Sakkaroosikonsentraation vaikutus etanolin tuotantoon fermentoinnilla

Abstract

Työn tavoitteena on selvittää, kuinka sakkaroosin fermentointiprosessiin Saccharomyces cerevisiae -hiivalla voidaan vaikuttaa sakkaroosikonsentraatiolla. Kirjallisessa osuudessa selvitetään fermentoinnin mekaniikkaa, sekä sitä miten eri ympäristötekijät vaikuttavat hiivan kykyyn tuottaa etanolia. Kokeellisessa osuudessa selvitetään, kuinka käytetty sakkaroosin lähtökonsentraatio vaikuttaa fermentointiin. Kokeellisen osan tulokset on esitetty etanolin konsentraatioina eri ajanhetkillä. Lisäksi on tutkittu metanolin ja etikkahapon mahdollista esiintymistä liuoksista. Metanolia ja etikkahappoa ei kuitenkaan muodostunut liuoksiin tarpeeksi suuria määriä, jotta ne olisi ollut mitattavissa käytetyllä kalibrointivälillä. Kalibrointiliuokset olivat välillä 1,25 mg/g ja 125,0 mg/g. Mittaukset on suoritettu kaasukromatografilla. Lisäksi on tutkittu pH:n muutosta fermentoinnin aikana.

Tuloksista huomataan, että optimaalinen sakkaroosikonsentraatio löytyy 6,79 kg/(25 l) lähettyviltä, sillä tällä pitoisuudella saavutettiin suurin etanolipitoisuus näissä koeolosuhteissa. Sakkaroosi tulisi myös lisätä useammassa osassa, jotta liian suuri sakkaroosikonsentraatio ei inhiboi fermentointia alussa. Kun liuosta on fermentoitu noin 300 tuntia 25 – 30 °C:n lämpötilassa, on se saavuttanut lähes maksimietanolipitoisuutensa. Lisäksi huomataan, että pH laskee fermentoinnin aikana. pH:n alenema voi johtua fermentoinnissa syntyneistä sivutuotteista, kuten sukkiinihaposta, joita ei tässä kokeessa ole mitattu.

The objective of this work is to investigate how it is possible to affect fermentation done with Saccharomyces cerevisiae yeast by changing sucrose concentration. Literature part covers the most essential mechanics of yeast fermentation and how conditions of environment affects yeasts capability to produce ethanol. In experimental part it is researched how different starting sucrose concentrations affects fermentation. The results are presented as ethanol concentrations in different points of time. Ethanol, methanol and acetic acid concentrations were measured with gas chromatograph. Also changes of pH are measured throughout fermentation.

Results doesn’t show measurable amounts of methanol or acetic acid, even though calibration solutions were between 1,25 mg/g and 125,0 mg/g. Based on the results it can be interpret that best starting concentration of sucrose for the solution is near of 6,79 kg/(25 l), because this starting concentration yielded highest ethanol concentration in these experiment conditions.

It would improve fermentation if some of the sucrose is added during fermentation. This is because if the sucrose concentration is too high, it will inhibit fermentation during first days of fermentation. It takes about 300 hours to reach almost maximum ethanol concentration in 25 – 30 °C temperature. It is also noticed that pH decreased during fermentation. Drop of pH can be result of side products that formed during fermentation.