Download - Tehnologija Alkohola
-
Proizvodnja etanola i prehrambenog kvasca
Laboratorij za tehnologiju vrenja i kvasca
Laboratorij za tehnologiju vrenja i kvasca
prof. dr. sc. Vesna Stehlik-Tomas, (3. kat, 132)dr. sc. Damir Stanzer, doc. (1. kat, 70)
dr. sc. Jasna Mrvi, doc. (3. kat, 142)
Stela Krianovi, dipl. ing. (3. kat, 142)
Principi biotehnoloke proizvodnje hrane
Tehnologija alkohola i kvasca izborni A
Proizvodnja jakih alkoholnih pia - izborni B
Proizvodnja i primjena pekarskog i prehrambenog kvasca - izborni B
-
O emu razgovaramo?
Uvod
Sirovine Pivo (sadri i Etanol) 5%
Sirovine Vino (sadri i Etanol) 12%
Sirovine JAP (sadri i Etanol) 40%
Sirovine Etanol 96-100%
Sirovine Kefir (sadri i Etanol) 1%
O emu razgovaramo?
Uvod
-
Danas
95%
5%
FermentacijaSintetski postupak
Primjena:
Uvod
Proizvodnja:
GorivoKem. i farm. ind.Jaka alk. piaOcat
Slika. Svjetska proizvodnja etanola i preraspodjela trita
Danas
Uvod
-
Etanol se najee proizvodi alkoholnom fermentacijom iz eernih i polisaharidnih sirovina uz pomo kvasca Saccharomyces cerevisiae
Sirovine:
- eerne:
eerna repa (melasa), eerna trska (melasa), slatki sirak
- Polisaharidne:
krobne: kukuruz, jeam, krumpir, kasava...
celulozne: sulfitna luina, drvni hidrolizati
Uvod
Alkoholna fermentacija
Uvod
Piruvat
PiruvatPiruvat
Piruvat
dekarboksilaza
dekarboksilazadekarboksilaza
dekarboksilaza
Alkohol
AlkoholAlkohol
Alkohol
dehidrogenaza
dehidrogenazadehidrogenaza
dehidrogenaza
x 2 !!!
-
Glukoza = 2 Piruvata = 2 Etanola + 2CO2 + energija (cca. 200 kJ)
nastajanje etanola iz monosaharidaC6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2 + E
(180) (2 x 46 = 92) (2 x 44 = 88)
nastajanje etanola iz disaharida (saharoza, maltoza) C12H22O11 4 C2H5OH + 4 CO2 + E(342) (4 x 46 = 184) (4 x 44 = 176)
nastajanje etanola iz polisaharida (krob, inulin)
(C6H10O5)n 2n C2H5OH + 2n CO2 + E(162n) (2n x 46 = 92n) (2n x 44 = 88n)
teoretski Yp/s:a) monosaharid = 92/180 x 100 = 51,0 %b) disaharid = 184/342 x 100 = 53,8 %c) polisaharid = 92/162 x 100 = 56,8 %
Alkoholna fermentacijaUvod
Uvod
Kvasci u proizvodnji etanola i kvaeve biomase
-
Proizvodnja etanola na melasi
Melasa
Proizvodnja etanola
iz kukuruza
Proizvodnja etanola iz
lignoceluloznih materijala
Polisaharidnesirovine
eerne sirovine
Uvod
Sirutka
krobnesirovine
Lignoceluloznesirovine
1.
2.
3.
Tehnoloki postupci proizvodnje alkohola na melasi
- razlikuju se prema nainu voenja fermentacije u glavnom vrenju
arni postupak
arni s pritokom supstrata (MB-postupak)
arni s pritokom supstrata i reciklacijom kvaeve biomase (Vogelbusch B-postupak Badel, Sesvete)
Kontinuirani procesi (u nekoliko serijski spojenih fermentora)
Proizvodnja etanola na melasi
-
1. Priprema procesa
- Priprema supstrata
- Priprema inokuluma
2. Fermentacija
3. Izdvajanje proizvoda
- Separacija
- Destilacija
- Proizvodnja kvasca
Proizvodnja etanola na melasi B-postupak
Priprema supstrata - melasaProizvodnja etanola na melasi Priprema procesa
-
Priprema supstrata - melasaProizvodnja etanola na melasi Priprema procesa
- Priprema inokuluma
Proizvodnja etanola na melasi Priprema procesa
-
Melle-Boinot postupak (MB) - Postavljanje i voenje fermentacije
Proizvodnja etanola na melasi Fermentacija
B-postupak - Dinamika alkoholne fermentacije
Proizvodnja etanola na melasi Fermentacija
SAH (%)
5SAH
2
1
3
4
-
Proizvodnja etanola na melasi Fermentacija
Me25
Kontinuirani proces
Izdvajanje proizvoda
- Separacija- Destilacija- Proizvodnja
kvasca
-
Destilacija i rektifikacija
Proizvodnja etanola na melasi Izdvajanje proizvoda
- vie od 96% - dehtidratacija- Molekularna sita (zeoliti, adsorpcija vode)
Proizvodnja suhog kvascaProizvodnja etanola na melasi Izdvajanje proizvoda
-
SirutkaProizvodnja etanola na ostalim eernim sirovinama
- nusproizvod mlijene industrije, laktoza (glukoza+galaktoza), do 70% u s.tv. sirutke
- Veliki BPK proizvodnja etanola dio rjeenja
Mikroorganizmi:
- kvasac Kluyveromyces marxianus (K. fragilis, K. lactis) previre laktozu
- prethodna hidroliza -galaktozidazom, pa S. cerevisiae- genetiko inenjerstvo, rekombinantni sojevi
Sulfitna luina
Hidrol
- ostatak sulfitnog postupka prerade drveta u celulozu
- sadri razne eere, oko 65% fermentabilnih, ali uglavnom neekonomino
- Nusproizvod proizvodnje glukoze i eernih sirupa iz kukuruza
- oko 50-60% fermentabilnih eera (glukoza, maltoza)
- Ne sadri nikakve druge hranjive tvari, mjea se s melasom
Mikroorganizam: S. cerevisiae
Ne previre polisaharide!
Osnovne razlike u odnosu na proizvodnju na melasi(tehnoloke i ekonomske):
priprema supstrata- dovoenje kroba u topivi oblik- razgradnja kroba do fermentabilnih eera(enzimima)
Proizvodnja etanola na krobnim sirovinama
-
Proizvodnja etanola na krobnim sirovinama priprema supstrata
Hladnavoda
Proizvodnja etanola na krobnim sirovinama
Analogno proizvodnji na melasi- arno- kontinuirano
Fermentacija oeerenog kukuruznog supstrata- nema reciklacije biomase
Fermentacija bistre komine- mogua reciklacija biomase
Izdvajanje proizvoda
Destilacija komine, Rektifikacija alkoholaBio-etanol - Dehidratacija - kolone s molekularnim sitima
Nusprodukti: Dibra krmivo- bistri dio: reciklacija (za smjesu krupice i vode)
CO2 - mogunost ukapljivanja
Fermentacija
-
100 kg krupice (uz 85% s.tv. i 70% kroba u s.tv.)
59,5 kg kroba(uz Iteor = 56,8 )
33,8 kg etanola(..uz = 0,789 kg/L)
42,8 L etanola
Etanol
CO2
Dibra
Za 1 L etanola:2,33 kg kukuruza
Proizvodnja etanola na krobnim sirovinama kukuruz m. bilanca
1. Celuloza
2. Hemiceluloza
3. Lignin
Proizvodnja etanola na lignoceluloznim sirovinama lignoceluloza
-
Tehnoloki i ekonomski izazov: Sloena priprema supstrata (predradnje)
Mikroorganizmi:
Saccharomyces cerevisiae- Ne previre polisaharide- Ne previre pentoze
Candida shehatae, Pachisolen tannophilus i Pichia stipitis- Previru pentoze- Osjetljiviji na proizvedeni etanol i uvjete fermentacije
Rekombinantni sojevi (S. cerevisiae...):- Previru i heksoze i pentoze
Proizvodnja etanola na lignoceluloznim sirovinama
A) Pranje i mehaniko usitnjavanje LCS (mljevenje)
B) Prvi predtretman usitnjenog materijala
- razbijanje strukture LCS, razgradnja hemiceluloze, oslobaanje celuloze
C) Razgradnja celuloze
D) Fermentacija
E) Izdvajanje proizvoda
Proizvodnja etanola na LCS priprema sirovine
-
Proizvodnja etanola na lignoceluloznim sirovinama opa shema