ضبط الإنتاج والجودة في إنتاج الإيثانول من حبوب الذره

مقدمــــــه 

هناك طرق متاحة في كثير من النشرات والكتب العملية خاصة بالاختبارات المعملية والتي تشمل قياس كمية السكريات القابلة للتخمر، والرطوبة، وتحليل كامل للحبوب، ونسبة المواد الصلبة، وقياس كمية النشا والسكريات المختزلة والمواد الصلبة الذائبة، وأعداد الخميرة، و قياس الإيثانول. وعلى الرغم من أن التخمر يعتبر أقدم عملية تكنوحيوية تم معرفتها إلا أنه في حاللا كثيرة ما زال ينظر إليها على أنها فن أكثر منها علم. وبصفة عامة فإن العوامل التي يجب أن تؤخذ في الاعتبار عند إنتاج الإيثانول بغرض استخدامه كوقود هي كما يلي :

-  التحكم في الجودة : وتشمل التحكم في مستوى المعادن الثقيلة، الحالة الحيوية للحبوب، ومستوى الرطوبة في الحبوب، ومدى التلف، و كمية المواد الغريبة في الحبوب، ووجود أو عدم وجود فطريات على الحبوب ، ومحتوى الحبوب من النشـا ، واللزوجة أثناء عمليـة الطبخ ، واستخلاص المنتج ، والمواد المضافة للمادة الخام ، واستخدام أجهزة حديثة للقيام بالتحاليل السريعة، ثم بعض العوامل المتخصصة مثل الإنزيمات وسلالة الخميرة ..الخ .

-  يجب الاهتمام الشديد باختيار مواد خام أولية  بها نسبة عالية من السكريات القابلة للتخمر، فوجود سكريات قابلة للتخمر هو أساس نجاح عملية إنتاج الكحول، كذلك يجب استخدام أجهزة خلط جيدة تسمح بتعرض كل المادة الخام لإنزيمات التسكير.

-  التحكم في كمية المواد الصلبة بالجرام/100 جرام من المحلول وتعرف بدرجة البريكس Brix وتقاس بما يعرف بالبلاتو Plato ويتبع هذه النقطة التأكد من استمرار تحول المتبقي من الدكسترين إلى جلوكوز بعد بدأ التخمر.

-  درجة الـ pH : درجة الـ pH الشائعة في تخمرات الإيثانول هي 5.6 وتنخفض إلى 3.8-4.2 وأي انخفاض أقل من 3.8 يعتبر مؤشر لإمكانية التلوث بالبكتيريا المنتجة للأحماض مثل بكتيريا حامض اللاكتيك . وتتم معايرة الحامض باستخدام هيدروكسيد الصوديوم 0.1 عياري وذلك في عينة من المهروس المضاف إليه دليل الفينولفثالين.

-  التلوث : يجب أن يكون العدد الكلي للبكتيريا أقل من 0.015% من عدد الخميرة ويمكن قياس عدد البكتيريا بسهولة باستخدام البيئات الغذائية الموصى بها والتي تحتوي على مثبطات للخميرة حتى لا تدخل ضمن عدد البكتيريا. يمكن خفض أعداد الملوثات من البكتيريا إلى حد كبيرعن طريق تعقيم الأدوات وتسخين الأوعية وأنابيب الربط بين وحدات التخمير إلى أكثر من 70 °م. كما يجب أن تكون عينات البيئة المتخمرة التي يتم سحبها للتحليل نقية وومثلة للوسط التي سحبت منه وليست ملوثة بمواد من خارج المخمر.

-  عدد الخميرة: يجب التأكد من تكاثر الخميرة داخل المخمر ، وقد يتم تقدير أعداد الخميرة باستخدام الزرع المباشر على أطباق بتري المحتوية على بيئات غذائية مناسبة أو باستخدام شرائح مصبوغة.

-   الإيثانول : يمكن قياس الإيثانول عن طريق عملية التقطير أو إنزيمياً بواسطة إنزيم الكحول دي هيدروجينيز Alcohol dehydrogenase  أو بواسطة جهاز GLC (Gas-liquid chromatography) أو جهاز HPLC  (High Pressure Liquid Chromatograph).

-  الحرارة : عادة ما تكون درجات حرارة التخمر ما بين 30-35 °م، والطاقة الحرارية التي تنتجها الخميرة من تخمير 9 جرام جلوكوز هي حوالي 1.79 كيلو كالوري، وهذه الكمية من الطاقة كافية لرفع درجة حرارة البيئة المحتوية على 10% جلوكوز (وزن/حجم) بمقدار 17.9 درجة مئوية. وما يفقد بالتبخير من هذه الحرارة هو جزء صغير (5%) ولذلك فإن 30% على الأقل من هذه الحرارة يجب التخلص منها وخصوصاً عندما تكون الخميرة في حالة نشاط تمثيلي عالي .

-   تغذية الخميرة لابد من التحكم في مغذيات الخميرة كما سبق شرحه .

-   الحسابات الخاصة بمحصول الإيثانول وكفاءة التخمير..الخ وقد سبق شرحها.