Abstract
The direct conversion of scd-xylose to ethanol was investigated using immobilized growing and non-growing cells of the yeast P. tannophilus. Both preparations produced ethanol from scd-xylose; however, the scd-xylose conversion to ethanol was much better with immobilized growing cells. Ethanol concentrations up to 22.9 g/l and ethanol yields of 0.351 g/g of scd-xylose were obtained in batch fermentation by immobilized growing cells whereas only 17.0 g/l and 0.308 g/g were obtained by immobilized non-growing cells. With continuous systems, immobilized growing cells were necessary for long-term operation, since a steady state ethanol concentration of 17.7 g/l was maintained for only one week by the immobilized non-growing cell reactor.
Bekanntlich galt D-Xylose (Holzzucker) lange Zeit als ein nichtfermentierbarer Stoff. Heute weiss man, dass einige Hefearten sehr wohl in der Lage sind, diesen Zucker direkt zu Ethanol zu vergaeren. Mehrfach wird ueber erfolgreiche Einsaetze der Hefen Pachysolen tannophilus, Candida shehatae und Pichia stipitios berichtet. Allerdings kommt stets zum Ausdruck, dass die Ethanolausbeute sehr gering ist, weil andere Produkte, wie Xyllt, Acetoin, Glycerol und Essigsaeure, entstehen. Bei Verwendung der Hefe P. tannophilus zur direkten Umwandlung von D-Xylose in Ethanol wurden nunmehr Untersuchungen angestellt, um einen Vergleich des Erzeugens mittels immobilisiert wachsender und nichtwachsender Zellen sowohl in diskontinuierlichen als auch in kontinuierlichen Systemen durchfuehren zu koennen. Auch sollten die Wirkungen der Substratzusammensetzung und des Belueftungsgrads auf die Ausbeute an Ethanol und Nebenprodukten studiert werden. Es ergab sich, dass sich sowohl immobilisiert wachsende als auch immobilisiert nichtwachsende Zellen von P. tannophilus zum Gewinnen von Ethanol eignen, wobei jedoch die Produktion nach dem erstgenannten Verfahren hoeheren Nutzen ergibt. Die diskontinuierliche Fermentation mittels immobilisiert wachsender Zellen erbrachte Ethanolkonzentrationen von bis zu 22,9 g/l und eine Ethanolausbeute von 0,351 g/g D-Xylose, waehrend mittels immobilisiert nichtwachsender Zellen nur Werte von 17,0 g/l bzw. 0,308 g/g zu erzielen waren. Das kontinuierliche Fermentieren benoetigt immobilisiert wachsende Zellen, um bei Langzeitversuchen nach dem Erreichen stabiler Verhaeltnisse eine Ethanolkonzentration von 17,7 g/l zu erlangen. Bei kontrollierter Belueftungsrate und Ueberwachung der Stickstoffkonzentration in der Naehrloesung sowie bei immobilisiert wachenden Zellen wurden nach 25 h 26,9 g/l Ethanol aus 65 g/l D-Xyloseanteil des Mediums erhalten. 4 Abb, 3 Tab, 23 Qu R. Wasmund