Katalog za proizvodnju energije iz obnovljivih izvora energije
Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
-
Upload
miodrag-cicic -
Category
Documents
-
view
223 -
download
0
Transcript of Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
1/27
Alternativni izvori energijeLaboratorijski dnevnik
Ime i prezime, broj indeksa: Overa:
_________________________ ____________________
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
2/27
1. BIODIZEL
Jedan od najznačajnijih svetskih izvora energije, naročito u sektoru transporta i uindustriji, su fosilna goriva. Porast potronje enegije u svetu !" stalno prisutan to otvara
problem raspolo#ivosti fosilnih energetskih izvora u budu$nosti. %vetske rezerve sirove nafte
na kraju &'(&. godine su pro)enjene na &*+.'' miliona tona, to odgovara svetskim
potrebama prerade nafte u narednih +* godina -P %tatisti)al revie/, &'(*0. 1bog toga u
razvijenim zemljama postoji rastu$i trend primenjivanja alternativnih i obnovljivih izvora
energije, koji se prvenstveno odnosi na kori$enja biomase, kao i razvoj pro)esa i tehnologija
za njenu transforma)iju u biogoriva. Jedno od najperspektivnijih biogoriva jeste biodizel, koji
po hemijskom sastavu predstavlja smeu metil estara viih masnih kiselina -23240.
1.1 Sirovine za sintezu biodizela
%irovine u postoje$im tehnologijama za dobijanje biodizela su uglavnom jestiva biljna
ulja. Istra#ivanja pokazuju da u ukupnoj )eni proizvodnje biodizela biljna ulja učestvuju sa
vie od ' 5. Pored toga, kori$enje jestivih ulja u pro)esima dobijanja biodizela
ograničavaju njihova primarna upotreba u ljudskoj ishrani i prehrambenoj industriji. 1bog toga
je značajna pa#nja istra#ivača usmerena ka nala#enju novih uljnih sirovina pogodnih za
primenu u pro)esima dobijanja biodizela.
6eneralno, sirovine za sintezu biodizela se mogu podeliti u četri grupe: jestiva biljna
ulja 7sun)okretovo ulje, repičino ulje, sojino i palmino ulje8 nejestiva biljna ulja 7 ulja dobijena
iz semena različitih vrsta korovskih biljaka -Euphorbia lathyris 9., Sapium sebiferum 9.,
Jatropha curcas 9., Sterculia foetida, Ceiba pentandra, Schleichera triguga, Silybum
marianum L.08 otpadna ulja kori$ena ulja iz pro)esa pripreme hrane ili pro)esa rafina)ije
jestivih ulja8 masti #ivotinjskog porekla. 2e;utim, u poslednje vreme su postale vrlo
interesantne sirovine poput jezgra iz koti)e kajsije, ljive, vinje, seme mandarine, bundeve,dinje i bostana za sintezu biodizela.
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
3/27
1.2 Ekstrakcija ulja
3kstrak)ija ulja se mo#e vriti upotrebom konven)ionalnih i nekonven)ionalnih
tehnikama ekstrak)ije. = konven)ionalne tehnike ekstrak)ije spadaju: ekstrak)ija ulja
pomo$u rastvarača i hladno presovanje, i njihova upotreba u industriji je najve$a. Poslednjihgodina postoje sve ve$a istra#ivanja o ekstrak)iji ulja primenom tkz. nekonven)ionalnih
tehnika kao to su upotreba mikrotalasa, ultrazvuka i superkritičnih tečnosti.
1.2.1 onvencionalne te!nike ekstrakcije ulja
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
4/27
1.2.2 "ekonvencionalne te!nike ekstrakcije ulja
3kstrak)ija ulja pomo$u mikrotalasa koristi mikrotalasnu energiju za zagrevanje
rastvarača koji je u kontaktu sa čvrstim biljnim materijalom radi izdvajanja #eljenih
komponenti u rastvoru. 3kstrak)ije se vre u zatvorenim ili otvorenim sudovima u kojimarastvrač i uzorak dolaze u kontakt i onda uniformno izla#u mikrotalasnom zračenju. 1bog
zapaljivosti rastvarača mora se voditi računa o bezbednosti, a posebno pri zagrevanju pod
pritiskom. Ovaj vid ekstrak)ije u odnosu na druge načine ekstrak)ije obezbe;uje, osim
kra$eg vremena trajanja pro)esa, ve$i prinos i kvalitet krajnjeg proizvoda kao i manju
potronju energije i rastvarača.
=ltrazvučna ekstrak)ija tako;e sve vie nalazi primenu kod ekstrak)ije masnih ulja.
=ltrazvuk mo#e razoriti $elijski zid i na taj način osloboditi odre;eni sadr#aj iz njene
unutranjosti. %manjenje veličine česti)a pod dejstvom ultrazvuka doprinose poboljanju
efekta ekstrak)ije. =ltrazvuk potpoma#e penetra)iju rastvarača u nerazorene biljne $elije, to
pove$ava prinos za kra$e vreme ekstrak)ije.
1bog velikog broja nedostataka primene organskih rastvarača u ekstrak)iji ulja,
ekstrak)ija kori$enjem gasova pod pritiskom predstavlja odličnu alternativu jer imaju niz
prednosti. @eliki koefi)ijent difuzije, niski viskozitet kao i zanemarljiv povrinski napon čine da
je prenos mase pri ekstrak)iji sa superkritičnim fluidima bolji u odnosu na organske
rastvarače. 4oji gas treba izabrati zavisi od njegove sposobnosti rastvaranja i meljivosti sa#eljenim proizvodom, kritičnih parametara i sigurnosti pri kori$enju.
1.# $izi%ko&!e'ijske osobine ulja
Ave vrlo bitne karakteristike ulja za sintezu biodizela su vrednosti kiselinskog i jodnog
broja. Prisustvo %24 u ulju dovode da stvaranje sapuna u reak)iji transesterifka)ije sa
baznim katalizatorima, to dovodi do ve$eg troenja katalizatora a samim tim i do smanjenja
prinosa 2324a. Bto se tiče ve$e količine polinezasi$enih masnih kiselina u ulju, a samim
tim i u biodizelu, ve$a je tenden)ija oksida)ije odnosno polimeriza)ije, to ima za posledi)u
stvaranje naslaga u motoru. 4od ovakvih ulja -ulja sa visokim sadr#ajem %24 i velikim
jodnim brojem0 potrebno je izvriti odre;eni pretretman kako bi se ovakvo ulje moglo koristiti
u sintezi biodizela, tj. treba da zadovolji odre;ene standarde o kvalitetu koje su zakonom
propisane. =lja koja sadr#e vie polinezasi$enih masnih kiselina imaju značajno ve$e
vrednosti jodnog broja, pa bi time i dobijena smea 2324 imala vrednost jodnog broja ve$u
od vrednosti propisane standardom kvaliteta biodizela 3
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
5/27
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
6/27
%lika ( Pro)es selek)ije i kora)i za proizvodnju biodizela
1.(.2 *eterogena katalizovana alko!oliza
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
7/27
%lika & Obli)i katalizatora koji se koriste u industrijskim pro)esima
?eterogeni katalizator se lako odvaja od proizvoda reak)ije, čime se eliminie pro)es
neutraliza)ije katalizatora, a pro)es preči$avanja proizvoda čini mnogo jednostavnijim. 1bog
jednostavnijeg postupka i mogu$nosti viestruke upotrebe katalizatora, )elokupan pro)es
heterogene sinteze 2324 istovremeno ima neuporedivo povoljniji ekonomski efekat.
3konomski razlozi i ekoloki zahtevi su osnovni preduslovi da se u bliskoj budu$nosti
homogena kataliza zameni heterogenom. Istra#ivanja heterogeno katalizovane metanolize
odnose se uglavnom na primenu baznih katalizatora. 1načaj čvrstih kiselih katalizatora u
metanolizi biljnih ulja je smanjen zbog malih brzina reak)ije i ne#eljene reak)ije dehidrata)ije
gli)erola i nastajanja akroleina i vode.
4atalitička aktivnost heterogenih katalizatora zavisi od njihove prirode, veličine i
spe)ifične povrine česti)a, temperature i drugih reak)ionih uslova. Prinos metil estara i
brzina heterogeno katalizovane metanolize zavise od velikog broja faktora, a najznačajniji su:
tip, količina i priprema katalizatora, molski odnos metanol:ulje, temperatura reak)ije, čisto$a
reaktanata i intenzitet meanja. 6eneralno, aktivnost katalizatora se pove$ava smanjenjem
veličine, odnosno pove$anjem spe)ifične povrine njihovih česti)a. = ispitivanjima
heterogeno katalizovane metanolize biljnih ulja kori$ena su različita jedinjenja kao
katalizatori: oksidi, hidroksidi, alkoksidi i soli metala, zeoliti, jonoizmenjivačke smole, 2gFlhidrotal)iti, impregnirane soli alkalnih metala, alkilguanidini i metali.
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
8/27
1.+ $izi%ko&!e'ijske osobine ,E,&a
Primena biodizela kao goriva u mnogome zavisi od njegovih fizičkohemijskih
osobina. Ono to je najva#nije, jeste, to da od kvaliteta početne sirovine tj. ulja zavisi i sam
kvalitet krajnjeg proizvoda odnosno biodizela.
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
9/27
kiselina vrednost )etanskog broja smanjuje sa pove$anjem broja dvostrukih veza u molekulu.
%hodno tome najmanje vrednosti )etanskog broja imaju linolna i linoleinska masna kiselina.
Pored broja dvostrukih veza u molekulu masnih kiselina bitan je i njihov sam polo#aj u
molekulu.
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
10/27
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
11/27
mlinu -Flpina &(*0 u trajanju od ( min. Ovako samlevena pogača se zatim podvrgne
ekstrak)iji po %ohletu radi odre;ivanje količine ulja koja zaostaje u njoj nakon presovanja
semena. 1a ekstrak)iju zaostalog ulja koristi se nheksan u trajanju od K' min.
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
12/27
5,61 A
k b O
k
×=
gde je:
F 7 broj )m*
rastvora 4O? -',( molEdm*
0,Ok 7 odmerena količina uzoraka -g0.
4iselinski broj predstavlja broj mg 4O? potrebnih za neutraliza)iju slobodnih masnih
kiselina u ( g ulja.
3odni broj
Odmerena količina uzorak se rastvori u hloroformu -(+ )m*0, a zatim se pipetom doda
rastvor jodmonobromida u gla)ijalnoj kiselini -&+ )m
*
, ',''+ molEdm
*
0. Leak)iona smea sepa#ljivo promea i stavi da stoji na tamnom mestu *' min. 1atim se doda rastvor kalijum
jodida -(+)m*, ('50 i sve#a prokuvana i ohla;ena destilovana voda -(+' )m*0. Gitra)ija se
vri rastvorom natrijum tiosulfata -',( molEdm*0, uz dodatak nekoliko kapi skroba do nestanka
plave boje. Gako;e, na isti način uraditi i slepu probu samo bez dodavanja uzoraka. 1a
izračunavanje jodnog broja koristi se slede$a formula:
( ) 0,0127 100 A B
J b O
k
− × ×=
gde je:
F 7 broj )m* rastvora natrijum tiosulfata utroenih za slepu probu,
7 broj )m* rastvora natrijum tiosulfata utroenih za glavnu probu i
Ok 7 odmerena količina uzorka -g0.
Jodni broj se izra#ava brojem grama joda koje se adira na nezasi$ene masne kiseline
iz ('' g ulja.
Odmerene količine uzorka za analizu zavise od veličine jodnog broja:
− kod ulja sa jodnim brojem iznad (&': do ',( g,
− kod ulja sa jodnim brojem '(&': ',& 7 ',C g,
− kod ulja sa jodnim brojem ispod K': ',C 7 ( g.
SI"EZA BIODIZELA
*o'ogena kataliza
?omogena bazno katalizovana metanoliza se vri u trogrlom balonu koji je smeten uvodenom kupatilu i opremljen povratnim kondezatorom -slika +0.
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
13/27
od &+' ml sipaju odgovaraju$e mase metanola -K,K( g0 i kalijumhidroksida -',* g0, koji se
zatim termostatiraju na odre;enoj temperaturi dok se )elokupna količina katalizatora ne
rastvori u metanolu. Poto se sva količina 4O? rastvori u metanolu u balon se zatim dodaje
odmerena masa zasebno termostatiranog ulja -*','' g0. Gokom reak)ije se u različitim
vremenskim intervalima uzimaju uzor)i reak)ione smee -( ml0, koji se neutraliu
odgovaraju$om količinom rastvora ?Dl -(( vol50 radi zaustavljanja reak)ije. =ljnoestarska
faza se razdvaja od alkoholne faze )entrifugiranjem -)entrifuga: %igma,
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
14/27
katalizatorom izvaditi iz pe$i i staviti u eksikator radi hla;enja. Ovako aktivirani DaO sipati u
boči)u i čuvati u eksikatoru do početka reak)ije.
Sinteza biodizela kori78enje' 9aO kao katalizatora
= balon se najpre sipaju odgovaraju$e količine katalizatora -(,+ g0 i metanola -N,N(
g 0, koji su termostatiraju *' min na odre;enoj temperaturi -K' oD0, a zatim se doda odre;ena
količina zasebno termostatiranog ulja -*','' g0. = različitim vremenskim intervalima u toku
reak)ije uzimati uzorke -( ml0 reak)ione smee, koji se neutraliu odgovaraju$om količinom
rastvora ?Dl -kon)entra)ije + molEdm*0 radi zaustavljanja reak)ije. 3starskoulja i alkoholno
vodena faza se razdvajaju )entrifugiranjem -)entrifuga: %igma,
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
15/27
odvajanje radi uklanjanje vode. Gragovi vode iz estarske faze se uklanjaju dodavanjem
bezvodnog
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
16/27
-EZ5LAI
Gabela ( Prinos ulja iz različitih semena primenom različitih tehnika ekstrak)ije i njihovefizičkohemijske osobine
=ljeGehnikaekstrak)ije
Prinos ulja,gE('' g ulja
6ustina -&' oD0,kgEm*
4iselinski broj,mg 4O?Eg ulja
Jodni broj, gI&E('' g ulja
Bljive2a)era)ija
%ohlet
4onoplje
2a)era)ija &N,'K N&',' ,H+ (+*
%ohlet *C,N N&&,+ +,+C (C
?ladnopresovanje
N&C,+' (,*' (CK
Otpadno ulje
Diskusija rezultata
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
17/27
Gabela & Prinos 2324a kori$enjem 4O? -( 5 u odnosu na masu ulja0 pri molskomodnosu metanol:ulje K:( i brzini meanja od K'' rpm
@reme, minGemperatura, oD
*' C+ K'
',+(
(,+
&
*
C
+
H,+
('
&'
*'
C'
K'
Diskusija rezultata<
Gabela * izičkohemijske osobine 2324a dobijen homogenobaznom metanolizom
Osobina 2324a 3< (C&(C6ustina -(+ D0, kgEm* K'N''
4iselinski broj, mg 4O?Eg ',+' ma
Jodni broj, g J&E('' g (&' ma
%adr#aj vode, mgEkg +'' ma
2324, 5 NK,+, min
2F6, 5 ', 5 ma
AF6, 5 ',& 5 ma
GF6, 5 ',& 5 ma
Detanski broj +( min
Diskusija rezultata
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
18/27
Gabela C Prinos 2324a kori$enjem DaO -+ 5 u odnosu na masu ulja0 pri molskomodnosu metanol:ulje N:( i brzini meanja od N'' rpm
@reme, minGemperatura, oD
K'
(+*'
C+
K'
H+
N'
('+
(&'
(+'
('
&('
&C'
Gabela + izičkohemijske osobine 2324a dobijen heterogenobaznom metanolizom -DaO0
Osobina 2324a 3< (C&(C
6ustina -(+ D0, kgEm* K'N''
4iselinski broj, mg 4O?Eg ',+' ma
Jodni broj, g J&E('' g (&' ma
%adr#aj vode, mgEkg +'' ma
2324, 5 NK,+, min
2F6, 5 ', 5 ma
AF6, 5 ',& 5 ma
GF6, 5 ',& 5 ma
Detanski broj +( min
Diskusija rezultata
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
19/27
2. BIOEA"OL
3tanol -etilalkohol ili samo alkohol0 je tečnost bez boje, karakterističnog mirisa,
zapaljiv i rastvorljiv u vodi i etiletru. = zavisnosti od kvaliteta postoje:
− denaturisani etanol -5 vol.0 namenjen je isključivo za gorenje i osvetljenje− industrijski etanol -NK,+5 vol.0 koji se koristi u industriji i za tehničke svrhe kao
rastvarač, gorivo i kao sirovina u proizvodnji velikog broja hemijskih proizvoda− fini etanol -NK,'NK,+5 vol.0 koristi se u kozmetiQkoj i farma)eutskoj industriji i za
proizvodnju nekih alkoholnih pi$a
− apsolutni etanol -NN,HNN,5 vol.0 je termin za etanol koji nema vode i koji se koristi
u farma)eutske svrhe i kao gorivo -ili oksigeni dodatak gorivima0
2.1 arakteristike sirovina za 0roizvodnju bioetanola
ioetanol se mo#e proizvesti fermenta)ijom iz svih sirovina u kojima ima e$era koje
kvasa) mo#e da metabolie, ili u kojima ima polisaharida koji se mogu razgraditi do e$era
koje kvasa) mo#e da koristi. Be$eri koje kvasa), ili proizvodni mikroorganizam mo#e da
koristi su glukoza, fruktoza, saharoza i maltoza, a primenom spe)ijalnih kvasa)a i galaktoza i
laktoza. Polisaharidi, koji se mogu razgraditi do ovih fermentabilnih e$era -hemijski ili
enzimski0 su dekstrini, skrob, inulin, hemi)eluloze i )eluloze.
%irovine za proizvodnju etanola mogu se grupisati na slede$i način:
(. Be$erne sirovine -e$erna repa, e$erna trska, vo$e0&. 9igno)elulozne sirovine -otpadna biljna masa0*. %poredni ili nus proizvodi odre;enih industrija -melasa, sulfitni lug, surutka i dr.0
C. %krobne sirovine -krtolaste sirovine krompir, sladak krompir8 i kukuruz, peni)a,
ječam, ra# i tritikale0.
Be$erne sirovine se mogu, pomo$u kvasa)a, razgraditi direktno metaboličkim putem,
te ovakvi supstrati ne zahtevaju skupu pripremu. %irovine koje sadr#e skrob i ligno)elulozu
su jeftinije od sirovina koje sadr#e e$er, ali je prevo;enje ovih sirovina do oblika koji je
dostupan kvas)ima skupo i predstavlja nedostatak ovih supstrata.
4ada se razmatra mogu$nost industrijske proizvodnje bioetanola na odre;enim
sirovinama, moraju se uzeti u razmatranje faktori kao to su kon)entra)ija ugljenih hidrata
-odnosno mogu$e iskori$enje na etanol, tj. količina etanola koja se mo#e dobiti iz jedini)e
te#ine sirovine0, zatim )ena i dostupnost sirovine, kao i )ena tehnolokog postupka za
proizvodnju etanola na odre;enoj sirovini.
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
20/27
2.2 Osnovne =aze 0roizvodnje etanola
ioetanol se proizvodi fermenta)ijom e$era prisutnih u biomasi ili e$era dobijenih
prethodnom enzimskom konverzijom sastojaka biomase. ermenta)ija e$era biomase se
vri pomo$u mikroorganizama, i to tradi)ionalno pomo$u kvasa)a, a u novijim tehnologijama
i pomo$u odre;enih vrsta bakterija. Gehnologija za proizvodnju etanola se, dakle, razlikuje u
zavisnosti od vrste primenjene sirovine 7 supstrata i globalno se mo#e podeliti u tri faze -slika
C.(.0:
(. Prethodna obrada supstrata 7 priprema sirovine,
&. ermenta)ija supstrata i
*. Izdvajanje proizvoda -destila)ija, rektifika)ija, preči$avanje i obezvodnjavanje0.
2.2.1 )ri0re'a sirovine
aza prethodne obrade supstrata ima za )ilj da se skrobne ili )elulozne komponente
iz biomase prevedu u fermentabilne e$ere i vri se pomo$u enzima ili kiselina.
ermentabilni e$eri su oni e$eri koje mikroorganizmi mogu metabolisati, odnosno
fermentisati do etanola, i to su uglavnom monosaharidi sa est -glukoza, fruktoza, galaktoza,
manoza0 ili pet ugljenikovih jedini)a -ksiloza, arabinoza0 ili disaharidi -saharoza, maltoza,
laktoza0. %upstrati na bazi biomase koja je bogata e$erima, kao na primer, e$erna repa, ne
zahtevaju prethodnu enzimsku hidrolizu, ve$ se na njima mo#e direktno izvoditi
mikrobioloka fermenta)ija do etanola.
2.2.1.1 isela !idroliza
4iselinska hidroliza se izvodi pomo$u sumporne ili hlorovodoniQene kiseline i
zagrevanjem skrobne suspenzije -sa sadr#ajem suve materije od *' C'50 na temperaturi od
('' do (C D pri p? vrednosti od (,+&. Aejstvom kiselina mo#e se izvriti par)ijalna ili
potpuna hidroliza. Proizvodi par)ijalne hidrolize su sirupi i hidrolizati skroba, a totalnomhidrolizom se dobija glukoza. Aobijeni hidrolizati pokazuju dobre filtra)ione osobine, ali
dobijaju se i polimeri -koji boje rastvor0 i visok sadr#aj pepela, pa postup)i preči$avanja
dodatno poskupljuju pro)es.
2.2.1.2 Enzi'ska !idroliza
3nzimski postupak hidrolize skroba je savremeno reenje u kojem se koriste
termostabilne amilaze koje omogu$avaju hidrolizu na ni#oj temperaturi i pritisku. Prema
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
21/27
tome, osnovne prednosti ovakvog postupka su manja potronja energije i ni#i sadr#aj
neglukozidnih nečisto$a.
Likvefakcija je prva faza enzimske hidrolize skroba u kojoj dolazi do delimične
hidrolize skroba uz smanjenje viskoznosti suspenzije. = ovoj fazi se koristi enzim
termostabilna R amilaza koji vri utečnjavanje skroba tako to hidrolizuje unutranje RA-(
C0glikozidne veze. aza likvefak)ije obuhvata: intenzivno meanje polazne skrobne
suspenzije, podeavanje p? vrednosti koja je odgovaraju$a za dati enzim i zagrevanje
smee na temperaturu neophodnu za likvefak)iju -+((' SD0 u toku ((,+ h. %a pove$anjem
temperature skrob se #elatinizira formiraju$i gustu kau koja dejstvom enzima, po zavretku
likvefak)ije, prelazi u teQnu smeu izgra;enu od dekstrina -kompleksnih e$era0. Dilj
likvefak)ije je da se smanji viskoznost suspenzije, kao i dovo;enje dekstroznog ekvivalenta
do vrednosti izme;u (' i &' u zavisnosti od količine dodatog enzima -dekstrozni ekvivalentA3 predstavlja odnos redukuju$ih e$era izra#enih kao glukoza i ukupnih ugljenih hidrata,
računato na suvu materiju0.
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
22/27
α-amilaze -endoamilaze0 raskidaju RA-(C0glikozidne veze u unutranjosti skroba
nasumi)e usled čega naglo opada viskozitet rastvora skroba i smanjuje se intezitet boje
kompleksa sa jodom. 4ada nai;u na tačku grananja, tj. na RA-(,K0glikozidnu vezu,
hidroliza se prekida. Lezultat dejstva Ramilaza su dekstrini sa Rkonforma)ijom na prvom D
atomu, pa otuda i nose naziv Ramilaze. Produ)enti !-amilaza su plesni, kvas)i, bakterije i
aktinomi)ete, mada se uglavnom u njihovom industrijskom dobijanju koriste plesni
- Aspergillus oryae0 i bakterije -"acillus subtilis, ". licheniformis, ". amyloli#uefaciens0.
β-amilaze -egzoamilaze0 hidrolizuju RA-(C0glikozidnu vezu počevi od
neredukuju$eg kraja makromolekula pa se zbog toga nazivaju egzoamilaze. Ovi enzimi
otkidaju po jedan molekul maltoze i usled inverzije na prvom Datomu dobija se maltoza T
konforma)ije -zbog čega se nazivaju Tamilaze0.
2.2.2 $er'entacija
ermenta)ija e$era je faza koja sledi nakon pripreme supstrata i u klasičnim
postup)ima se izvodi najče$e pomo$u kvasa)a iz roda Saccharomyces cere$isiae na
temperaturi od oko *'D. Pored Saccharomyces cere$isiae u industrijskoj praksi se koriste i
kvas)i Saccharomyces u$arum %carlsbergensis&, Schiosaccharomyces pombe i
'ly$eromyces vrste. Pored kvasa)a i neke bakterije kao napr. (ymomonas mobilis,
Clostridium sporogenes i )hermoanaerobacter ethanolicus mogu proizvoditi etanol, ali se
one manje industrijski koriste, osim u posebnim slučajevima. Pro)es fermenta)ije se odvija u
spe)ijalno konstruisanim sudovima 7 fermentorima, uglavnom pod anaerobnim uslovima,
naime bez prisustva kiseonika, iako je poznato da su kvas)i fakultativni anaerobi -mogu
fermentisati e$ere i pod aerobnim i anaerobnim uslovima0. Pod anaerobnim uslovima kvas)i
fermentiu e$ere stvaraju$i etanol i ugljendioksid uz osloba;anje odre;ene količine
energije.
Prinos koji se mo#e ostvariti u toku fermenta)ije supstrata zavisi od vrste e$era koji
se fermentie, vrste mikroorganizama i primenjenih pro)esnih uslova -p?, temperatura,meanje, kon)entra)ija e$era u hranjivoj podlozi, kon)entra)ija drugih izvora supstrata
neophodnih za metabolizam proizvodnog mikroorganizma, efikasna elimina)ija infek)ije,
stroga usmerenost metabolizma mikroorganizma u prav)u nastajanja etanola, eventualno
prisustvo inhibitora u hranjivoj podlozi itd.0
pH vrednost supstrata značajno utiče na tok alkoholne fermenta)ije. Optimalne p?
vrednosti se kre$u u opsegu od C do K. @rednosti p? ni#e od &,K značajno ometaju
fermenta)iju, dok se na ve$im p? vrednostima formiraju ve$e kon)entra)ije gli)erina i
organskih kiselina na račun etanola.
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
23/27
Temperatura na kojoj se izvodi alkoholna fermenta)ija utiče na fermenta)ionu
aktivnost kvas)a. Optimalna temperatura zavisi od velikog broja faktora i nije potpuno
definisana, ali se mo#e re$i da se nalazi u opsegu od &+*' D. Go je temperatura koja
istovremeno obezbe;uje brzu fermenta)iju, a pri tome ne ometa razmno#avanje kvasa)a, uz
postizanje to potpunije transforma)ije e$era u etanol i ugljendioksid.
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
24/27
napaja dehidrata)iona kolona. rak)ija anhidrovanog etanola se sakuplja na dnu
dehidrata)ione kolone i hladi pre skladitenja.
Pro)esi destila)ije i rektifika)ije i daljeg preči$avanja etanola su ekonomski
najnepovoljnije faze u proizvodnji etanola. 1bog toga je značajno da profermentisana
podloga koja odlazi na destila)iju ima to je mogu$e ve$u kon)entra)iju etanola. =
industrijskoj praksi najče$e se destila)ija i rektifika)ija izvode u zajedničkom postrojenju
kontinualnim tokom. Lazvoj destila)ionorektifika)ionih sistema koji je baziran na
savremenoj konstruk)iji i povezivanju destila)ionih kolona, ra)ionaliza)iji energije
rekupera)ijom, kondenza)ijom i kompresijom nastalih para, uvo;enju termopumpi i
savrenijeg kontrolnog sistema omogu$ava i do C'5 energetskih uteda u odnosu na
potronju energije koja u konven)ionalnim destila)ionorektifika)ionim postrojenjima iznosi
('(& 2JEl anhidrovanog etanola. = proizvodnji etanola iz #itari)a, značajna uteda energije-za oko ('50 se posti#e re)irkula)ijom toplote iz sistema za zagrevanje skrobne sirovine iz
faze pripreme supstrata u fazu destila)ije i rektifika)ije.
Dehidratacija adsorpcijom se zasniva na kori$enju dehidrata)ionih sredstava za
izdvajanje vode iz rafinisanog etanola -N+NK5 vol0.
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
25/27
ES)E-I,E"AL"I DEO
isela !idoliza
4isela hidroliza se odigrava u balonu koji se smesti u kaloti i opremljen je povratnim
kondezatorom -slika K0. = balon od +'' ml se najpre odmeri ('' g krompira a zatim se doda
('' ml &2 ?DI. @reme trajanje hidrolize iznosi K' min a zatim oe$erenu reak)ionu smeu
neutralisati sa C' ml sa +2
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
26/27
Izdvajanje etanola
iltriranu ili )entrifugiranu fermentisanu tečnost -+' m90 i destilovanu vodu -+' m90
preba)iti u balon sa okruglim dnom -&+' m90 i destilisati -slika 0. %akupljenom destilatu
odrediti gustinu metodom piknometra i odgovaraju$im tabli)ama prevesti u vol5.
%lika
-
8/18/2019 Dnevnik Iz Alternativnih Izvora Energije
27/27
-EZ5LAI
)rinos etanola iznosi