Fermentacja etanolowa połączona z jednoczesną hydrolizą skrobi kukurydzianej i zawracaniem frakcji ciekłej wywaru w warunkach gorzelni rolniczej

• Autorzy: Szymanowska D. , Grajek W.

Warianty tytułu

EN

Simultaneous saccharification and ethanol fermentation of granular corn starch with recycling of liquid fraction of stillage in an agro-distillery plant

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzono badania nad procesem jednoczesnej hydrolizy i fermenta­cji (SSF), w którym do hydrolizy skrobi zastosowano preparat Stargen 001. Proces był prowadzony w gorzelni rolniczej w skali przemysłowej. Do przygotowania zacierów wy­korzystano frakcję ciekłą wywaru, którą zawracano wraz z kondensatami pary. Na pod­stawie przeprowadzonych badań wykazano, że stosując 25% zacier, uzyskano końcowe stężenie etanolu na poziomie 8-10% w/v. Poważnym problemem było zakażenie zacie­rów kukurydzianych bakteriami mlekowymi. Stężenie kwasu mlekowego w odfermento­wanym zacierze dochodziło do 3,8% w/v. Proces SFF połączony z recyrkulacją frakcji stałej wywarów umożliwił całkowitą redukcję zużycia wody technologicznej i w pełni bezściekową produkcję etanolu. Dzięki hydrolizie skrobi natywnej w trakcie fermentacji ograniczono znacznie zużycie energii na cele produkcyjne.

EN

Simultaneous saccharification and ethanol fermentation of corn starch using enzyme preparation Stargen 001 was investigated. The experiments were conducted in an agro-distillery plant. The preparation of corn mashed based on the use of corn flour sus­pended in recycled liquid fraction of stillage and distillation condensates. It was shown that the final concentrations of ethanol after fermentation of 25% w/v mashes were of 8-10% w/v. The elimination of cooking for starch liquefaction allowed to reduce of ener­gy requirements, nevertheless, made s serious problem with bacterial contamination of mashes. The concentration of lactic acid at the end of fermentation process reached up to 3.8% w/v. The SFF process connected with repeated stillage recycling allowed to remove water requirements and to perform this process as discard-less.

Słowa kluczowe

PL

gorzelnie rolnicze; wywar gorzelniany; etanol; fermentacja; scukrzanie; kukurydza; skrobia; skrobia natywna; hydroliza; zaciery kukurydziane; drozdze; Saccharomyces cerevisiae; recyrkulacja; preparat Stargen 001

EN

agricultural distillery; distillery decoction; ethanol; fermentation; saccharification; maize; starch; native starch; hydrolysis; corn mash; yeast; Saccharomyces cerevisiae; recirculation; Stargen 001 preparation

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Biotechnologia
• Rocznik: 2009
• Tom: 08
• Numer: 3
• Opis fizyczny: s.25-46,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Szymanowska D.

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Uniwersytet przyrodniczy w Poznaniu, ul.Wojska Polskiego 48, 60-627 Poznań

autor

Grajek W.

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Uniwersytet przyrodniczy w Poznaniu, ul.Wojska Polskiego 48, 60-627 Poznań

Bibliografia

• Czarnecki Z., Grajek W., 1991. Starch hydrolysis and its effect on product yield and microbial contamination in yeast ethanol fermentation. World J. Microbiol. Biotechnol. 7, 355-358.
• D'Amore T., 1987. Ethanol tolerance of yeast. Enzyme Microb. Technol., 9, 322-330.
• Goyal N., Gupta J.K., Soni S.K., 2005. A novel raw starch digesting thermostable-amylase from Bacillus sp. I-3 and its use in the direct hydrolysis of raw potato starch. Enzyme Microb. Technol., 37, 723-734.
• Hamelinck C.N., Hooijdonk van G., Faaij A.P.C., 2005, Ethanol from cellulosic biomass: techno- economic performance in short-, middle- and long-term. Biomass & Energy, 28, 384-410.
• Holm J., Bjorck I., Drews A., 1986. A rapid method for the analysis of starch, Starch-Starke, 38, (7) 224-226.
• Hounsa C.G., 1998. Role of trehasole in survival of Saccharomyces cerevisiae under osmotic stress. Microbiol., 144, 671-680.
• Kadar Z., Szengyel Z., Reczey K., 2004. Simultaneous saccharification and fermentation (SSF) of industrial wastes for the production of ethanol. Ind. Crops and Products., 20, 103-110.
• Kim J-S., Kom B-G., Lee Ch-H., Kim S-W., Jee H-S., Koh J-H., Fane A.G., 1997. Development of clean technology in alcohol fermentation industry. J. Cleaner Prod. 5, 263-267.
• Kłosowski G., Czupryński B., Wolska M., 2006. Characteristics of alkoholic fermentation with the application of Saccharomyces cerevisiae yeasts: As-4 strain and I-7-43 fusant with amylolityc properties. J. Food Eng., 76, 500-505.
• Kosaric N., 1996. Ethanol-Potential source of energy and chemical products, [in:] Biotechnology, vol 6, Products of primary metabolism, Rhem H.-J and Reed G. (Eds), VHC Publishers, New York, 121-204.
• Kowalczyk E., 2003. Kukurydza ciągle intryguje. Raport Rolny, 20, 1-2.
• Kroumov A.D., M'odenes, A.N., Maicon C., de Araujo Tait M.C., 2006. Development of new unstructured model for simultaneous saccharification and fermentation of starch to ethanol by recombinant strain. Biochem. Eng. J., 28, 243-255.
• Kumar M., Native grain amylases in enzyme combinations for granular starch hydrolysis. Patent US 2007/017485 (W0208021050). Publication date: 21.02.2008.
• Larsson M., Galbe M., Zacchi G., 1997. Recirculation of process water in the production of etha- nol from softwood. Bioresources Technol., 60, 143-151.
• Michalski T., 2005. Z pola dla przemysłu. Kukurydza rośliną przyszłości. Agro Serwis. Perspek­tywy, wyd. 3, 7-13.
• Mitchinson C., 2008. Development of improved enzymes for bio-refinery. esEGP5, Norwich, UK, 2.04.2008.
• Mitsuiki S., Mukae K., Sakai M., Goto M., Hayashida S., Furukawa K., 2005. Comparative characterization of raw starch hydrolyzing a-amylases from various Bacillus strains. Enzyme Microb. Technol., 37, 410-416.
• Montesinos T., Navarro J-M., 2000. Production of alcohol from raw wheat flour by amylogluco- sidase and Saccharomyces cerevisiae. Enzyme Microb. Technol., 27, 362-370.
• Narendranath N.V., Power R., 2004. Effect of yeast inoculation rate on the metabolism of conta­minating lactobacilli during fermentation of corn mash. J. Ind. Microbiol. Bio technol. 31, 581-584.
• Roy S., Gudi R.D., Vankatesh K.V., Shah S.S., 2001. Optimal control strategies for simultaneous saccharification and fermentation of starch. Process Biochem., 36, 713-722.
• Shigechi H., Fujita Y., Koh J., Mitsuyoshi U., Fukuda H., Kondo A., 2004. Energy-saving direct ethanol production from low-temperature-cooked corn starch using a cell-suirface engineered yeast strain co-displaying glucoamylase and a-amylase. Biochem Eng. J., 18, 149-153.
• Skinner K.A., Leathers T.D., 2004. Bacterial contaminants of fuel ethanol production. J. Ind. Microbiol. Biotechnol., 31, 401-408.
• Suresh K., Kiransree N., Venkateswar Rao l., 1999. Production of ethanol by raw starch hydrolysis and fermentation of damaged grains of wheat and sorghum. Bioprocess Eng., 21, 165-168.
• Tao F., Miao J.Y., Shi G.Y., Zhang K.C., 2005. Ethanol fermentation by an acid-tolerant Zymomonas mobilis under non-sterilized condition. Process Biochem., 40, 183-187.
• Tester R.F., Qi X., Karkalas J., 2006. Hydrolysis of native starches with amylases. Animal Feed Sci. Technol., 130, 39-54.
• Van der Veen M.E., Veelaert S., Van der Goot A.J., Boom R.M., 2006. Starch hydrolysis under low water conditions: A conceptual process design. J. Food Eng., 75, 178-186.
• Verma G., Nigam P., Singh D., Chaudhary K., 2000. Bioconversion of starch to ethanol in a single-step process by coculture of amylolytic yeasts and Saccharomyces cerevisiae 21. Bioresource Technol., 72, 261-266.
• Wheals A.E., Basso L.C., Alves D.M.G., Amorim HV., 1999. Fuel ethanol after 25years. Tibtech, 17, 482-487.