Enzimes és fermentációs folyamatok hatékonyságának nyomon követése dielektromos mérésekkel Agrártudományi

35 OTDK, Agrártudományi Szekció, Környezetbiotechnológiai Tagozat.

Enzimes és fermentációs folyamatok hatékonyságának nyomon követése dielektromos mérésekkel

Hallgató: Kovács Tamás
Szak: Okleveles Élelmiszermérnöki, Képzés típusa: msc, Intézmény: Szegedi Tudományegyetem, Kar: Mérnöki Kar

Témavazetők: Dr. Beszédes Sándor - főiskolai docens, Szegedi Tudományegyetem Mérnöki Kar ,
Jákói Zoltán - PhD hallgató, Szegedi Tudományegyetem Mérnöki Kar

Az utóbbi néhány évtizedben a különböző megújuló energiaforrások iránti igény jelentősen megnőtt, egyik fontos képviselője a biomassza, mely többek között folyékony energiahordozók pl. bioetanol előállítására használható fel. A bioetanol magas szénhidrát-tartalmú melléktermékből is gyártható pl. kukoricacsutka, mely magas cellulóztartalommal rendelkezik. A cellulózt azonban előzetesen cukrosítani kell azért, hogy az élesztők el tudják végezni a fermentációt.
Annak érdekében, hogy meggyőződjünk, hogy az imént említett két folyamat rendben zajlik-e le, megfelelő ellenőrző rendszer felállítását teszi szükségessé. Erre a célra alkalmas lehet a dielektromos tulajdonságok (dielektomos állandó, dielektromos veszteségi tényező) mérése, erre a kérdésre kerestem választ a kutatásaim során. Ezen felül vizsgáltam a mikrohullámú előkezelés hatását az említett folyamatokra.
Alapanyagként magas cellulóz-tartalmú kukoricacsutka-frakciókat használtam fel. A hidrolízishez Cellic Ctec 2 enzimkeveréket használtam fel. A minták egy részét mikrohullámmal előkezeltem Labotron 500 mikrohullámú berendezéssel, amellyel 250 W és 500 W értékeken lehet kezeléseket végrehajtani. A dielektromos tulajdonságokat DAK-3.5 típusú dielektromos szenzorhoz kapcsolt ZVL3 vektor hálózati analizátorral hajtottam végre, 200 MHz és 2400 MHz tartományban. A minták redukáló cukortartalmát DNSA alapú spektrofotometriás analitikai módszerrel határoztam meg.
A dielektromos mérések eredményei alapján a következő következtetések vonhatók le. A frekvencia növekedésével a dielektromos állandó értéke csökkent, a dielektromos veszteségi tényező értéke pedig nőtt. Azt is meg lehetett állapítani, hogy a napok előrehaladtával mindkét dielektromos tulajdonság értéke csökkent. Megállapítható az, hogy a különböző napokon mért dielektromos állandó értékek különbségei nagyobb mértékűek, emiatt alkalmasabb az enzimes hidrolízis nyomon követésére.
A kísérleti munka második fele pedig az alkoholfermentációs folyamatok nyomon követhetőségéről szólt. A dielektromos mérések eredményei alapján a következő következtetések vonhatók le. A napok előrehaladtával csökken a dielektromos állandó értéke. Ez annak tudható be, hogy az etanol ε’ értéke kisebb, mint a vízé. Megállapítható az is, hogy a dielektromos állandó és az alkoholkoncentráció között lineáris kapcsolat van.
A mikrohullámú előkezelés hatására kismértékben, de magasabb lett az előkezelt mintákban a redukáló cukor-koncentráció, valamint az etanol-koncentráció is.