Gyömbérsörtıl a kenyérig… Dr. Lepossa Anita tudományos munkatárs
Pannon Egyetem Mőszaki Kémiai Kutató Intézet
IV. Nyári Egyetem középiskolásoknak 2010. 06.27-07.02.
Élelmiszer- és üzemanyag elıállítás
Baktériumok
Élesztıgombák
A tej sajttá alakítását is mikroorganizmusok végzik
Lactococcus lactis
Mikroorganizmusok szerepe
Aspergillus penészbevonatok
Indigó-festék elıállítása Kelet-India Baptisia tinctoria
I.e. 6000:
Tény: legkorábbi feljegyzések a sör- és borkészítésrıl Tudomány: az emberiség felfedezi a fermentálás alapjait és alkalmazza azt gabonáknál és a szılınél I.e. 3000:
Tény: legkorábbi bizonyítékok a kenyérkészítésrıl. Tudomány: az emberiség felfedezi, hogy az élesztıt tartalmazó lisztet vízzel vagy tejjel keverve, a rugalmas, vastag anyag melegben (sütésnél) kiterjed 1665:
Tény: Robert Hooke, angol természetbúvár leírja a bolháról, madártollról és parafáról tett mikroszkópos megfigyeléseit Tudomány: az apró rekeszek, melyeket Hook megfigyelt a parafa vékony szeleteiben a kolostorokban élı szerzetesek celláira emlékeztette ıt, innen a sejt (cell) elnevezés. A mikroszkóp forradalmasította a tudományos világot. 1680:
Tény: Anton van Leeuwenhoek, holland természettudós elsıként figyelte meg a mikroszkóp alatt a tó vizében élı apró mikroszervezeteket, melyeket „szörnyecskéknak” nevezett el. Tudomány: Van Leeuwenhoek elsıként írt le különféle baktériumformákat.
1860:
Tény: Louis Pasteur, francia tudós kimutatta, hogy az élesztı a felelıs a cukor alkohollá alakulásáért levegı hiányában. Tudomány: A folyamatot, amelyet fermentálásnak neveztek el, széles körben alkalmazza az ipar. Pasztırızés – az a folyamat, melynek során az élelmiszert (tej, sajt, joghurt, sör, bor) bizonyos ideig magasabb hımérsékletnek teszik ki, hogy elpusztítsák a káros vagy nemkívánatos mikroorganizmusokat anélkül, hogy jelentısen megváltoztatná a termék ízét vagy állagát – szintén Pasteur megfigyelésein alapul. 1865:
Tény: Gregor Mendel, osztrák szerzetes borsónövényen végzett sorozatos megfigyelései. Tudomány: Mendel kidolgozta a genetika alapelveit, úgymint a dominancia, szegregáció és a független kombinálódás. 1910:
Tény: elsıként használnak mikroroorganizmusokat szennyvíztisztításra. Tudomány: felfedezik, hogy a mikroorganizmusok lebontják a szennyvízben lévı szerves anyagokat megakadályozva ezzel a növényi és állati hulladékok felhalmozódását.
1928:
Tény: Alexander Fleming, angol tudós egy kis londoni kórházban dolgozva megfigyelt az egyik agarlemez felszínén egy zöld penészbevonatot. Közelebbrıl megvizsgálva észrevette, hogy a penész közelében elpusztultak a baktérium-telepek. Tudomány: A penicillin felfedezése.
1953:
Tény: James Watson, amerikai biológus és Francis Crick, angol biofizikus felfedezte a DNS szerkezetét. Tudomány: a DNS kettıs spirál utat nyit a génmanipuláció elıtt.
1973:
Tény: Herbert Boyer és Stanley Cohen elsıként végzett sikeres rekombináns DNS-kísérletet. Tudomány: idegen DNS egy szegmensét építettek egy baktériumsejtbe mőködıképesen.
1975:
Tény: Brazília az alkohol mint üzemanyag program megvalósításába kezd. Tudomány: Alternatív energiaforrásokat találnak.
1976:
Tény: A Nemzeti Egészségügyi Hivatal (US) közzéteszi a géntechnológiai kísérletek szabályozására vonatkozó irányelveit. Tudomány: Szabályzatokkal igyekeznek megakadályozni az olyan genetikai manipulációkat, melyek káros életformák kialakulását eredményezhetik.
1979:
Tény: Engedélyezik a rekombináns DNS módszerrel elıállított inzulin humán célú felhasználását. Tudomány: A cukorbetegek számára nagyobb mennyiségben hozzáférhetı az inzulin.
1983:
Tény: A genetikailag módosított szervezetek környezetbe kerülését engedélyezik. Tudomány: Növekszik a termelés a kártevıknek jobban ellenálló vagy nagyobb termıképességő GMO-fajtáknak köszönhetıen. 1984:
Tény: Engedélyezik a rekombináns DNS-sel termelt humán növekedési hormon emberi felhasználását. Tudomány: Az agyalapi mirigy eredető törpeségben szenvedı gyermekek sikeres kezelése. 1984:
Tény: A génsebészeti technikák segítségével a kutatók nagy mennyiségő malária antigént állítanak elı kísérletekhez. Tudomány: Manuel E. Patarroyo, kolumbiai orvos és vegyész kifejleszti a malária elleni védıoltást, az elsı vegyi úton elıállított vakcinát.
Bioetanol folyamatábra keményítıre Biomassza termelés
Etanol tisztítás
Keményítı fiziko-kémiai elıkezelés
Glükóz fermentáció
Keményítı enzimes elıkezelés
Enzim gyártás: amiláz, glükoamiláz
Etanol kinyerés
Fermentációs maradék
Élesztı Saccharomyces cerevisiae
A mikrobák szaporodásának kinetikája
A fermentáció idıbeni lefutása
Alkohol % (v/v)
élesztıtömeg
10
alkohol
5
szénhidrát
10
Elı
30
Fı erjesztés
50
70 Erjesztési idı (h)
utó
A fermentorok általános szerkezeti felépítése
Ipari mezıgazdasági nyersanyagok (terméshozam-alkohol kinyerés) Nyersanyag Terméshozam (t/ha) Alkohol (hl/ha) Alkohol (t/ha) cukornád
54
36
2,88
cukorrépa
35
35
2,80
édes cirok
46
35
2,80
kukorica
5,7
22
1,76
búza
2,1
7-8
0,60
16-18
~17
1,40
burgonya/ batáta
Bioetanol felhasználás
Fermentációs maradék: szeszmoslék • 1 lit EtOH + 10 lit maradék – Takarmány kiegészítı – Energia: biogáz
