بررسی فرآیند تولید بیواتانول از ضایعات خرما و شبیه سازی حرارتی آن به روش اجزاء محدود

خرما یکی از محصولات عمده کشاورزی ایران با مقادیر بالای کربوهیدرات است. در این پژوهش از ضایعات خرما به عنوان ماده اولیه برای تولید بیواتانول استفاده گردید. برای درک و آگاهی بهتر از چگونگی پیشرفت فرآیند تخمیر خرما مقدار کاهش قند، تولید بیواتانول و دی اکسید کربن و تغییرات درجه حرارت در طی فرآیند مورد اندازه گیری قرار گرفته و سپس بوسیله روابط متداول ریاضی شبیه سازی گردید. برای انجام فرآیند تخمیر به شیره خرما با بریکس 75 آب اضافه گردید تا بریکس آن به 20 رسید. به شربت بدست آمده مخمر s.cereviea و مواد مغذی مورد نیاز برای رشد مخمر اضافه گردید. تخمیر در دمای30±1صورت پذیرفت. بررسی روند تغییرات قند، بیواتانول ، دی اکسید کربن در حین فرآیند تخمیر نشان داد که میزان تغییرات آنها در 5 روز اول با سرعت زیادی صورت گرفت و سپس بطور چشمگیری کاهش یافت و تا حدود 15 روز بعد از آن فرآیند تخمیر ادامه یافت و سپس متوقف شد. در پایان فرآیند میزان قند محلول از بریکس 20 به 8/5 کاهش یافت. در مجموع میزان تولید بیواتانول از هر کیلوگرم شربت با بریکس 20 حدود 72 گرم بود. مجموع میزان گاز دی اکسید کربن 70 میلی لیتر بر لیتر رسید. مقایسه مدلهای استفاده شده نشان داد که تمامی مدلها به خوبی داده های آزمایشگاهی را توجیه می کنند. ولی بهترین مدل برای شبیه سازی قند مدل لگاریتمی کاهشی (r2= 0.99 ) و برای بیواتانول و دی اکسید کربن مدل گمپرتز با r2 بزرگتر از 0/98 بود. یک مدل اجزا محدود دو بعدی برای شبیه سازی توزیع درجه حرارت در رآکتور پیشنهاد گردید. برای مدلسازی، همه پارامترهای مدل شامل هدایت گرمایی، چگالی، ظرفیت گرمای ویزه و نرخ گرمایی متابولیکی به وسیله معادلات ریاضی تخمین زده شد که به ترتیب 0/38 ، 900/17، 8 / 2470 و 64 / 4300 بدست آمد. مدل بخوبی توزیع درجه حرارت را در رآکتور نشان داد و همچنین بخوبی داده های آزمایشگاهی را توجیه کرد. (r2 = 0.94