الكلام الأكثر أهمية في تصنيع الإيثانول: العوامل التي تؤدي إلى خفض الإنتاج 5- تابع الإصابة بالبكتيريا

مقدمــــــــــــــــــــــــه

راسلني أحد الراغبين في إقامة مشروع لإنتاج الكحول الإيثيلي بطاقة محدودة، وشكا لي أن المعلومات شحيحة واليوم هو المقال رقم 18 عن التخمر الكحولي فقط ، فأرجو ألا يكون ما زال يعاني من شحة المعلومات وأعده هو وغيره بالمزيد إن شاء الله تعالى.

تابع التلوث بالبكتيريا كأحد العوامل التي تؤدي إلى خفض الإنتاج

 يوضح الجدول رقم (1) بعض النواتج الوسطية بواسطة بعض البكتيريا التي قد تلوث عملية تخمر إنتاج الإيثانول كوقود. وفي هذا الشكل يلاحظ أن كل ميكروب يسلك طريق مختلف لتمثيل حامض البيروفيك الناتج من الجلوكوز وبالتالي فإن الناتج النهائي يختلف عن الناتج النهائي للخميرة التي تحول حامض البيروفيك إلى إيثانول وغاز ثاني أكسيد الكربون.

وكبديل لذلك فإن بكتيريا حامض اللبن المقاومة للحرارة والتي قد تلوث مصانع إنتاج الإيثانول كوقود تقوم بتحويل الجلوكوز إلى حامض اللبن. وإذا وجدت هذه البكتيريا بأعداد كبيرة فإنها تنتج كمية معنوية جداً من حامض اللبن وتخفض رقم pH المهروس إلى أقل من 4 وينتج عن ذلك تثبيط لإنزيم الجلوكو أميليز مما ينتج عنه نقص شديد في إنتاج الإيثانول. كما قد يحدث تلوث أيضاً ببكتيريا مجموعة القولون (ليست مبينة بالجدول رقم 1).  وتقوم هذه المجموعة من البكتيريا بتحويل الجلوكوز إلى خليط من الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون وحامض الفورميك وحامض الخليك والإيثانول والأسيتون بنسب تختلف باختلاف نوع البكتيريا الموجودة. وهذه البكتيريا تفسد عملية التخمر وخصوصاً إذا كانت أعداد الخميرة منخفضة ولا تستطيع أن تنجز التخمر بدرجة سريعة. وتنمو بكتيريا القولون بسرعة وتقلل من إنتاج الإيثانول ولكنها تموت عندما ينخفض رقم الـ pH إلى أقل من 5 ولا توجد حية أو نشطة في المنتج النهائي للمهروس المتخمر.

جدول رقم (1): النواتج الوسطية بواسطة مجموعات مختلفة من الميكروبات التي قد تتواجد أثناء تخمر الإيثانول

 تعتبر بكتيريا الكلوستريديوم سائدة في الحبوب نظراً لأن جراثيمها تتحمل درجات حرارة عالية. وتستطيع هذه البكتيريا أن تحول الجلوكوز إلى أسيتون و حامض خليك و بيوتانول و حامض بيوتيريك وهيدروجين وثاني أكسيد الكربون. والسبب الرئيسي للتلوث بهذه البكتيريا هو أن جراثيمها تعيش في درجات حرارة عالية ولذلك تتحمل درجات حرارة إعداد المهروس أي تحويل نشا الحبوب إلى سكريات قابلة للتخمر، كما أن الظروف غير الهوائية التي غالباً ما تتوفر في بعض مراحل التخمر تساعد على نشاط هذه البكتيريا.

قد يؤدي التلوث ببكتيريا حامض الخليك أيضاً إلى نقص معنوي في كمية الإيثـانـول المنتجـة . ذلك لأن المادة الخام لبكتيريا حامض الخليك هي الإيثانول المنتج بواسطة الخميرة، فإذا ما تواجدت بكتيريا حامض الخليك فإنها تقوم بتحويل الإيثانـول إلى أسيتـالـدهيـد ثم إلى حـامـض خليـك . ومن المعروف أن بكتيريا حامض الخليك تحتاج إلى هواء ولذلك فإن التفاعل الذي تقوم به يحدث عندما لا يتم استخلاص الإيثانول المنتج بعد انتهاء عملية التخمر مباشرة دون الانتظار لبعض الوقت كما يحدث في المصانع التي تدار بواسطة موظفين ليس لديهم خبرة ميكروبيولوجية.

وبصفة عامة فإن الفقد في إنتاج الإيثانول الذي يحدث نتيجة التلوث بالبكتيريا يتوقف على نوع هذه البكتيريا وعددها والوقت المتاح لها لكي تقوم بتمثيل الجلوكوز أو الإيثانول. وقد قدر العلماء أن العدد الذي يمكن أن يسبب فقد في الإيثانول يجب أن يكون أكثر من 610/مل وأن الوقت اللازم لكي يكون الفقد معنوي هو عدة ساعات.