بررسي و مدل سازي كاهش قند، توليد بيواتانول و دي اكسيد كربن در فرآيند تخمير خرما

بررسي و مدل سازي كاهش قند، توليد بيواتانول و دي اكسيد كربن در فرآيند تخمير خرما

خرما يكي از محصولات عمده كشاورزي ايران با مقادير بالاي كربوهيدرات است. در اين پژوهش از ضايعات خرما به عنوان ماده اوليه براي توليد بيواتانول استفاده گرديد. براي درك و آگاهي بهتر از چگونگي پيشرفت فرآيند تخمير خرما مقدار كاهش قند، توليد بيواتانول و دي اكسيد كربن در طي فرآيند مورد اندازه گيري قرار گرفته و سپس به وسيله روابط متداول رياضي شبيه سازي گرديد. براي انجام فرآيند تخمير به شيره خرما با بريكس 75 آب اضافه گرديد تا بريكس آن به 20 رسيد. به شربت به دست آمده مخمر S.Cereviea و مواد مغذي مورد نياز براي رشد مخمر اضافه گرديد. تخمير در دماي°C 1±30 صورت پذيرفت. بررسي روند تغييرات قند، بيواتانول ، دي اكسيد كربن در حين فرآيند تخمير نشان داد كه ميزان تغييرات آنها در 5 روز اول با سرعت زيادي صورت گرفت و سپس به طور چشمگيري كاهش يافت و تا حدود 15 روز بعد از آن فرآيند تخمير ادامه يافت و سپس متوقف شد. در پايان فرآيند ميزان قند محلول از بريكس 20 به حدود 8 كاهش يافت. در مجموع ميزان توليد بيواتانول از هر كيلوگرم شربت با بريكس 20 حدود 72 گرم بود. مجموع ميزان گاز دي اكسيد كربن 70 ميلي ليتر بر ليتر رسيد. مقايسه مدل‌هاي استفاده شده نشان داد كه تمامي مدلها به خوبي با داده هاي آزمايشگاهي انطباق داشتند. ولي بهترين مدل براي شبيه سازي كاهش قند مدل لگاريتمي كاهشي (R2= 0.99 ) و براي توليد بيواتانول و دي اكسيد كربن مدل گمپرتز با R2 بزرگتر از 98/0 بود.

Date fruit, containing a substantial amount of carbohydrates is considered as an important agricultural product in Iran. In this research, the objective was the use date fruit wastes to produce bioethanol. For better understanding of the fermentation process the changes in sugar content, as well as the amount of produced bioethanol and carbon dioxide were periodically measured and modeled while using different mathematical models. To conduct the experiments, water was added to date syrup with 75°Bx to be diluted to 20°Bx. For proper initiation of fermentation, S.Cereviea inoculums along with different nutritional compounds were added to the syrup. The fermentation was done at 30±1°C. Results indicated that the rate of changes had an increasing trend during the first 5 days of the process, while decreasing sharply for the next following 15 days. At the end of the process, the brix of the syrup dropped to near 8.0°Bx. The bioethanol resulted from fermentation of the syrup was 72 g per liter. The produced carbon dioxide was figured out as 70 mL/L. A comparison of the applied models indicated that all the investigated models fitted well to the experimental data, but the decaying exponential model with an R2 =0.99 was the most fitted for sugar reduction modeling while the Gompertz model (R2 > 0.98) was found out as the most suitable the best for bioethanol and carbon dioxide production.