بعد از هیدرولیز اسیدی مقدار کل قندها ۳۷/۱۹ بود در صورتیکه قندهای قابل تخمیر ۱۵/۱۸ می‌باشد. (بر اساس ۳۶/۰ قندهای آزادشده در هر گرم ppw خشک شده خام). نشاسته هیدرولیز شده پوست سیب‌زمینی چه حاصل از هیدرولیز آنزیمی و چه هیدرولیز اسیدی به مدت ۴۸ ساعت با ساکارومایسس سروزیه واریه بایانوس تحت شرایط استاندارد (rpm100، ۳۲و ۵) در ارلن مایر ۲۵۰ میلی‌لیتری با تله تخمیر قرار می‌گیرد. مایع تلقیح ۶٪ (V/V) و به مدت ۲ روز تخمیر ادامه داشت. در پایان تخمیر قند کل ۳۴/۴ و قند کاهنده قابل تخمیر ۰۶/۴ بود. بنابراین مقدار قند کاهنده قابل مصرف ۰۸/۱۴ و PH نهایی در آخر تخمیر ۸۹/۳ بود.

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

شکل ۴-۲ نمودار تولید اتانول برحسب گرم بر لیتر، از قندهای قابل تخمیر حاصل از هیدرولیز اسیدی ضایعات پوست سیب‌زمینی را نشان می‌دهد. بیشترین میزان تولید اتانول ۹۷/۶ بعد از ۴۸ ساعت تخمیر بوده است و تا ۶۰ ساعت یک میزان ثابت در تولید مشاهده شده است و پس از آن میزان تولید کاهش می‌یابد. بازده تولید (گرم محصول تولیدی به گرم قند مصرفی) ۴۶۳/۰ درصد بوده است. این نتایج با۶/۹۲ درصد بازده نظری بدست آمده مطابقت داشت (وقتی سوبسترا گلوکز خالص بوده است) (براین، ۱۹۹۰).
۴-۱-۴- هیدرولیز آنزیمی
درجه هیدرولیز نشاسته طبیعی ضایعات پوست سیب‌زمینی به فاکتورهایی مانند غلظت سوبسترا، نوع و غلظت آنزیم استفاده شده و شرایط فرایند مانند pH و دما و … وابسته می‌باشد.
در وحله‌ی اول توانایی هر آنزیم برای تجزیه کربوهیدراتهای ضایعات پوست سیب‌زمینی (قندهای احیاء قابل تخمیر) امتحان شده بود.
استفاده از ۶۵/۴ Ternamyl، ۰۳/۴ Liquozyme و فقط ۷/۰ Viscozyme قندهای قابل احیاء آزاد کرده بود.
Ternamylو Liquozyme آنزیم‌هایی برای روان سازی آنزیمی نشاسته و Viscozyme آنزیمی برای ساکاریفیکاسیون می‌باشد.
Viscozyme L یک آنزیم کمپلکس از Aspergillus aculeatus می‌باشد. فعالیت این آنزیم FBGU/ml ^[۶۰] ۱۲۰ می‌باشد. یک FBG مقدار آنزیم لازم تحت شرایط استاندارد ( ۳۰، PH برابر ۵ و به مدت ۳۰دقیقه) برای تجزیه -گلوکان جو به قندهای احیاء با یک قدرت احیاءکنندگی برابر با ۱میکرومول گلوکز در دقیقه می‌باشد.
)
زمان (ساعت)
شکل۴-۲: نمودار تولید اتانول برحسب گرم بر لیتر از قندهای قابل تخمیر حاصل از هیدرولیز اسیدی پوست سیب‌زمینی
Ternamyl 120L یک آمیلاز مقاوم به حرارت حاصل از B.licheniformis می‌باشد. فعالیت آنزیمی آن۱۲۰KNU/g بود. KNU ^[۶۱] مقدار آنزیم لازم برای شکستن ۲۶/۵ گرم نشاسته در ساعت مطابق با روش Novozyme برای تعیین آمیلاز می‌باشد.
Liquzyme supra نیز یک آمیلاز مقاوم به حرارت حاصل از B.licheniformis می‌باشد. فعالیت آنزیمی آن KNU/g 200می‌باشد.
Celluclast 1/5L یک مایع سلولاز تهیه شده با فعالیت آنزیمی NCU/g 1500 می‌باشد. یک NCU^[62] مقدار آنزیمی است که تحت شرایط استاندارد کربوکسی‌متیل سلولز را به قندهای احیاء با یک قدرت احیاءکنندگی برابر با یک میکرومول گلوکز در هر دقیقه تبدیل می‌کند. Celluclast توسط تخمیر یک گونه Trichoderma reesi حاصل می‌شود.
برای هیدرولیز آنزیمی ۲ گرم پوست سیب‌زمینی با آب ۱۰۰ میلی‌لیتر اب مقطر مخلوط شده بود. مخلوط حاصل در ۲ یا ۳ مرحله تحت آنزیم قرار گرفته بود.
مرحله‌ی اول روان‌سازی آنزیمی می‌باشد که یا تحت Ternamyl 120L تحت دمای ۸۵درجه ‌سانتی‌گراد و pH برابر ۶ به مدت ۱ ساعت و یا Liquozyme supra تحت دمای ۵۵ درجه و pH برابر ۵/۵ و زمان واکنش ۲۰ ساعت قرار گرفته بود.
مرحله‌ی دوم ساکاریفیکاسیون می‌باشد که Viscozyme تحت دمای ۴۴درجه سانتی‌گراد و pH برابر ۶/۴ به مدت ۵/۲ ساعت اعمال شده بود و یک مرحله‌ی اضافی با Celluclast تحت دمای ۵۰ درجه‌ سانتی‌گراد و pH برابر ۵ به مدت ۲ ساعت جهت تجزیه سلولز اعمال شده بود. در پایان هر مرحله آنزیم‌ها در حمام بخار تحت دمای ۹۵ درجه سانتی‌گراد و pH برابر ۶/۴ و به مدت ۱۰ دقیقه غیر فعال می‌شدند.
نتایج نشان داد که مرحله ساکاریفیکاسیون به تنهایی ناکافی است و یک مرحله ابتدایی روان سازی آنزیمی لازم بوده است. بر اساس این نتایج استفاده از ترکیب آنزیم‌ها برای هیدرولیز موثر لازم و ضروری است.
جدول۴-۲ قندهای احیاء آزادشده بعد از هیدرولیز آنزیمی، بقیه قندهای احیاء بعد از تخمیر توسط ساکارومایسس سروزیه واریه بایانوس بعلاوه قندهای مصرف‌شده در تخمیر را نشان می‌دهد.
به دلیل آزاد سازی کمتر قندهای احیاء و زمان واکنش بیشتر (۲۰ساعت) استفاده از liquozyme به جهت روان سازی آنزیمی نشاسته پذیرفته نشده بود و از طرف دیگر Ternamyl به جهت هیدرولیز بالا قندهای احیاء و زمان واکنش کمتر انتخاب شده بود (۱ ساعت). نتایج نشان داد که غلظت زیاد آنزیم منجر به میزان بالای قندهای قابل احیاء می‌شود. بدیهی است که تبدیل‌های مشابه را با غلظت کمتر آنزیم می‌توان بدست آورد، اگرچه نیاز به زمان طولانی دارد. قرار گرفتن در معرض طولانی آنزیم با دمای بالا (۸۵ درجه سانتی‌گراد برای Ternamyl) برای ژلاتینه شدن گرانول‌های نشاسته لازم و ضروری است، که نایل شدن به طرز عمل و کارکرد خوب آنزیمی، ممکن است منجر به غیر فعال شدن مقدار ناچیز آنزیم گردد (موجوویک و همکاران، ۲۰۰۶). از طرف دیگر، تیمارضایعات پوست سیب‌زمینی با Celluclast به طور قابل توجهی آزاد سازی قندهای احیاء را افزایش می‌دهد(۰۵/۰>p) که علت آن تجزیه سلولز اضافی می‌باشد. افزایش غلظت Celluclast از ۱ درصد به۲ درصد، افزایش قابل ملاحظه‌ایی در میزان قندهای احیاء مشاهده نمی‌شود.
با بهره گرفتن از این ترکیب در انتهای فعالیت تخمیر مقدار قند کاهش یافته برابر ۹۳/۱ بدست می‌آید. بنابراین مقدار قند مصرف شده ۵/۱۶ است (جدول ۴-۲). در تمام مشاهدات مقدار قند غیر قابل تخمیر بسیار ناچیز بوده و مقدار قند مصرفی در طول تخمیر بسیار زیاد و نزدیک به ۸۹ درصد بوده است. با توجه به توانایی ساکارومایسس سروزیه واریته بایانوس در تبدیل زیستی قند کاهنده.
جدول ۴-۳ تولید اتانول، بازده تولید (Υ) و درصد بازده نظری تولید را با بهره گرفتن از ترکیب مختلف آنزیمی را نشان می‌دهد. در همه تیمارهای آنزیمی، بیشترین میزان اتانول (۶/۷-۰/۶) تولید می‌شود، به جزء ترکیب(b) که میزان تولید اتانول کم بوده است ( ۲/۴) .بازده تولید در همه موارد ۴۶/۰ بوده است و این میزان در همه موارد با بازده نظری ۹۱درصد مطابقت داشت. نتایج نشان داد که پارامترهای مهم و حساس تولید اتانول از زائدات پوست سیب‌زمینی، ترکیب آنزیمی، میزان(دوز) و مدت زمان هیدرولیز می‌باشد. بعد از روان‌سازی آنزیمی و ساکاریفیکاسیون، تخمیر توسط ساکارومایسس سروزیه قندها را به اتانول (بالاترین میزان تولید) تبدیل می‌کند.
معلوم است که هیدرولیز آنزیمی ضایعات پوست سیب‌زمینی، قندهای قابل تخمیر زیادی در مقایسه با هیدرولیز توسط اسید هیدروکلریک آزاد می‌کند. خصوصیت یا ویژگی ترکیب آنزیمی که بالاترین آزادسازی قندهای احیاء را داشت شامل ترکیب آنزیمی زیر می‌باشد:
Ternamyl0/24 KNU+ Viscozyme 12 FBGU+ Celluclast 1%
با این ترکیب‌آنزیمی، در پایان فرایند تخمیر قندهای احیاء ۹۳/۱ بود. از این رو قندهای مصرفی ۵۵/۱۶ بود. تولید اتانول ۵۸/۷ و با ماکزیمم بازده نظری ۶/۹۱ درصد مطابق بود.
نتایج ثابت کرد که ضایعات پوست‌ سیب‌زمینی یک محصول فرعی حاصل از صنایع سیب‌زمینی می‌تواند برای تولید اتانول به طور موثری مورد استفاده قرار بگیرد. این تکنیک می‌تواند در مقیاس وسیعتر در جهت تولید اقتصادی مورد استفاده قرار بگیرد و تحقیقات و بررسی‌ها در این جهت انجام بگیرد (آراپوگلووهمکاران،۲۰۱۰).
جدول ۴-۲: قندهای احیاء قابل تخمیر آزادشده بعد از هیدرولیز آنزیمی پوست‌ سیب‌زمینی تحت ترکیب آنزیمی مختلف، قند احیاء بعد از فرایند تخمیر و قند مصرفی در طول تخمیر

قند مصرفی

قندهای احیاء بعد از فرایند تخمیر

قندهای احیاء هیدرولیز شده

ترکیب آنزیمی

۱۲/۶۰ ± ۰/۳۳

۱/۴۶ ± ۰/۱۲

۱۴/۰ ± ۰/۶۷

L-1% and V-6U

a

۹/۱۸ ± ۰/۱۷

۱/۰۹ ± ۰/۲۲

۱۰/۲ ± ۰/۹۸

T-0/24U and V-6U