Презентация на тему: Экологический цикл производства и применения биоэтанола

Экологический цикл производства и применения биоэтанола
Экологический цикл производства и применения биоэтанола
Получение этанола из растительного сырья
Экологический цикл производства и применения биоэтанола
Экологический цикл производства и применения биоэтанола
Экологический цикл производства и применения биоэтанола
СХЕМА ГЛИКОЛИЗА
Получение глицерина
Схема процесса получения этанола кормовой добавки из зерна
Схема процесса с фракционированием муки
Экологический цикл производства и применения биоэтанола
Экологический цикл производства и применения биоэтанола
Ацетонбутанольное брожение
Образование нейтральных продуктов при брожении
Экологический цикл производства и применения биоэтанола
Экологический цикл производства и применения биоэтанола
Созревание спор у Cl. sporopenitum
Преимущества бутанола в качесстве биотоплива перед этанолом:
Экологический цикл производства и применения биоэтанола
Экологический цикл производства и применения биоэтанола
Молочнокислое брожение
Использование полилактатов
Технологическая схема получения молочной кислоты
Пропионовокислое брожение
Уксуснокислые бактерии
Производство уксуса
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ УКСУСА ИЗ РАЗЛИЧНОГО СЫРЬЯ
Получение L-аскорбиновой кислоты
ПОЛУЧЕНИЕ ДИОКСИАЦЕТОНА
Ориентировочные дозы внесения моногидрата лимонной кислоты в различные продукты
ПОЛУЧЕНИЕ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ
ЦИКЛ КРЕБСА
ЦИКЛ КРЕБСА
Экологический цикл производства и применения биоэтанола
Экологический цикл производства и применения биоэтанола
Экологический цикл производства и применения биоэтанола
Экологический цикл производства и применения биоэтанола
Экологический цикл производства и применения биоэтанола
1/38
Средняя оценка: 4.6/5 (всего оценок: 59)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (3584 Кб)
1

Первый слайд презентации: Экологический цикл производства и применения биоэтанола

Изображение слайда
2

Слайд 2

Изображение слайда
3

Слайд 3: Получение этанола из растительного сырья

энергию можно получить, сжигая остающиеся отходы биомассы. Рис. 16.4.1.1. Производство этанола Дрожжи Saccharomyces cerevisiae

Изображение слайда
4

Слайд 4

Выход этанола из тонны сырья, 90%ая конверсия крахмала в этанол. Слево направо: картофель, кассава (маниок), овес, ячмень, пшеница, мило, рожь, кукуруза, рис (полированный), сорго (просо). стоимость сырья составляет 70-80% себестоимости этанола

Изображение слайда
5

Слайд 5

Выход продуктов с тонны сырья (сухой помол): Сырье Этанол, литров с тонны Сухая барда, кг с тонны CO 2, кг с тонны Пшеница 375 330 370 Рожь 357 390 350 Ячмень 330 430 320 Кукуруза 410 300 400 В зависимости от способа производства дополнительные продукты - Глютен, СО 2 Сухая дробина с растворимыми веществами (DDGS по западной терминологии) Как правило, без продажи DDGS завод будет неприбыльным

Изображение слайда
6

Слайд 6

Размер завода в Европе - средний биозавод производит от 150 до 200 млн литров этанола год. Некоторые заводы имеют мощность 1 млрд литров этанола год. Строить завод мощностью менее 75 млн литров нецелесообразно. Степень очистки - биозавод по производству этанола имеет две ректификационные колонны в отличие от завода пищевого спирта, где таких колон пять Содержание воды - топливный биоэтанол почти не содержит воды его концентрация 99.8%. Поэтому в технологии используется дополнительное обезвоживание при помощи молекулярных сит

Изображение слайда
7

Слайд 7: СХЕМА ГЛИКОЛИЗА

Ф 1 гексокиназа; Ф 2 глюкозофосфатизомераза; Ф 3 фосфофруктокиназа; Ф 4 фруктозо-1,6-дифосфатальдолаза; Ф 5 триозофосфатизомераза; Ф 6 3-ФГА-дегидрогеназа; Ф 7 фосфоглицерокиназа; Ф 8 фосфоглицеромутаза; Ф 9 енолаза; Ф 10 пируваткиназа; Ф 11 лактатдегидрогеназа (по Dagley, Nicholson, 1973) Этанол Лактат Бутанол, ацетон пропионат

Изображение слайда
8

Слайд 8: Получение глицерина

Если к дрожжам, сбраживающим глюкозу, добавить бисульфит, то основным продуктом брожения будет глицерин. Оказалось, что бисульфит образует комплекс с ацетальдегидом, и последний не может больше функционировать как акцептор электронов: Следствием этого является передача электронов от НАД-H 2 на фосфодиоксиацетон, восстановление его до 3-фосфоглицерина и дефосфорилирование последнего, приводящее к образованию глицерина.

Изображение слайда
9

Слайд 9: Схема процесса получения этанола кормовой добавки из зерна

Изображение слайда
10

Слайд 10: Схема процесса с фракционированием муки

Изображение слайда
11

Слайд 11

Промышленная или "белая" биотехнология - использование микроорганизмов и их ферментов для получения разнообразных химических соединений, новых материалов и энергии. По оценкам экспертов, сегодня около 10% всего рынка химической индустрии (свыше $100 млрд.) составляют продукты, получаемые с помощью биотехнологии. Более половины мирового производства относится к продукции "красной" биотехнологии (биофармацевтические препараты и биомедицина), 12% - к "зеленой" (агропищевая продукция), остальное – биоматериалы промышленного назначения ("белая" биотехнология). Биотехнология растворителей, органических кислот и других химических веществ Структура мирового производства на рынке биотехнологий

Изображение слайда
12

Слайд 12

Изображение слайда
13

Слайд 13: Ацетонбутанольное брожение

Clostridium histolyticum или С. septicum - газовая гангрена. Clostridium tetani - столбняк. Эта бактерия при своем росте выделяет очень сильный нейротоксин, вызывающий тонические судороги мышц. Clostridium botulinum – ботулизм (лат. botulus - колбаса). Образуемый ею токсин может вызвать смерть вследствие нервного паралича, в частности паралича дыхания. Токсин этот термолабилен и быстро (за 15 мин) инактивируется при кипячении. Клостридии - возбудители болезней и продуценты токсинов

Изображение слайда
14

Слайд 14: Образование нейтральных продуктов при брожении

Ф 1 — бутирилальдегиддегидрогеназа; Ф 2 — бутанолдегидрогеназа; Ф 3 — КоА-трансфераза; Ф 4 — ацетоацетатдекарбоксилаза; Ф 5 — изопропанолдегидрогеназа; Ф 6 — ацетальдегиддегидрогеназа; Ф 7 — алкогольдегидрогеназа При ацетонобутиловом брожении из 1 т картофеля можно получить 25 м 3  водорода, 340 кг бутанола и 110 кг ацетона, то есть с 1 га картофельных плантаций — 875 м 3  водорода, 12 т бутанола и 4 т ацетона. В СССР до конца 70-х годов XX столетия в эксплуатации находилось 4 ацетонобутиловых завода: в городах Грозном, Нальчике, Талица (Свердловской области) и Ефремов (Тульской области). К концу 90-х годов остались Грозненский и Ефремовский заводы.

Изображение слайда
15

Слайд 15

Изображение слайда
16

Слайд 16

Спорообразование у анаэробных бактерий: 1 — Clostridium sporotrichum, инвагинация мембраны и образование септы в начале спорообразования: цпм — цитоплазматическая мембрана; вм—внутренняя мембрана проспоры; нм — наружная мембрана проспоры; мз—мезосомы; н — нуклеоид; м — инвагинирующие мембраны; 2 — Cl. Sporofasciens ; 3 — Cl. Sporotrichum ; 4,5 — Cl. Penicfflum ;

Изображение слайда
17

Слайд 17: Созревание спор у Cl. sporopenitum

. Форма спор цилиндрическая.

Изображение слайда
18

Слайд 18: Преимущества бутанола в качесстве биотоплива перед этанолом:

1. Бутанол при сгорании дает на 25% больше энергии, чем этанол: 25 529 кДж на 1 литр бутанола против 19 494 кДж на 1 литр этанола. Бензин - около 26 688 кДж на 1 литр; 2. Бутанол безопаснее в использовании, поскольку он в шесть раз менее летуч, чем этанол и в 13,5 раз менее летуч, чем бензин. Не требует особых изменений пропорций смеси при использовании зимой и летом. 3. Бутанол — гораздо менее агрессивное вещество, чем этанол, поэтому может транспортироваться по существующим топливным трубопроводам; 4. Бутанол можно смешивать с бензином; 5. Бутанол может полностью заменять бензин, тогда как этанол может использоваться только как добавка к бензину с максимальным содержанием в смеси не более 85% и только после существенных переделок двигателя. В настоящее время в мире преобладают смеси с 10%-ным содержанием этанола;

Изображение слайда
19

Слайд 19

Основные продукты брожения некоторых сахаролитических клостридиев Организм Основные продукты брожения C. sphenoides, C. glycolicum этанол, уксусная кислота, CO 2, H 2 C. cellobioparum этанол; уксусная, муравьиная, молочная кислоты; CO 2, H 2 C. clostridioforme уксусная, молочная кислоты; CO 2, H 2 C. oroticum этанол; уксусная, молочная, муравьиная кислоты; CO 2 C. coccoides янтарная, уксусная кислоты C. durum этанол, пропанол; муравьиная, уксусная, молочная кислоты C. nexile этанол; муравьиная, уксусная, молочная, янтарная кислоты; H 2 C. quercicolum уксусная, пропионовая кислоты, H 2 C. ramosum муравьиная, уксусная, молочная, янтарная кислоты C. aceticum, C. thermaceticum, C. formicaceticum, C. spiroforme уксусная кислота

Изображение слайда
20

Слайд 20

11 г/л н-бутанола и 3,4 г/л ацетона на питательной среде, имеющей следующее соотношение компонентов: свеклосахарная меласса 44 г/л, сернокислый аммоний 0,6 г/л, суперфосфатная вытяжка 0,26 г/л и углекислый кальций 10 г/л.37 о С. pH 6,0-6,5. Процесс брожения проходит 42 ч, несброженными в среде остались 0,64% сахаров. Конверсия углеводов в целевой продукт составила лишь 34% от введенных в среду углеводов.

Изображение слайда
21

Слайд 21: Молочнокислое брожение

Лактат-дегидрогеназа Характеристика таксономических групп гомоферментативных молочнокислых бактерий Род и подрод бактерий Морфология и особенности деления клеток Конфигурация молочной кислоты Наиболее распространенные виды Род Streptococcus сферические или овальные клетки; делятся в одной плоскости, в результате образуются пары или цепочки клеток D S. faecalis S. lactis Род Pediococcus кокки; делятся в двух плоскостях, в результате образуются тетрады клеток DL P. cerevisiae Род Lactobacillus палочки; делятся в одной плоскости, образуют пары или цепочки клеток L D D DL DL L L. delbruckii L. bulgaricus L. lactis L. jensenii L. plantarum L. casei СООН | С=О | СН 3 НАДН НАД СООН | СНОН | СН 3 Неподвижные, неспорообразующие грамположительные бактерии размером 0,5-0,8 x 2,0-9,0 мкм. Lactobacillus bulgaricus

Изображение слайда
22

Слайд 22: Использование полилактатов

Средства личной гигиены, защитная одежда, фильтры, посуда, упаковка для пищевых и др. продуктов, пленка. Молочная кислота (Е 270) образуется в процессе молочнокислого брожения и, благодаря низкому значению рН, широко используется в качестве консерванта при изготовлении сыра и целого ряда других молочных продуктов.

Изображение слайда
23

Слайд 23: Технологическая схема получения молочной кислоты

На сегодняшний день в Росcии ОАО «СКиМК» - единственное предприятие, выпускающее молочную кислоту промышленным способом. Производительность завода - 2000 тонн в год

Изображение слайда
24

Слайд 24: Пропионовокислое брожение

В род Propionibacterium входят грамположительные, неподвижные, не образующие спор палочковидные бактерии, размножающиеся бинарным делением. В зависимости от условий культивирования и цикла развития форма клетки может меняться до кокковидной, изогнутой или булавовидной. Типовой вид — P. freudenreichii. Е280 пропионовая кислота, Е281 пропионат натрия, Е282 пропионат кальция, Е283 пропионат калия, Пропионовая кислота и ее соли (Е 280-283) рекомендуются в качестве основного консерванта (или в комбинации с сорбиновой кислотой и ее солями) для сыроварения. Пропионаты также используются при производстве других молочных продуктов и в хлебопечении.

Изображение слайда
25

Слайд 25: Уксуснокислые бактерии

Уксуснокислые бактерии, выделенные в роды Gluconobacter и Acetobacter, могут получать энергию, осуществляя неполное окисление ряда органических соединений. Это грамотрицательные бесспоровые палочки, слабоподвижные за счет перитрихиально или полярно расположенных жгутиков, или неподвижные. Облигатные аэробы. К числу окисляемых соединений относятся одноатомные спирты, содержащие от 2 до 5 углеродных атомов, а также многоатомные спирты — производные сахаров. Окисление первичных спиртов приводит к образованию кислот. Например, этанол с помощью соответствующих дегидрогеназ окисляется до ацетата: С 2 Н 5 ОН                       CH 3 -CHO CH 3 -CHO CH 3 -CОOН Вторичные спирты окисляются до кетонов: CH 3 -CHOH-CH 3 CH 3 -CO-CH 3. Многоатомные спирты окисляются этими бактериями в альдозы и кетозы, например: сорбит ® сорбоза; глицерин ® диоксиацетон. Альдозы и кетозы могут далее окисляться в соответствующие кислоты.

Изображение слайда
26

Слайд 26: Производство уксуса

Продуцент Acetobacter aceti Компоненты питательной среды Этиловый спирт, хлорид аммония, сульфат магния, монофосфат калия рН питательной среды 3,0…3,2 Температура культивирования 28 → 25 °С Режим аэрации 0,35…0,4 → 0,1…0,15 м3 / м3·мин Продолжительность культивирования 7…10 суток Содержание уксусной кислоты в культуральной жидкости От 6…7 % до 9…14 % Выращивание бактерий ведут при температуре 28…37 °С при рН среды 3,0…3,2 при концентрации спирта 7…15 %. После накопления 8 %-ной уксусной кислоты развитие бактерий замедляется и при ее содержании в пределах 12…14 % рост бактерий полностью прекращается. Из 100 л безводного спирта получают 75…90 кг уксусной кислоты.

Изображение слайда
27

Слайд 27: ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ УКСУСА ИЗ РАЗЛИЧНОГО СЫРЬЯ

Изображение слайда
28

Слайд 28: Получение L-аскорбиновой кислоты

Ферментацию G.oxydans проводят на средах, содержащих сорбит (20%), кукурузный или дрожжевой экстракт, при интенсивной аэрации (8-10 г О2/л/ч). Выход L-сорбозы может достичь 98% за одни-двое суток. D-sorbitol dehydrogenase (EC 1.1.99.21)

Изображение слайда
29

Слайд 29: ПОЛУЧЕНИЕ ДИОКСИАЦЕТОНА

Бактерии G luconobacter oxydans 8% глицерина, 0,2% монокалийфосфата, 1% (по сухой массе) дрожжевого экстракта. Выращивание биомассы 36 ч при 28 о С. Клетки бактерий отделяют от питательной среды центрифугированием и отмывают водопроводной водой от посторонних примесей. Подготовленную таким образом биомассу помещают в биореактор и заливают двумя литрами раствора состава: глицерин 10%, монокалийфосфат 0,2% и водопроводная вода. Процесс биотрансформации ведут в аэробных условиях при интенсивном перемешивании, поддерживая температуру 28 о С и рН 5,0 48 ч. Диоксиацетон 9,6% (96%).

Изображение слайда
30

Слайд 30: Ориентировочные дозы внесения моногидрата лимонной кислоты в различные продукты

Наименование продукта Содержание лимонной кислоты, % Твердые карамели 0,8-1,5 Желейные карамели 0,5-1,5 Кислое драже 1,0-2,0 Торты и пирожные 0,2-0,4 Мороженое 0,2-0,5 Соки 0,1-0,3 Безалкогольные напитки 0,2-0,4 Вина 0,1-0,2 Ликеры 0,3-0,5 Овощные и фруктовые консервы 0,1-0,7 Рыбные консервы опускание в 2% раствор Мясные консервы 0,2-0,5 Кремы, лосьоны 0,05-0,15 Выпечка 0,5-1,0 Детское питание 0,02-0,04 Жиры, маргарины 0,01-0,05 Е330 ОАО «Белгородский завод лимонной кислоты (Цитробел)» по объему производства лимонная кислота является одним из главных продуктов микробного синтеза, мировой объем ее производства достигает 400 тыс. тонн в год (около 325 млн евро)

Изображение слайда
31

Слайд 31: ПОЛУЧЕНИЕ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ

Aspergillus niger. 1 – гифы; 2 – конидиеносец; 3 – пузырек; 4 – стеригмы первого ряда; 5 – стеригмы второго ряда; 6 – конидии; 7 – опорные клетки.

Изображение слайда
32

Слайд 32: ЦИКЛ КРЕБСА

Изображение слайда
33

Слайд 33: ЦИКЛ КРЕБСА

Изображение слайда
34

Слайд 34

Технологическая схема производства лимонной кислоты

Изображение слайда
35

Слайд 35

Изображение слайда
36

Слайд 36

36 Рост Aspergillus niger и образование лимонной кислоты 1 – титруемая кислотность среды (в пересчете на лимонную кислоту); 2 – лимонная кислота; 3 – сахар в среде; 4 – масса мицелия; 5 – рН среды

Изображение слайда
37

Слайд 37

Изображение слайда
38

Последний слайд презентации: Экологический цикл производства и применения биоэтанола

38 Получение лимонной кислоты Микробиологическое получение целевых продуктов. Аминокислоты

Изображение слайда