Dallı darı bitkisinden (Panicum virgatum L.) biyoetanol üretiminde sıcak su ve alkali ön uygulamalarının optimizasyonu ve bazı genotiplerin biyoetanol verimliliklerinin belirlenmesi
Optimization of diluted alkali and hot water pretreatments in bioethanol production from switchgrass (Panicum virgatum L.) and determination of ethanol yields of some genotypes
Yazar: DUYGU KESER
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ÜMİT ÜNAL
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Bilimleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu çalışmada dünya biyoenerji model türü dallı darı bitkisinden (Panicum virgatum L.) biyoetanol üretiminde sodyum hidroksit ve sıcak su ön uygulamalarının optimizasyon çalışması yapılmıştır. Çalışmada 3 farklı enzim konsantrasyonu ile 7 gün hidroliz gerçekleştirilmiş ve optimum enzim konsantrasyonu ve süresi belirlenmiştir. Optimum enzim koşulları belirlendikten sonra sodyum hidroksit için 2 farklı konsantrasyonda, 3 sıcaklık (120, 140 ve 180°C) ve sürede (30, 60, 90 dk), sıcak su için ise 3 sıcaklık (120, 140 ve 180°C) ve sürede (30, 60, 90 dk) denemeler yapılmıştır. Fermantasyon optimizasyon çalışmasında ise Saccharomyces cerevisiae mayası kullanılarak 2 farklı sıcaklık (25 ve 30°C ) ile 4 g L-1 yeast ekstrakt ilaveli ve ilavesiz olmak üzere toplamda 4 farklı koşul ile denemeler kurulmuştur. HPLC cihazından elde edilen veriler ile optimum piroliz ve fermantasyon koşulları belirlendikten sonra 10 farklı dallı darı genotipinden biyoetanol üretimi gerçekleştirilmiştir.
Çalışmanın sonuçlarına göre optimum enzim konsantrasyonu 0.06 mL/g dallı darı, hidroliz süresi ise 3 gün olarak belirlenmiştir. Optimizasyon çalışması sonuçlarına göre en yüksek fermente edilebilir şeker miktarına, sodyum hidroksit ile pirolizde 120°C'de % 1.0 (a/h) NaOH ile 90 dk sonucu, sıcak su ile pirolizde 180°C'de 60 dk sonucu ulaşılmış, miktarları ise sırasıyla 42.94 ve 27.56 g/ 100 g dallı darı olarak bulunmuştur. Ayrıca en yüksek etanol miktarının elde edildiği koşul 25°C ve 4 g L-1 YE eklenmiş denemeden elde edilmiş ve etanol miktarı ise 0,0966 g/g dallı darı olarak bulunmuştur. 10 farklı dallı darı genotipinin biyoetanol verimlilikleri ise 7.44 ile 9.94 g/100 g dallı darı arasında bulunmuştur.

Abstract:
In this study, optimization of bioethanol production was performed by alkali and hot water pretreatments from switchgrass (Panicum virgatum L.) which is known as an energy crop type. Firstly, biomass was hydrolyzed with 3 different enzyme dosages for 7 days so that optimum dosage and time was determined. After the determination of optimum enzyme dosage and incubating time, switchgrass pyrolyzed in high pressure reactor with NaOH (in two different concentrations 0.5% and 1.0% (w/v)) and hot water under the several heat treatments (120,140 and 180°C) for three different process time (10, 60, 90 min). In order to determinate optimum fermentation conditions, fermentation was carried out by Saccharomyces cerevisiae and4 different conditions (2 temperature and 2 media) was constituted. Optimum pyrolysis and fermentation conditions were determined by using data which were received from HPLC and bioethanol was produced from 10 different genotypes. 
According to obtained results, maximum total fermentable sugar amount was found as 42.94 g/100 g switchgrass, optimum pyrolysis condition was 120°C, 1.0% of NaOH treatment for 10 minutes. Furthermore, maximum ethanol yield was emerged at 25°C and 4 g L-1 yeast extract added media and yield was found as 0.0966 g ethanol/100 g switchgrass. Results showed that the bioethanol yields from 10 genotypes were ranging between 7.44 and 9.94 g/100 g switchgrass.