W10

2,3-BUTANODIOL

1906r. - odkrycie 2,3-butanodiolu w płynie pohodowlanym Klebsiella pneumoniae

II w. św. - przemysł zbrojeniowy

obecnie - paliwo płynne, prekursory pianek, atramenty, farby drukarskie, plastyfikatory, materiał wybuchowy

• producenci:

• Klebsiella pneumoniae

• Klebsiella oxytoc

• Enterobacter aerogenes

• Serratia marcescens

• Bacillus subtilis

• Bacillus polymyxa

• substraty:

• Klebsiella oxytoca = melasy, enzymatycznie hydrolizowane zaciery zbożowe, zhydrolizowana skrobia, pszenica, hydrolizaty drewna, odpady posiarczynowe

• Bacillus polymyxa = skrobia kukurydziana, pszeniczne zaciery (enzymy amylolityczne)

• warunki fermentacji: pH 5-6,5, temp. 37^oC, O₂, stężenie substratów 5-10%

• biochemia procesu:

glukoza pentan

frutozo-6-fosforan + aldehyd-3-fosfoglicerynowy

2-pirogronian

acetoina

diacetyl 2,3-butanodiol

• produkty otrzymywane z 2,3-butandiolu

• 2-buten

• 1,3-butadien

• estry butanodiolu

• eter tetrametylowy

• MEK

GLICEROL

• zastosowanie: przemysł spożywczy, kosmetyczny, farmaceutyczny, chemiczny, materiał wybuchowy (pochodne estrowe)

• dodatek siarczku sodu → drożdże zamiast etanolu wytworzą glicerol

W10

ENZYMATYCZNA SYNTEZA TLENKÓW ALKENÓW

O₂

propylen, Cl ^-, H₂O₂

chlorek hydroksypropylenu

H^-

Cl^-

tlenek propylenu

ALKOHOL ETYLOWY = ETANOL

• CH₃CH₂OH

• przemysł spożywczy, odczynnik chemiczny, rozpuszczalnik, paliwo

• proces fermentacji cukrów z wytworzeniem alkoholu jest szeroko rozpowszechniony w przyrodzie

• produkcja przemysłowa: gorzelnicze odmiany drożdży: Saccharomyces cerevisiae, w USA: Saccharomyces cerevisiae+ Candida+ Kluyveromyces

• cechy drożdży gorzelniczych:

• wysoka aktywność fermentacyjna

• wydajność produkcji biomasy

• wysoka stabilność cech morfologicznych i fizjologicznych

• odporność na temperaturę >30^oC

• odporność na duże stężenia etanolu w pożywce

• zdolność do fermentowania brzeczek o podwyższonej zawartości cukrów (nawet ok. 50%)

• fermentacja alkoholowa: piwowarska, winiarska, gorzelnicza

• surowce do produkcji alkoholu etylowego

• surowce skrobiowe - kukurydza, żyto, ziemniaki, jęczmień, owies, sorgo, ryż

• surowce zawierające mulinę - łopian, buraki

• surowce zawierające cukry proste i oligocukry - melasa, sacharoza, serwatka, buraki paszowe, owoce, soki owocowe

• surowce zawierające celulozę - drewno i jego odpady, torf, ługi posiarczynowe, trawa, słoma

• surowce zawierające skrobię: oczyszczanie, obróbka termiczna, obróbka enzymatyczna

• przygotowanie słodu gorzelnianego: α-amylaza, β-amylaza, α-glukozydaza, glukozydaza amylopektynowa, oligo-1,6-glikozydaza

• warunki procesu:

• 14 - 16 dni, temperatura 8 - 10^oC, półmrok

• rozdrobnienie i ługowanie enzymów wodą = mleczko słodowe

W10

• 
  zacieranie = przemiana skleikowanej skrobi na cukry w temp. 55^oC

• 
  α-amylaza: pH op. 5-6, temp. op. 70^oC

β-amylaza: pH op. 4-5, temp. op. 40 -50^oC

• preparaty enzymatyczne scukrzające skrobię:

• termamyl - Bacillus lichenifornis

• SAN - Aspergillus niger

• Fungamyl - Aspergillus oryzae

• BAN - Bacillus subtilis

• przygotowanie drożdży gorzelnianych

• namnożenie przez ok. 20h na przecieku drożdżowym

• dobre rezultaty - immobilizacja

• mniejsza zależność od zmian kwasowości i temperatury

• mniejsze ryzyko zakażenia

• mniejsze koszty inwestycyjne i energochłonność

• szybkość i wydajność produkcji

• fermentacja:

• I = zafermentowanie 18 -20h, powolny wzrost

II = fermentacja główna 20 -22h, temp. max 30^oC

III = defermentowanie 20 - 30h, temp. 25 -26^oC

• zacier dojrzały zawiera 8 -12% alkoholu

• produkty uboczne: kwas octowy, bursztynowy, aldehyd octowy, estry, wyższe alkohole (fuzle)

• teoretyczna wydajność:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

100g glukozy → 51,5g EtOH

• wydajność praktyczna:

45 - 48g metanolu / 87 - 94% w stosunku do wydajności teoretycznej

• proces fermentacji surowców zawierających cukry proste lub dwucukry nie wymaga stosowania słodu scukrzających preparatów enzymatycznych

• poszczególne surowce:

• melasa: rozcieńczenie, sterylizacja, proces okresowy, ciągły i półciągły

• serwatka: Kluyveromyces; 42 l serwatki (4,4% laktozy) = 100% EtOH

• surowiec zawierający celulozę: hydroliza

• destylacja

napój destylowany	surowiec
Wódka	ziemniaki, zboże
Scotch Whisky	jęczmień
Irish Whisky	jęczmień, pszenica, owies, ryż
Canadian Whisky	ryż
Gin (1650r)	ziarna zbóż, owoce jałowca
Aquavit	ziemniaki, ziarna zbóż, kminek
Tequilla	sok kaktusa Agare Aequilana
Kirchwasser	sok wiśniowy
Brandy	owoce
Cognac	białe winogrona
Rum	trzcina cukrowa

4

glikoliza

CO₂

oksydaza

2-pyranosowa

chloroperoksydaza

epoksydaza

70% skrobi:

• 80% maltoza

• 20% dekstryny, glukoza