Ứng dụng vi sinh vật trong công nghệ lên men cồn ethylic

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM  BÁO CÁO VI SINH THỰC PHẨM Đề tài: ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CƠNG NGHỆ SẢN X́T CỜN ETHYLIC GVHD: TS.Ngũn Thúy Hương Nhóm thực : Dương Hoài Nam Ngũn Hoàng Phong Đoàn Thị Như Quỳnh Bùi Thị KimThy MSSV:60701505 MSSV:60701792 MSSV:60702001 MSSV:60702437 Lớp: HC07TP –Nhóm :01-B Tháng 05 năm 2009 Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic MỤC LỤC  -Lời mở đầu A-CÁC CHỦNG VI SINH VẬT ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG CƠNG NGHỆ LÊN MEN CỜN ETHYLIC I-Nấm mốc I.1.Giới thiệu chung nấm mốc I.2.Hình thái ,kích thước nấm mốc I.3 Cấu tạo nấm mốc I.4.Phương thức sinh sản nấm mốc I.5.Những loại nấm thường dùng cơng nghệ lên men cồn ethylic II.Nấm men 11 19 II.1 Giới thiệu chung nấm men 19 II.2 Nấm men dùng sản xuất cồn ethylic 24 III-Vi khuẩn 30 III.1.Giới thiệu chung 30 III.2.Các vi kh̉n lên men cồn ethylic 30 B-QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN X́T CỜN ETHYLIC 38 I.Sơ đờ quy trình I.1.Sơ đồ tởng qt Lớp HC07TP 38 38 Trang Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic I.2.Sơ đồ quy trình cho phương pháp amylase 39 I.3 Sơ đồ quy trình cho phương pháp mycomalt 40 II-Ng̀n ngun liệu 41 II.1.Tinh bợt 41 II.2.Rỉ đường (mật rỉ) 44 II.3.Chất xơ 46 III.Xử lý ngun liệu 48 III.1 Xử lý ngun liệu tinh bợt và đường hóa tinh bợt 48 III.2.Xử lý mật rỉ 66 IV.Quy trình lên men 67 IV.1.Đại cương lên men 67 IV.2.Nấm men sản xuất cồn ethylic 68 IV.3.Cơ chế hóa sinh học q trình lên men cồn 69 IV.4.Sản phẩm phụ và sản phẩm trung gian q trình lên men cồn 73 IV.5.Các vi kh̉n có hại nấm men 79 IV.6.Nấm men giống 81 IV.7.Các ́u tố hóa học,lý học ảnh hưởng đến sinh trưởng ,phát triển và lên men IV.8.Tiến hành lên men rượu 88 IV.9.Ch̉n bị và lên men dịch đường từ dung dịch mật rỉ 95 V.Chưng cất và tinh chế sản phẩm V.1.Tiến hành chưng cất cồn thơ từ giấm chín Lớp HC07TP 84 101 102 Trang Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic V.2.Tinh chế cồn thơ 106 V.3.Mợt số dụng cụ chứa đựng sản phẩm 109 VI.Hiệu suất q trình 110 VII.Tởng hợp lợi dụng sản xuất cờn 115 VII.1.Tởng hợp lợi dụng từ bã sản xuất 115 VII.2.Sử dụng CO2 q trình lên men 118 VII.3.Sử dụng dầu Fusel 121 VII.4.Tận dụng nguồn nhiệt sản xuất 122 C-Tởng kết và xu hướng phát triển 123 I.Tởng kết 123 II Xu hướng phát triển 126 II.1 Nguồn ngun liệu và tác nhân vi sinh vật 126 II.2 Nhiên liệu sinh học 132 Tài liệu tham khả Lớp HC07TP 137 Trang Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic Lời mở đầu Như ta đã biết, mợt thức uống truyền thống nước thế giới, là ở Việt Nam, là rượu mà thành phần nó là cồn ethylic Đây là thức uống khơng thể thiếu, thậm chí còn làm nên nét đặc trưng văn hóa ẩm thực mỡi quốc gia Ngoài ra, cồn ethylic còn được ứng dụng rợng rãi nhiều lĩnh vực : làm dung mơi cơng nghiệp hóa chất, cơng nghiệp thực phẩm ; làm chất sát trùng y tế ;ứng dụng y học ,dược phẩm ;… Ngày nay, theo trạng chung nước toàn thế giới, nguồn nhiên liệu hóa thạch dần dần cạn kiệt, quốc gia có xu hướng triển khai sử dụng nhiên liệu sinh học thay thế cho nhiên liệu hóa thạch, đó sử dụng nhiên liệu ethanol (cồn ethylic) được nhiều nước quan tâm ,ứng dụng Do đó việc sản xuất ethanol với quy mơ cơng nghiệp ngày càng trở nên quan trọng và cần thiết mỡi quốc gia thế giới Công nghệ cồn ethylic khoa học phương pháp trình chế biến nguyên liệu chứa tinh bột, đường, cellulose, ethylen thành sản phẩm ethylic hay ethanol.Trong quy trình cơng nghệ sản xuất cồn ethylic khơng thể thiếu được sự có mặt vi sinh vật hay chế phẩm từ vi sinh vật Nếu ta có phương pháp ứng dụng mợt cách có hiệu vi sinh vật vào cơng nghệ lên men cồn ethylic hiệu sản xuất tăng lên nhiều lần, sản phẩm làm vừa đảm bảo chất lượng, vừa tăng nhanh được sản lượng sản xuất Trong số nhóm vi sinh vật nấm mốc, nấm men, vi kh̉n là nhóm vi sinh vật có triển vọng nhất, được ứng dụng nhiều Trong đề tài này, ta sâu vào tìm hiểu ứng dụng nấm mốc, nấm men lên men cồn ethylic Lớp HC07TP Trang Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic A-CÁC CHỦNG VI SINH VẬT ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG CƠNG NGHỆ LÊN MEN CỜN ETHYLIC: I-Nấm mốc I.1.Giới thiệu chung về nấm mốc : Nấm mốc (mold) là tên chung chỉ loại nấm hiển vi có cấu tạo sợi Khác với nấm men, có khơng phải là tế bào riêng biệt mà là mợt hệ sợi phức tạp, đa bào có màu sắc phong phú.Chúng tḥc loại thực vật hạ đẳng ,có bào tử khơng có diệp lục tố, khơng có khả tởng hợp chất hữu từ khí CO mà sử dụng trực tiếp chất hữu có sẵn để sinh sống Nấm mốc chỉ mọc tốt mơi trường có nhiều khơng khí, vậy chúng thương xun phát triển bề mặt chất, dạng lớp lúng phúng hình sợi, lớp mạng nhện hay khối sợi bơng.Trong chất chúng phát triển khoang hởng chứa khơng khí Nhiều loại nấm mốc có giá trị lớn cơng nghiệp, trái lại nhiều loại nấm lại gây nhiều thiệt hại cơng nghiệp, là cơng nghiệp thực phẩm, y học;… I.2.Hình thái, kích thước nấm mốc : -Nấm mốc có cấu tạo hình sợi phân nhánh, tạo thành mợt hệ sợi chằng chịt phát triển nhanh gọi là kh̉n ti thể hay hệ sợi nấm -Nấm mốc có loại kh̉n ti: Chiều ngang kh̉n ti thay đởi từ - 10µm • Kh̉n ti khí sinh mọc bề mặt mơi trường, từ sinh quan sinh sản • Kh̉n ti dinh dưỡng là kh̉n ti chế sinh trưởng, phát triển mọc sâu vào mơi trường -Kh̉n lạc nấm mốc có nhiều màu sắc kh̉n lạc xạ kh̉n Kh̉n lạc nấm mốc khác với xạ kh̉n ở chỡ nó phát triển nhanh hơn, thường to xạ kh̉n ở chỡ nó phát triển nhanh hơn, thường to kh̉n lạc xạ kh̉n nhiều lần Dạng xốp kích thích kh̉n ti to Thường mỡi kh̉n lạc sau ngày phát triển có kích thước - 10 mm, đó kh̉n lạc xạ kh̉n chỉ khoảng 0,5 - mm Lớp HC07TP Trang Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic I.3 Cấu tạo nấm mốc : -Nấm mốc có tở chức tế bào phức tạp nấm men, trừ mợt số nấm mốc bậc thấp có cấu tạo đơn bào phân nhánh Ở nấm mốc bậc thấp này, thể là mợt hệ sợi nhiều nhân khơng có vách ngăn -Đa số nấm mốc có cấu tạo đa bào, tạo thành tở chức khác sợi khí sinh, sợi chất Sợi chất nấm mốc khơng đơn giản ở xạ kh̉n mà phức tạp Có loài có sợi chất giống rễ chùm ở thực vật gọi là rễ giả Ví dụ: Aspergillus niger Ở loài nấm mốc ký sinh thực vật, sợi chất tạo thành cấu trúc đặc biệt gọi là vòi hút -Ở mợt số loài nấm mốc, sợi nấm nối với thơng qua cầu nối, cầu nối hình thành sợi nằm gần gọi là sự hợp nối có tượng khối ngun sinh chất trợn lẫn với Đó có thể là mợt hình thức lai dinh dưỡng -Mợt số loài nấm mốc có cấu tạo gần giống mơ thực vật gọi là mơ giả Đó là tở chức sợi xốp gồm sợi nấm xếp song song với tạo thành mợt tở chức sợi xốp -Ngoài tở chức sợi xốp còn có tở chức màng mỏng giả gần giống màng mỏng ở thực vật bậc cao Chúng gồm tế bào có kích thước xấp xỉ hình bầu dục, xếp lại với Hai tở chức có ở thể đệm và hạch nấm • Thể đệm cấu tạo bởi nhiều kh̉n ti kết lại với nhau, từ đó sinh quan sinh sản nấm mốc • Hạch nấm thường có hình tròn hoặc hình bầu dục khơng đều, kích thước tuỳ theo loài, từ mm đến vài cm Đặc biệt có loài có kích thước hạch nấm tới vài chục cm Hạch nấm là mợt tở chức giúp cho nấm sống qua điều kiện ngoại cảnh bất lợi Sợi nấm tồn hạch khơng phát triển Khi gặp điều kiện tḥn lợi hạch nảy mầm và phát triển bình thường Cấu tạo tế bào nấm không khác với cấu tạo sinh vật khác Màng tế bào cấu tạo cellulose; nhiều loại nấm, màng tế bào có chứa kitin Trong tế bào chất có không bào chất khác Các chất dự trữ thường gặp nấm glycozen, hạt volutin giọt mỡ Tế bào nấm có 1,2 nhiều nhân Ở nấm, tượng nhiều nhân phổ biến Lớp HC07TP Trang Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic I.4.Phương thức sinh sản nấm mốc: Nấm mốc có hình thức sinh sản a.Sinh sản dinh dưỡng: - Sinh sản dinh dưỡng kh̉n ti: là hình thức từ mợt kh̉n ti gây đoạn nhỏ, đoạn nhỏ này phát triển thành mợt hệ kh̉n ti - Sinh sản dinh dưỡng hạch nấm: đã nói ở phần - Sinh sản dinh dưỡng bào tử dày: phần kh̉n ti hoặc phần đầu kh̉n ti hình thành tế bào có màng dầy bao bọc, bên chứa nhiều chất dự trữ Gặp điều kiện tḥn lợi bào tử dầy nảy mầm thành mợt hệ sợi nấm Bào tử dầy thường là đơn bào, đơi là hoặc nhiều tế bào b.Sinh sản vơ tính: - Bào tử kín: là bào tử hình thành mợt nang kín Ở mợt số loài, bào tử nằm nang có tiên mao, nang vỡ bào tử có khả di đợng nước gọi là đợng bào tử (Zoospore) Sự khác bào tử dày ở sinh sản dinh dưỡng và bào tử kín ở sinh sản vơ tính: bào tử dầy là mợt hoặc mợt vài tế bào mợt sợi nấm hình thành màng dầy bọc lại Bào tử kín phức tạp hơn, có quan mang bào tử là nang, có nang trụ, cuống nang - Bào tử đính: là hình thức bào tử được hình thành bên ngoài quan sinh bào tử khơng nằm nang kín Hình thức này có nhiều loại khác Ngoài hình thức còn mợt số hình thức khác Trên cùng mợt loài nấm mốc có thể có nhiều hình thức sinh sản khác Ví dụ: Fusarium có bào tử dày và bào tử đính Cách phát sinh bào tử khác có thể có cùng ở mợt loại nấm - c.Sinh sản hữu tính: Nấm mốc có hình thức sinh sản hữu tính :đẳng giao, dị giao và tiếp hợp Lớp HC07TP Trang Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic Đẳng giao: Từ sợi kh̉n ti sinh túi giao tử có chứa giao tử Các giao tử và túi giao tử hoàn toàn giống thể “đực” và thể “cái” Dị giao:là trường hợp giao tử và túi giao tử ở thể “đực” và “cái” khác Sinh sản hữu tính: Dị giao Tiếp hợp: Hình thức sinh sản thường có ở nấm tiếp hợp Nấm sinh sản chủ yếu bào tử, từ bào tử mọc sợi nấm sau hệ sợi nấm Mặc dù vậy, đọan sợi nấm mảnh hệ sợi dùng để sinh sản được, đoạn rơi môi trường dinh dưỡng phát triển tạo thành hệ sợi nấm Trong phòng thí nghiệm thường dùng phương pháp để nhân giống phân lập Lớp HC07TP Trang Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic Q trình hình thành bào tử túi (từ A đến J) Lớp HC07TP Trang 10 Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic Hiện nay, cồn ở nước ta làm nói chung chưa đạt tiêu ch̉n Việt Nam TCVN – 71 Bản thân TCVN – 71 cồn thấp so với nước tiên tiến thế giới Ở Việt Nam chỉ có sở sản xuất được cồn loại I thỏa mãn TCVN – 71 là Cơng ty rượu bia Đồng Xn Phú Thọ, Hà Nợi và Bình Tây Tuy nhiên tỷ lệ đạt loại I còn chưa nhiều, riêng rượu Đồng Xn đạt 70 – 80% Ngoài sở trên, sở khác chỉ làm được cồn loại II hoặc thấp và hầu hết là cồn từ rỉ đường Muốn có cồn tinh khiết, chất lượng cao cần phải có hệ thống chưng luyện tốt và nên có thêm cồn sản xuất từ gạo, ngơ, sắn…Bên cạnh đó, cơng nghệ ni cấy nấm men phát triển góp phần thúc đẩy ngành cơng nghiệp sản xuất cồn lên, hiệu hơn, đạt chất lượng cao Lớp HC07TP Trang 125 Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic II.Xu hướng phát triển: II.1 Ng̀n ngun liệu và tác nhân vi sinh vật: a).Sản xuất cờn từ ngun liệu củ khoai mì: Tại việt nam, cồn được sản xuất chủ ́u từ rỉ đường mía Tuy nhiên, nguồn ngun liệu có giá thành đắt, cơng nghệ sản xuất còn chưa cao, kinh phí sản xuất lớn nên sức cạnh tranh còn ́u Trong đó, nếu sản xuất củ khoai mì, bã củ khoai mì, chi phí sản xuất giảm nhiều là nguồn ngun liệu có sẵn nước và có thể sản xuất với quy mơ lớn Phương pháp đường hố tinh bợt được thực theo qui trình: ngun liệu được nghiền nát, sau đó tiến hành cơng đoạn đường hố tinh bợt, lên men, cuối cùng là cơng đoạn chưng cất thu sản phẩm Để có lít cồn 94,5% chỉ cần tốn khoảng 2,5kg khoai mì hoặc 15kg bã khoai mì, vậy nguồn chi phí sản xuất rẻ nhiều Nếu sử dụng khoai mì hoặc bã khoai mì để sản xuất cồn khơng chỉ tận dụng nguồn phế phẩm nhà máy sản xuất tinh bợt mì mà còn làm giảm thiểu sự nhiễm mơi trường, việc phơi bã mì để sản xuất thức ăn cho gia súc Cơng nghệ sản xuất cồn ethylic từ khoai mì, ngoài sản phẩm là cồn, còn có thể thu thêm nhiều sản phẩm khác như: lượng khí CO lỏng thu được q trình lên men; từ nguồn nước thải còn có thể chế phân vi sinh và than bùn; lượng xác ngun liệu thải sau q trình chưng cất có thể dùng phương pháp cho xúc tác vi sinh kích hoạt q trình lên men để sản xuất chế phẩm sinh học phục vụ ni trồng thuỷ sản; ngoài ra, còn tạo điều kiện tḥn lợi để tiến tới sản xuất nguồn nhiên liệu sinh học xăng pha cồn (Gasohol) b).Ng̀n ngun liệu cellulose: Hidrơ, tế bào nhiên liệu, ơtơ điện - lựa chọn khác để thay thế dầu được gấp rút tìm kiếm Nhưng chúng có nhược điểm Nhiều doanh nghiệp trẻ ở Silicon Valley dùng Các lựa chọn khác thay thế xăng dầu được tìm kiếm và dường c̣c chạy đua trở thành nhiên liệu Lớp HC07TP Trang 126 Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic tương lai chưa ngã ngũ: hiđrơ, cồn, tế bào nhiên liệu, điện - tất có thể Thế tất nguồn lượng đó có nhược điểm: Chun chở hiđrơ khó khăn, sản xuất cồn cạnh tranh với trồng lương thực và ơtơ điện còn thiếu ắc quy có dung lượng lớn Nhưng nhược điểm lớn lại là: Tất nhiên liệu này cần mợt hạ tầng sở hoàn toàn - đường ống mới, trạm xăng và đợng Vì thế mà mục tiêu cơng ty này là sản xuất xăng từ cellulose, tức là từ chất thải thực vật, phế liệu nơng nghiệp Và đơn giản là vấn đề quy mơ: "Phế liệu thực vật là ngun liệu thơ có với lượng cần thiết", Về mặt hóa học, cellulose là mợt cao phân tử được tạo thành từ nhiều phân tử đường Để cho vi kh̉n dầu có thể dụng được đường cellulose, trước tiên nó phải được chia cắt thành phân tử đường riêng lẻ Đã có nhiều giải pháp tốt cho việc này Nhưng phải tiêu tốn lượng và tiền bạc cho q trình phân hủy Sản xuất dầu tự nó lại khơng tiêu tốn nhiều Hiệu và phí tởn việc chia cắt phế liệu nơng nghiệp qút định giá mợt thùng dầu tởng hợp Sơ đồ minh hoa cho sản x́t ethanol từ cellulose Hiện người ta tìm cách tạo vi kh̉n mà chỉ cần cho chúng ăn phế liệu thực vật là chúng nhả dầu Đón chào người tạo được bước đợt phá này là hợi kinh doanh bạc tỷ Lớp HC07TP Trang 127 Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic c).Tác nhân vi khuẩn : Trong số vi sinh vật có khả sản xuất ethanol, ngoài nấm men Saccharomyces cerevisiae, Zymomonas mobilis là sinh vật có triển vọng Nó chủn hố phần lớn glucose thành CO và ethanol, phát triển nhanh nấm men và thể khả sản sinh ethanol cao suốt q trình lên men So với nấm men vi sinh vật này tạo được tỉ lệ ethanol cao hẳn và điều này có ý nghĩa quan trọng Zymomonas mobilis là mợt vi sinh vật kị khí và khác với nấm men,nó khơng cần đến sự bở sung oxy để tồn và phát triển Q trình sả n xuất ethanol Zymomonas mobilis tạo sản phẩm phụ hơn, đặc biệt là rượu tạp Thao tác gen Zymomonas mobilis đơn giản hẳn nấm men Điều này đã mang đến hợi mở rợng dãy ngun liệu sản xuất ethanol: từ lignocellulose hay từ sự tiêu hố trực tiếp tinh bợt Kỹ tḥt lên men ethanol sử dụng Zymomonas mobilis được đặc biệt chú ý tương lai khả sản xuất vi kh̉n này cao hẳn so với nấm men Sau là mợt ví dụ khám phá giống vi khẩn có khả tạo ngun liệu đường để sản xuất ethanol giáo sư ,tiến sĩ đại học Texas Khám phá nguồn nhiên liệu sinh học Một loại vi khuẩn chế tạo sản xuất cellulose dùng để chế biến ethanol loại nhiên liệu sinh học khác Các nhà khoa học thuộc đại học Texas Austin nói loại vi khuẩn cung cấp lượng đáng kể nhiên liệu vận chuyển cho quốc gia phương thức sản xuất thúc đẩy Ngồi cellulose, vi khuẩn cyanobacteria giáo sư R Malcolm Brown Jr tiến sĩ David Nobles Jr sản xuất glucose sucrose Hai loại đường đơn nguồn cung cấp để sản xuất ethanol Nobles – thành viên nghiên cứu thuộc quan Di truyền học phân tử vi trùng học, cho biết: “Vi khuẩn cyanobacteria nguồn cung cấp đường tiềm rẻ để sản xuất ethanol loại nhiên liệu khác” Theo Brown Nobles, vi khuẩn cyanobacteria họ phát triển điều kiện sản xuất diện tích đất khơng dùng để trồng cấy sử dụng nước mặn khơng thích hợp với người mùa màng Những phát quan trọng khác bao gồm: dòng vi khuẩn cyanobacteria sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn cung cấp lượng để sản xuất tiết đường Lớp HC07TP Trang 128 Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic Lớp HC07TP Trang 129 Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic Lớp HC07TP Trang 130 Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic Lớp HC07TP Trang 131 Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic việc sản xuất nhiên liệu vừa góp phần chống lại sự biến đởi khí hậu vừa khơng ảnh hưởng đến sản lượng lương thực II.2 Nhiên liệu sinh học: Tỷ trọng nhiên liệu sinh học Than đá, xăng dầu có nguy cạn kiệt và khơng thể tái tạo, nhà nghiên cứu nỗ lực tìm kiếm ng̀n thay thế Trong số này, ethanol được cho là phù hợp cả Các quốc gia phát triển hay phát triển đều có thể sản xuất được etanol cơng nghệ sản xuất khơng ở mức cao siêu Ethanol là nhiên liệu dạng cồn, được sản xuất phương pháp lên men và chưng cất loại ngũ cốc chứa tinh bợt có thể chủn hóa thành đường đơn ngơ, lúa mạch, lúa mì, củ cải đường, củ sắn Ethanol còn được sản xuất từ loại cỏ có chứa cellulose Nhiên liệu này có thể làm giảm lượng khí phát thải xăng và là chất phụ gia để tăng trị số octane, loại trị số đo khả kích nở Ethanol đã được nước cơng nghiệp phát triển sử dụng mợt loại nhiên liệu đợc lập hoặc pha vào xăng để làm tăng chỉ số octane Người ta đã tìm cách loại bỏ chì xăng còn việc làm thế nào để sử dụng toàn luợng xăng dầu đợng còn là mợt vấn đề lớn để giải qút vấn đề này, Hoa Kì đã thêm chất MTBE để trợ giúp việc tiêu thụ hoàn toàn lượng xăng Lớp HC07TP Trang 132 Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic dầu đợng chất sau này đã bị cấm đos là mầm mống mợt loại ung thư cho người để thay thế chất MTBE, người ta đã dung ethanol để pha vào xăng dầu chạy xe Lợi điểm chất này là nó làm tiêu đốt hết lượng xăng dầu đã được bơm vào xe Do đó, khơng phát sinh khí CO và mang lại hiệu kinh tế việc sử dụng xăng dầu giảm từ 7-10% Người ta cố gắng tìm cách nâng cao hiệu suất sản xuất rượu cồn từ loại ngũ cốc, dặc biệt là từ bắp.người ta nghiên cứu tìm vi sinh vật có khả mang lại hiệu cao lên men rượu có nhiều báo cáo vi kh̉n Zymomonas mobilis tác dụng vi kh̉n này q trình sản xuất rượu cồn, mợt hướng được phát triển Theo nhà khoa học, mặt nhiệt lượng 1,5 lít ethanol có thể thay cho lít xăng Nếu pha ethanol vào xăng, tùy theo đợ tinh khiết chúng có thể giảm lượng xăng khoảng 10 - 15% mà cơng suất, hiệu suất và đợ mài mòn đợng hầu khơng đởi Do có nguồn gốc từ trồng nên ethanol mang lại nhiều lợi ích: an toàn lượng, giá nhiên liệu thấp, giảm khí CO 2, tái sinh nơng nghiệp, tạo thêm nhiều việc làm cho nơng dân và bảo vệ lớp đất bề mặt Việc sản xuất ethanol từ ngun liệu sinh khối như: rơm, cành nhỏ, củi tre có dấu hiệu khả quan, báo hiệu thời điểm đẩy mạnh việc sản xuất và sử dụng nguồn nhiên liệu vơ tận đến Brazil là nước tiên phong sản xuất ethanol đã sâu nghiên cứu cơng nghệ điều chế từ cuối năm 70 thế kỷ trước Là nước cung cấp đường hàng đầu thế giới, Bra-xin sản xuất được 14 tỷ lít ethanol mỡi năm từ mía Ḷt pháp Brazil quy định tất loại phương tiện giao thơng phải sử dụng xăng pha với 22% cồn ethanol, đó có 20% loại xe chỉ chạy ethanol tinh khiết Đặc biệt, giá ethanol thấp, chỉ khoảng 25 USD/thùng với dung tích mợt thùng xăng Chương trình sản xuất ethanol Chính phủ Brazil đã tạo gần triệu chỡ làm và tiết kiệm được khoảng 60 tỷ USD tiền nhập dầu 30 năm vừa qua Số tiền này lớn gấp 10 lần tởng số tiền đầu tư cho chương trình này Từ đến năm 2012, Brazil dự định đưa vào hoạt đợng 70 nhà máy chun sản xuất ethanol Từ kinh nghiệm Brazil, gần đây, quốc gia phát triển Mỹ, Đức, Nhật Bản đặc biệt quan tâm đến ethanol và loại nhiên liệu sinh học khác Ở Mỹ Khoảng 375 tỷ la Mỹ đã được đầu tư vào trung tâm nghiên cứu khắp nước Mỹ để nghiên cứu nhiên liệu sinh học Vào năm 2005, Mỹ đã sản xuất được 16 triệu lít sản phẩm nhiên liệu etanol, mợt số lớn từ trước tới Liên minh nước Châu Âu đã tun bố vào năm 2020 Lớp HC07TP Trang 133 Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic sản xuất được khoảng gần 19 triệu nhiên liệu sinh học từ hệ thống sinh chất và khoảng 50% số đó được sản xuất từ rác thải hữu Cũng vậy mà việc ứng dụng nhiên liệu sinh học sản xuất xe ngày càng được hãng xe quan tâm Mợt nhà máy sản x́t nhiên liệu sinh học Mỹ Hiện nghiên cứu nhiên liệu ethanol được chiết xuất từ hạt ngũ cốc được quan tâm đặc biệt để sản xuất cellulose ethanol Loại nhiên liệu này có thể chiết xuất dễ dàng từ cỏ và loài thực vật mà khơng ảnh hưởng đến ch̃i thức ăn tự nhiên Trong q trình sản xuất nhiên liệu sinh học chính, mợt số lượng đáng kể nguồn nhiên liệu khơng tái sinh được dùng đến Thêm vào đó, đem so sánh với nguồn nhiên liệu khác, lượng cácbon sản phẩm tạo thành nhiều Cácbon diện sản phẩm nhiên liệu sinh học là cácbon đioxit được loại cối hấp thụ q trình phát triển Hiện nay, nhiên liệu sinh học khơng sử dụng được mợt cách đợc lập mà chúng được pha lẫn với dầu mỏ truyền thống và nhiên liệu tởng hợp này được sử dụng cho nhiều mục đích khác Theo phân tích được cơng bố từ trung tâm Well-to-Wheel Mỹ vào hợp chất cácbon tạo thành khí thải, giá thành nhiên liệu sản xuất nhà máy và nhu cầu tiêu thụ nhiên liệu lượng cácbon khí thải có thể được giảm xuống gần 60% nếu sử dụng thế hệ sản phẩm nhiên liệu sinh học đầu tiên và nếu sử dụng thế hệ thứ hai giảm được khoảng gần 80% đem so sánh với việc sử dụng loại nhiên liệu khơng tái sinh truyền thống Sản xuất xăng dầu sinh học: Ngun liệu - bài tốn khó! Lớp HC07TP Trang 134 Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic Việc mở rợng trồng sắn làm ngun liệu sản xuất xăng sinh học chưa nhận được sự hưởng ứng nhiều nhà khoa học lĩnh vực nơng nghiệp khoai mì là khơng thân thiện với mơi trường Nó bóc lợt sự màu mỡ đất mà khơng bồi đắp lại được gì, chưa kể còn gia tăng khả rửa trơi màu sau mưa Q trình này xảy càng nhanh khoai mì được trồng đất dốc ở miền núi” Trong giai đoạn đầu ngành xăng dầu sinh học, có thể dùng khoai mì, lâu dài, nên nghiên cứu lựa chọn khác để thay thế dần thân thiện với đất và có chất cellulose cao lương ngọt, gỡ, ngơ, thậm chí có thể sử dụng rơm rạ Việc trồng sắn nên xen kẽ với họ đậu hoặc loại che phủ mặt đất để giảm bớt tốc đợ bạc màu đất Mặt khác, lâu khoai mì đã là ngun liệu thức ăn chăn ni, sau đó là ngun liệu làm gia vị (mỳ chính) Việc chọn khoai mì làm ngun liệu xăng sinh học có thể làm cho c̣c cạnh tranh ngành này trở nên nóng bỏng hơn, giá thức ăn chăn ni có thể bị đẩy cao Phải giải bài tốn này cho khéo léo và hài hoà, nếu khơng, nhà máy sản xuất cồn pha xăng có thể rơi vào nghịch cảnh thiếu ngun liệu nhà máy đường thời gian qua hoặc giá thức ăn chăn ni bị đẩy lên q cao Hiện nay, có nghiên cứu phát triển sản xuất etanol từ rơm rạ, trấu… Để “biến” thành Ethanol, rơm, rạ, trấu được xử lý thiết bị phản ứng thủy nhiệt ở quy mơ phòng thí nghiệm Sau đó được tiếp tục nghiên cứu ở quy mơ pilot thiết bị cấp nước áp suất cao Thiết bị thủy nhiệt này Trường ĐH Tokio (Nhật Bản) cung cấp Nghiên cứu sử dụng nguồn rơm, rạ, trấu được tiến hành ṛng thí nghiệm Trường ĐHBK - TP.HCM (tại xã Thái Mỹ - Củ chi) Cả loại phụ phẩm được xử lý nước ở nhiều chế đợ thí nghiệm khác nhau, sau đó chúng được phân tích acid để xác lập chế đợ tối ưu cho q trình xử lý nước Trên sở đó, nghiên cứu q trình thủy phân Enzym và lên men để chứng minh khả chủn hóa rơm rạ, trấu là nguồn phế phụ phẩm nơng nghiệp chủ ́u thành cồn nhiên liệu Dự án sản xuất thử nghiệm dầu điêzen sinh học Trung tâm Nghiên cứu cơng nghệ lọc hóa dầu - Trường ĐH Bách khoa TP.HCM, dự kiến năm sản xuất khoảng 200 m3 dầu Nhưng sau năm sản xuất, số lượng chỉ đạt được 1/10 số đó: ở mức 20 m3 Lớp HC07TP Trang 135 Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic Theo tính tốn mợt chun gia, mỡi ngày TP.HCM thải khoảng dầu ăn phế thải, tương đương với dầu điêzen sinh học Với số đó thật vơ lý nói thiếu ngun liệu để sản xuất bio-diesel Nhưng ngun nhân đơn vị sản xuất được nhiên liệu sinh học lại ở đó Máy móc, thiết bị, cơng nghệ, người và hạ tầng đã có đủ, thiếu ngun liệu để sản xuất Theo Trường ĐH Bách khoa TP.HCM, mỡi ngày, thiết bị có thể hoạt đợng m3 dầu tháng gom được khoảng m dầu phế thải mặc dù đã có nhiều biện pháp thu gom Ngoài đơn vị sản xuất, nghiên cứu còn gặp phải vấn đề khác chưa có tiêu ch̉n chất lượng, sách hỡ trợ, pháp lý nhiên liệu sinh học Tại mợt số viện nghiên cứu, việc sản xuất xăng, dầu sinh học chỉ để thử nghiệm khơng phải để bán Theo Viện Sinh học nhiệt đới, nếu sản xuất được số lượng lớn nhiên liệu sinh học khó có người dám mua Bởi, nếu mua có cho phép pha với xăng, dầu thơng thường hay khơng và pha theo tỉ lệ chưa có quy định? Mặt khác, với giá ngun liệu leo thang nay, nếu Nhà nước khơng đưa sự hỡ trợ nào nhiên liệu sinh học khó cạnh tranh vào giai đoạn đầu Với kỹ tḥt tại, biến rơm rạ lúa và ngũcốc xăngsinh-học chưa kinh tế Các nhà khoa học Đài Loan thành cơng phòng thí nghiệm biến chế ethanol từ rơm lúa, mỡi 10 kg rơm rạ lúa biến chế được lít alcohol 99.5% để pha làm xăng-sinh-học (Taipei Times, 19/2/2008), phải vài năm có thể sản xuất thương mại quy mơ Các nghiên cứu ở Trung quốc cho thấy xăng-sinh-học sản xuất từ rơm rạ mắc xăng-cở-sinh khoảng 250 USD/tấn Ngày 14/1/2008, hãng General Motors Hoa Kỳ tun bố hợp tác với đại cơng ty sản xuất ethanol Coskata để bắt đầu sản xuất quy mơ ethanol từ thân bắp vào cuối năm 2008, và kể từ 2011 sản xuất 50 – 100 triệu gallons/năm, với giá USD/gallon Tài liệu tham khảo Bùi Ái , Cơng nghệ lên men ứng dụng cơng nghệ thực phẩm,Nhà xuất Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh ,năm 2003 Ngũn Lân Dũng ,Vi sinh vật học , Nhà xuất Giáo dục Ngũn Đức Lượng ,Cơng nghệ vi sinh tập 2-Vi sinh vật học cơng nghiệp, Nhà xuất Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, năm 2002 Lớp HC07TP Trang 136 Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic Ngũn Đình Thưởng –Ngũn Thanh Hằng, cơng nghệ sản xuất và kiểm tra cồn etylic ,Nhà xuất khoa học và kỹ tḥt Hà Nợi, năm 2005 5.Mợt số website có đường link sau :  http://www.eec.moit.gov.vn/Default.aspx? NewID=2438E&CateID=106  http://www.greenecotools.com/articles/46/1/New-bacteria-couldmake-cheaper-ethanol/Page1.html  http://www.hcmbiotech.com.vn/print.php? id=87&p=technology&f1=title_vn&f2=detail_vn  http://www.cesti.gov.vn/left/stinfo/khcnqt/2008/09/KHQT-BH120908-01 Lớp HC07TP Trang 137 Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic Lớp HC07TP Trang 138 ... mốc, nấm men lên men cồn ethylic Lớp HC07TP Trang Ứng dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic A-CÁC CHỦNG VI SINH VẬT ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG CƠNG NGHỆ LÊN MEN CỜN ETHYLIC: I-Nấm... dụng vi sinh vật cơng nghệ sản x́t cờn ethylic III.1.Giới thiệu chung: Trong số vi sinh vật có khả sản xuất ethanol, ngoài nấm men Saccharomyces cerevisiae, Zymomonas mobilis là sinh. .. xuất Trong số nhóm vi sinh vật nấm mốc, nấm men, vi kh̉n là nhóm vi sinh vật có triển vọng nhất, được ứng dụng nhiều Trong đề tài này, ta sâu vào tìm hiểu ứng dụng nấm mốc, nấm men