- In diesem Beitrag wird die NIR- und MIR-Spektrometrie in Kombination mit multivariaten Kalibrationsmodellen zur Analyse von Monosacchariden und Cellulose aus Biomasse etabliert. Spektrengemischter Standardlösungen mit definierten Glucose- und Xylosekonzentrationen in Wasser werden im NIR-(Lambda 750, Perkin Elmer, USA) und MIR-Bereich (Spektrum 100, PerkinElmer) in Gegenwart von entweder Carboxymethylcellulose oder Grasfasern aufgenommen. Darauf basierend werden Kalibrationsmodelle (Unscrambler®, CAMO-Software AS, Norwegen) entwickelt und zur Vorhersage der Zuckerkonzentration in den Hydrolyseproben und der Celluloseanteile angewendet. Darüber hinaus wird die Partikelgröße der Rohstoffe bestimmt. Die Messergebnisse bilden die experimentelle Basis für die numerische Modellierung der Reaktionskinetik der enzymatischen Hydrolyse von Lignocellulose. Das Modell kombiniert die Bilanzierung der Partikelgrößenverteilungen mit der Multienzymkinetik. Dabei werden neben der Partikelgrößenverteilung und der Substratkonzentration die Zusammensetzung der Rohstoffe nach Vorbehandlung sowie die Produktinhibierung und mehrere enzymatische Aktivitäten berücksichtigt. Das Modell ermöglicht es, die Partikelgrößenverteilungen und die Konzentrationen der Substrate und Produkte während der Hydrolyse vorherzusagen und die kinetischen Parameter im Batch- sowie im Fed-Batch-Reaktor zu bestimmen.
