NGHIÊN cứu QUY TRÌNH sản XUẤT BIOETHANOL sử DỤNG DỊCH ĐƯỜNG từ lõi bắp

B GIO DC V O TO TRNG I HC CN TH KHOA CễNG NGH LUN VN TT NGHIP I HC NGHIấN CU QUY TRèNH SN XUT BIOETHANOL S DNG DCH NG T LếI BP CN B HNG DN SINH VIấN THC HIN TS H Quc Phong Lờ Quang Hu MSSV: 2102342 Ngnh: Cụng Ngh Hoỏ hc- Khoỏ 36 Thỏng 12/2014 TRNG I HC CN TH CNG HO X HI CH NGHA VIT NAM KHOA CễNG NGH c lp- T do- Hnh phỳc Cn Th, ngythỏngnm 2014 PHIU NGH TI TT NGHIP CHO SINH VIấN NM HC: 2014-2015 H v tờn cỏn b hng dn: TS H Quc Phong Tờn ti: Nghiờn cu quy trỡnh sn xut ethanol s dng dch ng t lừi ngụ a im thc hin: Phũng thớ nghim Cụng Ngh Hoỏ hc, Khoa Cụng ngh, i hc Cn Th Phũng thớ nghim Vin Cụng ngh Sinh hc, i hc Cn Th Sinh viờn thc hin: Lờ Quang Hu MSSV: 2102342 Mc tiờu ti: Kho sỏt kh nng s dng lừi ngụ quỏ trỡnh lờn men nh vo Saccharomyces cerevisiae sn xut bioethanol Ni dung chớnh Phn I: Kho sỏt cỏc yu t nh hng n quỏ trỡnh thu phõn nh nng acid, t l c cht, nhit , thi gian Phn II: Nuụi cy nm men Saccharomyces cerevisiae phc v cho quỏ trỡnh lờn men nh pH, thi gian lờn men Cỏc yờu cu h tr: kinh phớ, hoỏ cht, phng tin v dng c thớ nghim Kinh phớ d trự thc hin ti: khong 1.000.000 ng DUYT CA B MễN CN B RA TI DUYT CA HI NG THI V XẫT TT NGHIP TRNG I HC CN TH CNG HO X HI CH NGHA VIT NAM KHOA CễNG NGH c lp- T do- Hnh phỳc Cn Th, ngythỏngnm 2014 NHN XẫT V NH GI CA CN B HNG DN Cỏn b hng dn: TS H Quc Phong ti: Nghiờn cu quy trỡnh sn xut bioethanol s dng dch ng t lừi ngụ Sinh viờn thc hin: Lờ Quang Hu Lp: Cụng ngh Hoỏ hc K36 Ni dung nhn xột: a Nhn xột hỡnh thc: b Nhn xột v ni dung ca lun ( ngh ghi chi tit v y ) * Cỏc ni dung v cụng vic ó t c so vi cng lun vn: * Nhng cũn hn ch: c Nhn xột vi tng sinh viờn thc hin ti d Kt lun v ngh: im ỏnh giỏ: Cn Th, ngythỏngnm 2014 Cỏn b hng dn TS H QUC PHONG TRNG I HC CN TH CNG HO X HI CH NGHA VIT NAM KHOA CễNG NGH c lp- T do- Hnh phỳc Cn Th, ngythỏngnm 2014 NHN XẫT V NH GI CA CN B PHN BIN Cỏn b phn bin: ti: Nghiờn cu quy trỡnh sn xut bioethanol s dng dch ng t lừi ngụ Sinh viờn thc hin: Lờ Quang Hu Lp: Cụng ngh Hoỏ hc K36 Ni dung nhn xột: a.Nhn xột hỡnh thc: b.Nhn xột v ni dung ca lun ( ngh ghi chi tit v y ) * Cỏc ni dung v cụng vic ó t c so vi cng lun vn: * Nhng cũn hn ch: c Nhn xột vi tng sinh viờn thc hin ti d.Kt lun v ngh: im ỏnh giỏ: Cn Th, ngythỏngnm 2014 Cỏn b phn bin LI CM N - -Trong quỏ trỡnh thc hin lun tt nghip, cú vụ s khú khn tụi vp phi Nhng vi s hng dn, giỳp quý bỏu ca quý thy cụ, gia ỡnh, bn bố cựng vi s n lc lờn ca chớnh bn thõn, tụi ó hon thnh ti lun ca mỡnh Tụi xin gi li tri õn sõu sc ti TS H Quc Phong, Phú Trng B mụn Cụng Ngh Hoỏ hc, Khoa Cụng Ngh, i hc Cn Th Thy l ngi tn tỡnh ch bo, truyn t kin thc, kinh nghim v to mi iu kin tụi hon thnh lun Tụi ó c hc hi nhng iu b ớch, khụng nhng l kin thc chuyờn mụn m cũn c nhng kinh nghim quý bỏu, phong tỏc lm vic chuyờn nghip t thy Xin chõn thnh cm n TS Hunh Liờn Hng, Trng PTN Cụng Ngh Hoỏ hc, B mụn Cụng ngh Hoỏ hc ó nhit tỡnh giỳp c kin thc chuyờn mụn v ln thit b thc nghim sut thi gian nghiờn cu Xin chõn thnh cm n ThS Trn Th Xuõn Mai, Trng PTN Cụng Ngh Gen Thc vt v ThS Nguyn Ngc Thnh, Vin Cụng ngh Sinh hc, ó tn tỡnh giỳp , h tr thit b v nm men hon thnh lun ny Bờn cnh ú, tụi xin chõn thnh cm n n tt c cỏc bn PTN Cụng ngh Hoỏ hc: Nguyn Th Bớch Thuyn, Nguyn Bỏ Thnh, Trng Th Bộ Trinh h tr tụi thi gian lm lun Chõn thnh cm n Nguyn Lam Minh, Khoa Cụng Ngh Sinh hc Tiờn tin ó giỳp tụi nhit tỡnh Qua ú, tụi thy c s gn bú, thụng cm chia s ln Mt ln na, tụi xin cm n bng c tm lũng thnh n gia ỡnh, thy cụ, bn bố nhng ngi ó giỳp quan tõm v ng viờn tụi sut thi gian qua tụi hon thnh lun ny Xin chõn thnh cm n! Cn Th, ngy.thỏng.nm 2014 SV Lờ Quang Hu TểM TT Trong nghiờn cu ny, nhm kho sỏt kh nng s dng ph phm lừi ngụ lm ngun carbon thay th cho cỏc ngun nguyờn liu truyn thng qui trỡnh sn xut bioethanol t nm men Saccharomyces cerevisiae Qua quỏ trỡnh x lớ s b, lừi ngụ c chuyn hoỏ thnh ng bng phng phỏp thu phõn vi acid H2SO4 loóng nng (1-5%, w/w), t l c cht lừi ngụ/dung dch acid (1/5-1/30, g/mL), nhit (40-100 C) v thi gian (1-8 gi) Qua quỏ trỡnh kho sỏt xỏc nh c iu kin ti u cho quỏ trỡnh thu phõn lừi ngụ l H2SO4 3% 90C vũng gi vi t l lừi ngụ/dung dch acid l 1/10 g/mL Qua quỏ trỡnh nuụi cy nm men S.cerevisiae, quỏ trỡnh lờn men c kho sỏt khong pH (4.5-5) v thi gian lờn men (72-120 gi) iu kin lờn men ti u c xỏc nh l nm men to hm lng ethanol cao nht iu kin pH = v thi gian lờn men 96 gi, nhit 30C Kt qu phõn tớch cho thy, hm lng ethanol to khong 12.5 g/L vi hiu sut quỏ trỡnh lờn men l 34% Chớnh vỡ th, lừi ngụ cú th l ngun nguyờn liu lignocellulose tim nng cho quỏ trỡnh sn xut bioethanol tng lai 15 -24.78667* 60557 000 -26.1061 -23.4672 20 -12.00000* 60557 000 -13.3194 -10.6806 25 -5.57333* 60557 000 -6.8928 -4.2539 * The mean difference is significant at the 0.05 level PH LC 4-3: NH HNG T L C CHT LếI NGễ/DUNG DCH ACID N CHUYN HO Descriptives dochuyenhoa 95% Confidence Interval for Mean N Mean Std Deviation Std Error Lower Bound Upper Bound Minimum 0.34 5.00000 5.000 0.346 5.00000 5.000 0.346191566 3.00000E1 30.000 0.35 5.00000 5.000 0.35001625 3.00000E1 30.000 0.37 2.50000E1 25.000 0.372652151 3.00000E1 30.000 0.374 2.50000E1 25.000 0.37891092 2.50000E1 25.000 0.38 2.00000E1 000000 000000 20.00000 20.00000 20.000 0.385 2.00000E1 20.000 0.386 1.50000E1 15.000 0.39 1.25000E1 3.535534 2.500000 -19.26551 44.26551 10.000 0.4 1.25000E1 3.535534 2.500000 -19.26551 44.26551 10.000 0.41 1.00000E1 10.000 Total 18 1.75000E1 8.786688 2.071042 13.13048 21.86952 5.000 ANOVA dochuyenhoa Sum of Squares Between Groups Within Groups Total df Mean Square 1287.500 14 91.964 25.000 8.333 1312.500 17 F 11.036 Sig .036 PH LC 4-4: KT QU PHN TCH THNG Kấ NH HNG THI GIAN N NNG NG TNG Descriptives nongdoduongtong 95% Confidence Interval for Mean N Mean Std Deviation Std Error Lower Bound Upper Bound Minimum Maximum 3.31083E1 215019 124141 32.57420 33.64247 32.895 33.3 5.63777E1 535202 308999 55.04815 57.70718 55.975 56.9 6.88900E1 145516 084014 68.52852 69.25148 68.725 69.0 6.58793E1 959908 554203 63.49476 68.26384 64.987 66.8 5.81696E1 1.000516 577648 55.68418 60.65502 57.059 59.0 15 5.64850E1 13.035438 3.365736 49.26619 63.70377 32.895 69.0 Total ANOVA nongdoduongtong Sum of Squares Between Groups Within Groups Total df Mean Square 2374.365 593.591 4.553 10 455 2378.917 14 F Sig 1.304E3 000 nongdoduongtong Subset for alpha = 0.05 thoigian Duncana N 1 3.31083E1 Sig 5.63777E1 5.81696E1 6.58793E1 6.88900E1 1.000 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000 1.000 1.000 1.000 Multiple Comparisons Dependent Variable:nongdoduongtong (I) (J) thoigian thoigian LSD 95% Confidence Interval Mean Difference (I-J) Std Error Sig Lower Bound Upper Bound -23.269333* 550915 000 -24.49685 -22.04182 -35.781667* 550915 000 -37.00918 -34.55415 -32.770967* 550915 000 -33.99848 -31.54345 -25.061267* 550915 000 -26.28878 -23.83375 23.269333* 550915 000 22.04182 24.49685 -12.512333* 550915 000 -13.73985 -11.28482 -9.501633* 550915 000 -10.72915 -8.27412 -1.791933* 550915 009 -3.01945 -.56442 35.781667* 550915 000 34.55415 37.00918 12.512333* 550915 000 11.28482 13.73985 3.010700* 550915 000 1.78318 4.23822 10.720400* 550915 000 9.49288 11.94792 32.770967* 550915 000 31.54345 33.99848 9.501633* 550915 000 8.27412 10.72915 -3.010700* 550915 000 -4.23822 -1.78318 7.709700* 550915 000 6.48218 8.93722 25.061267* 550915 000 23.83375 26.28878 1.791933* 550915 009 56442 3.01945 -10.720400* 550915 000 -11.94792 -9.49288 -7.709700* 550915 000 -8.93722 -6.48218 * The mean difference is significant at the 0.05 level PH LC 4-5: KT QU PHN TCH THNG Kấ NH HNG NHIT N NNG NG TNG Descriptives nongdoduongtong 95% Confidence Interval for Mean N Mean Std Deviation Std Error Lower Bound Upper Bound Minimum Maximum 40 21.5723 23638 13648 20.9851 22.1595 21.31 21 60 42.0033 52013 30030 40.7113 43.2954 41.49 42 80 65.9200 92147 53201 63.6310 68.2090 64.97 66 90 79.2667 16.91703 9.76705 37.2424 121.2909 69.35 98 100 64.9000 47948 27683 63.7089 66.0911 64.57 65 Total 15 54.7325 22.12218 5.71192 42.4816 66.9833 21.31 98 ANOVA nongdoduongtong Sum of Squares Between Groups Within Groups Total df Mean Square 6276.288 1569.072 575.182 10 57.518 6851.471 14 nongdoduongtong Subset for alpha = 0.05 nhietdo Duncana N 40 60 100 64.9000 80 65.9200 90 79.2667 Sig 21.5723 42.0033 1.000 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000 .051 F 27.280 Sig .000 Multiple Comparisons Dependent Variable:nongdoduongtong (I) LSD (J) 95% Confidence Interval Mean Difference nhietdo nhietdo (I-J) 40 60 -20.43106* 6.19237 008 -34.2285 -6.6336 80 -44.34773* 6.19237 000 -58.1452 -30.5503 90 -57.69440* 6.19237 000 -71.4919 -43.8969 100 -43.32773* 6.19237 000 -57.1252 -29.5303 40 20.43106* 6.19237 008 6.6336 34.2285 80 -23.91667* 6.19237 003 -37.7141 -10.1192 90 -37.26333* 6.19237 000 -51.0608 -23.4659 100 -22.89667* 6.19237 004 -36.6941 -9.0992 40 44.34773* 6.19237 000 30.5503 58.1452 60 23.91667* 6.19237 003 10.1192 37.7141 90 -13.34667 6.19237 057 -27.1441 4508 1.02000 6.19237 872 -12.7775 14.8175 40 57.69440* 6.19237 000 43.8969 71.4919 60 37.26333* 6.19237 000 23.4659 51.0608 80 13.34667 6.19237 057 -.4508 27.1441 100 14.36667* 6.19237 043 5692 28.1641 40 43.32773* 6.19237 000 29.5303 57.1252 60 22.89667* 6.19237 004 9.0992 36.6941 80 -1.02000 6.19237 872 -14.8175 12.7775 90 -14.36667* 6.19237 043 -28.1641 -.5692 60 80 100 90 100 Std Error * The mean difference is significant at the 0.05 level Sig Lower Bound Upper Bound PH LC 5-1: KT QU PHN TCH THNG Kấ NH HNG pH N HM LNG ETHANOL Descriptives ethanol 95% Confidence Interval for Mean N Mean Std Deviation Std Error Lower Bound Upper Bound Minimum Maximum 4.5 8.74833 102510 059184 8.49368 9.00298 8.645 8.8 9.59967 066711 038516 9.43395 9.76539 9.545 9.6 5.5 6.47267 082136 047421 6.26863 6.67670 6.378 6.5 Total 8.27356 1.402006 467335 7.19588 9.35123 6.378 9.6 ANOVA ethanol Sum of Squares Between Groups Within Groups Total df Mean Square 15.682 7.841 043 007 15.725 F 1.084E3 Sig .000 Multiple Comparisons Dependent Variable:ethanol 95% Confidence Interval Mean Difference LSD (I) pH (J) pH 4.5 -.851333* 069450 000 -1.02127 -.68139 5.5 2.275667* 069450 000 2.10573 2.44561 4.5 851333* 069450 000 68139 1.02127 5.5 3.127000* 069450 000 2.95706 3.29694 4.5 -2.275667* 069450 000 -2.44561 -2.10573 -3.127000* 069450 000 -3.29694 -2.95706 5.5 (I-J) Std Error Sig * The mean difference is significant at the 0.05 level ethanol Subset for alpha = 0.05 pH Duncana N 5.5 4.5 Sig 6.47267 8.74833 9.59967 1.000 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000 1.000 Lower Bound Upper Bound PH LC 5-2: KT QU PHN TCH THNG Kấ NH HNG THI GIAN LấN MEN N HM LNG ETHANOL Descriptives ethanol 95% Confidence Interval for Mean N Mean Std Deviation Std Error Lower Bound Upper Bound Minimum Maximum 76 9.62900 075664 043684 9.44104 9.81696 9.544 9.6 96 1.24660E1 061798 035679 12.31249 12.61951 12.396 12.5 120 9.27520 033780 019503 9.19128 9.35912 9.246 9.3 Total 1.04567E1 1.515599 505200 9.29174 11.62173 9.246 12.5 ANOVA ethanol Sum of Squares Between Groups Within Groups Total df Mean Square 18.355 9.177 021 004 18.376 F 2.577E3 Sig .000 Multiple Comparisons Dependent Variable:ethanol (I) (J) 95% Confidence Interval thoigina thoigina Mean Difference LSD lenmen lenmen (I-J) 76 -2.837000* 048729 000 -2.95623 -2.71777 120 353800* 048729 000 23457 47303 76 2.837000* 048729 000 2.71777 2.95623 120 3.190800* 048729 000 3.07157 3.31003 76 -.353800* 048729 000 -.47303 -.23457 96 -3.190800* 048729 000 -3.31003 -3.07157 96 96 120 Std Error Sig * The mean difference is significant at the 0.05 level ethanol Subset for alpha = 0.05 thoigina lenmen Duncana N 120 76 96 Sig 9.27520 9.62900 1.24660E1 1.000 1.000 Means for groups in homogeneous subsets are displayed a Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000 1.000 Lower Bound Upper Bound TRNG I HC CN TH CNG HO X HI CH NGHA VIT NAM KHOA CễNG NGH c lp T Hnh phỳc B MễN CễNG NGH HO HC Cn Th, ngy 01 thỏng 06 nm 2014 **** CNG LUN VN TT NGHIP NM HC: 2014-1015 Tờn ti: Nghiờn cu quy trỡnh sn xut bioethanol s dng dch ng t lừi ngụ H v tờn sinh viờn thc hin: Lờ Quang Hu H v tờn cỏn b hng dn: TS H Quc Phong t : Nhng n lc nghiờn cu ó trung hn vo chi phớ thp, ngun nguyờn liu lignocellulose cú ngn gc ch yu t ph thi nụng nghip v lõm nghip cựng vi cỏc cht thi ca thnh ph Lignocellulose l sinh di nht hin cú trờn trỏi t, bao gm ch yu l cellulose v hemicellulose ng lờn men nh glucose v xylose cú th c hỡnh thnh t quỏ trỡnh thu phõn lignocellulose (Lebeau et al., 1997) Chuyn i sinh lignocellulose to ethanol sinh hc t lõu ó c nghiờn cu, cho thy tim nng ca nú cung cp mt ngun nng lng tỏi to cú th thay th ngun nhiờn liu hoỏ thch Vi ý kin cho rng vic ỏp dng quy mụ ln tng lai ca ethanol s chc chn phi da vo sn xut t lignocellulose Cht lignocellulose nh ph thi nụng nghip l ngun nguyờn liu hp dn cho vic sn xut ethanol sinh hc vỡ chỳng mang tớnh hiu qu v chi phớ thp, cú th tỏi to v phong phỳ (Sarkar et al., 2012) Mt nhng thỏch thc ln sn xut ethanol sinh hc l ti u hoỏ vic tớch hp cỏc quy trỡnh k thut, cụng ngh lờn men, chuyn hoỏ enzyme (Hahn-Họgerdal et al., 2006) Lừi ngụ l mt ph ph phm nụng nghip cha nhiu lignocellulose ph bin hu khp ht cỏc nc trờn th gii, ú cú Vit Nam Nm 2007, trờn th gii, din tớch ngụ ó vt qua lỳa nc vi sn lng 766.2 triu tn so vi lỳa nc 626.7 triu tn v lỳa mỡ l 603.6 triu tn (FAOSTAT, USDA 2008) Bờn cnh ú, nng sut ngụ nc ta tng nhanh liờn tc vi tc cao hn trung bỡnh th gii Nm 2010 din tớch trng ngụ nc ta l 1126.9 nhỡn ha, nng sut 40.9 t/ha, sn lng t trờn 4.6 triu tn Tuy nhiờn thi gian qua, lừi ngụ cha c s dng trit , ch dng vic dung lm nhiờn liu t lũ, cht n ph gia bờ tụng, bó bt giy v.v Trong ú, lừi ngụ cú hm lng lignocellulose cao, l nguyờn liu tim nng cho quỏ trỡnh sn xut ethanol sinh hc, cú hm lng carbonhydrate cao, cht c ch quỏ trỡnh lờn men thp v l ph ph phm nụng nghip v cỏc nh mỏy ng cc Vỡ vy, ti Nghiờn cu quy trỡnh sn xut bioethanol s dng dch ng t lừi ngụ Mc ớch nghiờn cu Kho sỏt kh nng ng dng lừi ngụ quỏ trỡnh nuụi cy Saccharomyces cerevisiae quỏ trỡnh sn xut ethanol a im, thi gian thc hin +Phũng Thớ nghim Cụng Ngh Hoỏ hc, Khoa Cụng ngh +Phũng Thớ nghim Vin Nghiờn cu Cụng Ngh Sinh Hc Thi gian thc hin: thỏng 6/2014-11/2014 Cỏc ni dung chớnh v gii hn ti Phn I: Kho sỏt cỏc yu t nh hng n quỏ trỡnh thu phõn Nng acid T l c cht Nhit thu phõn Thi gian thu phõn Phn II: Kho sỏt quỏ trỡnh nuụi cy nm men S.ceresiviae Kho sỏt nng pH nh hng n hm lng ethanol Kho sat thi gian lờn men nh hng n hm lng ethanol Phng phỏp thc hin 8.1 Chun b nguyờn liu Lừi ngụ c cung cp qua cỏc xe bỏn bp ngụ xo Qua cỏc x lớ s b, lừi ngụ c sy khụ v bo qun t lnh s dng 8.2 Quỏ trỡnh thu phõn Quỏ trỡnh thu phõn c tin hnh vi nng acid 1-5% nh hng ca cỏc yu t nh thi gian, t l c cht v nhit cng c kho sỏt 8.3 Kh c tớnh gim cỏc cht c ch, sn phm c trung ho vi Ca(OH)2 v c iu chnh v khong pH phự hp 8.4 Nuụi cy Saccharomyces cerevisiae Nm men c cung cp bi Vin Nghiờn cu Cụng Ngh Sinh hc, i hc Cn Th Nm men c nuụi cy mụi trng YPDA bao gm: D-glucose (20 g/L), peptone (20 g/L), agar (20 g/L), yeast extract (10 g/L) 8.5 Chng ct Dch sau lờn men s c chng ct thu ethanol ... sản xuất bioethanol sử dụng dịch đường từ lõi ngô” thực 1.2 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu Mục tiêu đề tài khảo sát khả sử dụng sản phẩm thuỷ phân lõi ngô để sản xuất ethanol từ nấm men Saccharomyces... NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Cán phản biện: Đề tài: Nghiên cứu quy trình sản xuất bioethanol sử dụng dịch đường từ lõi ngô Sinh viên thực hiện: Lê Quang Hậu Lớp: Công nghệ Hoá học... GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Cán hướng dẫn: TS Hồ Quốc Phong Đề tài: Nghiên cứu quy trình sản xuất bioethanol sử dụng dịch đường từ lõi ngô Sinh viên thực hiện: Lê Quang Hậu Lớp: Công nghệ Hoá học