فرایند تولید سرکه از انگور

تولید سرکه و الکل ازانگور از دیر باز مورد توجه بوده و با گذر زمان و ورود به عصر صنایع مدرن روش های مختلفی جهت استحصال این دو محصول که کاربردهای فراوانی در صنایع غذایی و دارویی دارند، پایه گذاری شده است.

در این مقاله سعی شده تا علاوه بر معرفی خط تولید سرکه و الکل به تشریح فرآیند تولید سرکه و الکل بپردازیم . اطلاعات این مقاله برای تهیه طرح توجیهی تولید سرکه از الکل و همچنین امکانسنجی تولید الکل از انگور شما مفید خواهد بود لذا تا پایان همراه کانون مشاوران صنعتی ایران بمانید و ما را از نظراتتان بهره مند سازید.

سرکه ، نوعي ماده پاک کننده خنثي (منظور از خنثي داشتن ثابت اسيدي بازي 7 است)و ارزان قيمت است که به محيط زيست هم هيچ آسيبي نمي‌رساند (بر خلاف برخي مواد پاک کننده). معمولاً از سرکه سفيد براي پاک کردن استفاده مي‌شود. براي مثال ، مخلوط آب و سرکه (يک قسمت سرکه و چهار قسمت آب) قادر است تا شيشه‌هاي پنجره را بخوبي تميز کند. اگر احساس مي‌کنيد که پس از تميز کردن شيشه‌ها با سرکه ، شيشه‌ها چرب شده‌اند، نصف قاشق غذاخوري صابون مايع به مخلوط اضافه کنيد. اين صابون مايع هر گونه لک و چربي شيشه را از بين مي‌برد.

لوله ها را مي‌توان با استفاده از مخلوط سرکه سفيد و جوش شيرين تميز کرد. پس از مدت زمان معين ، چند گالن آب داخل لوله بريزيد تا اثر سرکه و جوش شيرين کاملاً از بين برود.

از سرکه در کشور چين بعنوان نوعي داروي خانگي استفاده مي‌شود. معمولاً سرکه را براي جلوگيري از پخش ويروس سارس و ذات الريه مورد مصرف قرار مي‌دهند. بنابراين سرکه خاصيت ضد ويروسي دارد. همان طور که مي‌دانيد، هيدروژن ، براي نابود کردن باکتري و ويروس‌هاي مواد غذايي پيش از نگهداري غذا در يخچال به کار مي‌رود. براي تهيه اسپري‌هايي که بمنظور کنترل بيماري ذات الريه ، معمولاً در قاره آسيا مورد استفاده قرار مي‌گيرند، 5 درصد اسيد استيک و 3 درصد هيدروژن را با هم مخلوط مي‌کنند.

نقشه فرآيندي واحد تولید سرکه و الکل

روش توليد سرکه و الکل

روش هاي توليد سرکه و الکل همگي به غير از روش غشايي با تخمير در ارتباط است. طراحيفرايند تخمير صنعتي نياز به موارد زير دارد:

محيط کشت خالص از ارگانيسم انتخاب شده در مقدار مناسب و در وضعيت فيزيولوژيکي صحيح.
محيط کشت دقيق و استريليزه براي رشد ارگانيسم.
فرمانتور (دستگاهي که تخمير درآن صورت مي‌گيرد) کوچک براي رشد و شروع فرايند در اندازه کوچک و بعد انتقال آن به فرمانتوز بزرگ.
فرمانتور توليد کننده يا مدل بزرگ که بتوانند حجم‌هاي وسيعي از ارگانيسم مورد نظر را جاي دهد.

ابزارهايي جهت:

:: طراحي محيط کشت در وضعيت پايدار
:: جداسازي سلولها
:: جمع آوري مواد شناور
:: تخليص محصول
:: قسمت بيرون ريزنده

همچنين فرمانتورها و بيو اکتورها (براي کشت سلولهاي جانوري و گياهي استفاده مي‌شوند نه ميکرو ارگانيسم ها) مجهز شده اند با يک هوا دهنده براي تامين اکسيژن در فرايندهاي هوازي و نيز يک حرکت دهنده براي يکنواخت ساختن غلظت محيط کشت و يک ترموستات براي تنظيم دما و دتکتور pH و وسيله‌هاي کنترلي مشابه ديگر.

نيازمندي‌هاي محيط کشت

سيستم‌هاي زيادي امروزه بوسيله کامپيوتر کنترل مي‌شوند که شرايط مناسب را براي رشد ارگانيسم‌ها تامين مي‌کنند. از جمله آن شرايط: ترکيبات شيميايي خاص به عنوان ماده غذايي يا واسط رشدي ، pH ، دما ، خلوص ارگانيسم کشت رشد و… که در رشد کثيري و در نتيجه در توليد بيو مس و نيز ترکيبات مختلف تاثيرگذار است. منابع غذايي براي تخمير صنعتي به صورت زير مي‌باشد:

منبع کربن:

:: قند ذرت ، نشاسته ، سلولز
:: قند نيشکر ، چغندر
:: شير
:: چربي‌هاي گياهي
:: ذره‌هاي نفت خام

منبع نيتروژن:

:: ذرت ، شيره لوبيايي جوشيده همراه شير
:: نمکهاي آمونياکي يا آمونياک خالص
:: نيترات
:: هوا

منبع فسفر:

:: نمکهاي فسفات

انواع سيستم‌هاي کشتي در تخمير صنعتي

1-پردازش دسته‌اي

در اين روش ، در مرحله stationary يا سکون ، محيط کشت تخريب مي‌گردد تا بيو مس و ترکيبات اضافه شده و جديد را برداشت کنند. بهترين جهت مثبت اين روش ، سطح مناسب بازده است و نقطه منفي آن ، مواد زائد غذايي استفاده نشده توسط ارگانيسم‌ها مي‌باشد.

2-مداوم

در اين روش ، محيط کشت بر اساس يک يا دو ترکيب محدود کننده طراحي مي‌شود. زمانيکه مقدار اوليه اين ترکيبات ، کم باشد، رشد متوقف نشده و به وضعيت سکون مي‌رسد. اما رشد دوباره با افزودن ترکيب محدود کننده آغاز مي‌گردد و چون اين روش ، بوسيله ماده محدود کننده ، کنترل مي‌شود، به اين روش کموستات هم مي‌گويند.

3-روش پردازش دسته اي – تغذيه اي

در اين نوع ، يک تحريک کننده محيط کشت بطور مداوم يا پريوديک اضافه مي‌گردد. در اين روش ، فرمانتور براي حجم‌هاي بزرگي طراحي شده است. توليد پني سيلين که يک متابوليت ثانويه است، با اين روش صورت مي‌گيرد که داراي دو مرحله است: يکي فاز شروع که با فاز ايديو دنبال مي شود که در سطح پائين فنيل استات اسيد بطور مداوم پني سيلين توليد مي‌گردد. اما در غلظت بالا ، فنيل استات اسيد ، به عنوان ماده سمي براي ارگانيسم‌ها مي‌باشد.

4-توليد آنزيم‌ها توسط تخمير صنعتي

توليد صنعتي آنزيم‌ها ، براي توليد اقتصادي غذا و نوشيدني نيازمند است. آنزيمها همچنين در آناليزهاي صنعتي و تکنيکي استفاده مي‌شوند و امروزه به پودرهاي شوينده (مثل سلولاز ، پروتئاز ، ليپاز) افزوده مي‌شوند. آنزيمهاي توليد شده بوسيله محيطهاي کشت جانوري يا گياهي يا ميکروبي يا در فاز تروپوفاز مثل آميلاز و يا در ايديوفاز صورت مي‌گيرد.

محصولات غذايي در صنعت

يک دامنه وسيعي محصولات مثل کره ترش ، ماست ، پنير ، نان ور آمده ، نوشيدني‌هاي الکلي ، سرکه ، سبزيجات خشک شده ، ترشيجات و… ، از طريق فرايندهاي تخمير ميکروبي توليد مي‌شوند. رفته رفته ، از گونه‌هاي مناسب‌تر ارگانيسم‌ها و فرايندهاي بهتر استفاده مي‌شود تا محصولات به قيمت مناسب‌تر به فروش برسند

روش های تهیه سرکه

الف- روش سريع :

آب انگور يا هر محصول قند دار ديگري را در داخل ظروف سر خالي و سر باز ريخته تا تخمير الکلي و اسيدي توسط مخمر ها انجام پذيرد. در اين روش احتمال آلودگي و رشد کپک هاي سطحي زياد بوده و در صورت بروز چنين آلودگي هايي ممکن الکل و اسيد محلول توسط اين مخمر ها و کپک ها به مواد ديگري تبديل شوند و سرکه نامرغوب شود.

ب- روش هوادهي و هوادمي :

در اين روش از مخمر ها استفاده مي شود و در طي آن ابتدا مواد قندي موجود در ميوه ها به الکل تبديل شده و سپس الکل توليد شده به کمک هوادهي و هوادمي به سرکه تبديل مي شود.

ج-روش غشا:

در اين روش پس از آبگيري از آب انگور و قرار دادن آن در ظروف سرباز، پس از ايجاد الکل يا سرکه در ظروف توسط فيلتر پرس به سمت غشا هاي آنيونيکي منتقل شده و در آنجا عمليات جداسازي انجام مي شود.

اين روش فعلا در ايران موجود نبوده و به علت کنترل بالا و سرعت بالا نياز به اپراتوري حرفه اي دارد اما اين روش در کشور هاي توسعه يافته مانند آلمان و اتريش بسيار پرکاربرد است.

شايان ذکر است هزينه سرمايه گذاري اين روش بسيار بالا بوده و تامين هزينه آن در ايران مشکل ساز خواهد بود اما در صورت تامين اعتبار اين روش تا 3 برابر بازدهي بالاتري خواهد داشت .

از مشکلات موجود در تخمير تعيين بازده و ثابت نگاه داشتن فرمولاسيون آن است. در واقع اگر اين مخمرها در محيط کشت گلوکز و در حضور اکسيژن کافي قرار گيرند، به شدت تقسيم شده ، اکسيژن جذب کرده ، دي‌اکسيدکربن آزاد مي‌سازند. بيشترين سرعت واکنشهاي ناشي از تنفس و شدت اکسيداسيون گلوکز اين مخمرها که از گروه آسکوميست هستند هنگامي است که تنفس هوازي دارند اگر اين مخمرها در داخل يک ظرف در بسته کشت داده شوند پس از مصرف اکسيژن محدود و معين داخل ظرف و آزاد ساختن گازکربنيک ديگر قادر به تنفس عادي نبوده ، شروع به تخمير باقي مانده مواد مي‌کنند. آغاز تخمير ايجاد اکسيدکربن همراه با الکل اتيليک است و بوي الکل اتيليک در اين هنگام وقوع عمل تخمير را در محيط کشت معلوم مي‌کند.

C6H12O6————>2C2H5OH + 2CO2 : ∆G = -33 Kcal تخمير

C6H12O6 + 6O2————>6CO2 + 6H2O : ∆G = 686 Kcal_تنفس

تخمير هميشه با تشکيل الکل همراه نيست،

در تخمير ترکيبات ديگري مانند گليسيرول نيز بوجود مي‌آيند. پيدايش ترکيبات فرعي غير از الکل در پديده تخمير و حضور اين ترکيبات در محيط عمل از نظر ادامه تغيير اهميت فراوان دارد. رشد مخمرها در شرايط تخميري (تنفس بي‌هوازي) بسيار کند است، در شرايط تخمير انرژي آزاد شده از مقدار معيني مواد قندي مانند يک گرم گلوکز محلول ، درحدود 21 بار کمتر از حالت تنفس عادي (هوازي است) انرژي حاصل از پديده تخمير بيشتر به صورت حرارت تلف مي‌شود.

محيط در حال تخمير نسبت به محيطي که در آن تنفس عادي صورت مي‌گيرد بسيار گرم‌تر است. تخمير الکلي تحت اثر مجموعه در همي‌ از آنزيم‌هاي درون سلولي به نام (زيماز) صورت مي‌گيرد. مجموعه آنزيمي هنگامي که مخمرهاي آن زنده باشند بيشترين اثر تخميري را دارند. بازده تخميري آنزيمها در خارج از سلول بسيار ضعيف‌تر از آنزيم‌هاي داخل سلول زنده است. بين اثر طبيعي آنزيم‌ها ، نيروي زيستي و ساختار سلولي مخمرها بستگي‌هايي وجود دارد و به اصطلاح تخمير پديده‌اي درون سلولي است و آنزيم‌هاي استخراج شده از مخمرها در خارج از سلول بخش مهمي از قدرت تخميري خود را از دست مي‌دهند.

هنگامي ذخاير قندي در يک بافت پيش مي‌آيد که در شرايط عادي در معرض هوا قرار داشته و در آن تنفس بي هوازي پيش آيد. اگر بخشي از يک بافت داراي ذخيره مواد قندي باشد ، مانند قطعاتي از غده چغندر و بخش مياني ميوه‌هاي آبدار و شيرين مثل انگور ،آنرا داخل يک ظرف در بسته با مانومتر قرار دهيم، در بافت‌هاي قطعات مزبور ابتدا تنفس عادي با جذب اکسيژن و دفع دي‌اکسيدکربن صورت مي‌گيرد. از آنجا که اکسيدکربن حاصل از تنفس عادي بعدا در داخل شيره واکوئلي سلولهاي بافت حل مي‌شود، فشار داخلي ظرف با جذب اکسيژن موجود به تدريج کم مي‌شود و هنگامي که اکسيژن درون ظرف تمام شود، به ناچار شرايط بي‌هوازي (تخمير) پيش آمده ، با ازدياد تدريجي اکسيدکربن و الکل در ظرف ، بالا رفتن فشار داخلي آن شروع مي‌شود.

تخمير بوسيله خود بافتها و بدون حضور ميکروارگانيسم‌ها و مخمرها صورت گرفت. اين تخمير که در کليه بافتهاي گياهي ، ميوه‌هاي سبز مانده در تاريکي و حتي در جلبکها و قارچها نيز کم و بيش ديده مي‌شود، تخمير درون بافتي و عاري از مخمر مي‌گويند. تخمير درون بافت بسياري از دانه‌هاي جوان مانند نخود که پوسته آن نسبت به اکسيژن تا اندازه‌اي قابل نفوذ است و همچنين در بيشتر ميوه‌هاي آبدار که اکسيژن در بافتهاي داخلي آنها معمولا کم است امري عمومي است.

به خصوص اگر مقدار زيادي ميوه در يک جا انبار شود، موجبات و شرايط تخمير در آنها کاملا فراهم مي‌شود. با توجه به مطالب فوق و تخمير درون بافتي ، بايد آن را پديده‌اي عمومي در گياهان دانست و توجه به اين امر که آنزيم‌هاي تشکيل دهنده زيماز منشا گياهي دارند، تخمير را بايد امري طبيعي در گياهان به شمار آورد. پديده تخمير درون بافتي با مرگ سلولهاي بافت مورد تخمير معمولا ارتباط ندارد، اگر بافتهاي در حال تخمير در هواي آزاد قرار داده شوند، تخمير دروني آنها متوقف شده تنفس عادي مجددا آغاز مي‌شود. تخمير در گياهان فقط از نوع الکلي نيست همراه با ايجاد الکل ترکيبات ديگري مانند اسيد سيتريک ، اسيد ماليک ، اسيد اکساليک و اسيد تارتاريک نيز کم و بيش بوجود مي‌آيند.

شدت تخمير و اندازه گيري آن

شدت تخمير را با قرار دادن اندام داراي ذخيره قندي مانند دانه‌ها ، غده‌ها و يا ميوه‌ها در يک محيط فاقد اکسيژن و داراي ازت مي‌توان به دقت اندازه گرفت و براي اين سنجش از روش اندازه گيري دي‌اکسيدکربن آزاد شده نيز مي‌توان استفاده کرد. ولي چون واکنشهاي ديگر همزمان با تخمير مي‌توانند CO2 متصاعد کنند اين روش ممکن است دقيق نباشد. بنابراين اندازه گيري مقدار الکل توليد شده از تخمير معمولا بهتر مي‌تواند معرف و تعيين کننده شدت تخمير باشد. مقدار الکل حاصل از تخمير در واحد زمان در يک ترکيب قندي تقريبا معادل همان نسبتي است که از اندازه گيري شدت تنفس به دست مي‌آيد.

مکانيزم تخمير

مکانيسم تخمير الکلي تقريبا مشابه مکانيزم تنفس عادي است و در بيشتر پيامدهاي واکنشي ، همانند هم هستند. براي مطالعه مکانيسم تخمير ، به واکنشهاي تخمير الکلي مي‌پردازيم. تخمير الکلي فقط روي گلوسيدها صورت گرفته ، خود شامل دو مرحله است:

مرحل اول :تولید سرکه

انتهاي پيامدهاي واکنشي که حالت زنجيره‌اي دارند، همان مسير EMP يا گليکوليز است که به تشکيل اسيد پيروويک ختم مي‌شود.

مرحله دوم :تولید سرکه

با تجزيه اسيد پيروويک که خود سرآغاز پيامدهاي واکنشي جداگانه‌اي است که به هيچ وجه ادامه يا بخشي از مسير گليکوليز نيست شروع مي‌شود. اسيد پيروويک با آنکه در آخر مسير گليکوليز و پايان تمام پيامدهاي زنجيره‌اي آن مانند هگزوزها ، تري اوزها و همه اوزهاي شکسته و تخريب يافته قرار دارد خود از گلوسيدها به شمار نمي‌آيد. شروع تخمير الکلي از راه گليکوليز با استالوئيد است. استالوئيد را مي‌توان بوسيله سولفيت سديم از عصاره‌هاي تخميري به صورت بي‌سولفيت جدا و استخراج نمود. در تخمير الکلي به ازاي مصرف هر مول گلوکز دو مول NADPH2 دو مول ATP و دو مول اسيد پيروويک حاصل مي‌شود.

در دومين مرحله تخمير که تبديل اسيدپيروويک به الکل اتيليک است N ADH2 حاصل از مسير گليکوليز مصرف و تبديل شده ، از تمام واکنشها فقط دومول ATP که حاصل از فسفريلاسيون‌هاي وابسته به متابوليتهاي اين مرحله است باقي خواهد ماند واکنش کلي تبديل گلوکز به الکل اتيليک بطور خلاصه عبارت است از:

C6H12O62CH3CH2OH+2CO2 + 2ATP

بازده نظري تخمير در حدود 44% و کمي بيش از بازده تنفس است. تجزيه گلوکز در واکنشهاي تخميري ناقص بوده از آن فقط 2 مول ATP حاصل مي‌شود. در فرآيندهاي تنفس تجزيه گلوکز بطور کامل صورت گرفته ، 36 مول ATP از آن نتيجه مي‌شود.

:: جهت سفارش تدوین طرح توجیهی با مهر مورد تایید بانکها ( جهت اخد وام بانکی و مصوبه و مجوز ) و یا خرید همه پکیجهای طرحهای کسب و کار توجیهی و یا دانلود طرح توجیهی رایگان و دانلود رایگان پروژه های کارآفرینی صنعتی معدنی خدواتی جهانگردی گردشگری ایرانگردی و طرح های تجاری کشاورزی و طرحهای زودبازده ی دامداری و دامپروری روی لینک مربوطه کلیک نمایید .

sv;i | j,gdn sv;i | hg;g |

منبع : http://www.iranicc.ir