فرآیند تولید اتانول از ملاس

چکیده میزان تولید ضایعات و پسماند محصولات کشاورزی در ایران بسیار بالا است که با توجه به ترکیب آن ها به منابع مناسبی برای تولید اتانول تبدیل شد ه اند. ملاس یکی از فراوا نترین و ارزا نترین منابع کربن در دسترس و قابل استفاده برای تولید اتانول می باشد که با این کاربرد علاوه بر جلوگیری از ورود آن به طبیعت، محصولی به دست می آید که یک سوخت پاک و سازگار با طبیعت است. هدف اصلی این تحقیق تولید اتانول از بیومس به عنوان یک سوخت زیست محیطی و پاک می باشد. برای این کار، سنتز زیستی اتانول توسط مخمر Saccharomyces cerevisiae PTCC5010 و با استفاده از ملاس نیشکر به عنوان سوبسترا، با روش ناپیوسته انجام گرفت. در این روش تخمیر در دمای محیط (25°C ) و با 4/5 pHدر سیستم ناپیوسته تولید اتانول، از غلظت های10,20,30,40 و با 50 gl-1 ملاس به عنوان منبع کربن جهت تخمیر استفاده گردید. محصول تولیدی با افزایش غلظت ملاس افزایش یافته و بیشترین مقدار آن در فرآیند تخمیر پس 36 ساعت و با مصرف 93.27% از قند کل موجود در ملاس 50gl-1 به میزان 9.3g ethanol/l molasses و همچنین بیشترین میزان بازده تولید اتانول ethanol/g total sugar0.24g بود. در این سیستم بیشترین میزان تولید بیو مس 5.15 g CDW / l molasses و همچنین بیشترین میزان بازده وزن خشک سلولی 0.18 g CDW/g total sugar بدست آمد. نتایج نشان می دهد که سوبسترای بکار رفته می تواند از تولید یک سوخت زیستی پایدار حمایت کند و قابل رقابت با کلیه سوختهای تولید شده از بیومسهای پر هزینه تر باشد. همچنین به دلیل پایین بودن میزان آلودگی ناشی از احتراق آن می تواند جایگزین مناسبی برای سوختهای فسیلی باشد. مقدمه با توجه به کاهش منابع سوخت فسیلی، نیاز به منابع انرژی که تجدیدپذیر، موثر، دارای قیمت مناسب و فاقد آلودگی باشند احساس میشود ( 1). یک راه حل برای جانشینی سوختهای فسیلی و کاهش آلودگی اتمسفری ناشی از احتراق آنها به کارگیری انرژی خورشیدی به نمودار بیو مس 1 می باشد. تبدیل بیومس به سوختهای زیستی 2 یکی از گزینه های انرژی . و کاهش آلودگی گازها، خصوصاً دی اکسید کربن میباشد (2) اتانول مهمترین سوخت زیستی است که در برخی از کشورها آن را به عنوان سوخت سبز می شناسند. این الکل به دلیل عدد اکتان بالا م یتواند به تنهایی به عنوان سوخت و یا بجای MTBE در بنزین و همچنین به عنوان حامل اکسیژن در گازوئیل به کار رود و محتوای اکسیژن آن را افزایش دهد، که سبب اکسیداسیون بهتر هیدروکربن ها و کاهش مقدار آلودگی گازهای رها شده به اتمسفر میشود ( 3). اتانول می تواند از ملاس نیشکر و چغندر قند و هیدرلیز اسیدی نشاسته برخی از حبوبات از قبیل ذرت به دست آید ( 4). ملاس یکی از فراوان- ترین پسماندها در صنایع تولید قند می باشد و در حال حاضر یکی از ارزان ترین منابع قند است و در تولید اتانول بر خلاف دانه حبوبات، نیاز به هیدرولیز نشاسته ندارد ( 5). مقدار ملاس تولیدی کارخانههای قند ایران در سالهای مختلف، نسبت به میزان تولید چغندرقند و نیشکر متغیر است. ولی به طور متوسط در سالهای 1370 تا 1377 به میزان 356,430 تن بوده است، از کل ملاس تولیدی کشور به طور متوسط حدود 200,000 تن به مصرف رسیده و حدود 150,000 تن به هدر میرود ( 6). ورود این ملاس به اکوسیستم های آبی باعث افزایش COD و BOD آنها شده و صدمات غیر قابل جبرانی را به بار می آورد. بنابر این به نظر م یرسد که ملاس می تواند به عنوان یک ماده اولیه ارزان قیمت برای تولید اتانول که یک سوخت مناسب و سازگار با طبیعت است به کار گرفته شود و همچنین بدین وسیله از ورود آن به اکوسیستم های طبیعی جلوگیری گردد. کاربرد اتانول زیستی در مقیاس وسیع به عنوان یک سوخت در حمل و نقل م یتواند میزان انتشار CO 2 و همچنین دیگر آلاینده ها NOx و SOX ناشی از حمل و نقل را کاهش دهد. در چند دهه گذشته، تولید اتانول با استفاده از فرآیند میکروبی مورد توجه قرار گرفته است. میکروارگانیزمهای مختلف شاملClostridium sp مخمرهای شناخته شده از قبیل mobilis Zymomonas و Saccharomyces cerevisiae کاندیدای مناسبی برای تولید اتانول هستند ( 7) روش های پیوسته 3 تولید اتانول می تواند تولید بیشتر و اقتصادی تری را به دنبال داشته باشد اما تولید اتانول در سیستم های ناپیوسته 4 اساس این مطالعات را تشکیل می دهد. هدف این مطالعه بررسی امکان کاربرد ملاس نیشکر به عنوان یک پسماند آلاینده محیط زیست برای تولید اتانول بعنوان یک سوخت زیست محیطی و بررسی چگونگی رشد مخمر Saccharomyces cerevisiae با غلظت های مختلف ملاس و تولید اتانول بوده است. مواد و روش ها مخمر و محیط کشت در این تحقیق از مخمر Saccharomyces cerevisiae PTCC5010 برای تولید اتانول استفاده شد که از وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، سازمان پژوهشی، علمی و صنعتی ایران )مرکز کلکسیون قارچها و باکتریهای صنعتی و عفونی ( به صورت یخ خشک 1 تهیه گردید و سپس در محیط کشت استریل کشت شد. ترکیب محیط کشت رشد 2 به صورت زیر م یباشد ( بر حسب (g/l: 15 گلوکز ، 9 (NH4)2SO4 ، Yeast extract 2/5 MgSO4 1. ترکیب محیط کشت تولید به صورت زیر میباشد) بر حسب:(g/l قند کل رقیق شده Yeast ،2/5 MgSO4 ،9 (NH4)2SO4 ،8/11-41/ ملاس 31.5 K2HPO4 ،10 KH2PO4 ،1 extract S. برای تهیه محیط کشت منشاء 3 مخمر در محیط کشت آگار متنمودار از (بر حسب cerevisiae Yeast ،2/5 MgSO4 ،9 (NH4)2SO4 ، گلوکز 15 :(g/l 5، آگار 20 . کشت K2HPO4 ،10 KH2PO4 ،1 extract 4 °C گردید و پس از سه روز نگهداری در دمای محیط به دمای منتقل شده تا در مواقع لازم مورد استفاده قرار گیرد. این محیط کشت هر دو ماه یک بار جهت زنده مانی مخمر تعویض گردید. و HCl محیط کشت تولید اتانول توسط pH میزان 4 تنظیم گردید. دمای محیط کشت / یک نرمال در 5 NaOH در این مطالعه دمای محیط در نظر گرفته شد که حدود 25 تا °C°C 30 بود. محیط کشت تهیه شده قبل از استفاده در دمای 121 و فشار یک اتمسفر به مدت 20 دقیقه اتوکلاو گردید. ملاس ملاس نیشکر از کارخانه قند بیستون )کرمانشاه( °C اولیه آن در دمای pH . تهیه گردید 6/2 بود. درجه ،21 hand held refractometer بریکس آن توسط دستگاه اندازه گیری شد. وزن خشک، (ATAGO, N-E3, Japan) رطوبت، خاکستر و وزن مخصوص آن تعیین شد ( 8). میزان(LECO AMA 254, USA) جیوه ملاس توسط دستگاه ،ASTM و با روش Advanced Mercury Analyzer Fe, Ca, اندازه گیری شد. مقدار عناصر D- استاندارد 6722 ملاس توسط Pb و K, Mg, Na, Cu, Mn, Zn, Co, Ni تعیین (PHILIPS, PU 9400, USA) دستگاه جذب اتمی N-NH گردید. میزان 4N-NO + و 3-PO و 4- توسط روش اندازه گیری شد. (Palintest 8000, England) فتومتری میزان نیتروژن و پروتئین خام آن توسط دستگاه کجلدال 2300 Kjetec Analyzer Unit, Foss Tacator, ) تعیین گردید. نتایج این آنالیزها در جدول 1 داده (Sweden شده است. اندازه گیری قند کل، الکل تولیدی وغلظت بیو مس 150 محیط کشت در ارلن با ml در هر آزمایش250 تهیه گردید. از زمان صفر و به مدت 36 ساعت ml حجم هر 2 ساعت 3 نمونه از سیستم ناپیوسته برای اندازه گیری قند کل، اتانول، الکل تولیدی و غلظت بیو مس گرفته شد. پنج 40 ،30، 02 ، رشته آزمایش و با غلظت های مختلف ملاس ( 10gl- و 1 50 ) برای مطالعه تاثیر ملاس تصفیه نشده بر روی رشد میکروارگانیزم، مصرف قند آن و تولید الکل انجام شد و آزمایش سه بار تکرار گردید و مقدار میانگین گزارش شد. روش های آنالیز یکی از سه نمونه گرفته شده در هر 2 ساعت 10 مرتبه رقیق گردید و میزان جذب آن در طول زمان نمونه برداری از سیستم های ناپیوسته برای تعیین میزان تراکم سلولی در طول موج 620 نانومتر با استفاده از اسپکتروفتومتر اندازه گیری شد و وزن خشک (JENWAY, 6305, UK) سلولی با استفاده از نمودار کالیبراسیون (میزان جذب به دست آمده در 620 نانومتر در مقابل وزن خشک سلولی) به دست آمد. میزان قند کل هر نمونه با استفاده از روش فنول- سولفوریک80 آب ml 20 فنول در g اسید تعیین گردید ( 9). در این روش1 از ml مقطر حل شد تا محلول فنول 80 % حاصل شود. سپس1 از نمونه اضافه کرده و ml محلول فنول به دست آمده را به7 اسید سولفوریک غلیظ را به آن اضافه ml در نهایت می کنیم، محلول حاصل به مدت 30 دقیقه نگه داشته میشود تا کاملاً سرد شود. سپس با دستگاه اسپکتروفتومتر با طول موج 420 نانومتر مقدار جذب آن را اندازه گیری می کنیم و با استفاده از منحنی کالیبراسیون میزان قند آن تعیین می گردد)منحنی کالیبراسیون توسط غلظت های مختلف ساکارز تهیه 2 ساکارز رسم گردید( . اندازه گیری میزان g/l شده از محلول انجام شد. به DNS قندهای کاهش پذیر 1 ملاس نیز با روش 1 از نمونه رقیق شده ملاس را داخل ml این صورت که ابتدا را به آن اضافه DNS 1 محلول ml یک لوله آزمایش ریخته و 1 آب مقطر انجام میدهیم و ml می کنیم، همین کار را برای از آن به عنوان نمونه شاهد استفاده می کنیم. محلول حاصل را به مدت 10 دقیقه در حمام آب جوش گذاشته و پس از این مدت آن را سریعا به حمام آب یخ انتقال میدهیم و پس از سرد 8 آب مقطر به آن اظافه میکنیم و سپس میزان ml شدن جذب نمونه را با دستگاه اسپکتروفتومتر با طول موج 540 نانومتر اندازه گیری میکنیم و در نهایت با استفاده از نمودار کالیبراسیون رسم شده (میزان غلظت های مختلف ساکارز در مقابل طول موجهای به دست آمده) غلظت قندهای قابل تبدیل به دست آمد. برای اندازه گیری الکل از دستگاه گاز با (Philips, PU4400, Us) (GC) کروماتوگرافی و نرم (Flame Ionization Detector) FID دتکتور Clarity 4.2, Data Apex, Czech Repablic افزار ستون ) PEG20M استفاده گردید. ستون استفاده شده Philips, ) 1 میلی متر قطر / 1 متر طول 8 / شیشه ای) با 5 GC بود. برنامه دمایی برای آنالیز مایع نمونه در (USA °C طراحی شد. طی آنالیز، دمای اولیه ستون 120 بود، بعد از 2 °C/min دقیقه دمای آون با C 10 افزایش یافت تا به ° 150 °C به ترتیب Detector و Injector برسد. دمای 150 و°C 200 می باشد. مقدار جریان گاز حامل ) نیتروژن( %1 ) به v/v) 30 می باشد و از 2- متیل 1- بوتانول ml/min 50 استفاده گردید. μl/ml عنوان استاندارد داخلی با غلظت 2 بود. هر μl دقیقاً GC حجم نمونه تزریق شده به دستگاه آزمایش سه مرتبه تکرار گردید و میانگین آنها گزارش شده است. آنالیز آماری تولید اتانول در سیستم ناپیوسته با غلظت های مختلف ملاس انجام گرفت. آنالیزهای آماری داد ههای به دست انجام (Microsoft Excel, 2005) Excel آمده در نرم افزار گرفت. انحراف استاندارد آزمایشهای انجام یافته برای وزن 3 و /6 ،4/ خشک سلولی، مصرف قند و تولید اتانول به ترتیب 7 %5/2 شد. نمودار مربوط به هر غلظت ملاس و با سه متغیر ذکر رسم گردید که در بخش نتایج Excel شده نیز در محیط عنوان شده است. نتایج کاربرد ملاس به عنوان منبع کربن برای تولید الکل خصوصیات ملاس در جدول ( 1) ذکر شده است. همان گونه که مشاهده می شود مقدار یک رشته از عناصر بیشتر از حد Fe و Ca, K, Mg, Na, Mn, Zn همچون طبیعی است که بتوان آن را به عنوان یک پسماند (ملاس) به اکوسیستمهای طبیعی دفع کرد و ورود آنها به طبیعت باعث 148 در ppb) آلوده شدن محیط خواهدشد. مقدار بالای جیوه هر گرم ملاس( در این پسماند صنعتی با توجه به قابلیت تجمع زیستی جیوه در زنجیره های غذایی م یتواند برای محیط زیست بسیار خطر آفرین باشد. همچنین مقدار بالای یک رشته از آنیونها و کاتیونها از قبیل کلراید و فسفر کل و نیز مقدار بالای قند و پروتئین ملاس، می تواند در صورت تخلیه شدن ملاس به اکوسیستمها آبی موجب بر هم زدن توازن مواد غذایی موجود در اکوسیستم و باعث پدیده یوتریفیکاسیون شود. بنابر این با توجه به کاهش مقدار قندهای موجود در ملاس تا حدود صفر در فرآیند تخمیر و همچنین با توجه به اینکه عناصر موجود در آن می تواند به دلیل خاصیت دیواره مخمر جذب آن شود ( 10 ) از این طریق از ورود آن- S. cerevisiae ها به طبیعت جلوگیری میشود. از سوی دیگر، محصولی که از طریق فرآیند تخمیر حاصل می شود می تواند به عنوان یک سوخت پاک و زیست محیطی که در اثر سوختن فقط بخار آب تولید م یکند، در وسایل نقلیه به کار گرفته شود. CO و 2 جدول 1- خصوصیات فیزیکی و شیمیایی ملاس استفاده شده در فرآیند تخمیر با درصدهای S. cerevisiae تغییرات رشد سلولی مخمر مختلف ملاس همان گونه که در نمودار 1 دیده می شود مخمر از زمان صفرتا حدود 4 ساعت پس از کشت S. cerevisiae شدن در فاز تاخیری رشد 1 م یباشد و پس از آن فاز رشد نمایی 2 شروع می شود و تا 16 ساعت مخمر به حداکثر رشد خود می رسد و از آن به بعد وارد فاز مرگ 3 م یشود. همان گونه g molasses که مشاهده می شود بیشترین میزان تولید بیومس 5/15 و همچنین بیشترین میزان بازده وزن خشک CDW/l50 م یباشد. gl- 0/18 در ملاس 1 g CDW /g Total sugar سلولی 1) محاسبه - درصد افزایش رشد مخمر با استفاده از معادله ( 1 گردید: وزن خشک بیومس در ملاس با غلظت کمتر و W که در آن 1 gl-) وزن خشک بیومس در ملاس با غلظت بیشتر بر حسب W2 1 gl- ) می باشد. درصد افزایش رشد مخمر از غلظت 10 به 150با کاهش مواجه شده است به طوری که از غلظت ملاس 10 بهgl-1 30 به gl- 71 %، از غلظت ملاس 20 به 1 / 20 به میزان 2740 به میزان gl- 24 %، از غلظت ملاس 30 به 1 / میزان 76%7/ 50 به میزان 29 gl- %23/71 و از غلظت ملاس 40 به 1افزایش رشد وجود داشته است. تغییرات میزان تولید اتانول با درصدهای مختلف ملاس بر اساس فرمول استکیومتریک تبدیل گلوکز به اتانول در فرآیند تخمیر، یک مول گلوکز به 2 مول دیاکسید کربن که از سیستم خارج می شود و 2 مول اتانول تبدیل می شود: که این پدیده کاهش وزن را به دنبال دارد و می تواند میزان تولید اتانول را افزایش دهد. هر گرم از گلوکز به صورت تئوریک0/51 اتانول تولید کند. بنابراین 50 % از گلوکز به g می تواند اتانول و 50 % از آن به دیاکسیدکربن تبدیل م یشود. همانگونه که در نمودار 2 مشاهده م یشود، میزان تولید اتانول ابتدا با یک فاز (CDW) همچون منحنی وزن خشک سلولی تاخیری شروع می شود و پس از 4 ساعت وارد فاز رشد نمایی می شود. پس از گذشتن از فاز رشد نمایی به یک میزان ثابت می رسد که در غلظت های بالا این مراحل با وضوح بیشتری50 gl- مشخص می باشد. با افزایش غلظت ملاس از 10 به 1میزان تولید اتانول نیز افزایش م ییابد به طوری که بیشترین9/31 و همچنین g ethanol/l molasses میزان تولید اتانول 0/24 در g ethanol/g total sugar بیشترین میزان بازده تولید اتانول50 م یباشد. gl- ملاس 1 چگونگی تغییرات میزان قند ملاس در طول فرآیند تخمیر مقدار قند کل ملاس که با روش فنول-سولفوریکg total sugar/ g molasses اسید اندازه گیری شد به طور متوسطDNS 0/836 بوده و هچنین میزان قند قابل تبدیل که با روش0/0255 می باشد. همان گونه در g/g molasses اندازه گیری شد نمودار 3 دیده م یشود بالاترین میزان قند کل در ملاس های 10 g/l 30 و /21 ،25/23 ،16/55 ،8/ 50 به ترتیب 11 gl- تا 141/32 م یباشد که با روند فرآیند تخمیر توسط سلولهای مخمر به مصرف رسیده و کاهش می یابد و پس از 16 ساعت)پایان فاز رشد نمایی سلول مخمر( به حدود صفر م یرسد. هماهنگی کاهش غلظت قند کل با تولید اتانول بیانگر مصرف قند توسط مخمر و تولید اتانول م یباشد. بحث مزیت استفاده از ملاس جدول 1 نتایج آنالیز ترکیبات ملاس را نشان می دهد و در واقع بیانگر این است که در صورت تخلیه شدن به محیط بار آلودگی زیادی را به همراه خواهد داشت. در مطالعات مختلف از ملاس به عنوان منبع کربن برای تولید اتانول استفاده در سیستم ناپیوسته و S. cerevisiea شده است. رشد مخمر نیمه پیوسته با استفاده از ملاس نیشکر و شربت گلوکز توسطpH برخی از محققان ( 11 ) مورد بررسی قرار گرفت. دما و بهینه برای رشد مخمر به ترتیب ºC 5 به دست آمد. / 30 و 5آنها در سیستم ناپیوسته ، با استفاده از شربت گلوکز میزانgl-1h- تولید اتانول و سلول را به ترتیب 1g cell g- 0/31 و 1g 0/22 و gl-1h- 0/23 و همچنین با ملاس نیشکر 1 sugar0/18 گزارش کردند. همچنین در سیستم cell g-1 sugargl-1h- نیمه پیوسته با استفاده از شربت گلوکز به ترتیب 13/120/52 و با استفاده از ملاس نیشکر به g cell g-1 sugar و 0/46 به دست g cell g-1 sugar 2/33 و gl-1h- ترتیب 1 آوردند. در مطالعه دیگری ( 12 ) از مایع باقیمانده پس از تخمیر ملاس نیشکر که ویناس 1 نامیده می شود، جهت تولید الکل با استفاده کردند. آنها این مایع پسماند را S. cerevisiea مخمر پس از تغلیظ به روش زیستی مجدداً مورد استفاده قرار دادند. در این مطالعه از این پساب بهجای آب برای تهیه محیط کشت تخمیر استفاده کردند و این بازیافت چندین مرتبه انجام گرفته است. در پایان 24 % مواد جامد (براساس وزن خشک) به عنوان % پسماند باقی ماند. کاهش 66 % مواد غذایی، 44 % آب و 50 اسید سولفوریک همراه با بهبود فرآیند تخمیر به دست آمد. همچنین پساب باقیمانده یا همان ویناس دارای مقدار قابل توجهی محصول جانبی غیر فرار مثل گلیسرول بود که دارای ارزش تجاری می باشد. بیشترین میزان غلظت گلیسرول به gl- دست آمده در این مطالعه 112/6 بود. این محققان کاهش اتانول تولیدی با هر بار استفاده مجدد از ویناس را گزارش کردند، به طوری که در آزمایش اول و دوم این مقدار به ترتیبgl- 18 و 115 گزارش شده است. S. cerevisiae اثر بازدارندگی سوبسترا بر رشد سلولی نمودار 1 مخمر را در سیستم ناپیوسته تولید اتانول با درصدهای مختلف ملاس نیشکر نشان می دهد. مخمر قادر است بهخوبی مراحل مختلف رشد را پشت سر گذارد و از قند موجود در آن به عنوان منبع کربن برای رشد و تولید محصول استفاده نماید. با افزایش غلظت ملاس وزن خشک سلولی نیز افزایش پیدا کرد. به طوری که بیشترین وزن خشک سلولی به مقدارgl- 5/15 در غلظت 1 g CDW/l molasses50 به دست آمد. مطالعات زیادی در مورد با تولید اتانول با این مخمر صورت گرفته است. غلظت قند یک عامل بسیار مهم در فرایند تخمیر می باشد. به طوریکه غلظت بالای سوبسترا از رشد مخمر و تولید محصول جلوگیری کند و متابولیسم میکروارگانیزم را مختل نماید. در مطالعات مختلف گزارش شده است که غلظت %5-25 اثر باز دارندگی معنی داری دارد و در (w/v) قند بین %40 باعث توقف کامل فعالیت میکروارگانیزم میشود (w/v) 13 و 14 ). همان گونه که در نمودار 1 دیده می شود با افزایش )50 میزان رشد سلول نیز بیشتر gl-غلظت ملاس از 10 به 1میشود، اما میتوان مشاهده نمود که با هر مرحله افزایش غلظت ملاس اثر بازدارندگی آن نیز بیشتر میشود. وزن خشکgl- سلولی مخمر، با افزایش غلظت ملاس از غلظت 10 به 1 50 با کاهش مواجه شده است. به طوری که غلظت ملاس از 10 به gl-1 30 به gl- 71 %، غلظت ملاس از 20 به 1 / 20 به میزان 2740 به میزان gl- 24 %، غلظت ملاس از 30 به 1 / میزان 76%7/ 50 به میزان 29 gl- %23/71 و غلظت ملاس از 40 به 1 افزایش رشد وجود داشته است. در مطالع های ( 15 ) تاثیرS. cerevisiea پارامترهای مختلف را بر فعالیت تخمیری مورد بررسی قرار دادند. آنها ملاس چغندر قند 80 % را به عنوان منبع کربن بکار بردند و میزان بیومس تولیدی آن را 10/5 گزارش کردند. در مطالعه g CDW/l molasses دیگری ( 16 ) اثر دما بر پارامت رهای سینیتیک تخمیر اتانول را مورد بررسی قرار دادند. آنها S. cerevisiea توسط مخمر از ملاس نیشکر با میزان 22 % قند کاهش پذیر به عنوان سوبسترا استفاده کردند و بیشترین میزان بیومس تولیدی در دمای ºC gl- 30 را 1wv-1) 8/2) گزارش کردند. تغییرات میزان تولید اتانول با درصدهای مختلف ملاس همان گونه که در نمودار 2 دیده می شود با افزایشgl- غلظت ملاس از 10 به 150 میزان تولید اتانول نیز افزایشg ethanol/l می یابد به طوری که بیشترین میزان تولید اتانول9/3 و همچنین بیشترین میزان بازده تولید اتانول molassesgl- 0/24 در ملاس 1 g ethanol/g total sugar50 م یباشد. تولید اتانول در سیستم ناپیوسته در مطالعات مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. در مطالعه ای رابطه بین تولید اتانول و در سیستم ناپیوسته مورد S. cerevisiea غلظت اولیه بیومس ، بررسی قرار گرفت ( 17 ). در این بررسی از سه غلظت 100gl- 150 و 1200 گلوکز بعنوان منبع کربن استفاده شد. در هر،7/ یک از این غلظت ها از سه مقدار متفاوت بیومس یعنی 5gl- 21/5 و 145/5 استفاده شد. بیشترین میزان تولید اتانول و gl- گلیسرول در غلظت 1gl- 200 گلوکز و غلظت اولیه بیومس 1 gl- 82 و 1 / 7/5 به دست آمد که به ترتیب 15/6 بود. در را به S. cerevisiea مطالعه دیگری ( 18 ) کشت مخمر صورت نیمه پیوسته و ناپیوسته مورد بررسی قرار دادند. آنها با این روش به صورت غیر مستقیم میزان سوبسترا و غلظت مواد تولیدی را در طول فرآیند تخمیر اندازه گیری کردند که با gl- غلظت گلوکز 1 5 بیشترین میزان تولید اتانول در سیستمgl- ناپیوسته 12 بود که بالاتر از اتانول تولیدی در سیستم نیمهgl- پیوسته ( 10/2 ) بود. مصرف سوبسترا در طول فرآیند تخمیر ، در طول فرآیند تخمیر میزان قند کل در ملاسهای 10gl- 40 و 1 ،30 ،2050 مورد پایش قرار گرفت. فرآیند تخمیر توسط سلولهای مخمر با کاهش قند کل همراه بود و پس از 16 ساعت ( پایان فاز رشد نمایی سلول مخمر) تقریباً به پایین ترین سطح رسیده بود. در مطالعه ای ( 19 ) تخمیر ملاس نیشکر با حضور و یا عدم حضور S.cerevisiea به اتانول را توسط مبدلهای قارچی مورد بررسی قرار دادند که بیشترین میزان تولیدی (به عنوان شاخص تولید اتانول) و محصول CO2 30 و ºC تئوریک اتانول را در حضور مبدل قارچی و در دمای21 و 93 % بود. در g 5 به دست آوردند که به ترتیب pH مطالعه دیگری ( 20 ) از روش دانه های بید تشکیل شده از در سیستم S. cerevisiea پنیسیلیم 1 برای تثبیت سلولهای ناپیوسته استفاده کردند. آن ها از ملاس 20 % به عنوان سوبسترا استفاده کردند و 7 مرتبه بازیابی از این بیدها صورت گرفت. vv- آن ها بیشترین میزان تولید اتانول را پس از 11 روز ( 1(%11/5 گزارش کردند. نتیجه گیری به منظور Saccharomyces cerevisiae مخمر تولید اتانول به روش تخمیر با استفاده از ملاس نیشکر به عنوان منبع کربن و به روش ناپیوسته 2 استفاده شد. در این سیستم ازgl- 40 و 1 ،30 ،20 ، غلظت های 1050 ملاس استفاده شد. باgl- افزایش غلظت ملاس از 10 به 150 میزان تولید اتانول نیز9/3 gl-افزایش یافت به طوری که بیشترین میزان تولید اتانول 1و همچنین بیشترین میزان بازده تولید اتانول و تولید حجمی gg- آن به ترتیب 1gl- 0/58 در ملاس 1 gl-1.h- 0/24 و 150 به 93 % از قند کل موجود به مصرف / دست آمد، که در آن 275/15 و gl- رسید. همچنین بیشترین میزان تولید بیومس 1 0/18 در همانgg- بیشترین میزان بازده وزن خشک سلولی 1غلظت از ملاس به دست آمد. بر اساس نتایج به دست آمده، در سیستم ناپیوسته تولید اتانول اثر بازدارندگی ناشی از افزایش غلظت ملاس و اتانول تولیدی در محیط کشت مخمر مانع از تولید بیشتر اتانول می گردد. اما به هر حال میزان اتانول تولیدی در مقایسه با مطالعات مشابه انجام یافته کمتر است. این مسئله به چند دلیل ممکن است رخ داده باشد. اول اینکه میزان گلوکز و فروکتوز ملاس مورد استفاده در مقایسه با ساکارز آن پایین بود که با توجه به این مسئله که مخمر ابتدا گلوکز و فروکتوز را به مصرف میرساند و تا تمام شدن آن ها ساکارز را مصرف نمی کند می تواند مانع مصرف شدن کل قند موجود در ملاس شود

فرآیند تولید اتانول از ملاس

مطالب مشابه :

کاربردهای ملاس

مقاله : مـــــــــلاس و کاربردهای آن در صنایع تخمیری

مـــــــــلاس و کاربردهای آن در صنایع تخمیری

فرآیند تولید اتانول از ملاس

مقاله ای در مورد تولید میکروبی لایزین با استفاده از آب پنیر و ملاس

کاربرد مخمر در تولید خوراک دام -طیور و آبزیان