liu.seSearch for publications in DiVA
Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Evaluation of pre-fermentation using confectionery waste products for two-stage anaerobic digestion
Linköping University, The Tema Institute, Department of Water and Environmental Studies.
2010 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The finite amount of energy carriers affects all of us. It is important to utilize all available sources and to find new sources of energy. The confectionery industry generates both solid and liquid waste during the production of confectioneries, which could be utilized as a substrate for biogas production. However, problems might arise during the biogas process since these kinds of waste are very rich in carbohydrates. The initial breakdown of the substrate would probably cause an accumulation of fermentation products such as volatile fatty acids (VFA) and a low pH. A solution to this might be to use a two-stage process. The first stage would be a pre-fermentation that should be optimized for production of fermentation products such as ethanol and VFA. The aim of this master thesis is to evaluate the biogas potential of confectionery waste products. The confectionery waste products are evaluated using a continuous two-stage process, batch experiments and theoretical calculations of the methane potential.

The potential from process wastewater was examined. Depending on COD reduction for a reactor and COD content of process wastewater, an annual amount of 75 000 m3 or of 857 000 m3 of process wastewater is necessary to produce enough biogas for a gas engine to continuously convert the biogas to electricity. A batch experiment evaluating the methane production potential of nine different confectionery waste products from a large confectionery industry gave a range of 430 - 690 NmL/g VS, which is relatively high. A continuous experiment in two lab-scale reactors with a HRT of two days worked satisfactory. The gas production was stable periodically with a carbon dioxide content above 60%. The pH was low (3.4 - 3.6) throughout the experiment for one of the reactors. However, addition of digester sludge from a methane-producing reactor towards the end of the experiment resulted in a higher pH and more VFA available for utilization in the second stage. The main fermentation products were: acetic acid, lactic acid, ethanol and carbon dioxide. A second batch experiment showed that the methane potential was not affected by pre-fermentation. A carbon balance calculation of the process indicates that 57% of the ingoing organic matter is fermented within only two days and ends up in the known fermentation products.

The study shows that confectionery waste products are well suited for two-stage anaerobic digestion.

Abstract [sv]

Den ändliga mängden av energibärare påverkar oss alla. Det är därför viktigt att utnyttja alla tillgängliga men även att finna nya energibärare. Konfektyrindustrin generar restprodukter (avfall) både i fast och flytande form, vilka båda kan utnyttjas för produktion av biogas. Det kan dock uppstå problem i biogasprocessen eftersom dessa innehåller en stor mängd kolhydrater. Den initiala nedbrytningen kan ge upphov till en ackumulering av VFA och ett lågt pH. En lösning på detta problem kan vara att använda en två-stegs process. Första steget är en för-fermentering, som ska optimeras för att producera fermentationsprodukter så som etanol och VFA. Syftet med detta arbete är att utvärdera biogaspotentialen från konfektyrrestprodukter genom att använda en kontinuerlig två-stegs process, batchförsök och teoretiska beräkningar av metanpotentialen.

Potentialen undersöktes från processvatten. Beroende på COD reduktion i en reaktor och COD innehåll i processvatten, är en årlig mängd av 75 000 m3 eller av 857 000 m3 processvatten nödvändig för att producera en tillräcklig mängd biogas så att en gasmotor kontinuerligt kan omvandla biogasen till elektricitet. Ett batchförsök med nio olika restprodukter från en storskalig konfektyrproducent visade en relativt hög metanpotential (430 - 690 NmL/g VS). Ett kontinuerligt reaktorexperiment genomfördes i laboratorieskala med två reaktorer, där uppehållstiden var två dagar. De två för-fermenteringsreaktorerna presterade tillfredsställande. Gasproduktionen var periodvis stabil med en koldioxidhalt över 60%. pH var lågt (3,4 och 3,6) genom hela experimentet för en av reaktorerna. För den andra reaktorn gjordes tillsatser av reaktormaterial från en metanproducerande reaktor i slutet av experimentet. Dessa tillsatser ökade pH och totalmängden av VFA, som kan utnyttjas i det andra steget. Huvudfermentationsprodukterna är acetat, laktat, etanol och koldioxid. Ytterligare batchförsök visade att för-fermentation inte verkar påverka metanpotentialen för konfektyrrestprodukter. En kolbalans av processen indikerar att 57% av ingående kol återfinns i de kända fermentationsprodukterna inom två dagar.

Studiens resultat visar att avfallsprodukter från konfektyrindustrin lämpar sig väl för två-stegs anaerob rötning.

Place, publisher, year, edition, pages
2010. , 40 p.
Keyword [en]
pre-fermentation, confectionery waste products, two-stage process, anaerobic digestion, biogas
National Category
Other Industrial Biotechnology
URN: urn:nbn:se:liu:diva-57469ISRN: LIU-TEMA/TBM-EX--10/024--SEOAI: diva2:379526
2010-06-09, TEMCAS, Linköpings universitet, LINKÖPING, 10:15 (English)
Available from: 2010-12-20 Created: 2010-06-20 Last updated: 2010-12-28Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(741 kB)690 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 741 kBChecksum SHA-512
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Magnusson, Björn
By organisation
Department of Water and Environmental Studies
Other Industrial Biotechnology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 690 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 291 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link