2. Use of cassava for bioethanol pr

2. Use of cassava for bioethanol production
2.1 Bioethanol production
Instead of chemical synthesis, the bioprocess, i.e. fermentation of simple sugars by
microorganism is nowadays used extensively to produce ethanol from renewable sugarcontaining
biomass. Important ones are sugar crops, starch crops, and lignocellulosic
materials derived from agricultural residues. The two former ones are recognized as the first
generation feedstock for bioethanol production while the last one is the second generation
feedstock. When ethanol is produced by yeast fermentation of sugar feedstock such as sugar
cane, molasses, sugar beet and sweet sorghum, yeast can directly consume simple sugars
and convert them to ethanol. However, starch and cellulose feedstock are a polymer of
glucose and cannot directly be utilized by yeast. They have to be converted or
depolymerized to glucose prior to yeast fermentation. Depolymerization or hydrolysis of
starch is much simpler and more cost effective than that of cellulosic materials and can be
achieved by acid or enzyme or a combination of both.
Starch is a polysaccharide comprising solely of glucose monomers which are linked together
by glycosidic bonds. It is composed of two types of glucan namely amylose, a linear glucose
polymer having only -1,4 glycosidic linkage and amylopectin, a branched glucose polymer
containing mainly -1,4 glycosidic linkage in a linear part and a few -1,6 at a branch
structure. Most starches contain approximately 20-30% amylose and the rest are
amylopectin. Some starches contain no amylose such as waxy corn starch, waxy rice starch,
amylose-free potato, amylose-free cassava and some have very high amylose contents upto
50-70% as in high amylose maize starches. These two polymers organize themselves into
semi-crystalline structure and form into minute granules, which are water insoluble. Starch
granules are less susceptible to enzyme hydrolysis. Upon cooking in excess water, the
granular structure of starch is disrupted, making glucose polymers become solubilized and
more susceptible to enzyme attacks. At the same time, the starch slurry becomes more
viscous. This process is known as gelatinization and the temperature at which starch
properties are changed is named as gelatinization temperatures. Different starches have
different gelatinization temperatures, implying different ease of cooking. Cassava starch has
a lower cooking temperature, relatively to cereal starches; the pasting temperatures for
cassava, corn, wheat and rice are 60-65, 75-80, 80-85 and 73-75C (Swinkels, 1998;
Thirathumthavorn & Charoenrein, 2005).
The starch hydrolysis by enzymes is a two-stage process involving liquefaction and
saccharification. Liquefaction is a step that starch is degraded by an endo-acting enzyme
namely -amylase, which hydrolyzes only -1,4 and causes dramatically drop in viscosity of
cooked starch. Typically, liquefying enzymes can have an activity at a high temperature (>
85C) so that the enzyme can help reduce paste viscosity of starch during cooking. The
dextrins, i.e. products obtained after liquefaction, is further hydrolzyed ultimately to
glucose by glucoamylase enzyme which can hydrolyze both -1,4 and -1,6 glycosidic
linkage. Glucose is then subsequentially converted to ethanol by yeast. By the end of
fermentation, the obtained beer with approximately 10%v/v ethanol, depending on solid
loading during fermentation, is subjected to distillation and dehydration to remove water
and other impurities, yielding anhydrous ethanol (Figure 1).

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

2. การใช้มันสำปะหลังสำหรับผลิต bioethanol2.1 ผลิต Bioethanolแทนสารเคมีสังเคราะห์ bioprocess เช่นหมักน้ำตาลง่ายโดยจุลินทรีย์ในปัจจุบันใช้อย่างกว้างขวางในการผลิตเอทานอลจาก sugarcontaining ทดแทนชีวมวล คนมีน้ำตาลพืช แป้งพืชที่สำคัญ และ lignocellulosicวัสดุที่มาจากเกษตรตกค้าง มีการรับรู้อดีตสองเป็นครั้งแรกสร้างวัตถุดิบสำหรับผลิต bioethanol ขณะสุดท้าย รุ่นที่สองวัตถุดิบ เมื่อผลิตเอทานอล โดยยีสต์หมักวัตถุดิบน้ำตาลเช่นน้ำตาลเท้า กากน้ำตาล นทาน และข้าวฟ่างหวาน ยีสต์โดยตรงสามารถใช้น้ำตาลได้อย่างง่าย ๆและแปลงให้เป็นเอทานอล อย่างไรก็ตาม วัตถุดิบแป้งและเซลลูโลสเป็นพอลิเมอร์ของน้ำตาลกลูโคส และไม่สามารถใช้ประโยชน์ได้ โดยยีสต์โดยตรง พวกเขาจะต้องแปลง หรือdepolymerized กับกลูโคสก่อนหมักยีสต์ Depolymerization หรือไฮโตรไลซ์ของแป้งมากเรียบง่าย และมีต้นทุนประสิทธิภาพกว่าที่การผลิต cellulosic และสามารถทำได้ ด้วยกรด หรือเอนไซม์ หรือใช้ทั้งสองอย่างแป้งเป็น polysaccharide ประกอบด้วยกลูโคส monomers ซึ่งเชื่อมโยงกันเท่านั้นโดยพันธบัตร glycosidic ประกอบด้วยสองประเภท glucan คือปรับ ระดับน้ำตาลในเส้นพอลิเมอร์ที่มีความเชื่อมโยง glycosidic 1,4 เท่าและ amylopectin เมอร์กลูโคสแบบแยกสาขาประกอบด้วยความเชื่อมโยง glycosidic 1,4 ส่วนใหญ่ในส่วนเชิงเส้นและ 1,6 กี่ที่สาขาโครงสร้างการ ประมาณ 20-30% และประกอบด้วยสมบัติส่วนใหญ่ และส่วนที่เหลือเป็นamylopectin สมบัติบางอย่างประกอบด้วยปริมาณแอมิโลสไม่เช่นแป้งข้าวโพดแว็กซี่ แป้งแว็กซี่ฟรีและมันฝรั่ง มันสำปะหลังและฟรี และบางส่วนมีปริมาณแอมิโลสสูงมากสำหรับเนื้อหา50-70% ในข้าวโพดปรับสมบัติ โพลิเมอร์เหล่านี้สองจัดระเบียบตัวเองเป็นโครงสร้างกึ่งผลึกและฟอร์มเป็นเม็ดนาที ซึ่งไม่ละลายน้ำ แป้งเม็ดมีน้อยความไวต่อเอนไซม์ไฮโตรไลซ์ เมื่อหุงในน้ำส่วนเกิน การgranular โครงสร้างของแป้งอยู่ระหว่างสองวัน ทำ solubilized กลายเป็นโพลิเมอร์ของน้ำตาลกลูโคส และยิ่งไวต่อการโจมตีของเอนไซม์ ในเวลาเดียวกัน น้ำแป้งจะเพิ่มมากขึ้นความหนืด กระบวนการนี้เรียกว่า gelatinization และอุณหภูมิที่แป้งที่มีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติชื่อเป็น gelatinization อุณหภูมิ มีสมบัติแตกต่างกันอุณหภูมิต่าง ๆ gelatinization หน้าที่ง่ายแตกต่างกันของอาหาร แป้งมันสำปะหลังได้ไข้ทำอาหารต่ำ ค่อนข้างจะธัญพืชสมบัติ อุณหภูมิวางสำหรับมันสำปะหลัง ข้าวโพด ข้าวสาลี และข้าวได้ 60-65, 75-80, 80-85 และ 73-75C (Swinkels, 1998Thirathumthavorn & Charoenrein, 2005)ไฮโตรไลซ์แป้ง โดยเอนไซม์เป็นกระบวนการสองขั้นตอนเกี่ยวข้องกับ liquefaction และsaccharification Liquefaction คือ ขั้นตอนที่แป้งจะเสื่อมโทรม โดยเอนไซม์ทำหน้าที่ endoคือ-amylase ที่ hydrolyzes -1,4 เท่านั้น และสาเหตุที่ลดลงอย่างมากในความหนืดของแป้งสุก โดยปกติ liquefying เอนไซม์ได้กิจกรรมที่อุณหภูมิสูง (>85C) เพื่อให้เอนไซม์สามารถช่วยลดความหนืดวางของแป้งระหว่างทำอาหาร ที่dextrins เช่นผลิตภัณฑ์ที่ได้รับหลังการ liquefaction เป็นอีก hydrolzyed ที่สุดเพื่อกลูโคส โดยเอนไซม์ glucoamylase ซึ่งสามารถ hydrolyze  1,4 และ-1,6 glycosidicเชื่อมโยง น้ำตาลกลูโคสแล้ว subsequentially แปลงเป็นเอทานอล โดยยีสต์ โดยสิ้นสุดหมัก เบียร์ได้รับ มีประมาณ 10%v/v เอทานอล ขึ้นอยู่กับของแข็งโหลดระหว่างหมัก จะอยู่ภายใต้การกลั่นและการคายน้ำให้เอาน้ำและสิ่ง สกปรกอื่น ๆ ผลผลิตเอทานอลได (1 รูป)

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

2. การใช้มันสำปะหลังในการผลิตเอทานอล
2.1
การผลิตเอทานอลแทนการสังเคราะห์สารเคมี, กระบวนการชีวภาพคือการหมักน้ำตาลอย่างง่ายโดยจุลินทรีย์ที่ถูกนำมาใช้ในปัจจุบันอย่างกว้างขวางในการผลิตเอทานอลจาก sugarcontaining ทดแทนชีวมวล คนที่สำคัญเป็นพืชน้ำตาลข้าวแป้งและลิกโนเซลลูโลสวัสดุที่ได้มาจากสารตกค้างทางการเกษตร ทั้งสองคนที่ได้รับการยอมรับในอดีตเป็นครั้งแรกวัตถุดิบการผลิตสำหรับการผลิตเอทานอลในขณะที่คนสุดท้ายเป็นรุ่นที่สองวัตถุดิบ เมื่อเอทานอลที่ผลิตโดยการหมักยีสต์วัตถุดิบน้ำตาลเช่นน้ำตาลอ้อยกากน้ำตาลน้ำตาลหัวผักกาดและข้าวฟ่างหวานยีสต์โดยตรงสามารถกินน้ำตาลอย่างง่ายและแปลงให้เป็นเอทานอล แต่แป้งและวัตถุดิบเซลลูโลสเป็นพอลิเมอของกลูโคสและไม่สามารถนำไปใช้โดยยีสต์ พวกเขาจะต้องถูกแปลงหรือdepolymerized เป็นน้ำตาลกลูโคสก่อนที่จะมีการหมักยีสต์ depolymerization หรือการย่อยสลายของแป้งเป็นมากง่ายและมีประสิทธิภาพมากขึ้นกว่าวัสดุเซลลูโลสและสามารถประสบความสำเร็จด้วยกรดหรือเอนไซม์หรือการรวมกันของทั้งสอง. แป้งเป็น polysaccharide ประกอบไป แต่เพียงผู้เดียวของโมโนเมอร์ของน้ำตาลกลูโคสซึ่งมีการเชื่อมโยงกันด้วยพันธะglycosidic มันประกอบด้วยสองประเภทของกลูแคนคืออะไมโลสเป็นน้ำตาลกลูโคสเชิงเส้นลิเมอร์มีเพียง-1,4 glycosidic เชื่อมโยงและ amylopectin เป็นพอลิเมอกลูโคสกิ่งที่มีส่วนใหญ่-1,4 glycosidic การเชื่อมโยงในส่วนที่เชิงเส้นและไม่กี่-1 6 ที่สาขาโครงสร้าง แป้งส่วนใหญ่มีประมาณ 20-30% อะไมโลสและส่วนที่เหลือเป็นamylopectin แป้งบางชนิดมีอมิโลสไม่เช่นแป้งข้าวโพดข้าวเหนียวแป้งข้าวเหนียว, มันฝรั่งอะไมโลสฟรีมันสำปะหลังอะไมโลสฟรีและบางส่วนมีเนื้อหาอะไมโลสสูงมากไม่เกิน50-70% ในขณะที่แป้งข้าวโพดอะไมโลสสูง สองคนนี้โพลีเมอจัดระเบียบตัวเองลงไปในโครงสร้างกึ่งผลึกและรูปแบบเม็ดเข้าไปในนาทีซึ่งมีน้ำที่ไม่ละลายน้ำ แป้งเม็ดมีน้อยไวต่อการย่อยสลายเอนไซม์ เมื่อปรุงอาหารในน้ำส่วนเกินในลักษณะของเม็ดแป้งกระจัดกระจายทำให้กลายเป็นโพลีเมอกลูโคสละลายและอ่อนแอมากขึ้นเพื่อโจมตีเอนไซม์ ในเวลาเดียวกัน, น้ำแป้งจะกลายเป็นมากขึ้นความหนืด กระบวนการนี้เรียกว่าการเกิดเจลและอุณหภูมิที่แป้งคุณสมบัติที่มีการเปลี่ยนแปลงชื่อเป็นอุณหภูมิการเกิดเจล แป้งแตกต่างกันมีอุณหภูมิการเกิดเจลที่แตกต่างกันหมายความความสะดวกในการปรุงอาหารที่แตกต่างกันของ แป้งมันสำปะหลังมีอุณหภูมิการทำอาหารที่ลดลงค่อนข้างแป้งธัญพืช; อุณหภูมิที่วางสำหรับมันสำปะหลังข้าวโพดข้าวสาลีและข้าว 60-65, 75-80, 80-85 และ73-75C (Swinkels, 1998;. & Thirathumthavorn Charoenrein 2005) ย่อยสลายแป้งเอนไซม์เป็นสอง กระบวนการขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับการเหลวและsaccharification เหลวเป็นขั้นตอนที่แป้งสลายตัวโดยเอนไซม์ Endo-ทำหน้าที่คืออะไมเลสซึ่งไฮโดรไลซ์เพียง-1,4 และทำให้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วลดลงในความหนืดของแป้งสุก โดยปกติเอนไซม์หลอมละลายสามารถมีกิจกรรมที่อุณหภูมิสูง (> 85C) เพื่อให้เอนไซม์ที่สามารถช่วยลดความหนืดของแป้งระหว่างการปรุงอาหาร dextrins ผลิตภัณฑ์เช่นได้รับหลังจากเหลวเป็น hydrolzyed ต่อไปในท้ายที่สุดกลูโคสโดยเอนไซม์glucoamylase ซึ่งสามารถย่อยสลายทั้ง-1,4 และ-1,6 glycosidic เชื่อมโยง กลูโคสถูกแปลงแล้ว subsequentially เอทานอลโดยยีสต์ ในตอนท้ายของการหมักเบียร์ที่ได้รับมีประมาณ 10% v / เอทานอลโวลต์ขึ้นอยู่กับของแข็งโหลดในระหว่างการหมักอยู่ภายใต้การกลั่นและการคายน้ำเพื่อเอาน้ำและสิ่งสกปรกอื่นๆ ที่ให้ผลผลิตเอทานอลไม่มีน้ำ (รูปที่ 1)

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

2 . การใช้มันสำปะหลังในการผลิตเอทานอลสำหรับการผลิตเอทานอล

แทนการสังเคราะห์สารเคมีชื่น , เช่น การหมักของน้ำตาลที่เรียบง่ายโดย
จุลินทรีย์ในปัจจุบันใช้อย่างกว้างขวางในการผลิตเอทานอลจากชีวมวลทดแทน sugarcontaining
. ที่สำคัญ ได้แก่ น้ำตาล แป้ง ข้าว และพืชที่ได้มาจาก lignocellulosic
วัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรสองอดีตที่ได้รับการยอมรับเป็นวัตถุดิบในการผลิตเอทานอล ในขณะที่รุ่นแรก
สุดท้ายคือ สารตั้งต้นผลิต
2 เมื่อเอทานอลที่ผลิตจากยีสต์หมักวัตถุดิบ เช่น น้ำตาล น้ำตาลอ้อย น้ำตาล กากน้ำตาล
, , บีทรูทและข้าวฟ่างหวาน , ยีสต์โดยตรงสามารถกินง่ายน้ำตาล
และแปลงให้เป็นเอทานอล อย่างไรก็ตามแป้งและเซลลูโลสเป็นผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์ของกลูโคสและไม่สามารถโดยตรงใช้
โดยยีสต์ พวกเขาต้องถูกแปลงหรือ
depolymerized กลูโคสก่อนการหมักยีสต์ กุญแจกลหรือย่อยสลายของ
แป้งง่ายขึ้นและต้นทุนที่มีประสิทธิภาพกว่าวัสดุเซลลูโลสและสามารถบรรลุด้วยกรดหรือเอนไซม์

หรือการรวมกันของทั้งสองแป้ง polysaccharide ประกอบด้วย แต่เพียงผู้เดียวของกลูโคสโมโนเมอร์ซึ่งมีการเชื่อมโยงกัน
ด้วยพันธะไกลโคซิดิก . มันประกอบด้วยสองประเภท กลูแคนคือ อะไมโลส , โพลิเมอร์กลูโคส
เชิงเส้นที่มีเพียง - 1 , 4 ไกลโคซิดิกการเชื่อมโยงและอะไมโลเพคติน เป็นกิ่งที่มีกลูโคสพอลิเมอร์ส่วนใหญ่
- 1 , 4 ไกลโคซิดิกเชื่อมโยงในส่วนเชิงเส้นและไม่กี่ - 1,6 ที่โครงสร้างสาขา

ส่วนใหญ่แป้งประกอบด้วยอะไมโลสประมาณ 20-30% และที่เหลือเป็น
มหาภัย . มีแป้งไม่มีอะไมโลสเช่นแป้งข้าวโพดข้าวเหนียว , ข้าวเหนียว ข้าวแป้ง มันฝรั่งฟรี
โลสโลสฟรี มันสำปะหลัง และบางคนมีสูงมากเกินปริมาณเนื้อหา
50-70% ในข้าวโพดอะไมโลสสูงแป้ง . ทั้งสองและจัดระเบียบตัวเองเป็น
กึ่งโครงสร้างของผลึก และรูปแบบเป็นเม็ดครับซึ่งไม่ละลายน้ำ . เม็ดแป้ง
จะน้อยไวต่อการย่อยด้วยเอนไซม์ . เมื่อปรุงอาหารในน้ำส่วนเกิน
โครงสร้างเม็ดแป้งหยุดชะงัก ทำให้กลายเป็นสารละลายโพลิเมอร์กลูโคสและ
เสี่ยงต่อการโจมตีของเอนไซม์ ในเวลาเดียวกัน , แป้งน้ำจะมากขึ้น
หนืด กระบวนการนี้เรียกว่าเจลาติไนเซชันและอุณหภูมิที่แป้ง
คุณสมบัติจะเปลี่ยนชื่อเป็นอุณหภูมิเจลาติไนเซชัน .
อุณหภูมิเจลาติไนเซชันต่างกันแป้งมีแตกต่างกัน จะง่ายที่แตกต่างกันของการทำอาหาร แป้งมันสำปะหลังมีอุณหภูมิต่ำกว่า
อาหาร ค่อนข้างธัญพืชแป้ง ; วางอุณหภูมิ
มันสำปะหลัง ข้าวโพด ข้าวสาลี และข้าว เป็น 60-65 75-80 80-85 73-75 , และ C ( swinkels , 1998 ;
thirathumthavorn &
charoenrein , 2005 )การย่อยแป้งด้วยเอนไซม์ในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการแปรรูปเป็นแบบสองเส้นและ
. การแปรรูปแป้งเป็นขั้นตอนที่ถูกสลายโดยเอนไซม์เอนโด ทำท่า
คือ - อะไมเลส ซึ่ง hydrolyzes เท่านั้น - 1 , 4 และสาเหตุอย่างมากลดความหนืดของแป้งสุก
. โดยทั่วไปแล้ว liquefying เอนไซม์สามารถมีกิจกรรม ที่อุณหภูมิสูง ( >
85  C ) เพื่อให้เอนไซม์สามารถช่วยลดความหนืดของแป้งวางในระหว่างการปรุงอาหาร
เดกซ์ตริน ได้แก่ ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการแปรรูป คือ เพิ่มเติม hydrolzyed ในที่สุด

กลูโคสโดยเอนไซม์กลูโคอะไมเลสที่ย่อยทั้ง - 1 , 4 - 1,6 ไกลโคซิดิก
และการเชื่อมโยง . น้ำตาลจะถูกแปลงแล้ว subsequentially เอทานอลโดยยีสต์ โดยจุดสิ้นสุดของ
หมักได้เบียร์ด้วย ประมาณ 10% v / v เอทานอลขึ้นอยู่กับของแข็ง
โหลดในระหว่างการหมัก ต้องกลั่นและน้ำเพื่อเอาน้ำ
และสิ่งสกปรกอื่น ๆ หยุ่นละอองเอธานอล ( รูปที่ 1 )