Биомасса как источник энергии стр.168

Рис. 2. Микробные метаболические обмены, ведущие к образованию пировиио-градной кислоты.

ся клетками. Побочными продуктами при таком брожении является небольшое количество высших спиртов.

Наиболее эффективный способ производства этанола-дрожжевая ферментация [(табл. 1), [14]]. При брожении с образованием смеси кислот (Clostridium) пировиноградная кислота превращается в молочную, муравьиную, уксусную кислоты, диоксид углерода, водород и этанол. При бутандиоловом брожении (Bacillus) получают этанол и четыре других основных органических продукта, а при бутанол-ацетоновом брожении пировиноградная кислота превращается в пять основных конечных продуктов.

Один из путей обмена, рассматриваемых в табл. 2, называется гомо-молочнокислым брожением. В этом случае этанол не образуется, так как на моль глюкозы приходятся только два моля молочной кислоты. Этот процесс упоминается при рассмотрении этанольного брожения, потому что культура с таким типом метаболизма (например, Lactobacillus) загрязняет ферментирующую среду, в результате чего может резко снизиться выход этанола. В некоторых условиях ферментации Lactobacillus или Streptococcus конкурирует с ферментацией микроорганизмами, образующими этанол и расщепляющими гексозы до молочной кислоты.

2. ВЛИЯНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ НА ПРОИЗВОДСТВО ЭТАНОЛА

Не все микроорганизмы пригодны для промышленного производства этанола. Кроме того, ни одна из известных культур не является идеальной для эффективной конверсии или сильного разжижения перечисленных выше субстратов. Наиболее интенсивно используются дрожжевые культуры [15-17], особенно Saccharomyces. Сравнительно высокотемпературная этанольная ферментация осуществлялась с участием бактериальных культур Bacillus и Clostridium [18].

Для промышленного производства алкогольных напитков, в том числе и спирта, используются в основном два типа дрожжевых культур, которые относятся к Saccharomyces. Одну из них называют верхним ферментатором, поскольку большая часть дрожжевых клеток остается наверху ферментационной жидкой среды, а другую - нижним ферментатором, так как дрожжевые клетки в период активной ферментации оседают на дно аппарата. В процессе производства алкогольных напитков иногда используют «дикие» дрожжи. В то же время изучается возможность использования для производства этанола видов Saccharomyces, так как в этом случае достигается высокая эффективность превращения сахаров в этанол [17]. Кроме того, они не очень поддаются ингибироТаблица 2. Конечные продукты анаэробной ферментации

Культура/тип ферментации

Выход (исходя из

100000 молей глюкозы), масс, %

со2

н2

Мура вьиная кислота

Уксусная кислота

Молочная кислота

Бутандиол

Этанол

Дрожжи/этанольный

_

(49)

(51)

Бактерии/бутандиоль-

ный

0,5

(42)

(0,4)

(4,6)

(0,2)

(1,2)

(33)

(18)

Бактерии/гомомолочно-

кислый

(82)

(0)

Бактерии/смешанокис-

лый

(21)

(0,8)

(0,5)

(12,3)

(33)

(13)

Бактерии/бутанолаце-

тоновый

+

(54)

(1,5)

(4,3)

(2,5)

ванию при высоких концентрациях этанола по сравнению с другими микроорганизмами. Из табл. 2 видно, что из одного моля глюкозы теоретически могут быть получены два моля этанола (511 кг этанола из 1000 кг- глюкозы).


⇐ вернуться назад | | далее ⇒