Optimization of bioethanol production from kitchen waste
Mutfak atıklarından biyoethanol üretiminin optimizasyonu
- Tez No: 255561
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DENİZ ÇEKMECELİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kafeteryalar, restorantlar, yemekhaneler, gıda işleme tesisleri ve mutfak atıkları şeklinde toplanan yemek atıkları biyoişlem mühendisliği alanında giderek artan değere sahip hammaddelerdendir. Yüksek karbonhidrat içeriğiyle etanol üretiminde hammadde olma potansiyeline sahiptir. Etanol fermentasyonunda hammadde olarak kullanımı üretim maliyetini de önemli ölçüde düşürmeye yarayacaktır. Bu çalışmada öncelikle, önişlem yöntemleri ve enzimatik hidrolizin elde edilen glikoz üzerindeki etkisi saptanmıştır. Kuru maya (Saccharomyces cerevisiae) kullanılarak 4.5 pH, 30oC sıcaklık 48 saat süreyle sürdürülen fermentasyon işlemi fermentasyon kimyasalları eklenerek ve eklenmeyerek uygulanmıştır. Önişlem uygulanmayan ve sıcak su işlemine tabi tutulan örneklerde birbirine yakın glikoz değerleri elde edilmiştir. Fermentasyon kimyasalları ilavesi de etanol üretimi üzerinde etkili bir değişken olarak bulunmamıştır (p > 0.05). Böylece, mutfak atıklarının önişlem uygulanmamış ve fermentasyon kimyasalları ilave edilmemiş şekliyle etanol üretiminde kullanılmasının maliyeti önemli ölçüde düşüreceği sonucuna varılmıştırÇalışmanın ikinci kısmında, glikoz derişimi ile doğrudan orantılı başlangıç katı madde miktarı (%10'dan %20'ye (g kuru madde/g karışım) kadar), Saccharomyces cerevisiae aşılama miktarı (%5'den %15'e kadar (ml maya / ml karışım)) ve fermentasyon süresinin biyoetanol üretimi üzerindeki etkileri (48'den 96 saate kadar) esas alınarak Yanıt Yüzey Yöntemi (RSM) kullanılarak incelenmiştir. Üç faktörlü Box-Behnken tasarımı kullanılmıştır. Etanol ve glikoz ölçümleri Yüksek Basınç Sıvı Kromatografi (HPLC) ile yapılmıştır. Yanıt Yüzey Yöntemi ile yapılan istatistiksel değerlendirme sonucunda elde edilen modele gore başlangıç katı madde miktarı, aşılama miktarı, fermentasyon süresi ve aşılama miktarı ile fermentasyon süresinin karesi biyoetanol üretimi üzerinde etkili bulunmuştur (p < 0.05). Elde edilen matematiksel modelin geçerliliği, deney tasarımı dışında kalan koşullarda yapılan ilave deneylerle kontrol edilmiştir. Öngörülen modelin etanol derişimini hesaplamada %90'dan yüksek kesinliğe ulaştığı belirlenmiştir. Ayrıca, öngörülen modele gore en yüksek etanol derişimi (32.16 g/L), %20 katı madde miktarı, %8.85 aşılama miktarı ile 58.8 saat süren fermentasyon ile elde edilmektedir. Saptanan optimum fermentasyon koşullarının büyük ölçüde denenmesi ileriki çalışmalara bırakılmıştır.
Özet (Çeviri)
Kitchen waste, which is collected in large amounts from cafeterias, restaurants, dining halls, food processing plants, and household kitchens, have become a valuable material for bioprocess engineering. Due to the high carbohydrate fraction, kitchen waste has great potential to be used as a potential substrate for ethanol production. Utilization of it as a raw material in ethanol fermentation would also contribute to reduction of costs. In the first part of this study, the effect of pretreatment method and enzymatic hydrolysis on glucose production was evaluated. Dry baker?s yeast, Saccharomyces cerevisiae, was used in fermentation experiments conducted with and without fermentation medium at pH 4.5 and 30oC for 48 hours. Close values of glucose concentration were obtained from no pretreated and hot water treated samples. The fermentation results indicated that ethanol can be produced at similar concentrations in bioreactors with and without fermentation medium addition (p > 0.05). Thus, it is concluded that use of kitchen wastes as is disposed and without fermentation medium in ethanol fermentation could lower the cost to a large extent.In the second part of this study, the effects of solid load, which is proportional to the glucose concentration (10% to 20% (w/w)), inoculum level of Saccharomyces cerevisiae (5% to 15% (v/v)), and fermentation time (48 to 96 h) on production of bioethanol from kitchen waste were studied using Response Surface Methodology (RSM). A three-factor Box Behnken design was used. Ethanol concentration was used as a response in the resulting experimental design. High Pressure Liquid Chromatography (HPLC) method was used to determine ethanol and glucose concentrations. The statistical analysis of the constructed model developed by RSM suggested that linear effects of solid load, inoculum level, and fermentation time and quadratic effects of inoculum level and fermentation time were all significant (p < 0.05) on bioethanol production. The model was verified by additional runs, which were not present in the design matrix. It was found that the constructed model could be used to determine successfully the bioethanol concentration with > 90% precision. An optimum ethanol concentration of 32.16 g/L was suggested by the model with 20% (w/w) solid load, 8.85% (v/v) inoculum level and 58.8 hours of fermentation. Further study is needed to evaluate the optimal fermentation conditions in a large scale fermentation.
Benzer Tezler
- Input-output modeling for Ankara water supply system
Ankara su temini sistemi için girdi-çıktı modellemesi
MEHMET GÜRSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DOĞAN ALTINBİLEK
- Computer aided design of lumped and distributed broadband matching and filtering networks
Başlık çevirisi yok
ADNAN KÖKSAL
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEVZAT YILDIRIM
- Helisel yayların statik karakteristiklerini ölçme ve kontrol etme cihazının tasarımı ve imalatı
Design and manufacture of a device measuringand controlling the static characteristics of helical springs
MUAMMER MUSULLUOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEVZİ ERCAN
- Ankara-Polatlı-Kabak köyü sulama pompaj tesisinin optimizasyonu
Optimizing of Ankara-Polatlı-Kabak villages watering pumping plant
İLKNUR GÖKNUR
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
ZiraatAnkara ÜniversitesiTarımsal Mekanizasyon Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RAHMİ KESKİN
- Projelerin planlama, programlama ve kontrolünde CPM ve PERT metodu
Başlık çevirisi yok
MEHMET ATAK
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
İşletmeGazi ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEVZİ KUTAY