Trang 2 Thành viên nhómNguyễn Đinh Bảo Trân 21126547Nguyễn Thị Bảo Trân 21126548Nguyễn Vương Huyền Trâm 21126213 Trang 3 Quy trình sản xuấtTổng quanPhân tích hiệu quả kinh tế dự án tại
Trang 1Sản xuất vanilin bằng kraft lignin
từ dăm gỗ ở tỉnh Bình Dương
Ngày 15 tháng 4 năm 2024
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM
KHOA KHOA HỌC SINH HỌC
Môn học : Công nghệ chuyển hóa sinh khối
Nhóm thực hiện : Nhóm 11
Giảng viên :TS Trịnh Thị Phi Ly
Trang 2Thành viên nhóm
Trang 3Quy trình sản xuất
Tổng quan
Phân tích hiệu quả kinh tế dự án tại Bình Dương
Nội dung
Giới thiệu và phân loại Vanillin
Nguyên liệu, tiền xử lý, thu dòng chất thải Kraft, phương pháp “Xanh”
Trang 401.Tổng quan 1.1 Khái quát về vanillin:
thần kinh và chống oxy hóa,
chống viêm và chống ung thư
Hình 1.1 Vanilin ( a ) Cấu trúc phân tử Vanillin; ( b ) Vanilla
Planifolia Orchidacea sau khi thụ phấn; ( c ) hoa lan vani sau khi thụ phấn chi tiết hoa; ( d ) cây vani; ( e ) quả vani; ( f ) chi tiết kết tinh vani (hình ảnh gốc được cung cấp bởi Julien Pascal, New Caledonia)
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10818928/
Trang 51.2 Phân loại
Hình 1.2 Sơ đồ các loại vanillin khác nhau, nguồn gốc và thị phần
tương ứng của chúng
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10818928/ 4
Trang 61.2 Phân loại
Vanillin tổng hợp
Hình 1.3 Các quy trình chính để sản xuất hóa chất vanillin
(a) phương pháp đồng phân hóa eugenol trong isoeugenol và quá trình oxy hóa; (b) sản xuất vanillin bằng quy trình Riedel trên guaiacol; (c) tổng hợp vanillin bằng con đường guaiacol Solvay
• Khai thác quá trình đồng phân hóa eugenol
• Quy trình Riedel và phương pháp Solvay
Trang 8• Nguyên nhân lựa chọn “Dăm gỗ”
+ Nguồn trữ lượng lớn, dễ tìm và chưa được tận dụng nhiều.
+ Giá thành sinh khối thấp, thân thiện và sẵn có
+ Giá vani tự nhiên đắt và tốn công.
+ Không cạnh tranh với thị trường thực phẩm
+ Hàm lượng lignin thải ra có thể chuyển đổi thành sản phẩm có giá trị cao hơn so với làm khí đốt và thân thiện môi trường
7
Trang 9 Thành phần hóa học
Hình 1.4 Cấu trúc sinh khối lignocellulose
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnano.2021.793528/full 8
Trang 1002 Quy trình sản xuất
Quy trình tối
ưu
Trang 11Hình 2.1 Sơ đồ tóm tắt quy trình sản xuất vanillin bằng Na2C2O6
10
Tiền xử lý
bằng H2SO4
Thu dòng chất thải đen kraf
Điện phân dung dịch
Na2CO3 thành
Na2C2O6
LignoBoost thu lignin tinh khiết
Oxy hóa và polyme hóa lignin
Phân tách Vanillin
2.2 Quy trình sản xuất vanillin
Trang 122.2.1 Tiền xử lý và thu dòng chất thải đen Kraft
NaOH+Na2S
423 – 453 K trong 2h, pH 13
Sự ion hóa các nhóm hydroxyl phenolic của lignin
Lignin cùng với hemicellulose được thu dưới dạng chất thải lỏng đen
Tách cellulose khỏi sinh khối lignocellulose
Tiền xử lý bằng
H2SO4 (60% v/v), sinh khối 10%, 30oC,
4h
Trang 132.2.2 Thu lignin tinh khiết
Dòng chất thải đen +
Hình 2.2 Quá trình thu lignin bằng LignoBoost 12
Trang 14Điện tổng hợp peroxodicarbonate qua BDD tế bào
Oxy hóa lignin ở
50oC
Bổ sung peroxodicarbonate vào lignin trong xút
Khử polymer và xử lý
nhiệt
ở 180°C trong 6 giờ
Hình 2.3 Tổng quan về quá trình khử polyme của lignin Kraft thành vanillin (1)
vanillin, (2) acetovanillone – sản phẩm phụ có giá trị
2.2.3 Oxy hóa và polymer hóa
Trang 152.2.4 Phân tách và thu hồi
Dòng sản phẩm chứa
vanillin và acetovanillone
sau khi polymer và oxy hóa
pH khoảng 13,7
Lọc màng (qua 3 màng)
Loại bỏ lignin ko bị polymer hóa
Màng 1:
Ngưỡng trọng lượng phân tử 5 kDa
Màng 2:
Ngưỡng 1 kDa
Màng 3:
Ngưỡng
600 Da
Rửa giải hấp bằng nước khử inon thu vanillin
Axit vanillic hấp phụ yếu, rửa giải đầu
Dòng thấm chứa các phân tử qua ngưỡng
Dòng thấm chứa các phân tử qua ngưỡng
14
Trang 173.2 Tiềm năng của phương pháp
• Lignin từ lâu đã được sử
dụng làm nguồn vanillin,
nhưng đòi hỏi quá trình tinh
chế phức tạp và tốn kém sản
phẩm cuối dùng.
• Giải pháp thay thế: phương
pháp oxy hoá “xanh” Kraft
lignin cần thiết để sản xuất
vanillin bền vững.
• “Hiệu suất đạt được với quy
trình “xanh” có thể lên tới
6,2% trọng lượng lignin được
Trang 1804 Phân tích hiệu quả kinh tế dự án
• Bình Dương được xem là “thủ phủ” ngành gỗ khi chiếm gần khoảng 45% tổng kim ngạch xuất khẩu của cả nước.
• Ghi nhận được lượng phụ phẩm tại xưởng cưa xẻ gỗ ghi nhận
được số lượng sinh khối dăm gỗ chiếm 2% nguyên liệu
• Ước lượng được lượng phụ phẩm “dăm gỗ” trong năm 2023 tỉnh Bình Dương có thể ghi nhận được là
17
Trang 19 Đối với vanillin tự nhiên:
Quá trình trồng và thu hoạch công phu khiến
giá thành loại gia vị này rất đắt đỏ, bán với giá
từ 500 đến 700 USD/kg (12,1 triệu đồng - 17
triệu đồng).
Sử dụng phương pháp oxy hóa “xanh” ligin:
Sản xuất được 10 tấn/giờ Kraft lignin Bao gồm
quá trình oxy hóa kiềm lignin bằng NaOH, siêu
lọc, tách sắc ký và kết tinh để tinh chế vanillin
thu được 0,62 tấn vanillin/giờ với hiệu suất
tối đa 6,2%
Bảng phân tích giả định kinh tế thì vanillin thu
được sẽ là 14,000 – 26,000 USD/tấn tương
đương 14 – 26 USD/ kg, giá bán sẽ giảm 20 lần
so với vanilla từ tự nhiên
04 Phân tích hiệu quả kinh tế dự án
Bảng 4.1 Phân tích giả định kinh tế
https://doi.org/10.1007/s13399-020-01212-z 18
Trang 20Tài liệu tham khảo
Johannes Gutenberg University Mainz (2023) Sustainable process for the production of
vanillin from lignin makes further progress | Press and Public Relations
https://press.uni-mainz.de/sustainable-process-for-the-production-of-vanillin-from-lignin-make
s-further-progress/
Zirbes, M., Graßl, T., Neuber, R., & Waldvogel, S R (2023) Peroxodicarbonate as a Green
Oxidizer for the Selective Degradation of Kraft Lignin into Vanillin Angewandte Chemie
(International Ed Print), 62(14) https://doi.org/10.1002/anie.202219217
Vu, T T., Lim, Y., Song, D., Hwang, K., & Kim, D (2021) Economic analysis of vanillin
production from Kraft lignin using alkaline oxidation and regeneration Biomass Conversion
and Biorefinery (Print), 13(3), 1819–1829 https://doi.org/10.1007/s13399-020-01212-z
Trang 21Đánh giá kết quả làm việc nhóm
Thu thập và tổng
hợp tài liệu Châu Nguyên Huyền Trân 08/04-10/04 100%
Tổng hợp thông
tin Nguyễn Vương Huyền Trâm 08/04-10/04 100%
Powerpoint Nguyễn Đinh Bảo Trân 08/04-13/04 100%
Thuyết trình Nguyễn Thị Bảo Trân 08/04-15/04 100%
20
Trang 22Thank you for your
listening