De la începutul anului, industria etanolului se confruntă cu un mediu de piață în continuă schimbare, cu costuri mai mari de intrare și concurență crescută. În perioadele cu porumb ieftin și cu venituri mari, multe operațiuni trec cu vederea eficiența instalației și se concentrează asupra randamentului. Acum că dinamica pieței s-a schimbat și creșterea industriei etanolului a încetinit și, pentru a avea succes pe termen lung, producătorii și-au îndreptat atenția către randamentul și eficiența crescută a etanolului.

producătorului

Creșterea concentrației de etanol într-un fermentator poate fi urmărită printr-o serie de strategii: achiziționarea porumbului de înaltă calitate care are un conținut ridicat de amidon și umiditate scăzută, testarea unor enzime noi cu o conversie mai bună a amidonului în etanol sau prin încercarea unei noi tulpini de drojdie care este mai robust decât ceea ce este disponibil în prezent pe piață. Dar utilizarea oricărei sau a tuturor acestor strategii nu maximizează neapărat randamentul.

Operatorii trebuie să abordeze, de asemenea, controlul nivelului infecției și al metaboliților săi de acid organic cu antimicrobianul adecvat și menținerea drojdiei mai sănătoase și mai viabile în timpul fermentației cu o nutriție adecvată. Produsele de hamei BetaTec au abordat aceste două probleme cu două tehnologii care, utilizate împreună, oferă inhibiție bacteriană, sănătate îmbunătățită a drojdiei, randament mai mare de etanol și cinetică de fermentare îmbunătățită.

Proprietățile conservante ale acizilor de hamei care au fost folosiți în industria berii de mai bine de un mileniu constituie o alternativă legitimă derivată în mod natural. IsoStab, marca comercială BetaTec, o soluție apoasă de acizi alfa izomerizați, a fost utilizată cu succes în plantele de etanol de moară uscată și moară umedă din 2004. Prin adăugarea concentrației minime inhibitoare de IsoStab în rezervorul de propagare a drojdiei și/sau în vasul de fermentare, se poate inhibă creșterea bacteriilor lactice în timpul producției de etanol și evită complet necesitatea antibioticelor.

Modul de acțiune pentru acizii de hamei se bazează pe faptul că forma nedisociată a acidului de hamei este toxică pentru bacterii. Scăderea pH-ului mash crește concentrația formei nedisociate de acid de hamei, care este permeabilă membranei celulare. Ultima formă este solubilă în fosfolipidul membranei și se difuzează pasiv în celulă. Datorită pH-ului mai mare din interiorul celulei, acidul se disociază apoi și protonul eliberat acidifică citoplasma și, ca rezultat, disipează gradientul de pH pe membrana citoplasmatică. Acest lucru duce la inhibarea absorbției de nutrienți și, în cele din urmă, bacteriile mor de foame.

Îmbunătățirea nutriției drojdiei
Importanța nutriției drojdiei a fost trecută cu vederea de industria etanolului combustibil. Relevanța sa pentru deteriorarea bacteriană, înmugurirea drojdiei, plafonul de etanol fermentabil și rata de fermentație sunt slab înțelese. În funcție de materia primă utilizată și de creșterea celulelor de drojdie în timpul propagării, fermentația poate fi afectată negativ de deficiența de nutrienți, provocând stres de drojdie și, în consecință, un randament mai mic de etanol. Contaminarea bacteriilor poate, de asemenea, să diminueze disponibilitatea nutrienților și, prin urmare, să submineze eficiența drojdiei prin eliminarea nutrienților esențiali departe de drojdie. În practică, doar adăugarea de azot la propagatori și la fermentatoare este suficientă pentru a promova fermentațiile de succes. Cu toate acestea, dificultățile de fermentare apar dintr-o reducere progresivă a viabilității drojdiei, care este cauzată de efectul combinat al mai multor factori:

• Pierderea permeabilității în membrana citoplasmatică a drojdiei prin sinteza insuficientă a sterolilor.

• Adsorbția acizilor grași toxici.
• O creștere a concentrației de etanol.
• Fluctuația temperaturii.

VitaHop Silver, un activator de fermentare nou dezvoltat, este o formulare proprietară de celule uscate de Saccharomyces cerevisiae, aminoacizi, vitamine și alte ingrediente concepute pentru a oferi drojdiei un echilibru adecvat de nutrienți pentru o creștere și reproducere optimă. În plus, VitaHop Silver crește viabilitatea drojdiei, în special la sfârșitul fermentației, rezultând creșterea randamentului de etanol.

Sinergii în combinație
Cercetările de laborator au descoperit că atunci când ambele produse, IsoStab și VitaHop Silver, sunt adăugate simultan la un sistem de fermentare, rezultate superioare în inhibarea bacteriilor, randamentele de etanol, cinetica și biomasa drojdiei și viabilitatea sunt obținute în comparație cu atunci când sunt utilizate individual sau față de antibiotice. Acest lucru a sugerat un efect complementar între produsul acid din hamei și nutrientul propriu de drojdie.

Aceste descoperiri interesante au determinat investigarea acestei performanțe combinate la nivel comercial. Măsurile cheie de performanță examinate în studiul de caz au fost acizii lactici și acetici, numărul de celule de drojdie, viabilitatea drojdiei, randamentul etanolului și cinetica (rata producției de etanol).

O plantă de etanol din vestul vestic a fost utilizată pentru a testa combinația IsoStab și VitaHop Silver. Planta se confrunta cu acizi lactici ușor crescuți și a existat interes în compararea programului lor actual de antibiotice cu alte opțiuni pentru a minimiza infecția și a maximiza producția de etanol. Fabrica de 50 MMgy a folosit programul BetaTec și a adăugat atât IsoStab, cât și VitaHop Silver la propagator. Centrala a continuat să funcționeze la starea de echilibru în timpul procesului de o lună.

Analiza de fermentare a datelor despre plante în cadrul acestui program a arătat rezultate pozitive. Datele HPLC au arătat o reducere de 44 la sută a concentrației de acid lactic și o creștere relativă de 1,7 la sută a randamentului de etanol, în ciuda scăderii solidelor în timpul studiului. Corectând-o pentru încărcarea solidă, creșterea relativă a randamentului de etanol a sărit la 2,7 la sută (semnificativă statistic, deoarece datele au fost procesate la nivelul de încredere de 95 la sută pentru a se asigura că diferențele în date sunt reale). Rata producției de etanol (cinetică) a urmat o tendință similară, iar combinația a reușit să crească rata de producție cu 5% la înălțimea fermentației.

O revizuire a datelor de drojdie indică faptul că combinația IsoStab și VitaHop Silver a avut un număr de celule de drojdie cu 18% mai mare față de antibiotice. Mai substanțial este faptul că viabilitatea în propagator a fost crescută cu 5,5 la sută, ducând la o drojdie mai sănătoasă în fermentator. Deși s-ar putea prezice că excesul de biomasă de drojdie va duce la un randament redus de etanol, au rezultat fermentații accelerate fără probleme cu o concentrație mai mare de etanol. Tratamentul combinat cu nutrienții și acizii de hamei duce la drojdie mai puternică care a deviat glucoza destinată masei celulare către producția de etanol.

Amploarea creșterii randamentului de etanol cu ​​programul IsoStab și VitaHop Silver este esențială pentru linia de jos a plantei. În acest caz particular, producția medie zilnică de etanol a fost de aproximativ 150.000 galoane de 200 dovezi. O creștere de 2,7% a randamentului corespunde cu 4.050 galoane de producție zilnică suplimentară de etanol. Presupunând un preț de 2 USD per galon de etanol, acest lucru va adăuga un profit de 8.100 USD pe zi sau 243.000 USD pe lună la linia de jos a plantei. Managerii fabricii au fost atât de mulțumiți de rezultate încât au continuat cu programul BetaTec.

Peste 20 de teste de plante au fost efectuate cu tehnologia combinată IsoStab și VitaHop cu următoarele rezultate:
• O creștere a randamentului de etanol, variind de la 1,50-3,2 la sută (o creștere care a fost semnificativă statistic în comparație cu martorul).
• Fermentări mai consistente.
• Numărul de celule de drojdie crește, variind de la 15-30 la sută.
• Îmbunătățirea viabilității drojdiei, variind de la 2-5 procente.
• Cinetică de fermentare mai rapidă, variind de la 2-5 la sută.

Aceste îmbunătățiri au fost observate împotriva oricărui tip de antibiotic utilizat de aceste plante și afirmă natura complementară a acestor tehnologii. Tehnologiile combinate vor spori flexibilitatea operațională a unei fabrici, permițând producătorului să maximizeze cantitatea de etanol produsă. În plus, constituie alternativa perfectă la antibiotice și ar permite industriei să vândă DDGS certificate fără antibiotice pe piețele locale și internaționale unde antibioticele sunt fie interzise, ​​fie descurajate.

Autor: Sami Faour
Manager tehnic, America de Nord, Produse BetaTec Hop
[email protected]
(816) 509-0200

Afirmațiile și declarațiile făcute în acest articol aparțin exclusiv autorului (autorilor) și nu reflectă neapărat opiniile revistei Etanol Producer Magazine sau ale agenților de publicitate ai acesteia. Toate întrebările referitoare la acest articol trebuie să fie adresate autorului (autorilor).