Fermantasyon ile Biyoetanol eldesi

1. GİRİŞ: 

Etanol, renksiz ve yanıcı bir kimyasal bileşiktir. Alkollü içkilerin büyük bir kısmında bulunur. Kimyasal formülü C2H6O olup EtOH ya da C2H5OH olarak da ifade edilmektedir.

Etanol, hem etilenin hidrasyonu (C2H4 + H2O → CH3CH2OH ) sonucu petrokimyasal olarak, hem de şekerin maya ile fermente edilmesi suretiyle üretilebilir.

Etanol, otomobiller ve diğer motorlu araçlarda, tek başına bir yakıt olarak ya da benzine karıştırılan bir katkı maddesi olarak kullanılabilir.

Etanol, hava kirliliğini azaltmak ya da petrol ürünlerinin tüketimini azaltmak amacıyla, benzinle değişik oranlarda karıştırılarak kullanılabilir. En yaygın uygulamalar E10 ya da E85 diye bilinen sırasıyla %10 ve %85 etanol içeren karışımlardır. Gasohol: (% 10 alkol+ % 90 benzin karışımı) ve  Diesohol [(E-Dizel,Oksi-Motorin): En fazla % 15 oranında alkol içeren motorin] olarak da  kullanılmaktadır. Ayrıca etanolün yakıt hücrelerinde kullanımı da yaygınlaşmaktadır.

Bitkilerden elde edilen etanol (biyo-etanol), sürdürülebilir bir enerji kaynağı olarak, sağladığı çevresel ve ekonomik yararlar nedeniyle, fosil yakıtlara göre avantajlar sağlamaktadır.

Benzin ve dizelin aksine, biyoetanol tüketimi, atmosferdeki CO2 oranını artırmaz. Çünkü araçların egzozlarından sırasında çıkan emisyonlar, dönüşüm için yeniden tarımsal ürünler yetiştirildiği zaman fotosentez süreci ile atmosferden çekip alınan CO2 seviyesi ile dengelenir. Bu şekilde, atmosferde bulunan CO2, en yalın şekilde yeniden değerlendirilir. Diğer yandan benzin gibi fosil yakıt kullanımı, milyonlarca yıl boyunca yeraltında kilitli tutulan CO2 miktarlarını yeniden atmosfere serbest bırakır.

 

1.1. Dünyada Biyoetanol Üretimi ve Kullanımı

 

Etanol üretiminde dünyada en yaygın olan hammadde şeker kamışıdır ve etanol üretim tesislerinin büyük bir bölümü tropikal yada yarı tropikal bölgelerde toplanmıştır.

 

Etanol üretiminde dünya ülkeleri arasında lider konumunda olan Brezilya’da 2005 yılı verilerinde göre 16500 milyon litre dünyadaki toplam üretimin % 45,2 lik dilimine[1] sahiptir. Topraklarının 50000 m2 sinde etanol üretiminde kullanılmak üzere şeker kamışı yetiştirilirken, tarım ayağından başlayan biyoetanol üretim zincirinde 1 milyon kişi istihdam edilmektedir. Taşıma amaçlı kullanılan yakıtın % 40’ının etanol olduğu ülkede trafikteki araçların yarısı etanol kullanabilen özel motorlu araçlardır. Tablo 1. de 2005 yılı verilerine göre dünyaki etanol üretimini ülke ve bölgelere göre görmek mümkündür. Amerika Birleşik Devletleri Brezilya’dan sonra % 44,5’lik orana göre ikinci sıradadır. A.B.D.’de 2006 yılı sonu verilerine göre mevcut 97 adet tesiste yılda 16964 milyon litre etanol üretilmektedir. Buna ek olarak toplam yaklaşık 7500 milyon litre / yıl kapasiteli 33 yeni tesis de inşa aşamasındadır.[2] 25x25 projesine göre A.B.D.’nin 2025 yılına kadar olan benzinin yerine etanolün kullanılması hedefi %25 seviyelerine çıkarmaktır.

Avrupa Birliği’nde enerjinin vergilendirilmesi konusunda 1 Ocak 2004’ten itibaren yürürlüğe giren en son yönetmelik, üye devletlere saf veya düşük oranlı karışımlar olarak biyo-yakıtların tamamen vergiden muaf tutulması ya da bu çeşit yakıtlar için vergi indirimleri uygulanması çağrısında bulunmaktadır. Avrupa Birliği, daha sonra yine buna paralel bir yönetmelik yayımlayarak üye devletlerden, karayolu taşımacılık sektöründe enerji ihtiyaçlarının giderek artan oranlarda – 2010 yılına kadar hedef % 5.75’tir – biyo-yakıtlar tarafından karşılanmasının temin edilmesini istemektedir. Ayrıca Yeşil Kitap Yönergesi kapsamında 2020 yılında kara taşımacılığında %20 oranında alternatif motor yakıtlarının kullanımı hedefi strateji olarak verilmektedir Avrupa’da daha fazla biyo-etanol üretimi, tarım için de faydalı olabilir. Çok büyük miktarlarda tarımsal ürün fazlaları birikimine devam etmek yerine, çiftçiler daha temiz bir çevreye katkıda bulunabilir ve geniş toprak alanlarını dönüşüm için tarımsal ürün üretimine adayarak Avrupa’nın fosil yakıtlara bağımlılığının azaltılmasına yardımcı olabilir.


Avrupa Birliği, aynı zamanda bu yıl başlayan BEST [Sürdürülebilir Ulaşım & Taşımacılık için Biyo-Etanol (BioEthanol for Sustainable Transport)] girişimini de desteklemektedir.

 

Tablo 1. Ülkelere / Bölgelere Göre Etanol Üretimi (2005)[3]

Ülke / Bölge

2005 Etanol Üretimi (Milyon Litre)

Toplamdaki Payı (Yüzde)

Brezilya

16500

45,2

A.B.D.

16230

44,5

Çin

2000

5,5

Avrupa Birliği

950

2,6

Hindistan

300

0,8

Kanada

250

0,7

Kolombiya

150

0,4

Tayland

60

0,2

Avustralya

60

0,2

Dünya Toplamı

36500

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2. Biyoetanol Maliyetleri

Mevcut fabrikalarda etanol üretimi şeker yada nişasta bazlı hammaddelerden yapılmaktadır. Toplam etanolün % 60’ı şeker kamışı yada şeker pancarı gibi şeker bazlı zirai ürünlerden elde edilmektedir.

A.B.D. deki tesislerin tamamına yakını nişasta bazlı hammadde ile üretim yapan tesisler olup bunların temel ürünü mısırdır.

 

 

Tablo 2. Farklı Hammaddelere ve Ülkelere Etanol Üretim Maliyetleri (dolar / m3)  [4]

 

ABD (mısır)

ABD (şeker)

Brezilya

A.B.

 

Sulu
Sistem

Kuru
Sistem

Şeker Kamışı

Şeker Pancarı

Şeker

Kamışı

Şeker Pancarı

Hammadde Maliyeti  ($/m3)

105,68

140,03

391,02

417,44

79,26

256,27

İşletme Maliyeti  ($/m3)

166,45

137,38

243,06

203,43

134,74

507,27

TOPLAM MALİYET ($/m3)

272,13

277,41

634,08

620,87

214,00

763,54

 

Etanol üretimindeki en ekonomik hammadde şeker kamışıdır. Şeker kamışı hem hammadde olarak ucuzluğu, hem de proses esnasında fermente edilebilir şekeri ayırdıktan (extraction) sonra kalan yan ürün olan bagasın (bagasse) şilempe ile birlikte biyogaz üretiminde kullanılabilmesi ile diğer hammaddelere göre oldukça önemli oranda düşük maliyetlidir. Üretilen biyogaz yada bagasın kendisi fabrikanın enerji ihtiyacını karşılamaya yönelik güç kazanlarında yakılarak enerji açısından tasarruf sağlanmaktadır. Öyle ki bazı tesislerde dışarıdan enerji ihtiyacını karşılamaya yönelik doğal gaz veya kömür gibi yakıtlar kullanılmaksızın söz konusu prosesin yan ürünleri olan bagas ve biyogaz ile fabrikanın enerji ihtiyacının tamamı karşılanmaktadır.

 

1.3. Biyoetanol Üretim Prosesleri

Biyoetanol üç temel hammaddeden üretilebilmektedir:

·        Şeker Bazlı Hammaddeler (şeker kamışı, şeker pancarı)

·        Nişasta Bazlı Hammaddeler (Hububat: mısır, buğday, arpa, soya fasülyesi, patates…)

·        Selüloz ve Hemiselüloz Bazlı Hammaddeler(odun, saman, sap…)

Bu seminerin konusu olan şeker bazlı etanol üretimi Fermantasyon konu başlığı altında daha detay olarak bahsedildiğinden aşağıdaki şekilde (Şekil 1.) sadece nişasta ve selüloz bazlı etanol üretimi (fermantasyonu) özetlenmiştir.

 

 

 

Nişastadan üretim yapan özellikle A.B.D. de çok fazla sayıda tesis bulunmaktadır (97)[5]. Ancak selülozdan üretim yapan tesis yoktur. A.B.D. ve Kanada’da bazı Ar-Ge şirketleri müstakil olarak, aralarında işbirliği yaparak ve devlet desteği ile laboratuar ve pilot tesisler üzerine çalışmaktadırlar. Selülozun asidik ve enzimatik hidrolizi konusunda yapılan Ar-Ge çalışmaları ile yapılan pilot tesislerdeki denemelerden olumlu neticeler alınmış olup bugünlerde büyük tesislerin yapılması aşamasına gelinmiştir. Flambeau River Biorefinery şirketi American Process Inc ile yıllık 140000 ton etanol üretimi yapacak bir tesisin projesi ve inşası üzerine anlaşmışlar ve Ağustos 2009’da devreye almayı planlamışlardır. [6]

 

1.4. Biyoetanolün Avantajları

Biyoetanolün avantajlarını aşağıdaki gibi sıralamak mümkündür[7]:

  1. Yerli, yenilenebilir bir yakıt kaynağıdır.
  2. Petrol için dışa bağımlılığı azaltır.
  3. Temiz bir yakıt kaynağıdır.
  4. Düşük maliyet ile yakıt oktan sayısını artırır.
  5. Genelde bütün araçlarda kullanılabilir.
  6. Biyoyakıtlar fosil yakıtlardan % 40-80 daha az sera gazı yayar.
  7. Asit yağmurunu azaltır.
  8. Daha az su kirliliği oluşturur.
  9. Daha az atık oluşturur.

 

 

 

2. FERMANTASYON

Fermantasyon, yüksek moleküllü maddelerin, özellikle karbonhidratların mikroorganizmalar tarafından daha küçük moleküllü maddelere  (alkol ve asitlere) parçalanmasıdır.

Fermentasyon (mayalanma), genellikle glikozun alkole dönüştüğü reaksiyonlar için kullanılan bir isimdir. Bu dönüştürme işi maya adı verilen tek hücreli canlıların sitoplazmalarında gerçekleşir. Fermentasyon işlemi pek çok farklı besin maddesinin üretiminde kullanılmaktadır. Yoğurt, boza, alkollü içkiler fermentasyon yoluyla üretilen pek çok besinden bazılarıdır.

Fermentasyon, anaerobik koşullarda, glikoliz yoluyla ATP üretilmesinin devamı için önemlidir. Fermentasyon esnasında glikolizin son ürünü olan pirüvat farklı maddelere dönüştürülebilir. Homolaktik fermentasyonda pirüvattan laktik asit, alkol fermentasyonunda etil alkol, heterolaktik fermentasyonda ise laktik asit ve bazı başka asitler ve alkoller üretilir.

Reaksiyona giren şekerin türüne göre, reaksiyon eşitliğinde değişiklikler olur.

Sembolle eşitliği:

C6H12O6            2C2H5OH  +  2CO2   +  2 ATP (açığa çıkan enerji:118 kJ mol−1)

Yazıyla:                     

Şeker (glikoz) →  Alkol     + Karbon Dioksit    +   Enerji (ATP)

 

 

 

2.1.Mikroorganizmaların fermantasyon üzerindeki etkileri

 

Monosakaritlerden alkol üretiminin yapıldığı temel maya türü Saccharomyces cerevisiae‘dir. Bununla birlikte endüstriyel anlamda çok yaygınlaşmamış olsa da kullanılabilen başka bir maya türü Schizosaccharomyces pombe’dir.

Özellikle biyokütle gibi öncesinde enzimatik hidroliz olan hammaddelerin fermentasyonunda bakteri de kullanılabilmektedir. Bu konuda üzerinde en çok çalışılmış olanı Zymomonas mobilis’dir. Zymomonas mobilis için yapılmış olan pilot tesisler mevcuttur.

Saccharomyces cerevisiae, tomurcuklanan bir maya türüdür. Eski çağlardan beri bira, şarap ve ekmek yapımında kullanılmasında dolayı en önemli maya türü olduğu söylenebilir. Üzümün kabuğundan izole edildiği tahmin edilmektedir. Koyu kabuklu meyvelerin kabuklarındaki beyaz tabakanın bir bileşeni mayadır, Kabuktaki mumun içinde yer alır. Ökaryotik canlılar arasında moleküler ve hücre biyolojisi üzerinde en çok çalışılmış türdür, prokaryotlar için Escherichia coli gibi bir model organizma sayılır. Saccharomyces cerevisiae hücreleri yuvarlak veya yumurta biçimlidir, çapları 5-10 mikrometredir. Tomurcuklanma olarak bilinen bir bölünme yoluyla ürer.

Saccharomyces cerevisiae hücre döngüsünün araştırılmasında çok kullanışlıdır, çünkü hem kültürlenmesi kolaydır, hem de, bir ökaryot olduğundan dolayı hayvan ve bitkilerin karmaşık hücre içi yapılarına sahiptir. Ökaryotlar arasında genomunun dizini ilk okunmuştur. Maya genom veri tabanı [8] bu çalışmanın üzerine inşa edilmiş, içinde maya genlerinin çeşitli özellikleri gayet ayrıntılı bir şekilde kaydedilmiştir.

Son yıllarda özellikle etanol verimliliğini artırmaya yönelik maya genetiği üzerine yapılan çalışmalar neticesinde mayanın kendisinin bir yan ürünü olan etanolun yine kendi yaşayabilirliği üzerine yaptığı olumsuz etkiyi azaltarak fermantasyon verimliliği artırılmış ve fermantasyonun süresi kısaltılmıştır.[9] Bu çalışmalar şimdilik laboratuar şartlarında yapılmış olup henüz endüstriye uyarlanmamıştır. Yapılan genetik mühendisliği çalışmaları ile üretilen ve SPT15 olarak isimlendirilen mutant mayanın kendi üretimi olan etanole olan toleransı artırılmış böylece etanolun inhibitör etkisi minimuma indirilmiştir. [10]

Saccharomyces cerevisiae’nin Biyoetanol üretiminde tercih edilme nedenleri

         Ökaryotik ve kararlı yapıdadırlar.

         Yüksek çoğalma hızı. (Aerobik olarak)

         Yüksek etanol fermantasyon hızı

         Güçlü invertaz üretimi

         Melastaki inhibitör bileşenlerinde yüksek tolerans

         Kolaylıkla korunabilir ve çoğalabilir.

 

Zymomonas Mobilis’in dezavantajları

         Yavaş gelişme hızı

         Melas bileşimine karşı hassasiyet

         Sınırlı invertaz etkinliği

         İçecek alkollerinde istenmeyen yan ürün profili oluşumu

 

 

2.2.Fermantasyon Kinetiği

Fermantasyon işleminde temel hedeflenen reaksiyonlar melasın içinde yada  şeker bazlı diğer hammaddelerin (koyu şerbet, sulu şerbet, B melas, C melas..) muhteva ettiği sakarozun en yüksek oranda invert şekerlere dönüştürülmesi ve bu invert şekerlerden en yüksek oranda alkol elde edilmesidir.

      

 

Temel reaksiyon yukarıda görülen reaksiyon olmasına karşın mayanın sitoplâzmasında meydana gelen daha başka bilinen ve bilinmeyen onlarca reaksiyon ve reaksiyonlar zinciri ile diğer yan ürünler oluşmaktadır. Yan ürün profili ve miktarı fermantasyon verimliliğine etki eden etkenlerden bir tanesidir. Mayaların ürünü olan etanol %12-15 seviyelerine geldiği anda mayaların ölmeye başladığı bilinmektedir. Ayrıca fermantasyon prosesinde optimum çalışma konsatrasyonu olarak %7,5-8 lik etanol içeriği olan mayşe oluşumu belirlenmiştir. Bunun en temel nedeni bu değere kadar mayaların maksimum verimde etanol üretimini yapıp, bu değerden sonra inhibe olmalarıdır.

 

 

Etanol Üretimi Esnasında Oluşan Yan Ürünler

 

         Gliserol

        Etanol oluşum yolundaki gliserol-3-fosfat’dan oluşur.

         Asetaldehit

        Pirüvik asitten elde edilen aldehitten elde edilir.

         Asetik asit

        Maya/bakteri ile melasdan veya etanolün oksidasyonundan meydana gelir.

         Etil asetat

        Etanol & asetik asit arasındaki reaksiyondan meydana gelir.

         Metanol

        Pentoz şekerden maya ile üretilir.

         Fusel Oil (Pentanol, Bütanol, Propanol)

        Yüksek moleküllü alkollerden müteşekkil bir yan üründür. Amino asitten maya ile üretilir. Kozmetik sektöründe kullanılabilinen bir üründür.

         Propionik ve Butirik asit

        Bakterilerin şekeri tüketerek ürettiği ürünlerdir.

         Karbondioksit

        Mayaların etanol üretimi ile birlikte şekeri tüketerek ürettiği üründür. Gaz halinde olarak üretilir, genellikle direk olarak atmosfere verilir. Fotosentez için bitkilerin kullandığı bir gaz olması neden ile ekolojik çevreye fosil yakıtlara göre çok daha az zarar vermektedir. Yeşil yapraklı bitkiler yine kendi besinleri olan Glikozu üretmede kullanırlar. Bazı fabrikalarda yapılan fizibilite çalışmaları ve pazarın da durumu düşünülerek ek bir tesis ile depolanıp kullanılabilinir.

 

 

 

 

 

2.3.Fermantasyon Kinetiğini etkileyen faktörler

 

Fermantasyon kinetiğinin iyi bilinmesi ve bu bilgi neticesinde gerekli önlemlerin alınması Biyoetanol Fabrikası işletmesinin hedefleri arasındadır. Fermantasyon ünitesi fabrikanın etanol üretim kapasitesini belirleyen temel işlemlerden bir tanesidir.

 

a.      Maya Geri Kazanımı

Prosesin tasarımı esnasında bu konuda yapılan ilk işlem mayanın her seferinde yeniden üretilmeyip fermantasyon işleminden sonra üretilen alkollü mayşeden ayrıştırılarak aktifleştirme işleminden sonra tekrar fermantasyon tanklarına verilmesidir. Bu işlem ile mayanın üretimi ve çoğaltılması esnasında mayanın ihtiyaç duyduğu besin olan glikoz ve fruktoz mayaya verilmemiş olacağından burada kullanılacak olan hammaddeden tasarruf sağlanmış olur.

 

b.      Şilempenin Geri Kullanımı

Distilasyon tesisinin bir atığı olan şilempenin bir kısmının fermantasyon tesisine gönderilerek fermantörlere tekrar beslenerek şilempenin içinde kalmış olan fermente edilebilir şekerlerin tekrar fermantasyon işlemine tabii tutulmasına yönelik yapılan proses dizaynıdır.  Distilasyon tesisi, içinde %7,5 luk alkol bulunan mayşe üretmiş olan fermantasyon tesisinden alınan alkollü mayşeyi saflaştırmak amaçlı kullanılan ve içinde uçuculuk farkından alkolle suyun ayrıştığı ve alkolün % 99 seviyesine geldiği tesistir. Tesisin içinde ayrıca şilempeyi koyulaştırmaya yönelik olarak kullanılan evaporasyon tesisi  ve %96’lık konsantrasyona geldiğinde su ile azeotrop olan alkolü daha da yüksek konsantrasyona saflaştırmak amacı ile yerleştirilmiş olan MSDH (moleculer sieve dehydration) kolonları vardır.

 

 

c.       Spent Lees

Spent Lees, distilasyon tesisinde alkolunü bırakmış suya verilen isimdir. Spent Lees tekrar fermentasyon tesisine gönderilip proses suyu olarak kullanarak fabrikanın ihtiyacı olan proses suyundan tasarruf edilmiş olunur.

d.      Minimum Donanım Maliyeti

Bütün bu geri kazanım işlemleri ile bir yandan proses esnasında işletme maliyeti en aza indirgenirken diğer yandan da kullanılacak olan ekipman hacmi de daha küçük tasarlanmış olacağından yatırım maliyeti de düşürülmüş olur.

 

e.       Hammadde işleme ve depolama şartları

Etanolün hammaddesi olan şeker içerikli tarımsal kökenli melas ve şerbetin topraktan alınan ana hammaddesi şeker pancarının tarladan sökülmesinden başlayarak fermantasyon tanklarına gelinceye kadar olan yolculuğu fermantasyonun verimliliğini etkileyen ana sebeplerden bir tanesidir.

 

Bu süreçte pancar sökülürken ve depolanırken topraktan, koyu şerbete yada melas dönüşürken, son olarak melasın ve şerbetin depolanması esnasında dışarından alına ve çoğalan bakteriler etanol tesisine gelebilmekte ve fermantasyon verimliliğini azaltabilmektedir.

 

f.        Hammadde içeriği ve parametreleri

Hammaddenin içinde fermantasyon verimliliğine olan etkisini ölçebileceğimiz parametreler aşağıda sıralanmıştır.

- Fermente Edilebilir Şekerler ( F/N  Oranı)

- Uçucu asitlik (V.A.) ve Kirlilik

- Karamel içeriği

- FAN

 

                                                                                                 i.      Fermente Edilebilir Şekerler ( F/N  Oranı):

F/N:  Hammaddedeki fermente edilebilir şekerlerin fermente edilemeyen katılara oranıdır.Şeker pancarının yetiştiği bölgeye göre ve depolama koşullarına göre 0,8 – 1,6 arasında değişir. Düşük değerler genelde fermantasyonun yavaş ve düşük verimde seyredeceğinin göstergesidir.

 

 

 

                                                                                               ii.      Uçucu asitlik (V.A.) ve Kirlilik

Uçucu asitlik genellikle bakterilerin ürettiği bir üründür. Mayaların da uçucu asitlik ürettiği vakidir.  Organik asit tuzlarının formunda bulunurlar. Başlıcaları; Asetik Asit, Butirik Asit, Valerik Asit, Propionik Asit vs. dir. Maya verimliliğini azaltır. Özellikle mayşedeki uçucu asitler maya gelişimini ve etanol oluşum hızını azaltır. Uçucu asitliğin yükselmesinin temel nedeni toplam yaşayan mikroorganizma miktarının artmasıdır. Ürettiğimiz ve Fermantasyona dahil ettiğimiz maya miktarı kati olduğundan bu yükselişin nedeni maya haricindeki mikroorganizmaların, yani bakterilerin çoğalmasıdır. Yüksek değerlere ulaşması enfeksiyon oluşumunun yakın olduğunun göstergesidir. Aşağıda bir fermantasyon ve verimlilik parametresi olarak belirlenen uçucu asitliğin hangi değerlerde neyin göstergesi olduğunu görmek mümkündür.

         VA >2500                  fermantasyon ve maya gelişimi yavaşlar

 

         VA>5000                   fermantasyon hızı %30-40 oranında azalır

 

         VA>7000                   yaşayabilen maya sayısını %40-50 lere varan oranda azaltır.

 

Uçucu asitlik mayşemizdeki ve hammaddemizdeki bakteri miktarının dolaylı bir göstergesi olduğuna göre proses esnasında işletmeye hızlı müdahale edebilmek açısından bakteri sayımı yapmak gibi uzun ve hassas bir işleme göre daha çabuk yoldan bakteri miktarını tahmin edebilmenin kolay bir yoludur.

 

Aynı zamanda Bakteri sayısının artmasının nedenleri olarak da ifade edebileceğimiz Uçucu asitliğin artmasının nedenleri aşağıdaki gibi sıralamak mümkündür.

 

         Şeker Pancarının bölgesel farklılığı

         Hasat etme yöntemleri

         Şeker Pancarı depolanması ve işlenmesi

         Melasın / Koyu Şerbetin depo edilmesinden kaynaklanan nedenler

         Sıcaklık artışı

         pH’ın mayaların istediği değil bakterilerin sevdiği seviyede olması

         Kirlilik ve bakteri oluşumuna imkan sağlayan sebepler

         Fermantasyon tesisindeki mayşe ve maya hatlarının paslanmaz çelik olarak imal edilmemiş olması,

         Bu hatların imalatı esnasında pürüzsüzlüğün ve bakterilerin birikerek koloni oluşturabileceği girinti ve çıkıntıların bırakılması.

 

 

                                                                                             iii.      Karamel içeriği

Şekerin yüksek sıcaklıkta renk değiştirmesi olarak da isimlendirebileceğimiz karamelleşme melasın ve koyu şerbetin üretimi esnasındaki operasyonlarda (buharlaştırma, kristalleştirme…v.s.) ile pompa ve hatlardaki mekanik enerjinin sürtünmenin etkisi ile istenmeyen şekilde ısınmasıyla meydana gelmektedir.

%0,01 melas çözeltisinin OD (@ 375 nm) ile çözelti rengi ölçülebilir. Fermente edilebilir şeker miktarında azalma olacağından fermantasyon verimliliğini azaltır.

 

         FAN (Serbet Amino Azot)

Serbest amino azotlarda azotun bozunmuş halidir. Başlıca Alanin, Lizin, Triptofan gibi Amino asitler ve azot bileşiklerinden oluşur. Fermantasyonunda  mayalanmaya ve etanol üretimine olumlu etkisi olduğundan yüksek olması istenen bir parametredir. 3000 ppm seviyesinin altında olmasına durumunda takviye edilmeye ihtiyaç duyulur.

Şeker kamışı çeşitliliği, toprağın yapısı, kullanılan gübreler ve iklim koşullarına göre değişiklik gösterir.

 

g.      Maya ve maya konsantrasyonu

Maya fermantasyon için istenen konsantrasyonda olması gerekmektedir. Bunun için ideal maya miktarı prosesin yapısına ve dizaynına göre değişmektedir. Ayrıca mayanın alt türleri de bu konuda etkenlerden bir tanesidir.

Burada mayanın miktarı ve geri kazanma yöntemi de önemlidir. Mayanın geri kazanımı da mayanın tipine göre değişiklik arzeder. Çöken tip mayalarda geri kazanım işlemi için konik bir ayrıştırıcı yeterli iken, çökmeyen ve mayşe içinde koloidal yapıda asılı kalan mayaları ayrıştırmak için ayrıca santrifüj ekipmanı gerekmektedir.  Bu da yatırım, işletme (enerji) ve bakım maliyetini artıran bir etkendir. Şekil 3’de ayrıca mayşeye giden ve separtörden ayrılmış olan mayşedeki mayaların konsantrasyonu da belirtilmiştir.

 

 

2. Sonuç

Dünyada mevcut enerji kaynaklarının verimli kullanılmamasından kaynaklanan ve giderek artan enerji ihtiyacı ve özellikle gelişmiş toplumların bilinçaltında yatan, fosil yakıtların bir gün tükeneceği düşüncesi, devletleri ve toplumu yeni enerji kaynaklarına yöneltmiştir. Bu enerji kaynaklarının da üzerinde yaşadığımız dünyanın ömrünü kısaltmayacak türden, yenilenebilir, olması gerekliliğini gündeme getirmiştir. Esasen, etanol gibi bir yakıtın varlığı ve kullanılabilirliği motorun ilk üretildiği tarihten beri biliniyor olmasına rağmen çevre sorunları ve enerji krizlerinin artması ile dünyada geçtiğimiz 30 yılda, ülkemizde ise son yıllarda gündeme gelmiştir. Bu talebin karşılanması, hatta diğer yakıt alkolü kökenli alternatif motor yakıt seçeneklerinin uygulamaya alınması için hammadde potansiyelimiz yeterlidir; yakıt alkolü fabrikalarının hızla işletmeye alınması, bir başka deyişle tarım gücümüzün yakıt sektörüne ürün vermesi ulusal menfaatlerimiz gereğidir. Türkiye mevcut potansiyeli ile, kısa vadede yakıt alkolü ihraç eden bir ülke olabilir. Konunun tarım-üretim-uygulama planlamasının hızla gündeme alınması gereklidir.

 

 



1  Licht 2005

2  Renewable Fuels Association (www.ethanolrfa.org)

[3]  Licht 2005

[4] The Economic Feasibilty Report of Ethanol Productıon from sugar in the Unıted States, July 2006

[5] Renewable Fuels Association (www.ethanolrfa.org)

 

[6] http://www.pulpandpaperonline.com/content/news/article.asp?docid={008f71d7-835f-41c2-b020-6944e2ad8fc1}

[7] http://www.abengoabioenergy.com/bioethanol/index.cfm?page=0&lang=1

[8]  www.yeastgenome.org

[9] http://web.mit.edu/newsoffice/2006/biofuels.html

[10] http://www.newscientist.com/channel/life/gm-food/dn10751-genetically-modified-yeast-could-boost-biofuels.html

 

 

Hazırlayan:

Alparslan Dereli

Konya Şeker San. ve Tic. A.Ş.

Biyoetanol Fabrikası Proses Mühendisi

 

Döküman Arama

Başlık :

Kapat