Influence of high pressure processing and alkaline treatment on sugarcane bagasse hydrolysis

Figures & data

Table 1. Adjusted parameters and model coefficients used in evaluation of high pressure processing and alkaline treatment effects on sugarcane bagasse lignocellulosic fraction.

Tabla 1. Parámetros ajustados y coeficientes del modelo utilizado en la evaluación de los efectos de los tratamientos de alta presión y alcalino sobre la fracción lignocelulósica del bagazo de caña de azúcar.

	Cellulose		Hemicellulose		Lignin
Parameter	Raw	Prehydrolyzed	Raw	Prehydrolyzed	Raw	Prehydrolyzed
Intercept	96.97587	164.49300	41.54137	9.50620	46.96558	−3.88130
Pressure	−0.34582	−0.59877	−0.06655	−0.02031	−0.11476	0.15415
Hydroxide	2.95632	−1.81288	−5.33584	−0.22776	−5.06747	−6.36830
P × H	−0.00647	0.00887	0.00056	−0.00127	0.00410	0.00712
P^2	0.00051	0.00072	0.00007	0.00004	0.00011	−0.00021
H^2	−0.15740	−0.26697	0.33952	0.06450	0.21951	0.25102
R^2	0.8169	0.7914	0.9570	0.7541	0.8670	0.9265
R^2 adjusted	0.7660	0.7335	0.9451	0.6858	0.8301	0.9060
Critical F value	4.357E-06	1.351E-05	1.159E-11	5.58E-05	2.649E-07	1.398E-09

Figure 1. Effect of high pressure treatments in combination with alkaline treatment at 15 min on cellulose (a), hemicellulose (b), and lignin (c) of sugarcane raw bagasse and prehydrolyzed bagasse.

Figura 1. Efecto de los tratamientos de alta presión en combinación con tratamiento alcalino durante 15 min sobre celulosa (a), hemicelulosa (b) y lignina (c) de bagazo azúcar de caña normal y prehidrolizado.

Figure 2. XRD patterns of raw bagasse (a) and prehydrolyzed bagasse (b) controls and prehydrolyzed bagasse pressurized at 450 MPa and 3% NaOH before (c) and after (d) enzymatic hydrolysis.

Figura 2. Patrones de difracción de rayos X sobre bagazo normal (a) y bagazo prehidrolizado (b) en muestras sin presurizar y muestras presurizadas a 450 MPa e NaOH 3% antes (c) y después (d) de la hidrólisis enzimática.

Figure 3. Structural morphology of sugarcane bagasse subjected to high pressure processing at 350 (a), 400 (b), and 450 (c) MPa in combination with 3% NaOH. 1000× resolution.

Figura 3. Morfología estructural de bagazo de caña sujeto a procesamiento por alta presión a 350 (a), 400 (b) y 450 MPa (c) en combinación con NaOH 3%. Resolución 1,000X.

Table 2. Concentration of glucose (g/L) obtained in different sugarcane bagasse after high pressure at 350, 400, and 450 MPa with alkaline treatments (0% and 3% of sodium hydroxide).

Tabla 2. Concentración de glucosa (g/L) obtenidos en diferentes bagazos de caña después del tratamiento por alta presión a 350, 400 y 450 MPa alcalino (0 y 3% de hidróxido de sodio).

	Pressure	Sodium hydroxide
Substrate	(MPa)	0%	3%
Raw bagasse	350	0.09 ± 0.215^a	9.52 ± 0.530 ^a
Raw bagasse	400	1.15 ± 0.621^b	9.02 ± 0.506 ^a
Raw bagasse	450	1.24 ± 0.018^c	8.75 ± 0.300^a
Prehydrolyzed bagasse	350	17.86 ± 0.072^a	25.62 ± 0.302^a
Prehydrolyzed bagasse	400	18.62 ± 0.524^b	25.71 ± 0.183^a
Prehydrolyzed bagasse	450	18.99 ± 0.462^b	21.83 ± 0.109^a

^a,b,cDistinct letters indicate significant difference (P ≤ 0.05) induced by a different pressure level for the same substrate (raw bagasse or prehydrolyzed bagasse).

^a,b,cLetras distintas indican diferencia significativa (P ≤ 0,05) inducida por un diferente nivel de presión para el mismo sustrato (bagazo crudo o bagazo prehidrolizado).

Table 3. Effect of different NaOH concentrations on production of glucose of sugarcane bagasse subjected to HPP at 450 MPa.

Tabla 3. Efecto de las diferentes concentraciones de NaOH sobre la producción de glucosa de bagazo de azúcar de caña a tratado por HPP a 450 MPa.

Sodium hydroxide (%)	Raw bagasse	Prehydrolyzed bagasse
0	1.24 ± 0.018^a	18.99 ± 0.462^a
3	8.75 ± 0.300^b	21.83 ± 0.109^b
6	8.92 ± 0.283^b	25.91 ± 0.108^c
10	8.85 ± 0.207^b	19.09 ± 0.843^a

^a,b,cDistinct letters indicate significant difference (P ≤ 0.05) induced by a different sodium hydroxide concentration for the same substrate (raw bagasse or prehydrolyzed bagasse).

^a,b,cLetras distintas indican diferencia significativa (P ≤ 0,05) inducida por una concentración diferente de hidróxido de sodio para el mismo sustrato (bagazo crudo o bagazo prehidrolizado).

Figure 4. Microstructure observed after hydrolysis enzymatic of raw bagasse (1) and prehydrolyzed bagasse (2) pressurized at 450 MPa with 3% NaOH. (a) 1000× resolution; (b) 5000× resolution.

Figura 4. Microestructura observada después de la hidrolisis enzimática de bagazo normal (1) y bagazo prehidrolizado (2) presurizados a 450 MPa con NaOH 3%. (a) 1,000X resolución; (b) 5,000X resolución.