SECONDARY RESOURCES: RAPESEED HUSK FOR THE PRODUCTION OF CELLULOSE AND LIGNIN
MJOYUV
DOI:
https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2025.04.026Keywords:
rapeseed husk, organosolvent treatment, cellulose product, extractive substances, ligninAbstract
Rapeseed is one of the most sought–after oilseeds in the world, it is unpretentious and can be grown even in harsh climatic conditions. Rapeseed oil is widely used in many areas of industry, from food to paint and varnish. Rapeseed cakes and meal are rich in protein, which allows them to be used as feed additives. The collapse of rapeseed is becoming increasingly common in the processing industry. This allows to obtain a higher quality edible oil. An additional non-target product of the collapse of rapeseed is the husk, the processing of which will increase the economic efficiency of the production of this crop. The purpose of this study is to substantiate the feasibility of deep processing of rapeseed husks. To reduce extractive substances, rapeseed husks were subjected to sequential extraction with ethanol and purified hot water, and toluene-alcohol mixture was also treated. Rapeseed husks were subjected to organosolvent treatment. During organosolvent treatment, the crushed raw materials were heated to 85 ° C in a solution containing acetic acid, hydrogen peroxide and a catalytic amount of sulfuric acid. Acid-soluble lignin was isolated from a solution obtained as a result of organosolvent treatment. As a result of the analysis, it was found that a significant amount of extractive substances is present in the used rapeseed husk: ethanol-hot water soluble in sequential processing – 22,33%, in organic solvents (toluene-alcohol mixture) – 6,60%. It is shown that the yield of the cellulose-containing product and the content of its main components depend on the method of pretreatment of rapeseed husks. The characteristics of the cellulose-containing product varied in the following intervals: yield 25-31%, content: cellulose 43-51%, lignin 7-17%. The possibility of the release of acid-soluble lignin in the process of organosolvent processing of rapeseed husks has been established. Further study and development of technological methods for the use of rapeseed husk is advisable and can be recommended as one of the directions of processing industrial waste.
References
Ким Д.В. Особенности состава рапса, его переработка и перспективы выращивания в Сибирском регионе // Пищевые инновации в биотехнологии. Сборник тезисов VI Междуна-родной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых под общей редакцией А.Ю. Просекова. М. - 2018. - Т. 2. - С. 58–62.
Россия может довести урожай рапса до 10–12 млн т в год — отраслевая ассоциация [Электронный ресурс]. 2023. URL: https://specagro.ru/news/202301/rossiya–mozhet–dovesti–urozhay–rapsa–do–10–12–mln–t–v–god–otraslevaya–associaciya (25.10.2023)
Выгоды потепления: почему в России растёт производство масличных культур? [Электронный ресурс]. 2023. URL: https://sber.pro/publication/vygody–potepleniia–pochemu–v–rossii–rastet–proizvodstvo–maslichnykh–kultur/ (13.12.2023)
Быкова С.Ф. Давиденко Е.К., Минасян Н.С. Переработка семян крестоцветных (рапса, рыжика, сурепицы) современных сортов // Вест-ник Всероссийского научно–исследовательского института жиров. - 2013. - №2. - С. 5–8.
Carre P., Citeau M., Robin G., Estorges M. Hull content and chemical composition of whole seeds, hulls and germs in cultivars of rapeseed (Brassica napus) // OCL. - 2016. - Vol. 23. - № 3. - 8 p.
Рензаев А.О, Кравченко С.Н. Метод пе-реработки рапса обрушиванием семян и удале-ние оболочки // Вестник КрасГАУ. - 2022. - № 6. - С. 210–216 DOI: https://doi.org/10.36718/1819–4036–2022–6–210–216.
Carre, P.A new method for rapeseed hulls purification – proof of concept // Published by EDP Sciences. - 2021. - 11 p.
Dekkers, K. Process design for sustainable extraction of rapeseed protein mixtures // Biobased chemistry and technology. - 2018. - 55 p.
Rekas A., Siger A., Wroniak M., Scibisz I., Derewiaka D., Anders A. Dehulling and microwave pretreatment effects on the physicochemical com-position and antioxidant capacity of virgin rape-seed oil // J Food Sci Technol. - 2017. - Vol 54. - №3. - P. 627–638.
Asad, M.; Brahim, M.; Ziegler–Devin, I.; Boussetta, N.; Brosse, N. Chemical characterization of non–saccharidic and saccharidic components of rapeseed hulls and sunflower shells // BioRes. - 2017. – Vol. 12. - № 2. - P. 3143–3153
Левчук, А.А. Модификация свойств лигноцеллюлозных отходов растениеводства // Научные труды КубГТУ. - 2015. - № 5. - С. 1–24.
Bilgic, E., Yaman, S., HaykiriAcma, H, and Kucukbayrak, S. Is torrefaction of polysaccharidesrich biomass equivalent to carbonization of lignin rich biomass // Bioresource Technol. - 2016. - P. 200, 201–207. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.10.032;
Brahim, M., Boussetta, N., Grimi, N., Vorobiev, E., and Brosse, N. Innovative physi-cally–assisted soda fractionation of rapeseed hulls for better recovery of biopolymers // RCS Adv. - 2016. – Vol. 6. № 24. - P. 19833–19842. DOI: https://doi.org/10.1039/C5RA27548B
Amarowicz, R., Naczk, M., and Shahidi, F. Antioxidant activity of crude tannins of canola and rapeseed hulls // J. Am. Oil Chem. Soc. - 2000. - Vol. 77. - № 9. - P. 957–961. DOI: https://doi.org/10.1007/s11746–000–0151–0
Barana D., Salanti A., Orlandi M., Ali D.S., Zoia L. Biorefinery process for the simul-taneous recovery of lignin, hemicelluloes, cellulose nanocrystals and silica from rice husk and Arundo donax. // Industrial Crops and Products. - 2016. - Vol. 86. - P. 31–39.
Abraham R. E., Wong C. S., Puri M. Enrichment of cellulosic waste hemp (Cannabis sativa) hurd into non–toxic microfibres // Materials. - 2016. - P. 562. DOI: https://doi.org/10.3390/ma9070562
Синицын А.П., Синицына О.А. Биоконверсия возобновляемой растительной биомассы на примере биотоплива второго поколения: сырье, предобработка, ферменты, процессы, экономика// Успехи биологической химии. - 2021. Т. 61. - С.347–414.
Weijun Wang, Changsheng Liu, Fenghong Huang, Wenlin Li, Chang Zheng. Preparation and characterization of nanocellulose from rapeseed hull // OIL CROP SCIENCE. - 2019. - Vol. 4. - № 1. - P. 55–64. DOI: doi:10.3969/j.issn.2096–2428.2019.01.007
Арсеньева Д.Ю., Казаков Я.В., Окулова Е.О., Лагунов А.Ю. Закономерности процесса пероксидно-ацетатной делигнификации недревесного целлюлозсодержащего сырья в присутствии сернокислого катализатора. ИВУЗ. «Лесной журнал». - 2019. - №3. - С. 143 - 151. DOI: https//doi.org/10.17238/issn0536.2019.3.143
Пен Р.З., Шапиро И.Л., Каретни-кова Н.В. Пероксидная целлюлоза из пшеничной соломы. Химия растительного сырья. - 2022. - №2. - С. 299-305. DOI: https//doi.org/10.14258/jcprm.20220210688
Пен Р.З., Шапиро И.Л., Каретни-кова Н.В., Марченко Р.А. Пероксидная целлю-лоза из стеблей пшеницы и конопли. Химия растительного сырья. - 2023. - №4. - С. 415-422. DOI: https//doi.org/10.14258/jcprm.20230412954
Феофилова Е.П., Мысякина И.С. Лигнин: химическое строение, биодеградация, практическое использование (обзор). // При-кладная биохимия и микробиология. - 2016. - Т. 52. - № 6. - С. 559-569.
Зайцева Л. А., Волкова В. В., Миневич И. Э. Получение целлюлозного продукта из конопляной лузги // Ползуновский вестник. - 2023. - № 2. - С. 174‒183. DOI: https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2023.02.023
Ruwoldt J., Tanase–Opedal M., Syverud K. Ultraviolet spectrophotometry of lignin revisited: exploring solvents with low harmfulness, lignin purity, hansen solubility parameter, and de-termination of phenolic hydroxyl groups // ACS Omega. - 2022. Vol. 50. - № 7. P. - 46371–46383. DOI: https://doi.org/10.1021/acsomega.2c04982
Jóźwiakt T., Filipkowska U., The use of rapeseed husks to remove acidic and basic dyes from aquatic solutions. App. Sci. - 2024. 14. 1174. DOI: https://doi.org/10.3390/app14031174
Горковенко Л.Г., Осепчук Д.В. Использование рапса и продуктов его переработки в кормлении свиней и мясной птицы. – Краснодар. -2011. – 192с
Вураско А.В., Минакова А.Р., Дрикер Б.Н., Сиваков В.П., Косачева А.М. Технология получения целлюлозы из недревесного растительного сырья // Химия растительного сырья. - 2010. № 2. - С.165–168.
Arato, C., Kendall, P., Gjennstad, G. The Lignol approach to biorefining of woody biomass to produce ethanol and chemicals // Ap-plied Biochemistry and Biotechnology. - 2005. - P. 871–882.
Джуманова З.К. Спектральная характеристика лигнинов I.УФ-спектры диоксан-лигнинов злаковых растений. Universum: химия и биология: электрон. научн. журн. - 2022. - 12(102). URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/14645
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Liubov A. Zaitseva, Valentin I. Ushchapovsky, Agata A. Yakovleva, Irina E. Minevich
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
.
This work is licensed under a 
