Ocena przydatności wycierki ziemniaczanej w wytwarzaniu półproduktu do fermentacji etanolowej

• Autorzy: Bialas W. , Lesiecki M. , Leja K. , Lewandowicz G.

Warianty tytułu

EN

Assessment of the suitability of hydrolytic treatment of potato pulp in the manufacture of intermediate product for ethanolic fermentation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zastosowanie wycierki do produkcji bioetanolu mogłoby przyczynić się do zwiększenia konkurencyjności przemysłu ziemniaczanego. Niestety jak dotąd nie opracowano efektywnej technologii przeróbki wycierki ziemniaczanej na etanol. Celem niniejszej pracy było określenie efektywności obróbki hydrotermicznej wycierki ziemniaczanej w wytwarzaniu półproduktu do fermentacji etanolowej. Obróbkę hydrotermiczną wycierki prowadzono w trzech różnych temperaturach: 100°C, 117°C oraz 121°C w czasie 1 godziny. Oznaczono wydajność procesu ekstrakcji, zbadano zmiany struktury mikroskopowej wycierki wywołane przeprowadzoną obróbką, określono rozkład mas cząsteczkowych wytworzonego ekstraktu metodą GPC jak również skład tworzących go monomerów, metodą HPLC. Stwierdzono, że obróbka hydrotermiczna powoduje częściową solubilizację i hydrolizę wycierki ziemniaczanej a efektywność tego procesu jest uzależniona jego intensywności, przy czym w temperaturze do 100°C wydajność procesu jest dość niska i nie przekracza 4%, natomiast zastosowanie warunków obróbki hydrotermicznej odpowiadających standardom laboratorium mikrobiologicznego pozwala na zwiększenie wydajności ekstrakcji do 25%. Wyekstrahowany w wyniku obróbki hydrotermicznej materiał składa się z wysokocząsteczkowej frakcji skleikowanej skrobi ziemniaczanej oraz niskocząsteczkowej frakcji będącej złożoną mieszaninę częściowo zhydrolizowanych poliglukanów, hemiceluloz oraz pektyn. Ilość wyekstrahowanej frakcji niskocząsteczkowej wzrasta ze wzrostem intensywności obróbki hydrotermicznej.

EN

The application of potato pulp as a raw material for bioethanol production could give rise to the increase of the competitiveness of potato industry. However, up to now, the appropriate, effective technology is unknown. The aim of the work was the evaluation of the effectiveness of hydrothermal treatment in generating semi-finished product for ethanol fermentation. Hydrothermal pretreatment was investigated at three different temperatures: 100°C, 117°C, and 121°C, for 1 hour. The efficiency of the extraction, changes in the microstructure of potato pulp, molecular mass distribution of the extract, as well as monomer composition were investigated. It was found that hydrothermal treatment causes partial solubilisation and hydrolysis of potato pulp. The effectiveness of the extraction depends on its intensity - at the temperature up to 100°C it is relatively low and does not exceed 4%. Hydrothermal treatment at the temperature typically applied in the microbiological laboratory make possible the increase of extraction efficiency up to 25%. The extracted material consists of two fractions: high molecular mass constituted of gelatinised starch, and of low molecular mass constituted partially of hydrolysed polyglucans, hemicelluloses and pectins. The amount of extracted low molecular mass fraction increases with the increase of the intensity of hydrothermal treatment.

Słowa kluczowe

PL

bioetanol; fermentacja etanolowa; obrobka hydrotermiczna; polprodukty; wycierka ziemniaczana; zastosowanie

EN

bioethanol; ethanol fermentation; hydrothermal treatment; half-product; potato pulp; application

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2010
• Tom: 557
• Opis fizyczny: s.467-477,wykr.,fot.,bibliogr.

Twórcy

autor

Bialas W.

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

autor

Lesiecki M.

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

autor

Leja K.

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

autor

Lewandowicz G.

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

Bibliografia

• Analizy Rynkowe MRiRW 2008. Rynek Ziemniaka 26: 33-42.
• Balat M. 2007. Global bio-fuel processing and production trends. Energy Exploration & Exploitation 25: 195-218.
• Balat M., Balat H., Oz C. 2008. Progress in energy and combustion science. Progress in Energy and Combustion Science 34: 551-573.
• Berlin A., Balakshin M., Gilkes N., Kadla J., Maximeko V., Kubo S., Saddler J. 2006. Inhibition of cellulase, xylanase and α-glucosidase activities by softwood lignin preparations. J. of Biotechn. 125: 198-209.
• Bohlmann G.M. 2006. Process economic considerations for production of ethanol from biomass feedstocks. Industrial Biotechn. 2: 14-20.
• Kaack K., Pedersen L., Laerke H.N., Meyer A. 2006. New potato fibre for improvement of texture and colour of wheat bread. Eur. Food Res Technol. 224: 199-207.
• Karimi K., Emtiazi G., Taherzadeh M.J. 2006. Ethanol production from dilute-acid pretreated rice straw by simultaneous saccharification and fermentation with Mucor indicus, Rhizopus oryzae, and Saccharomyces cerevisiae. Enzyme and Microbial Techn. 40: 138-44.
• Kim S., Dale B.E. 2004. Global potential bioethanol production from wasted crops and crop residues. Biomass Bioenergy 26: 361-75.
• Mayer F., Hillebrandt J.-O. 1997. Potato pulp: microbiological characterization, physical modifcation, and application of this agricultural waste product. Appl. Microbiol. Biotechn. 48: 435-440.
• Mayer F. 1998. Potato pulp: properties, physical modification and applications. Polymer Degradation and Stability 59: 231-235.
• Mosier N., Wyman Ch., Dale B., Elander R., Lee Y., Holtzapple M., Ladisch M. 2005. Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass. Bioresource Techn. 96: 673-686.
• Siqueira P.F., Karp S.G., Carvahlo J.C., Sturm W., Rodriguez-Leon J.A., Tholozan J-L., Rani Sinhania R., Pandey A., Soccol C.R. 2008. Production of bio-ethanol from soybean molasses by Saccharomyces cerevisiae, at laboratory, pilot and industrial scales, Bioresource Techn. 99: 8156-8163.
• Sun Y., Cheng J. 2002. Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review. Bioresource Techn. 83: 1-11.
• Sun R., Hughes S. 1998. Fractional extraction and physico-chemical characterization of hemicelluloses and cellulose from sugar beet pulp. Carbohydrate Polymers 36: 293-299.
• Turquoisa T., Rinaudob M., Taravelb F.R., Heyraud A. 1999. Extraction of highly gelling pectic substances from sugar beet pulp and potato pulp: influence of extrinsic parameters on their gelling properties. Food Hydrocolloids 13: 255-262.