Fermantasyonun Endüstrideki Kullanım Alanları

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 3,4-39’dur Besi yerlerindeki suyun, besinlerin, osmotik basıncın, oksijenin ve ışığın da mayaların gelişmesi üzerine etkisi fazladır

Hurda İncirden Alkol Eldesi

Ülkemiz dünyada üretilen incirin %465 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 %875 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 %7397’sinin glikoz ve fruktoz (invert şeker) olması, enzimatik hidroliz yapılmasını gerektirmediği gibi, yüksek oranda alkol oluşumu da sağlamaktadır (Çelebi ve Güngör, 1997)

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 1379 g/l00ml glikoz elde edilmiştir Fermentasyon sonucu aynı ortamda besin elementleri ilavesi olmadan % 592; besin elementi ilavesiyle %63 alkol elde edilmiştir (Ergin ve Çetin, 2001)

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