Bisküvi sanayi atıklarının yakıt amaçlı biyoetanol ve biyodizel üretiminde kullanımı
Conversion of biscuit industry wastes into bioethanol and biodiesel fuels
Yazar: DEMET KAPUSIZ
Danışman: DOÇ. DR. ABDULVAHİT SAYASLAN
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bisküvi, kraker, gofret ve kek üretiminde önemli miktarda (%1-5) atık ürün oluşmaktadır. Bu atıkların bir kısmı üretimde tekrar kullanılmakta, bir kısmı yem sanayinde değerlendirilmekte, kalanı da çöpe atılmaktadır. Bu çalışmanın amacı, bisküvi sanayi atıklarının yakıt amaçlı biyoetanol ve biyodizel üretimine uygunluğunun araştırılmasıdır. Çalışmada üç grup atık yer almıştır: (a) Dolgu ve kaplama materyali içermeyen düşük nemli (<%10) bisküvi, kraker ve gofret yaprağı atıkları, (b) dolgu veya kaplama materyali içeren yüksek nemli (>%10) bisküvi, kraker, gofret ve kek atıkları, (c) bisküvi sanayinin her türlü karışık atıkları. Atıklardan yağlar hekzan ile ekstrakte edilerek alkali katalizli transesterifikasyonla biyodizele, karbonhidrat içeriği yüksek kısımları ise amilolitik hidroliz ve maya fermantasyonuyla biyoetanole dönüştürülmüştür. Atık gruplarının nem içeriklerinin %7.15-20.68 arasında değiştiği saptanmıştır. Kuru madde esasına göre, atıkların protein, yağ, kül ve toplam karbonhidrat içerikleri sırasıyla %7.63-9.04, %18.03-18.46, %1.32-1.93 ve %70.57-73.01 arasında değişim göstermiştir. Atıkların yağları ekstraksiyonla %92.42-93.17 oranlarında ayrılmış; atık kuru maddesi esasına göre %13.81-14.55 verim ve %85.19-89.04 randımanla biyodizel üretilmiştir.  Atıklardan enzimatik hidroliz ve maya fermantasyonu yoluyla biyoetanol üretimi ise oldukça yavaş seyretmiş; 120 saatlik fermantasyon sonunda atık kuru maddesi esasına göre ancak %16.36-18.02 verim ve %43.84-48.29 randımanla biyoetanol üretilebilmiştir. Atık kuru maddesinin önemli bir kısmı (%50.93-53.98) biyodizel ve biyoetanol üretiminden arta kalan artık (yem) fraksiyonlarında kalmış; bu fraksiyonların protein, yağ, kül ve toplam karbonhidrat içerikleri sırasıyla %12.75-15.81, %2.24-4.67, %6.15-10.79 ve %68.73-78.86 arasında değişmiştir. Bu veriler, bisküvi sanayi atıklarından makul verim ve randımanla biyodizel üretilebileceğini, ancak biyoetanol verim ve randımanının düşük olacağını göstermektedir. Bisküvi sanayi atıklarının biyoetanole sınırlı dönüşümlerinin nedenleri araştırılmalı ve geliştirilmelidir.

Abstract:
Substantial amounts of waste products (1-5%) occur during biscuit, cracker, wafer and cake productions. Certain amounts of those wastes are reused in the biscuit and feed industries, while the rest is discarded. The purpose of this study was to investigate the suitability of the wastes for bioethanol and biodiesel productions. Three groups of wastes were included: (a) Wastes of low-moisture (>10%) biscuit, cracker and wafer sheet without fillings or coatings, (b) wastes of high-moisture (>10%) biscuit, cracker, wafer and cake with fillings or coatings, (c) all kinds of biscuit industry wastes. Fats of the wastes were extracted with hexane and converted into biodiesel through alkali-catalyzed transesterification,  whereas carbohydrate-rich fractions were converted into bioethanol through amylolytic hydrolysis and yeast fermentation. Moisture contents of the wastes were determined to be 7.15-20.68%. Protein, fat, ash and total carbohydrate contents of the wastes were respectively 7.63-9.04%, 18.03-18.46%, 1.32-1.93% and 70.57-73.01%. Significant amounts (92.42-93.17%) of fats were extracted and converted into biodiesel with acceptable yields (13.81-14.55% and recoveries (85.19-89.04%) However, bioethanol production proceeded rather slowly, which yielded only 16.36-18.02% bioethanol (g ethanol / g waste dry matter) with 43.84-48.29% recoveries. Most of the waste solids (50.93-53.98%) remained in the residue fractions, which contained 12.75-15.81% protein, 2.24-4.67% fat, 6.15-10.79% ash and 68.73-78.86% total carbohydrates. These data indicate that production of biodiesel with adequate yields and recoveries is viable from the biscuit industry wastes; however, bioethanol yields and recoveries will be rather limited. The reasons for the reduced bioethanol conversion rates should be investigated and improved.