Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

26
CAPITOLUL I PROPRIETATILE PRODUSULUI FINIT- BIOETANOLUL Bioetanolul se obţine din materii prime regenerabile şi nu din produse finite cum este etanolul sintetic. Utilizarea bioetanolului pentru motoare, constituie o variantă promiţătoare de substituire a carburanţilor convenţionali, derivaţi din petrol, benzine, motorine. Folosirea etanolului drept carburant este veche. În Europa s-a folosit, înca din 1902, dar este rentabil numai în amestec cu benzina, lucru care a fost posibil după ce în Franţa s-a reuşit să se obţină alcool absolut prin tehnologii mai eftine. În intervalul 1935-1940 un numar de 14 ţări au consumat anual un total de peste un milion de m 3 etanol drept carburant, din care Franţa 370000 m 3 , Germania 220000 m 3 , Iugoslavia 4500 m 3 , Ungaria 10000 m 3 , Elveţia 11000 m 3 . Etanolul este un adaos valoros la benzină prin îmbunătăţirea rulajului la kilometri, mai mare decât cu benzina ca atare. De asemenea prin folosirea amestecului de benzină-etanol cu peste 5%, nu mai este 2

Transcript of Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

Page 1: Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

CAPITOLUL I

PROPRIETATILE PRODUSULUI FINIT- BIOETANOLUL

Bioetanolul se obţine din materii prime regenerabile şi nu din produse finite

cum este etanolul sintetic.

Utilizarea bioetanolului pentru motoare, constituie o variantă promiţătoare

de substituire a carburanţilor convenţionali, derivaţi din petrol, benzine, motorine.

Folosirea etanolului drept carburant este veche. În Europa s-a folosit, înca

din 1902, dar este rentabil numai în amestec cu benzina, lucru care a fost posibil

după ce în Franţa s-a reuşit să se obţină alcool absolut prin tehnologii mai eftine.

În intervalul 1935-1940 un numar de 14 ţări au consumat anual un total de

peste un milion de m3 etanol drept carburant, din care Franţa 370000 m3, Germania

220000 m3, Iugoslavia 4500 m3, Ungaria 10000 m3, Elveţia 11000 m3.

Etanolul este un adaos valoros la benzină prin îmbunătăţirea rulajului la

kilometri, mai mare decât cu benzina ca atare. De asemenea prin folosirea

amestecului de benzină-etanol cu peste 5%, nu mai este necesară adăugarea

tetraetil-plumbului. Totodată se reduce conţinutul de monoxid de carbon şi oxizi de

azot din gazele de eşapament.

Etanolul absolut are temperatura de autoaprindere de 425 ºC, iar benzina

normală 290 ºC. Prin adăugarea de 15% etanol în benzină, cifra octanică creşte de

la 93 la 99. Puterea calorică redusă a etanolului, în contrast cu a benzinei, se

compensează prin faptul că amestecul necesită o cantitate mai mică de aer şi se

poate comprima mai puternic, astfel încât necesarul de carburant al motorului

OTTO rămâne practic acelaşi. S-a demonstrat că un adaos de 10% etanol în

benzină produce o creştere a randamentului de 10%.

2

Page 2: Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

Bioetanolul are o cifră octanică ridicată fapt ce previne detonaţiile şi elimină

necesitatea utilizării tetraetil plumbului sau MTBE pentru mărirea cifrei octanice.

Bioetanolul este biodegradabil şi nu este toxic.

Este amestecat şi distribuit la staţiile de benzină cu mijloacele clasice

utilizate pentru produse petroliere.

Bioetanolul promovează biotehnologiile.

I.1 IMPORTANŢA ŞI DOMENII DE UTILIZARE

Etanolul, în calitate de carburant, poate fi utilizat ca atare sau în amestec cu benzina. Singur, se foloseşte ca amestec azeotrop de 95,7% alcool (procente masice). În cazul amestecurilor cu benzina se foloseşte etanol absolut, deoarece sistemul ternar etanol-apă-benzină rezultat se separă la temperaturi joase.

Pentru folosirea bioetanolului în condiţii avantajoase s-au întreprins numeroase cercetări, care au condus la elaborarea unor prototipuri de motoare şi automobile urmărindu-se comportarea la pornire, în mers, consumul de energie şi emisile de gaze de eşapament.

Dintre alcoolii inferiori numai etanolul în stare anhidră şi la concentraţii relativ mici formează cu motorina amestecuri omogene şi stabile

Etanolul fiind higroscopic, conţinutul de apă al amestecurilor motorină-etanol tinde să crească în timp, ceea ce duce la separarea acestora. Faza separată alcool-apă se va depune la baza recipientului.

Totodată etanolul introdus în motorine duce la modificarea proprietăţilor de bază ale acestora. De exemplu viscozitatea unei motorine care conţine 20% etanol anhidru scade cu circa 25%.

Pentru a se utiliza alcoolii ca substituienţi ai motorinei în motoarele diesel este necesar adaosul de aditivi procetanici, care să confere amestecurilor valori ale indicilor cetanici de ordinul 40.

Unele cercetări au arătat că motoarele care echipează autovehiculele pot funcţiona cu amestecuri formate din 87% etanol, 12% nitrat de hexil, 1% ulei de

3

Page 3: Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

ricin şi respectiv 83% etanol şi 17% nitrat de izoamil. S-a arătat că dianitratul trietilen glicolului este un aditiv procetanic eficient, concentraţia acestuia putându-se limita chiar la 4-5%, faţă de etanol.

Conversia etanolului la hidrocarburi are loc în prezenţă de catalizatori pe bază de zeoliţi, de tipul mordeniţilor ZSM-5, care sunt aluminosilicaţi cristalini. Aceştia au printre altele proprietatea de a transforma unii compuşi oxigenaţi în hidrocarburi alifatice şi pe acestea în hidrocarburi aromatice.

În prezenţa zeolitului ZSM-5, metanolul, etanolul, propanolul şi eterii corespunzători se convertesc într-o benzină bogată în hidrocarburi aromatice.

În procedeul Mobil, etanolul obţinut prin fermentaţie se poate converti catalitic într-o singură treaptă în benzină sintetică, fie după epurare sau direct din amestecul etanol-apă.

Reacţia de convertire catalitică a etanolului în benzină sintetică este puternic exotermă şi se folosesc reactoare adiabatice, motiv pentru care este de dorit ca instalaţiile să fie integrate: - fermentaţie-distilare-conversie, pentru utilizarea energiei calorice la distilare.

Pentru ridicarea cifrei octanice a benzinei sintetice aceasta se poate aditiva cu gaze saturate lichide.

În procedeul românesc ZECASIN, etanolul se converteşte cu randamente de peste 95% şi cu selectivităţi ridicate la olefine, hidrocarburi aromatice şi benzine la temperaturi de 300...400 ºC şi presiuni de 1-5 atmosfere.

1.2 CARACTERIZARE FIZICO-CHIMICĂ ŞI TEHNOLOGICĂ

Fiecare carburant are proprietăţile sale intrinseci care joacă un rol important în determinarea performanţei motorului cu ardere internă, performanţa, care depinde de calitatea carburantului.

Caracteristicile fizice şi chimice se referă la densitatea energetică, la căldura de vaporizare, raportul molecular dintre reactanţi si produşii de combustie, energie specifică, limita de imflamabilitate, viteza de transmitere a flamei (scântei) şi temperatura flamei, la conţinutul de hidrogen şi carbon.

4

Page 4: Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

În tabelul 1, sunt prezentate caracteristicile etanolului, în tabelul 2 sunt prezentate comparativ proprietaţile etanolului cu cele ale benzinei şi motorinei, iar în tabelul 3, sunt prezentate caracteristicile de ardere ale etanolului comparativ cu cele ale benzinei şi motorinei.

Densitatea energetică

Diferenţa dintre densitatea energetică, masică şi cea volumică nu afectează major performanţa motorului dar, afectează volumul şi greutatea rezervorului de combustibil cu care este dotat autovehicolul care, la rândul său, afectează greutatea mijloculului de transport.

Prin greutatea suplimentară a rezervorului, eficienţa combustibilului, bioetanolul scade cu numai 1%.

Căldura latenta masică de vaporizare

Bioetanolul are o căldură latentă masică de vaporizare mai mare decât benzina şi motorina. Atunci când carburantul se vaporizează în curentul de aer necesar arderii, aerul se răceste şi face ca o mai mare cantitate de carburant să ajungă în motor. Acesta conduce la creşterea puterii produse de motor şi la scăderea temperaturii maxime de combustie şi a sarcinii termice a motorului.

Temperatura flacărei

O temperatură mai scăzută a flacărei va conduce la reducerea pierderii de căldură a motorului şi la o creştere a eficienţii termice a acestuia.

Temperatura flacărei este de 1977°C la bioetanol, faţă de 2054 °C la benzină şi motorină. ceea ce face ca eficienţa motorului să fie mai mare în cazul utilizării bioetanolului.

5

Page 5: Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

Raportul dintre gazele de ardere si reactanţii

Bioetanolul are un raport mai mare între conţinutul de hidrogen şi carbon decât benzina si motorina, şi produce un volum mai mare de gaze pe unitatea de energie rezultată prin ardere.

Bioetanolul va produce mai mult lucru mecanic în comparaţie cu benzina şi cu 1% mai mult în comparaţie ca motorina.

Energia specifică

Ea se calculează ca raportul între valoarea minimă a căldurii de combustie şi raportul dintre aer/combustibil. Această energie specifică reprezintă energia carburantului ce se eliberează în camera de combustie, pe unitatea de aer introdus. Cu cât energia specifică este mai mare, cu atât este mai mare şi energia generată de motor.

Cifra octanică

Din punct de vedere al cifrei octanice, alcoolii au o rezistenţă ridicată la autoaprindere şi la arderea anormală cu detonaţie şi sunt, din acest punct de vedere, combustibili superiori pentru motoarele cu aprindere prin scânteie, comparativ cu benzinele clasice.

Bioetanolul are proprietăţi excelente antişoc, ceea ce conduce la îmbunătăţirea eficienţei motorului cu 6-10 %

Limitele de imflamabilitate

Odată aprins, bioetanolul arde mai repede decât benzina, având şi limite de imflamabilitate mai mari.

6

Page 6: Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

CAPITOLUL 2

PROPRIETATILE MATERII PRIME

2.1 PROPRIETATILE MATERIEI PRIME – ZERUL

Zerul este fracţiunea apoasă care se separă din coagul în cursul prelucrării

prin metode convenţionale, în fabricarea brânzeturilor sau cazeinei. El reprezintă

aproximativ 85-90% din volumul laptelui utilizat pentru transformare în brânzeturi

fermentate şi conţine aproximativ 55% din substanţa uscată a laptelui. Astfel, în

zer se găsesc, uneori, într-o proporţie mai mare decît în lapte, proteine solubile,

substanţe minerale şi vitamine hidrosolubile.

Compoziţia zerului este redată în tabelul 2.1, şi 2.2.

Tabel nr. 2.1 - Compoziţia chimică zerului rezultat din prelucrarea laptelui de vacă

Componente,% Zer dulce Zer acid

apă 93 - 94 94 - 95

substanţă uscată 6 - 7 5 - 6

materie grasă 0 – 0,3 0 – 0,1

proteine 0,8 – 0,1 0,8 – 0,1

lactoză 4,5 – 4,9 3,8 – 4,2

săruri minerale 0,5 – 0,7 0,7 – 0,8

acid lactic urme 0,8

Tabel nr. 2.2 - Compoziţia chimică a zerului rezultat din prelucrarea laptelui de oaie

Componente,%Zerul obţinut

Din fabricarea brânzei telemea Din fabricarea caşului

apa 92,8 97

substanţă uscată 7,2 8,1

grasime 0,3 1,0

proteine 1,4 2,0

7

Page 7: Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

lactoză 4,7 4,7

săruri minerale 0,8 0,8

Se apreciază că, în prezent, se produc pe plan mondial peste 10 milioane

tone de brânzeturi la fabricaţia cărora rezultă aproximativ 85-90 milioane tone de

zer. La această cantitate se adaugă zerul rezultat la fabricarea cazeinei şi produselor

derivate (cazeinaţi, coprecipitate proteice). În plus, la separarea proteinelor din

lapte prin membrane, rezultă un produs denumit permeat (sau ultrafiltrat) cu o

compoziţie asemănătoare zerului.

Numai jumătate din cantitatea de zer produsă în întreaga lume este

întrebuinţată pentru alimentaţia umană sau pentru furajarea animalelor. Restul, prin

evacuarea sa în mediul înconjurător, pune complicate probleme de poluare,

accentuate de faptul că un litru de zer are un consum biochimic de oxigen (CBO)

de 50000 mg/l, comparativ cu 300 mg/l pentru afluentul evacuat din centrele

orăşeneşti.

Zerul ca şi laptele de altfel, este un mediu favorabil dezvoltării

microorganismelor. În funcţie de provenienţa zerului, microorganismele prezente

pot fi de naturi diverse, cele mai întîlnite fiind de tip: bacterii lactice, bacterii

coliforme, bacterii butirice, drojdii, mucegaiuri.

Datorită costului ridicat al tratamentului zerului în staţiile de epurare, în

unele ţări se practică folosirea zerului pentru irigarea terenurilor agricole şi

păşunilor, ori deversarea în cursurile de apă sau oceane. La început, utilizarea

zerului ca îngrăşămînt poate prezenta unele avantaje, însă, în timp, mineralizarea

progresivă a solului determină dificultăţi în cultivarea unor plante.

In ultimii ani s-a manifestat un interes major pentru folosirea zerului ca furaj

în zootehnie. Folosirea zerului brut ca furaj sau în alimentaţia umană este dificilă

din următoarele considerente:

8

Page 8: Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

cantităţile de zer ce pot fi colectate în România sunt prea mici având în

vedere că producţia de brânzeturi nu se mai realizează în fabrici mari aşa

cum era cazul în economia centralizată sau aşa cum este în vest unde

există mari unităţi de fabricare a brânzeturilor;

zerul ca şi laptele este un produs perisabil şi deci trebuie păstrat în

condiţii frigorifice, iar transportul lui la crescătorii de animale (porcine)

este costisitor, în raport cu preţul acestuia. Utilizarea lui în hrana

porcinelor ar fi economică în condiţiile în care fabrica de brânzeturi ar fi

în apropierea unei crescătorii de porcine;

zerul, deşi este un subprodus cu valoare nutritivă ridicată, nu este

acceptat de consumatorii umani, deşi în multe ţări acesta este recomandat

în cazul bolnavilor cu nefrite cronice cu tendinţe spre uremie, care trebuie

să consume alimente sărace în proteine.

Fără îndoială că cele mai raţionale forme de valorificare a zerul sunt în

alimentaţia umană. În acest scop, el trebuie concentrat şi fracţionat pentru a fi

utilizat sub formă de alimente cu valoare nutritivă ridicată, sau ca un component al

acestora.

O prelucrare economică a zerului este posibilă numai în condiţii existenţei

unui sistem de colectare centralizată pentru zerul lichid şi parţial concentrat, astfel

încît să se trateze cantităţi de zer importante în instalaţiile de concentrare, uscare

sau fracţionare.

Prin rezolvarea unor probleme tehnice şi tehnologice, a cresc mult producţia

de zer fracţionat sub formă concentrată sau praf. În prezent, se obţine zer acid,

nehigroscopic, foarte dispersabil, cu multiple utilizări în industria alimentară.

Procedeele ele separare prin membrană ca ultrafiltrarea, osmoză inversă,

electrodializa, precum şi schimbul ionic sau gelfiltrarea au fost aplicate şi Ia

9

Page 9: Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

tratarea zerului în instalaţii industriale de mare capacitate. Într-o serie de ţări sunt

în exploatare unităţi de ultrafiltrare care prelucrează 200000 1 zer pe zi, producînd

concentrate proteice, permeate şi produse pentru alimentaţia sugarilor. Aceste

procedee s-au extins deoarece consumă mai puţină energie decît metodele

tradiţionale de prelucrare, în condiţiile în care proteinele se obţin într-o formă

nedenaturată, la temperaturi de lucru de maximum 50...55°C. Pe de altă parte s-au

obţinut membrane de ultrafiltrare care lucrează într-un larg de meniu de

temperatură şi pH. O realizare nouă, remarcabilă este aplicarea oxidului de

zirconiu pe un suport de carbon. Sistemul rezultat este extrem de stabil la pH, stres

mecanic şi la temperaturi pînă la 400°C şi poate fi utilizat pentru lapte şi zer, fiind

posibilă dezinfectare membranelor.

Prin conversia lactozei din zer, în cursul proceselor de fermentate sau

hidroliză, se pot obţine biomasă (proteine unicelulare), metaboliţi (acid lactic şi

lactaţi, alcool etilic, vitamine, antibiotice) sau un sirop de glucoza şi galactoză cu

interesante domenii de utilizare.

În schema din figura 2.1 se prezintă posibilităţile de valorificare complexă a

zerului.

10

Dep

rote

iniz

are

Dem

iner

aliz

are

Fer

men

tare

Aro

mat

izar

e

Bău

turi

Con

cent

rare

S.U

.

Osm

oză

inve

rsă

Eva

pora

re te

rmic

ă

Usc

are

Zer

con

cent

rat

Zer

pra

f

Sep

arar

e

Par

ticu

le d

e ca

sein

ăG

răsi

me

Reî

ntro

duce

re

în c

oagu

lSm

ântâ

Unt

Fra

cţio

nare

a su

bsta

nţei

usc

ate

Rec

uper

area

pr

otei

nelo

r

Ult

rafi

ltra

reC

entr

i-W

hey

Rec

uper

area

la

ctoz

eiD

emin

eral

izar

e

Sch

imb

ioni

cE

lect

ro-

dial

iză Usc

are

Lac

toză

Con

cent

rat

prot

eic

nede

natu

rat

Con

cent

rat

prot

eic

dena

tura

t

Zer

de

min

eral

izat

pr

af

Fer

men

tare

Hid

roli

Con

vers

ia la

ctoz

ei

Bio

mas

ăM

etab

oliţ

i

Pro

tein

e un

icel

ular

eA

cid

lact

icL

acta

ţiE

tano

lV

it. B

1, B

12

Pen

icil

ină

Enz

imat

icăA

cidă

Sch

imb

ioni

c

Sir

op

Glu

coză

/Gal

acto

Zer

Rea

cţii

chi

mic

e

Ure

e A

mon

iac

Lac

tosy

lur

eeL

acta

t de

amon

iu

Fig

ura

1.1

– S

chem

a d

e va

lori

fica

re c

omp

lexă

a z

eru

lui

Page 10: Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

Principalele direcţii de valorificare a zerului şi a constituienţilor săi nutritivi

sunt prezentate în următoarea enumerarea:

Brânzeturi obţinute din zer;

Obţinerea de produse concentrate din zer;

11

Page 11: Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

Produse obţinute prin hidroliza zerului;

Produs de tip jeleu din zer;

Utilizarea zerului şi a produselor din zer pentru furajarea animalelor;

Obţinerea de băuturi fermentate pe bază de zer;

Obtinerea lactozei;

Metaboliţi obţinuţi prin fermentarea zerului;

Produse sub formă de pulbere din zer;

Obţinerea de biomasă

A. Zerul concentrat

Se supune concentrării zerul proaspăt dulce degresat cu o aciditate de maxim

20°T. Concentrarea se poate face în raport de 1/6 până la 1/12, atunci când zerul

concentrat se foloseşte în scopuri alimentare. Concentrarea se face, de regulă într-o

instalaţie cu trei corpuri, temperatura în primul corp fiind de 75°C, în al doilea de

65°C iar în al treilea de 45°C. Controlul gradului de concentrare se face prin

determinarea greutăţii specifice existând o corelaţie între greutatea specifică şi

nivelul de substanţă uscată din zerul concentrat.

Tabelul nr. 2.3 - Corelaţia dintre greutatea specifică şi nivelul de substanţă uscată

Greutate specifică la 15°C

Substanţă uscată,%

Greutatea specifică la 15°C

Substanţă uscată,%

1,025-1,028 (zer proaspăt)

5,5-6,5 1,200 44-47

1,050 11-12 1,225 48-51

12

Page 12: Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

1,075 17-19 1250 52-55

1,100 21-25 1,275 56-60

1,125 29-32 1,300 62-66

1,150 34-37 - -

1,175 39-42 - -

Pe măsura concentrării zerului, consistenţa devine din ce în ce mai vâscoasă,

de la consistenţă siropoasă (concentrare 1:6 sau 38% substanţă uscată) până la

consistenţa de miere (concentrare 1:12 sau 74% substanţă uscată). Culoarea se

schimbă de la alb gălbui la galben verziu: la 80 – 84% substanţă uscată consistenţa

devine solidă.

Tabelul nr. 2.4 - Compoziţia chimică a zerlui concentrat

IndicatorulGrad de concentrare

1:6 1:8 1:10 1:12

Substanţă uscată, % 38 51 63 74

Apă, % 62 49 37 26

Lactoză, % 29,4 38,9 47,5 55,3

Proteine, % 5,40 7,0 9,10 10,9

Săruri minerale, % 2,44 3,72 4,61 5,26

Grăsimi, % 0,80 1,40 2,0 2,50

Zerul concentrat se utilizează în unele ţări ca preparat terapeutic şi de cură

sub diverse denumiri comerciale (MOLKUR, VAKROFIL, MOLKA).

Se mai poate obţine:

zer concentrat cu zahăr, când în zerul iniţial se adaugă 6% zahăr şi

concentrarea se face până la 74% substanţă uscată;

zer concentrat gelifiat care este zerul concentrat până la 36 – 60%

substanţă uscată şi apoi tratat cu 8 – 32% lactat de calciu;

13

Page 13: Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

zer solid care este un zer concentrat până la 80 – 84% substanţă uscată şi

care se comercializează în ţările nordice ca brânză brună (Mysot,

Primost, Blaudet, Geitost) şi care conţine: 32,2% grăsime, 36,6% lactoză,

0,9% proteine, 13,8% umiditate, 8,5% alte substanţe (mare parte din

grăsime este adăugată).

B. Concentrate proteice din zer

Recuperarea proteinelor din zer sub formă de concentrate este importantă cel

puţin din două puncte de vedere:

se pun în valoare proteine cu valoare biologică – nutriţională ridicată şi

cu bune proprietăţi funcţionale;

se micşorează riscul poluării mediului în condiţiile deversării zerului în

apele de suprafaţă.

Procedeele moderne de valorificare a zerului realizează fracţionare

substanţei uscate (figura 1.2), prin separarea proteinelor prin diverse metode

(precipitare, ultrafiltrare, filtrare pe gel), fie prin demineralizare (prin schimb ionic

sau electrodializă).

Din punct de vedere tehnologic concentratul proteic din zer se poate obţine

prin una din următoarele metode care sunt menţionate în continuare:

Separarea proteinelor prin precipitare;

o Precipitarea prin încălzire şi modificarea pH-ului;

Procedeul Genvrain;

Procedeul Centri-Whey;

o Precipitarea cu alcooli;

o Precipitarea cu polifosfaţi;

o Precipitarea cu hexametafosfat de sodiu;

14

Page 14: Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

o Precipitarea cu feripolifosfat;

o Precipitarea cu acid poliacrilic;

o Precipitarea cu carboxi-metil celuloză (CMC);

Separarea proteinelor prin ultrafiltrare;

Separarea proteinelor prin gelfiltrare;

o Procedeul pe coloană (SEPHAMATIC);

o Procedeul centrifugal.

Aceste metode sunt descrise în amănunt în capitolul dedicat fracţionării

substanţei uscate precum şi în capitolul dedicat proceselor de osmoză şi

electrodializă ca procese ajutătoare la obţinerea concentratelor proteice.

Zerul lichid. Zerul lichid este folosit atât în furajarea porcilor cât ţi a

bovinelor. În cazul furajării porcilor, s-au constat creşteri importante de greutate,

când zerul a fost amestecat cu orz (8,4kg/zi zer şi 3,5kg/zi orz). Dacă se foloseşte

porumb este necesară o suplimentare cu proteine a raţie furajere. Se poate aprecia

că zeul lichid poate reprezenta până la 20% din totalul substanţei uscate din raţie.

Consumul unor cantităţi excesive de zer poate avea efecte laxative.

În cazul furajării vacilor, producţia de lapte nu a fost afectată, când apa

necesară animalelor a fost înlocuită, parţial sau total cu zer. Consumul de zer

reduce în măsură însemnată cantitatea de fân şi cereale din raţia furajeră. Zerul

dulce este mai bine asimilat de către animale în comparaţie cu zerul acid

C. Metaboliti obţinuti prin fermentarea zerului

Zerul reprezintă o materie primă valoroasă prin a cărei fermentare se obţin o

serie de metaboliţi printre care amintim:

alcool etilic;

15

Page 15: Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

butanol - acetonă;

acetonă - alcool etilic;

metan;

acid acetic;

vitamina B2;

vitamina B12;

alţi metaboliţi.

Alcoolul etilic sau bioetanolul.

Pentru producţia de alcool etilic prin fermentarea lactozei din zer, nu se pot

utiliza drojdii de tipul cerevisiae, obişnuite pentru fermentarea glucozei şi

zaharozei, deoarece acestea nu utilizează lactoza ca atare, ci numai glucidele

rezultate din hidroliza acesteia (în special glucoza). în mod curent, pentru producţia

de alcool din zer se utilizează drojdiile Kluyveromices fragilis şi Candida

pseudotropicalis (procedeul Carbery-lrlanda), cu un randament teoretic de 80% şi

Zimomonas (procedeul Dekaas-Fabriek-USA).

Zerul destinat fermentaţiei alcoolice este degresat prin centrifugare, adus la pH=4,5

cu H2S04, încălzit la fierbere pentru coagularea proteinelor şi clarificat prin

centrifugare sau filtrare. Acest zer deproteinizat este inoculat cu cultură de drojdie

(umedă) în proporţie de 6 kg/1000 kg zer şi este lăsat să fermenteze 48-72 ore la

35oC. Zerul fermentat este apoi filtrat sau centrifugat pentru îndepărtarea celulelor,

iar lichidul se supune distilării-rafinării pentru recuperarea alcoolului. Pentru

minimaliza spumarea în timpul distilării, se adaugă o cantitate mică de grăsime

hidrogenata.

16

Page 16: Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

CAPITOLUL 3

SCHEMA TEHNOLOGICA

Zer

17

H SO Cultura de drojdie

Page 17: Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

Zer degresat

T=30

Zer deproteinizat

18

Centrifugare

Filtrare

Reglare PH=4.5

Inoculare

Incalzire

Fermentare 35

Filtrare

Bioetanol

Page 18: Biotehnologii de Obtinere a Bioetanolului

19