Make your own free website on Tripod.com

Meyve Sebze Sanayii

Meyve sebze atiklari
Atik degerlendirme
Meyve suyu sanayii
Sarap sanayii
Dondurulmus sebze sanayii
Alkol Eldesi
Dogal renk madde eldesi
Atik sular
Kaynaklar
ANA SAYFA

meyve.jpg

 

KURUTULMUŞ MEYVE ARTIKLARINDAN ALKOL ELDESİ

 

Ekonomistlere göre, dünya çapındaki gerilemenin ana sebebi enerji üretiminin oldukça pahalı olması ve bu durumun ancak enerji tasarrufu ve alternatif yakıt üretiminde yeni teknolojilerin kullanılmasıyla dengeleneceğidir. Kaçınılmaz olarak fosil yakıt üretimi yerine, “biomas” fikri olabilirlik sınırları içinde, oldukça popüler olmuştur. Biomas enerji problemine kısmı bir çözüm sağlayabilir. Bu kısmi çözüm içerisinde, alışılagelmiş otomotiv yakıtı yerine geçecek alkol ve diğer uçucu bileşiklerin üretiminde, “biomasın şeker içeriğinin fermantasyonu” izlenecek ana yoldur. Bu yolla üretilen bileşikler, o ve bunlara bağlı ürünlerinde üretiminde kullanılan yağ kaynaklarının yerini de alabilirler.

Geniş çapta üretilen endüstriyel alkolün yakıt olarak kullanılabilmesi yanında; günümüzde alkolün teknikte yaygın bir kullanını alanı vardır. Eritken madde olarak birçok maddelerin hazırlanmasında, suni ipek yapımında, renk maddelerinin yapılmasında, sirke yapımında, renk maddelerinin yapılmasında, kimyasal birçok ecza ve kimyasal maddelerin hazırlanmasında, parfümeride, nitrosellüloz ve patlayıcı maddelerin yapılmasında konservecilikte ve içki yapımında kullanılır.

Günümüzde alkol üretimi büyük ölçüde fermantasyona dayanmaktadır. Fermantasyonda kullanılacak karbon kaynağının ucuz olması, biyolojik yapısı ve kimyasal bileşiminin kullanılan rnikroorganizmaların fızyolojik gereksinimlerine cevap verebilmesi gerekmektedir. Selülozik atıklar, bugün dünya üzerinde biomasın en çok kullanılan formudur. Ama bu atıkların enerji içeriklerini, direk yanma ile düzenlemek çok daha ekonomiktir. Yararlanılabilir şekerin doğal selülozdan çıkarılması için kullanılan, gelişmekte olan bu yöntemlerin problemi dünya çapında kabul görmemektir. Bugün fermantasyon endüstrisinde en gerçekçi substratlar, şeker deposu olan enerji ürünleri veya hidrolize polisakkaritlerdir. Bu substratlar, biomas dönüşümü için özel olarak yetiştirilmiş olabilecekleri gibi, gıda üretimi sırasında açığa çıkmış atıklar veya bozulmuş ürünlerde olabilirler. Bu tür hammadde, güneş ışığının bol bulunduğu ve işgücünün ucuz olduğu gelişmekte olan ülkelerde bulunmaktadır. Fermantasyonda kullanılan substratlara örnek olarak; hububat sap ve samanları ile hububat kepekleri, şeker melası ve küsbesi, meyve-sebze artıkları, peynir altı suyu, nişasta artıkları veya yan ürünleri ile, üretim fazlası meyve ve sebzeler verilebilir.

Ülkemiz, tarımsal ve gıda prosesi artıkları, tüketimi az olan hammaddelerin değerlendirilmeleri, fermantasyonda yararlanılmaları açısından çok etkileyici ve çekici imkanlar sergilese bile; değerlendirilmeyen veya kısmen değerlendirilen çok miktarda artık bulunmaktadır.

Atıkların değerlendirilmesiyle ilgili olarak birçok çalışma yapılmaktadır. Özellikle etil alkol üretimi, son zamanlarda önem kazanmakta birçok sanayi atığı, şehir kanalizasyon atığı ve diğer katı atıkları hammadde olarak kullanıp, etil alkol üretilmeye çalışılmıştır.Bu kaynakların hammadde olarak kullanılması için bazı ön işlemlerden geçirilmesi ve hidroliz yoluyla maya ve bakterilerin fermentasyon sırasında kullanabilecekleri karbon kaynaklarının oluşturulması gerekmektedir. Bunun için birçok yöntem uygulanmaktadır. ‘Wet Oxidation’ , asit hidrolizi, ‘ADP(Ammoniation Pressurization-Depressurization prosesi)’ ve selülaz enzimi ile hidroliz bu yöntemlerden bazılarıdır. Bu yöntemlerle elde edilen verimi arttırmak için bazı kombinasyonlar da uygulanır. Hidroliz olayında dikkat edilecek en önemli nokta yan uru n olarak oluşan hidroksi metil furfural (HMF), ü gibi maddelerin, alkol fermentasyonu sırasında mayaların çalışmasını inhibe etmeleridir. Bu problemi ortadan kaldırmak için genetik olarak adapte edilmiş mayalar kullanılarak etil alkol üretimi gerçekleştirilir. Bir çalışmada iki aşamalı asit hidrolizi sonucunda selülaz enzimi kullanarak şeker verimi %75’e çıkartılmış, hidroliz yan ürünleri olan inhibitörlere adapte edilmiş Saccharomyces cerevisiae ile %90 etil alkol üretilebilmiştir. Fermentasyon sonucunda elde edilen etil alkol distilasyon yoluyla ortamdan ayrılır. Bu yolla elde edilen etil alkol, alkollü içkilerde ana madde olarak ve kimyasal ürünlerin hammaddesi olarak kullanılmaktadır. Etil alkolün en önemli özelliği ise yanma sonucu açığa çıkardığı enerjiyle, diğer enerji kaynaklarına alternatif olmasıdır.

Bazı araştırmalarda ise hidroliz ve fermentasyon işlemleri art arda yapılarak, hem zaman hem ekonomik olarak kazanç sağlanmaya çalışılmış. Bu yöntemle, hidroliz yan ürünü olan inhibe edici maddelerin etkisi, hücrelerin glikozu hemen kullanmalarından dolayı azaltılmış ve verim arttırılmıştır. Fakat bu yöntemde, hidroliz sıcaklığıyla fermentasyon sıcaklığının birbirinden farklı olması problemlere yol açabilmektedir.

Bugün, etanol enerji ile anlamdaştır. Fermantasyon teknoloji de, tek kriter mikrobiyolojik faktör değildir. Sentetik petrokimyasal ürünlere olan acil ihtiyacın gerilemesine neden olduğu geleneksel fermantasyon endüstrisi bugün için yeterli değildir.

Proses atıklarının, alkol üretiminde kullanılmasındaki amaç hızlı artan ihtiyacı karşılamakla birlikte, tarımsal ve endüstriyel atıkları substrat olarak kullanmak ve çevre kirlenmesi sorununa çözüm getirirken, sonuçta ekonomik değeri olan bir ürün elde etmektir. (Çelebi ve Güngör, 1997)

ince.gif

 

1. Etanol üretiminde kullanılan hammaddeler

Etanol üretiminde en önemli biyokimyasal olay, fermente olabilen şekerlerin mayalar tarafından etanole dönüştürülmesi olduğuna göre, bileşiminde etanol ve fermente olabilen şekerlere dönüştürülebilen tüm maddeler etanol üretiminde kullanılabilir.

 

1.1 Etanol içeren hammaddeler:

Bu hammaddelerden ilk grubu, başka amaçlarla etanol fermantasyonuna uğratılmış, kalite ve benzeri nedenlerle etanole işlenmesi daha uygun olan ve etanol içeren bira ve şarap artıkları gibi maddeler oluşturur. Buna örnek olarak, Fransa’da şarabın kanyak yapımında kullanılmasını örnek olarak verebiliriz. Ayrıca bazı yöntemlerle ekmek mayası üretiminde mayası üretiminde maya ayrıldıktan sonra kalan etanollü sıvıda bu gruba girer.

 

bira.gif

 

1.2 Fermente olabilen şeker içeren hammaddeler:

Bu hammaddelerin içerdiği şekerler, başka bir ön işlem gerektirmeksizin fermente olabilirler. Ferrnantasyondan önce uygulanan işlemler, bu hammaddelerin parçalanması veya sıkılması ile şıra elde edilmesidir. Bu hammaddeler şeker, şeker pancarı ve kamışı, melas, şekerli meyveler, keçiboynuzu, bazı bitkilerin özsuları ve yağsız süt vb. dir, Şekerli hammaddelerden şeker pancarı ve melası Fransa, Belçika, Macaristan ve Türkiye; şeker kamışı ve melası Doğu Asya ve Güney Amerika; üzüm ve meyveleri (kuru ve yaş) İspanya, Fransa, Türkiye, Yugoslavya, Yunanistan ve Almanya’da alkol eldesinde kullanılırlar.

 

1.3. Fermente olabilen şekerlere dönüştürülebilen karbonhidratları içeren hammaddeler:

Bu grupta patates ve tahıllar gibi nişasta içerenler yanında, nişasta gibi bir polisakkarit olan inülin, lihenin ve selüloz içeren hammaddeler söz konusudur. Etanol fermantasyonundan önce hammaddenin içeriğindeki oligosakkarit veya polisakkarit yapısındaki karbonhidratlar enzimatik hidroliz veya asit hidrolizi gibi yöntemlerle mikroorganizmanın kullaılabileceği monosakkaritlere dönüştürülmelidir. Nişastalı hammaddelerden patates Almanya, Macaristan, İtalya ve Amerika’da; çavdar Rusya ve Almanya’da; buğday İngiltere’de; pirinç İngiltere, Fransa, İtalya ve Doğu Asya memleketlerinde (Japonya ve Çin); darı Akdeniz memleketlerinde alkol üretiminde kullanılır. Selülozlu hammaddeler İsveç, Amerika ve Almanya’da, selüloz fabrikasyon artıkları ise Almanya ve Norveç’te alkol hammaddesi olarak kullanılır.

 

1.4. Alternatif hammaddeler:

Bu hammaddeler nadiren ferrnantasyonda kullanılan veya kullanılması önerilen hammaddelerdir. Okaliptüs ağaçları, çam gibi direk orman ürünleri; talaş, atık-kağıt, saman gibi selülozik atıklar, fındık yağı ekstraksiyonundan açığa çıkan polisakkarit atıklar; peynir üretimi sonrası açığa çıkan peynir altı suyu bunlar arasındadır. Ayrıca kalsiyum karpit ve kireçten elde edilen asetilen ve kok üretiminde oluşan etilen üzerinden de etil alkol elde edilebilir. Sentetik olarak kalsiyum karpit asetilen üzerinden Almanya ve İsveç’te: kok fabrikasyonu sonucu oluşan etilen üzerinden de Fransa ve Almanya’da alkol üretimi yapılmaktadır.

 

1.5. Etanol üretimine uygun besin stoğunun seçilmesi

Tüm bu kaynaklar değerli olmasına karşın, ekonomik olanaklar ve prosesteki teknolojik gelişmeler, bunlar arasında bir seçim yapma mecburiyeti getirmektedir. Bugün, şeker kamışından etanol üretimi yapılsa bile, bu tür işler hükümetlerin stratejilerine bağlıdır. Serbest Pazar ekonomisinde, substratlar üç temel hammaddeyle sınırlanmıştır. Bunlar mısır, şeker şurupları ve kasava’dır. Enerjinin birim değerinin yükselmesi gibi özel durumlarda diğer hammaddeler kullanılabilmektedir.

Fermantasyonda kullanacak hammaddenin yapısı, uygulanan proses metoduna dayanıklı olmalıdır. Besin stoklarının tüm bileşenleri önemlidir ve endüstriye substratlar ile araştırma için kullanılanlar arasında büyük farklılıklar vardır. En ideal substratlar, gerekli oranda besin içeren steril suda çözünmüş, basit heksoz şeker olan glikozdur. Aroma karakteri göz önüne alınmaksızın, geleneksel şekilde üretilen içilebilir ispirto ticaretinin, endüstriyel alkol üretimi üzerine de baskıları bulunmaktadır. Mısır veya şeker şurubundan üretilen endüstriyel alkol, genellikle rom veya viski imalinde kullanılmaktadır.

İçilebilir alkol üretim endüstrisi, kendi teknolojisini geliştirmiş, pratik ve karlı bir sistemdir. Bu endüstri dalı, düşük ücretli lüks pazarlara sunmaktadır. Bu endüstrinin teknikleri, enerji ve hammaddenin ucuz olduğu, kirlenme ile mücadelenin bir sosyal ihtiyaç olmadığı dönemlerde belirlenmiştir.

Hammaddeleri fermantasyona uygun hale getirmek için bir ön işlem gerekmektedir. Geçmişte, substratın orijinal koınpozisyonunun getirdiği fiziksel kısıtlamalarda göz önüne alınarak mümkün olduğunca ideale yakın hammadde üretimine yeterli önem verilmemiştir. İdeal fennantasyon işlemi için substratın aşağıdaki özellikleri içermesi gerekir;

 

1. Fermente olabilecek şeker konsantrasyonu, belirli fermantasyon metoduna uygun olacak şekilde düzenlenmeli ve işlem sonunda arta kalan şeker miktarının minimum seviyede tutulacağından emin olunmalıdır.

2. Substrat uygun sıcaklık derecesınde ve optimum pH’da berraklaştırılmalı ve maya için gerekli besin maddelerini yeterli miktarda içermelidir.

3. İnokulum hariç diğer mikroorganizmalar, pastörizasyon, antibiyotik veya antiseptik ılavesi, sterilizasyon metodlarının biriyle yok edilmelidir. Seçilen yok etme metodu ve derecesi, çalışmakta olan fermantasyon sistemine bağlıdır.

4. Maya üzerinde toksik etkiye sahip maddeler, uygun derecede azaltılmalı veya tamamen kaldırılmalıdır

5. Osmotik basıncın ters etkisi uygun seviyelerde tutulmalıdır. (Çelebi ve Güngör, 1997)

 

Tablo. Çeşitli hammaddelerden ton başına %95’lik etil alkolün galon olarak elde edilen miktarları (Başer,1987)

 

Hammadde

Galon

Hammadde

Galon

Buğday

85,0

Tatlı patates

34,2

Mısır

84,0

Patates

22,9

Karabuğday

83,4

Şeker pancarı

22,1

Kuru üzüm

81,4

Taze incir

21

Sorghum

79,5

Yer elması

20

Pirinç

79,5

Şeker kamışı

15,2

Arpa

79,2

Üzüm

15,1

Kuru hurma

79

Elma

14,4

Çavdar

78,8

Kayısı

13,6

Melas

70,4

Armut

11,5

Yulaf

63

Şeftali

11,5

Kuru incir

59

Erik

10,9

Kuru erik

72

Havuç

9,8

(Çelebi ve Güngör, 1997)

 

ince.gif

2. Etanol üretim yöntemleri

 

2.1. İndirek hidrasyon yöntemi:

Bu yöntem üç basamaktan oluşur;

a) Etilenin mono ve dietil sülfatlardan konsantre edilmiş sülfirik aside absorbe edilmesi.

b) Etil sülfatların etil alkole hidrolizleri.

c) Seyreltik sülfürik asidin yoğunlaştırılması.

Reaksiyonlar denklemlerle şöyle açıklanabilir:

forml.jpg

2.2. Etilen hidrasyon yöntemi:

Bu yöntem, katılan suyun etilene olan katalitik etkisiyle oluşur. 1000 psi gibi yüksek basınçlara ve 300 °C gibi yüksek sıcaklıklara ihtiyaç vardır. Reaksiyon egzotermiktir.

(CH2=CH2 + H2O à CH3CH2OH+ 19000 btu/Ib.mol)

Reaktör yavaş dönmektedir. Bu nedenle reaksiyon dışı etilenin, geniş bir döngü hacmiııe gereksinimi vardır. Taze etilen beslemesi geri döngü etilen 0.5 - 1.0 mol suyla karıştırılır. Her ikisi de reaktörün en üstünde buhar halindedir. Reaktörü terk eden buhar, reaksiyonun egzotermik bir reaksiyon olmasından dolayı, taze edlen beslemesinden daha sıcaktır. Reaktör artıkları; az ölçüde kostik soda ile soğutulup, nötralize edilir. Yoğuşmuş etil alkol ve su reaksiyona girmemiş gazlardan ayrılırlar. Etilen ile reaksiyona girmeyen gazlardaki etilalkol izlerini aktarmak ve geri göndermek için su ile yıkanır. Yoğuşmuş etil alkol 190°C lik etil alkole damıtılır.

 

2.3. Fermantasyon yöntemi:

Fermantasyonun basit tanımı; mikroorganizmaların faaliyeti ve tesiri ile, yüksek molekül ağırlıklı organik maddelerin, daha basit maddelere parçalanmasıdır. Egzotermik bir olaydır. Fermantasyon mekanizması ilk olarak Gay-Lussac tarafından, heksoz şekerin etanol ve karbondioksite stokrometrik olarak tanımlanmıştır.

                         (C6H12O6 à 2C2H5OH + 2CO2)

heksoz şeker etil alkol

(180) (92) (88)

100 kg heksoz şeker = 51.1 kg etanol + 48.9 kg karbondioksit ağırlıkça % 51.1 lik kazanç Gay-Lussac katsayısı olarak bilinir ve dönüşümün verimini ifade eden temel bilgidir.

Bu mekanizmanın anlaşılmasında, diğer bir adımda Louis Pasteur tarafından atılmış ve onun deneyleri mikrobiyolojinin bilim dalları arasında bir köprü vazifesi görmüştür.

 

Tablo 1 : İdeal Pastör Alkol Fermantasyonunda Elde Edilen Kazançlar

Wt %

Etanol......................................48.4

Karbondioksit..........................46.6

Gliserol.....................................3.3

Sukinik asit...............................0.6

Hücre materyali........................1.2

TOPLAM...............................100.1

 

Orijinal şekerle karşılaştırıldığından, ürünler daha geniş bir görünüm sergiler. Bunun sebebi oksijen ve dış kaynaklardan gelen, hücresel büyüme için gerekli olan besinlerdir.

Bu yüzden Pastör katsayısı, teorik GL (Gay-Lussac) kazancının % 94.7 sidir. GL kazancı, fermantasyonunda elde edilebilecek maksimum etanol kazancıdır. Pastör katsayısı mayanın tekar kullanımıyla veya karbonbidratlardan elde edilecek maya gelişimi ile artırılabilir. Ticari uygulamada, ideal olmayan substratlar kullanıldığı zaman, bu substrata uygun bir fermantasyon süresi içinde % 90 GL bölgesinde bir dönüşüm verimliliği elde edilir.

Fermantasyonda en çok kullanılan maya türleri Sacchromyces cerevisia ve Saccchromyces carlsbergenesis (uvarum) dır. Çünkü bu türler, yüksek alkol ve karbondioksit toleransı, hızlı gelişme ve fermantasyon kapasitesi, mikroorganizma sayısını endüstriyel çaptaki işlemler için uygun sayıya indirgeme gibi spesifik maya özellikleri ile en çok tercih edilen türlerdir.

 

Tablo: 2 - 100 gr. glikozun maya ile fermantasyonu sonucu elde edilmesi gereken ürünlerin konsantrasyon sınırları

ÜRÜNLER Konsantrasyon Sınırları (gr ürün / 100 gr fermente glikoz)

Etanol...................... 45-49

Karbondioksit.........43 -47

Gliserol................... 2 - 5

Sukinat ...................0.5- 1.5

Karışık alkol.......... 0.2 - 0.6

Asetat.....................0-1.4

Butilen glikol.........0.2 - 0.6

Hücre materyali......0.7 - 1.7

 

2.3.1. Fermantasyon işlemleri:

Kesikli ve sürekli proseslerin her ikisi de uygulanır ve bu proseslerin çoğu hücre çevriminin bazı formlarını birleştirirler. Hücre çevrimi, fermantasyon zamanını kısalttığı gibi hücre materyaline dönüştürülen substrat miktarını da azaltır. Yaygın kullanım alanı bulan Melle-Boinat kesikli prosesinde, fermantasyondan sonra geri alınan maya hücreleri, taze substrat içeren bir başka fermantasyon tankına ilave edilir. İşlemler m3 de 15 kg kuru madde içerecek şekilde ve maya türüne, substrat yapısına ve çalışma sıcaklığına bağlı olarak 8-18h arası bir zaman süreci içinde gerçekleştirilir.

Bugün, koskat sisteminde düzenlenmiş 3-5 kapalı tanktan oluşan, hızlı ve sürekli fermantasyon tekniklerine sahip üniteler oldukça değerlidir. Her bir tank kendi soğutma düzenine ve etanol konsantrasyonunu belirleyen bir sisteme sahiptir. Genellikle başlangıçtaki etanol konsantrasyonu %4 v/v ve çıkışta %10 v/v dir. Bu sistemin verimliliği 10-20 kg etanol/m3.h olmasına rağmen laboratuar sistemleri için daha yüksek bir verimlilik ön görülmektedir. Verimlilik; substratın idealliğine, şekerin dönüşümüne, ucuz ve güvenilirliğine bağlıdır. Klasik kesikli yöntemde elde edilen veriınlilik 1.5 - 3 kg etanol/m3.h dır. Yüksek verimlilik hızı ile Gay-Lussac katsayısı arasında bir bağlantı yoktur. Ekonomik yönden; atıklarda görülen azalma, fermantasyon hızında görülen artmaya tercih edilir.

 

Etanolün kısıtlayıcı etkisi:

Şekerin maya fermantasyonu ile etanole parçalanmasında en önemli kısıtlayıcı etki etanolün kendisidir. Glukozun, etanol’e ve CO2 e dönüşümü sırasında, bir mol glukoz için iki mol de ATP ortaya çıkar. Düşük etanol seviyesinde, bu ATP glikozun yeni hücrelere girmesinde kullanılır ve böylece büyüme hızı, substrat kullanım hızının en yüksek oranına ulaşır. Kesikli fermantasyonda açığa çıkan yüksek etanol seviyelerinde iki şey gözlenir. İlk olarak substrattan yararlanma hızı düşer. Bunun sebebi, şekerin katabolizmasının üzerinde, hala emin olunamayan bir mekanizma ile etanol açığa çıkar. İkinci olarak, ATP hücre fonksiyonlarının sürdürülmesi için gerekli onarım işlemlerine yönlendirildiği için, şeker katabolizmasının maya gelişimi için sağladığı enerji düşer. Sonuçta yükselen etanol seviyesinin etkileri, hem maya gelişimi üzerinde, hem de etanol üretim hızı üzerinde belirginleşir.

Eğer başlangıçtaki şeker seviyesi yeteri kadar yüksek olursa, sonuçtaki alkol seviyesi, hücrelerin daha fazla gelişmesini engelleyecek derecede yüksek olur; gerçekte hücreler ölmeye başlarlar ve yaşayabilmeleri, yüksek etanol seviyesine maruz kalmalarının süresine ve şiddetine bağlıdır. Buna rağmen gelişmeyen hücrelerde, etanol üretimini sürdürürler ve bu, etanol oldukça yüksek seviyeye ulaşana dek devam eder.

Aşırı substratlarla beslenen bir kesikli fermantasyonda başarılı olaylar şunlardır; başlangıçta, maya gelişimi, etanol üretimiyle paraleldir; etanol üretimi sürdüğü halde, maya gelişimi yavaşlar; olaya gelişimi durmasına ve hayatta kalma oranı düşmeye başladığı halde, etanol üretimi de durur. Maya gelişiminin durduğu etanol seviyesi bir çeşit sınırdır ve bu “Etanole karşı gelişme toleransı” olarak adlandırılır. Etanol üretiminin durduğu nokta ise farklı bir limit belirler ki buna da “üretim toleransı’’ denir. Genelde gelişme toleransı 6-9 % w/v sınırları olmasına rağmen, üretim toleransı %15 w/v ve daha üstüne çıkabilir.

 

Mayalar:

Alkol üretiminde kullanılan Saccharomyces cinsi mayalar; Endomycetaceae familyasının Ascomycetes sınıfında yer alırlar. Tek hücreli ve mikroskobik yapıdadırlar. Büyüklükleri 7-10 µ arasında değişir. Özellikle ekmek yapımında ve alkollü içki sektöründe kullanılırlar. Glikoz içeren hammaddeler, Saccharomyces türleri ile fermente edilirse seyreltik alkol çözeltisi elde edilir.

Mayaların gelişmesi için gerekli optimum sıcaklıkları türlere bağımlıdır. Örneğin, optimum sıcaklık Saccharomyces cerevisiae türü için 27-30°C, ellipsoideus için 25°C’dır. Optimum pH ise bira mayaları için 3,4-3.9’dur. Besi yerlerindeki suyun, besinlerin, osmotik basıncın, oksijenin ve ışığın da mayaların gelişmesi üzerine etkisi fazladır.

line.gif

incir.jpg

                 

                  Hurda İncirden Alkol Eldesi

 

Ülkemiz dünyada üretilen incirin %46.5 ini üretmektedir. Bunun %14’ü endüstriyel yani hurda incirdir. Bunun anlamı her yı1 6000 ton incir, tüketim artığı olarak kalmaktadır. Bu incirlerin değerlendirilmesinde en iyi yolun, şeker oranı yüksek olan meyvelerden alkol üretilmesidir.

 

Çelebi ve Güngör (1997), denemelerinde, hurda incirden alkol üretilmesinde optimum şartları araştırmışlar. Bu çalışmalarında; şeker içeriğinin büyük bir kısmı indirgen şekerlerden oluşan incir, alkol hammaddesi olarak kullanılmıştır. Karıştırmalı - Isıtmalı tanka elde edilen incir şırası, filtre, sterilizasyon, besin elementi ilavesi, aşılama gibi işlemler sonrası fernantasyona terk edilmiştir. Kesikli fermantasyon yöntemi kullanılmıştır. Erlenler içine hazırlanan kültür ortamlarının ağızları süngerlerle kapatılarak etüvde fermantasyona bırakılmıştır. Maya olarak Saccharomyces cerevisia kullanılmıştır. Bu çalışma ile hurda incirin etanol verimliliğini maksimum seviyeye çıkarmanın yolları araştırılmıştır. Maya gelişimini ve etanol üretimin seviyesini artırmak maksadıyla, değişik oranlarda fermantasyon ortamına (NH4)2HPO4, MgSO4, pepton ve maya ekstraktı ilavesi yapılmıştır. Buna göre, pH’sı ayarlanmış, süzülmüş ve besi elementi ilavesi yapılmamış, kültür ortamında (incir şurubu) maksimum alkol yüzdesine ulaşılmıştır. Bunun sebebi, besi elementlerinin yeteri kadar aktif olamamaları veya seçilen maya suşu ile besin elementlerinin uygun olmaması olabilir. Bu yolla hazırlanmış kültür ortamında, ebülyometre ile yapılan ölçümde alkol yüzdesi %8.75 bulunmuştur. Besi elementlerinin ortama katılan miktarlarının artırılması, alkol oranını arttırdığı görülmüştür. Ülkemiz incirlerinde kükürt kullanılma zorunluluğu olması, kükürdün fermantasyona olan kötü koku oluşturma ve etanol üretimini inhibe etmek gibi olumsuz etkilerini bertaraf etmektir. Ayrıca incirin yüksek oranda şeker içermesi ve bu şekerin %73.97’sinin glikoz ve fruktoz (invert şeker) olması, enzimatik hidroliz yapılmasını gerektirmediği gibi, yüksek oranda alkol oluşumu da sağlamaktadır. (Çelebi ve Güngör, 1997)

 

line.gif

sekerpancari.jpg

 

Pancar Küspesinden Alkol Üretimi

 

Şeker fabrikaları artığı olan ve genellikle hayvan yemi olarak kullanılır. Fabrikaya gelen şeker pancarı, yeraltında yetişen bir bitki olması nedeniyle öncelikle taş ve toprağı temizlenip, dal ve yaprak kısımları ayrıldıktan sonra yıkanarak şeritler halinde kıyılır. Pancar şeritleri su ile muamele edilip 80°C’de kaynatılarak invert şekerlerin ekstrakte olması sağlanır. Daha sonra bu karışım preslenerek küspe ve şekerli su olarak ayrılır. Bu yolla elde edilen küspe, hayvan yemi olarak kullanılır. Toplam besinin en fazla %70’i olacak şekilde keçi ve koyun beslenmesinde ve %45-50 olacak şekilde atların beslenmesinde kullanılır. %8 protein ve %0,7 Ca içerir. Aslında bu Ca miktarı oldukça fazladır, dolayısıyla iyi bir Ca kaynağı olarak kabul edilebilir. Fakat yapısında bulunan yüksek miktarlardaki oksalatlar, kalsiyumu bağlar ve kullanılmasını engeller. Şeker ekstraksiyonundan sonra küspe pektik maddeler formunda %30 galaktronik asit içerir. Bu da C vitamini sentezinin iyi bir temel başlangıç maddesidir .

Özellikle şeker üretiminin fazla olduğu bölgelerde şeker pancarı küspesinin, alternatif enerji kaynağı olarak kullanılması tasarlanan etil alkol üretiminde hammadde olarak kullanılması düşünülmekte ve maksimum alkol verim için çeşitli araştırmalar sürdürülmektedir. Şeker üretilirken ekstaksiyon bölümünde oldukça yüksek verim elde edildiği için küspede glikoz, sukroz gibi mayanın alkol üretirken kullanabileceği şekerler azdır. Bu yüzden yapısında bulunan selulozik maddelerin bir ön işlemle hidrolize edilmeleri ve mayaların kullanabileceği invert şekerlerin elde edilmesi gerekir. Belli sıcaklık ve basınç uygulaması, asitle hidrolizi, selulaz enzimi kullanımı ya da ‘wet oxidation’ kullanılan yöntemlerden bazılarıdır. Küspe %27 selülozdan oluşmaktadır. Yapısındaki selülozik maddelerin parçalanması sonucu açığa çıkan ürünler mayalar ve diğer mikroorganizmalar tarafından kullanılabilir. Bu özelliği, özellikle fermentasyon teknolojisinde karbon kaynağı olarak önem kazanmasına neden olmuştur.

Etil alkol ise günümüzde, birçok kullanım alanı yanında, kömür, petrol gibi enerji kaynaklarına alternatif olmasıyla gittikçe artan bir öneme sahiptir. Hem yanması sonucu ortaya çıkan yan ürünlerin çevreye zararlarının oldukça az olması, hem de diğer enerji kaynaklarının rezervlerinin azalması gibi nedenlerden dolayı, etil alkol Amerika ve Brezilya gibi ülkelerde enerji kaynağı olarak kullanılmaya başlanmıştır. Özellikle Brezilya’da yakıtların %30’u şeker pancarından elde edilen etil alkolden oluşmaktadır.

Ergin ve ark. (2001) yaptığı çalışmada, atık olan şeker pancarı küspesinden etil alkol üretimi yapılmıştır. Selülozik maddeler içeren, kurutulmuş ve öğütülmüş şeker pancarı küspesi öncelikle selülaz enzimi kullanarak 8 saatlik bir hidroliz işlemine tabi tutulmuştur. Hidroliz sonrası, genellikle alkol fermentasyonunda kullanılan Saccharomyces cerevesiae aşılanarak dokuz gün süren fermentasyon başlatılmıştır. Bu deneme besiyeri kullanılarak da gerçekleştirilmiş ve alkol oluşumu ağırlık kaybı takip edilerek gözlenmiştir. Sonuç olarak %10 şeker pancarı küspesi %1 enzim kullanılarak hazırlanan alkol üretim ortamında 8 saatlik hidroliz sonucu 13.79 g/l00ml glikoz elde edilmiştir. Fermentasyon sonucu aynı ortamda besin elementleri ilavesi olmadan % 5.92; besin elementi ilavesiyle %6.3 alkol elde edilmiştir. (Ergin ve Çetin, 2001)

 

line.gif

                        Etil alkolün kullanım alanları

Etil alkol üç amaç için üretilmektedir; alkollü içkiler için, ana madde olarak ve kimyasal ürünlerin hammaddesi olarak. Alkollü içkilerde şekerin fermentasyonu sonucu etil alkol oluşur. Bunun yanında etil alkol çözgen olarak, önemli proseslerde, sudan sonra ikinci sırada bulunur. Etil alkol çözgenler, ekstrantlar, boyalar, farmasotikler, lubrikantlar, adezivler, deterjanlar, pestisidler, plastisizerler, yüzey kaplama maddeleri. kozmetikler, patlayıcı maddeler, sentetik liflerin yapılmasında kullanılan reçineler gibi diğer organik maddelerin sentezinde bir substrat olarak kullanılırlar . Ayrıca aset aldehit, etil asetat, asetik asit, etilen di bromür, glikoller ve etil klorür gibi kimyasal maddelerin hammaddesini gene etil alkol oluşturur. 2. Dünya Savaşından sonra lastik üretiminde de kullanılmaya başlanmıştır .

Etil alkol son zamanlarda enerji sektöründe de önem kazanmıştır. Kullanılmakta olan enerji kaynaklarının yerine alternatif olabilecek enerji kaynakları araştırılmaktadır. Petrol, gaz ve kömür gibi şu an kullanılan enerji kaynaklarının sınırlı oluşu ve 2100 yılına kadar tükenmesi beklendiği için etil alkolünde bir enerji kaynağı olarak kullanılması tasarlanmaktadır . Ayrıca bu kaynakların ‘Greenhouse Etkisi’ne sebep oldukları bilinmekte ve kullanımlarının mümkün olduğunca azaltılması istenmektedir . 1975 yılından itibaren Brezilya enerji kaynağı olarak etil alkol kullanmakta ve 1996 yılında artık Brezilya’daki yakıtların %30’unu şeker pancarından elde edilen etil alkol oluşturur . (Ergin ve Çetin, 2001)