Skip to main content
SUPERVISOR
کیخسرو کریمی (استاد راهنما) مرتضی خان احمدی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Maryam Molaverdi
مریم ملاوردی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389
: About 28% of the world energy consumption is utilized for traortation which is directly related to greenhouse gas (GHG) emissions to the atmosphere. Using alcohol-fueled engines is an attractive way to prevent harmful greenhouse gas emissions and global warming effects. Amongst alcoholic fuels, ethanol is the best alternative liquid fuel since it is less toxic and can be produced from abundant renewable resources all around the world. Ethanol is produced biologically from different wastes such as sugary (e.g., sugarcane and sweet sorghum), starchy (e.g., corn and weat), and lignocellulosic waste materials (e.g., agricultural and forestry residues). Sweet sorghum is one of the most promising energy crops for ethanol production. It is also considered as a drought-resistant plant and can be cultivated in temperate, subtropical, and tropical climates. Sweet sorghum stalk is rich in soluble sugars (i.e., sucrose, glucose, and fructose) and insoluble carbohydrates (i.e., cellulose and hemicelluloses), which both can be utilized as raw materials for fermentative ethanol production. As the sweet sorghum stalk harvested, the juice can be extracted and fermented by submerge fermentation. Meanwhile, avoiding the sugar loss, the juice has to be concentrated. However, the juice is very dilute (typically contains 15% sugar) and its concentration (e.g., up to 80%) has a high energy demand. Drying of the fresh stalk is suggested as an alternative to the sugar extraction. The sugars in the stalk can be then converted to ethanol by solid state fermentation. Fungal solid state fermentation (FSSF) of dry sweet sorghum stalk particles (D) for ethanol production was conducted using fungus Mucor indicus and followed by simultaneous saccharification and fermentation (SSF) of the residual bagasse without any pretreatment and addition of fresh micro-organism cells. The effects of important variables including initial fungal inoculation rate (0.001, 1, and 5 g/l), time (24, 48, 72, and 96 h), temperature (28, 32, and 36 ?C), moisture level (65, 75, 80, and 85%), and particle size ( 80, 20-80, and 20 mesh) on the yield of ethanol production by FSSF were investigated. The results showed that M. indicus was able to utilize almost all the glucose and fructose within 48 h, whereas the maximum ethanol yield (0.48 g produced ethanol/g consumed sugars) was achieved by FSSF at 32 ?C, 80% moisture, and particle size of 20-80 mesh with 5 g/l fungal biomass. Moreover, The sweet sorghum bagasse is a lignocellulosic material containing cellulose, hemicellulose, and lignin. simultaneous saccharification and fermentation of the residual bagasse (10, 25, and 50 g/l) was performed at 32, 35, and 37 ?C with different cellulase and ?-glucosidase enzymes loading for 48 h. In the best case, 86% of ethanol yield was achieved when 50 g bagasse/l was saccharified using 15 FPU cellulase and 30 IU ?-glucosidase per gram glucan and simultaneously fermented to ethanol at 37 ?C for 48 h. The results indicated that the fungal solid state fermentation acted as a pretreatment stage and assisted the subsequent simultaneous saccharification and fermentation of the residual bagasse, resulted in up to 4.3-folds improvement in the ethanol production yield. Key Words Ethanol, sweet sorghum, Mucor indicus , solid state fermentation
در این تحقیق، تولید اتانول از ساقه سورگوم شیرین به روش تخمیر حالت جامد و با استفاده از قارچ موکور ایندیکوس بررسی شد و اثر متغیرهای مختلف از جمله میزان تلقیح قارچ، دما، اندازه ذرات سوبسترا و میزان رطوبت محیط تخمیر، بر روی میزان اتانول تولیدی و میزان مصرف قند مورد تحقیق و بررسی قرار گرفت. سورگوم شیرین، گیاهی کم آب و تا اندازه ای نسبت به شوری خاک مقاوم است و گونه های متفاوتی دارد که برای رشد در کشور ایران بسیار مناسب است. ساقه گیاه سورگوم شیرین دارای مقداری قند آزاد به فرم گلوکز، فروکتوز و ساکروز و بخش لیگنوسلولزی می باشد و جهت تخمیر و تولید اتانول گیاه مناسبی است. از طرف دیگر، قارچ موکور ایندیکوس با توجه به قابلیت داشتن مورفولوژی های متفاوت در شرایط مختلف، برای تخمیر ساقه سورگوم شیرین، در محیط جامد کاملا مناسب است. نتایج پژوهش حاضر نشان می دهد که اثر میزان آب در محیط، میزان نرخ تلقیح و اندازه ذرات بر روی میزان بازده اتانول تولیدی قابل توجه است اما دما تاثیر قابل توجهی ندارد. میزان مناسب رطوبت، نرخ تلقیح قارچ، اندازه ذرات و دما در فرایند تخمیر حالت جامد به ترتیب 80% (گرم آب به ازای گرم کل محیط تخمیر)، 5 گرم بر لیتر، ذراتی با اندازه 1-5/0 میلی متر و 32 درجه سانتیگراد می باشد که در این شرایط، میزان بازده اتانول تولیدی، حدود 48/0گرم اتانول به ازای هر گرم قند مصرفی است. این مقدار معادل 94% حداکثر اتانول قابل حصول تئوری است. پس از انجام تخمیر حالت جامد و جداسازی اتانول تولیدی، از بقایای گیاه سورگوم شیرین نیزکه تنها شامل بخش لیگنوسلولزی (سلولز، همی سلولز و لیگنین) است، با انجام فرایند تخمیر و هیدرولیز همزمان، اتانول تولید شده است. بهینه سازی شرایط فرایند تخمیر و هیدرولیز همزمان، با هدف رسیدن به بیشترین میزان اتانول تولیدی نشان داد که دما، میزان نسبت آنزیم های هیدرولیز کننده مورد استفاده و درصد جامد در حالت بهینه، به ترتیب 37 درجه سانتیگراد، نسبت 15:30 از آنزیم های سلولاز و بتا گلوکسیداز و 50 گرم بر لیترسلولز اولیه می باشد. در این شرایط، میزان بازده اتانول تولیدی 44/0گرم اتانول به ازای هر گرم قند مصرف شده است که معادل 86% مقدار تئوری می باشد. در مجموع در این پژوهش در شرایط بهینه، مقدار 3/0 گرم اتانول به ازای مصرف هرگرم ماده خشک ساقه سورگوم شیرین تولید شد. واژگان کلیدی اتانول، تخمیر حالت جامد، سورگوم شیرین، قارچ موکور ایندیکوس

ارتقاء امنیت وب با وف بومی