당화 효율에도 커다란 영향을 미치는 것으로 판명되었다. 아울러 전처리된 바이오매스의 건조는 소화율 및 당화 수율에 지대한 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제51권2호
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• pp.133-144
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• 2023

Densification is an effective method for improving the physical and mechanical properties of low-density wood. However, the set-recovery of dimensions was found to be the problem of densified wood due to low fixation during the densification process. Alkali pretreatment before densification is thought to be a modification process to improve the dimensional stability of densified wood. In this research, the wood samples used were boiled in a 1.25 N sodium hydroxide (NaOH) solution at different times, followed by densification for 5 h at 100℃. The alkali pretreatment for 1, 3, and 5 h of boiling increased the dimensional stability of densified woods and anti-swelling efficiency values were 8.52%, 63.24%, and 48.94%, respectively. The boiling of wood in NaOH solution decreased the holocellulose content, as well as lignin to a lesser degree, and a lower crystallinity index was observed. The lower hydroxyl groups and a higher proportion of lignin in treated samples seem to have contributed to the high dimensional stability detected.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제49권4호
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• pp.287-298
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• 2021

Torch ginger (Etlingera elatior Jack) is a potential source of lignocellulose material for various derivative products. This study aims to determine the chemical components, ratio of syringyl to guaiacyl units (S/G) in lignin, and crystallinity of the biomass of torch ginger. The effects of soda pulping on the chemical characteristics of torch ginger pulp were also studied. Pulping of the chips was conducted with active alkali of 15%, 20%, and 25% and a Liquor-to-Wood (L/W) ratio of 4:1, 5:1, and 6:1. The impregnation and pulping times at maximum temperature (170℃) were 120 and 90 min, respectively. To assess the effect of treatments on the properties of pulping, a two-factorial experimental design was applied. Results showed that the content of α-cellulose and hemicellulose in the torch ginger was 48.48% and 31.50%, respectively, with an S/G ratio of 0.70 in lignin. Soda pulping changed the crystalline structure of the biomass from triclinic to monoclinic. Active alkali, L/W ratio, and interactions considerably influenced the observed responses. The degree of delignification increased with an increase in the loading of active alkali, which lead to a decrease in the kappa number of the pulp. An active alkali content of 25% and an L/W ratio of 6:1 resulted in the highest delignification selectivity with a kappa number of 2.78 and a yield of 24%. Given its cellulose content and ease of pulping, torch ginger can be a potential raw material for derivative products that require delignification as pretreatment. However, the increase in cellulose crystallinity should be considered when converting torch ginger to bioethanol.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제33권1호통권129호
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• pp.77-86
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• 2005

표고버섯 폐골목의 대체에너지 자원으로서의 가능성을 살펴보기 위하여 폐골목을 사용연수별로 구분하고 동일 수종의 정상재와 함께 화학적, 물리적 성상을 비교, 조사하였다. 또한 폐골목에 잔존하는 효소에 의한 전처리 효과를 살펴보기 위하여 기존의 전처리 방법인 폭쇄처리법과 비교하였다. 사용연수에 따른 화학적 성상의 변화는 회분, 수용성 추출물, alkali 추출물, 유기용매 추출물 함량 모두 뚜렷한 경향을 나타내진 않았지만 균주를 접종한 직후 폐골목에서 정상재보다 높은 함량을 나타내었다. Holocellulose 함량은 큰 폭으로 감소하였고 다른 주성분인 lignin 함량은 균주 접종 전후에 큰 변화를 보여주지 않았지만 cellulose 함량이 큰 폭으로 감소한 것을 고려하면 균주에 의해 상당량의 lignin 분해가 진행되었다. 부후정도는 균주 접종 후 점차 증가하는 모습을 보였지만, 결정화도는 급격히 감소하였다. 폭쇄처리에 의한 화학적, 물리적 성상의 변화로서 수용성 추출물, alkali 추출물, 유기용매 추출물 함량은 큰 폭으로 증가하였고, holocellulose 함량도 소폭 상승하였지만 lignin 함량은 특별한 경향을 나타내지 않았다. 그러나 다른 추출물의 함량이 급격히 증가한 것을 고려하면 holocellulose와 lignin 모두 감소하였다고 생각된다. 폭쇄처리에 의한 결정화도의 감소는 균주 접종 후의 감소폭과 비슷한 결과를 나타내었고, 인위적으로 부후시킨 재료에 대한 lignin 함량은 폐골목의 함량보다 감소하여 잔존 효소에 의한 전처리 가능성을 나타내었다. 이상의 결과로 미루어 보아 폐골목은 대체에너지 자원으로서 충분한 가능성을 갖고 있다고 사료된다.

• 유기물자원화
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• 제16권1호
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• pp.79-88
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• 2008

지구온난화에 따른 대체연료의 하나로 바이오에탄올의 생산이 증대되면서 곡물가격 상승과 같은 문제를 야기하고 있다. 차세대 바이오에탄올의 원료로서 목질계 바이오매스는 큰 잠재성에도 불구하고 높은 생산단가로 인하여 상업화 되지는 않고 있다. 생산단가의 절감을 위해 필요한 핵심기술은 가수분해율을 높이고 단당의 회수율을 높이는 것으로 전체 바이오에탄올 생산공정에서 열화학적 전처리이다. 본 연구에서는 목질계 바이오에탄올 제조공정에서의 열화학적 전처리에 대하여 소개하고 극복해야 할 문제들에 대하여 제시하고자 한다. 산, 알칼리, 열수, 용매, 암모니아, 산소 등을 첨가하는 전처리는 리그닌과 헤미셀룰로오스를 제거하고 셀룰로오스의 결정성을 감소시킨다. 이러한 전처리 방식들은 침엽수, 활엽수, 곡식의 줄기 등 목질계 원료에 따라 최적의 처리 조건들이 확립되어져야 한다.

• 임산에너지
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• 제20권2호
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• pp.20-27
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• 2001

글루코스 생산을 위한 효과적인 방법을 개발하기 위해서 cellulase에 의한 현사시 나무의 효소가수분해를 실시하였다. 목재의 효소가수분해는 미생물이 생산한 효소를 사용하여 글루코스를 생산하는 반응이다. 이렇게 얻어진 글루코스는 발효에 의해 쉽게 에탄올로 변환시킬 수 있다. 에탄올은 아세톤이나 부탄올, 시트릭산 그리고 락틴산을 제조하는 원료물질이나 석유자원을 대체할 수 있는 대체에너지 자원이다. 셀룰로오스의 효소가수분해 기작은 endo-cellulase, exo-cellulase 그리고 β-D-glucosidase라는 세 개의 서로 다른 형태의 효소가 연속적인 반웅에 의해 일어난다고 설명되어지고 있다. 본 실험의 목적은 다양한 농도의 수산화나트륨으로 현사시나무를 전처리 하여 이러한 전처리가 셀룰로오스의 결정화도와 리그닌함량에 미치는 영향과 가수분해율과의 관계를 조사하였다.