Peynir altı suyu laktozundan etanol üretimi
Ethanol production from cheese whey lactose
Yazar: NİDA ARASAN
Danışman: DOÇ. DR. SAFFETTİN FERDA MUTLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Gün geçtikçe artan enerji ihtiyacı ve artan fosil yakıt kullanımından kaynaklanan sera gazları emisyonlarındaki artışın neden olduğu sorunlar Dünya'yı yeni ve temiz enerji kaynaklarının arayışına yönlendirmiştir. Buna ek olarak, fosil yakıt rezervlerinin tükeniyor oluşu alternatif enerji kaynaklarından olan biyoyakıtlara verilen önemi artırmıştır. Biyoetanol en önemli biyoyakıtlardan biridir ve genel olarak şeker içeren maddelerden çeşitli mikroorgaizmalar kullanılarak fermantasyon yolu ile üretilir. Bu kapsamda bir süt endüstrisi atık ürünü olan peynir altı suyu yüksek laktoz içeriğinden dolayı biyoetanol üretiminde hammadde olarak kullanılmaya uygun görülmektedir. Peynir altı suyunun doğrudan atılması yüksek üretim hacmi ve yüksek organik içeriği nedeni ile hem doğal su sistemlerinde ciddi çevresel sorunlara yol açmakta hem de peynir altı suyunun değerli organik içeriği israf olmaktadır. Bu çalışmada peynir altı suyunun ultrafiltrasyon işleminden sonra süzüntü olarak alınan peynir altı suyu süzüntüsü biyoetanol üretimi için ham madde olarak seçilerek hem peynir altı suyu bertaraf edilirken, hemde sahip olduğu değerli içeriğin geri kazanılması hedeflenmiştir. Çalışma kapsamında, Kluyveromyces marxianus mayası kullanılarak fermantasyon ile peynir altı suyu süzüntüsünden etanol üretiminde en uygun koşulların belirlenmesi için istatistiksel bir yöntem olan Box Wilson deneysel tasarım yöntemi kullanılmıştır. Laktoz derişimi, pH ve amonyum dihidrojen fosfat derişimi paramerelerinin etanol üretimine etkileri Box Wilson deneysel tasarım yöntemine göre çalkalamalı erlen kültürlerinde incelenmiştir. Bu model kullanılarak, sırasıyla laktoz derişiminin 150 g/L, pH'ın 5 ve amonyum dihidrojen fosfat derişiminin 2 g/L olduğu değerlerde en yüksek % 3,04 etanol derişimine ulaşılmıştır.

Abstract:
Increasing energy demand and increasing greenhouse gas emissions caused by increasing fossil fuel usage led the world to search for new and clean energy sources. In addition, the depletion of fossil fuel reserves has increased the importance given to biofuels from alternative energy sources. Bioethanol is one of the most important biofuels and is generally produced from sugar-containing substances by fermentation using various microorganisms. In this context, whey, which is a dairy industry waste product, is considered suitable for use as a raw material in bioethanol production due to its high lactose content. Due to the high production volume and high organic content, direct disposal of whey causes serious environmental problems in natural water systems and the valuable organic content of whey is wasted. In this study, whey permeate, which is taken as a filtrate after the ultrafiltration process of whey, is selected as the raw material for bioethanol production, and it is aimed to recover both the whey and its valuable content. Within the scope of the study, Box Wilson experimental design method, which is a statistical method, was used to determine the optimum conditions for production of ethanol from whey permeate by fermentation using Kluyveromyces marxianus yeast. The effects of lactose concentration, pH and ammonium dihydrogen phosphate concentration on ethanol production were investigated in shaking flask cultures according to Box Wilson experimental design method. Using this model, the highest 3,04% ethanol concentration was achieved at lactose concentration where 150 g/L, pH 5 and ammonium dihydrogen phosphate concentration 2 g/L, respectively.