Sản xuất ethanol từ khoai mì

Sản xuất ethanol từ khoai mì............Bản word chuẩn font không cần chỉnh nhé các bạn.......Tài liệu tham khảo nên có gì sai sót mong các bạn bỏ qua cho.........................................cảm ơn........................

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ***۩*** TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HCM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC  MÔN: KỸ THUẬT NHIÊN LIỆU SINH HỌC BÀI SEMINAR SẢN XUẤT ETHANOL TỪ KHOAI MÌ Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Trương Vĩnh Sinh viên thực hiện: NHÓM Trần Thị Kim Duyên 14139027 Nguyễn Thị YếnLinh 14139105 Bùi Phương Linh 14139100 Nguyễn Hải Đăng 14139038 Nguyễn Thái Công 14139014 Đặng Ngọc Phi 14139149 MỤC LỤC CHƯƠNG 1:Khoai I mì số giống chủ yếu Tổng quan Ngày nay, nguồn nhiên liệu hóa thạch than đá, dầu mỏ ngày cạn kiệt thời gian tái tạo nhiên liệu kéo dài, mặc khác việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch gây hiệu ứng nhà kính, ô nhiễm môi trường dẫn đến biến đổi khí hậu phạm vi tồn giới Do người tìm kiếm, nghiên cứu nguồn nhiên liệu mà nhiên liệu sinh học số Tuy nhiên chưa có nhiều động có khả sử dụng trực tiếp cồn sinh học làm nhiên liệu hoạt động Vì thế, sản phẩm xăng pha cồn đời nguồn nhiên liệu trung gian để từ từ hạn chế thay hoàn toàn loại xăng nay.).Bản chất cồn sinh học ethanol (C2H5OH) không ngậm nước Tuy nhiên thực tế hàm lượng nước cồn khan có từ 0,2 đến 0,5 % vol Mặc dù vậy, để sản xuất cồn 99,5 % vol cần phải trải qua giai đoạn chính: Sản xuất ethanol phương pháp lên men từ nguồn nguyên liệu tinh bột, cellulose… giai đoạn trình chưng cất hấp thụ để phân riêng hỗn hợp cồn ethanol nước nhằm thu cồn ethanol khan tuyệt đối Hiện nay, ethanol để sử dụng đồ uống chứa cồn ethanol sử dụng làm nhiên liệu sản xuất từ nguồn nguyên liệu tinh bột Ở nước ta nguồn tinh bột tương đối dồi với loại nông sản mạnh gạo, ngô, khoai, sắn… vậy, sản xuất bioethanol với qui mô lớn từ gạo hay nguồn tinh bột quan trọng khác vấn đề an ninh lương thực mối quan tâm hàng đầu quốc gia Do đó, khoai mì (sắn) lựa chọn thích hợp cho nguồn lượng tương lai Khoai mì (Hay gọi sắn) có tên khoa học Manihot Esculenta, lương thực ưa ẩm, phát nguồn từ lưu vực sôn Amazone Nam Mỹ Đến thê kỉ thứ XVI trồng châu Á Phi Ở nước ta khoai mì trồng khắp nơi từ Nam Bắc, trình sinh trưởng phát dục khoai mì kéo dài, khoai mì giữ đất lâu nên tỉnh trung du thượng du Bắc như: Phú Thọ, Tun Quang, Hóa Bình… điều kiện trồng trọt thích hợp Khoai mì Việt Nam bao gồm nhiều loại giống Nhân dân ta thường vào kích tấc, màu sắc củ, thân , mà tiến hành phân loại Tuy nhiên người ta thường phân thành loại: Khoai mì đắng khoai mì Tùy theo giống, điều kiện canh tác độ màu mỡ đất mà củ khoai mì có kích thước: dài từ 0,1 – 1,2 m đường kính từ – 12 cm Đường kính thường Nhóm Trang khơng theo chiều dài củ, phần đường kính to cáng gần chi nhỏ Hình dạng củ khơng đồng Có củ thẳng, củ cong, có củ lại biến dạng cục Càng gần chi củ mềm xơ phát triển sau Do thu hoạch khó giữ cho củ nguyên vẹn, khó khăn bảo quản tươi Củ khoai mì Cánh đồng khoai mì Khoai mì tươi có tỷ lệ chất khô 38-40%, tinh bột 16-32%; chất protein, béo, xơ, tro 100g tương ứng 0,8-2,5 g, 0,2-0,3 g, 1,1-1,7 g, 0,6-0,9 g; chất muối khoáng vitamin 100 g củ sắn 18,8-22,5 mg Ca, 22,5-25,4 mg P, 0,02 mg B1, 0,02 mg B2, 0,5 mg PP Trong khoai mì, hàm lượng acid amin khơng cân đối, thừa arginin lại thiếu acid amin chứa lưu huỳnh Thành phần dinh dưỡng khác biệt tuỳ giống, vụ trồng, số tháng thu hoạch sau trồng kỹ thuật phân tích Lá mì ngun liệu khô 100% chứa đựng đường + tinh bột 24,2%, protein 24%, chất béo 6%, xơ 11%, chất khoáng 6,7%, xanhthophylles 350 ppm (Yves Froehlich, Thái Văn Hùng 2001) Chất đạm mì có đầy đủ acid amin cần thiết, giàu lysin thiếu methionin Trong củ mì ngồi chất dinh dưỡng chứa lượng độc tố (HCN) đáng kể Các giống mì có 80–110 mg HCN/kg tươi 20–30 mg/kg củ tươi Các giống mì đắng chứa 160–240 mg HCN/kg tươi 60–150 mg/kg củ tươi Liều gây độc cho người lớn 20 mg HCN, liều gây chết người 50 mg HCN cho 50 kg thể trọng Tuỳ theo giống, vỏ củ, lõi củ, thịt củ, điều kiện đất đai, chế độ canh tác, thời gian thu hoạch mà hàm lượng HCN có khác Tuy nhiên, ngâm, luộc, sơ chế khô, ủ chua phương thức cho phép loại bỏ phần lớn độc tố HCN Nhóm Trang  Phần vỏ gỗ: Chiếm – 3% , chủ yếu cellulose hemicellulose, chức có nhiệm vụ bảo vệ học hóa học Trong vỏ gỗ hồn tồn khơng có tinh bột nên chế biến phải loại bỏ hoàn toàn bảo quản phải giữ, hạn chế tróc vỏ  Vỏ cùi: Chiếm – 10%, thành phần chủ yếu cellulose, gần tinh bột chứa nhiều dịch bào (nhựa) Trong thành phần dịch bào có chứa polyphenol độc tố Độc tố khoai mì hợp chất glycozit (C10H17NO6) thân hợp chất không độc mơi trường axit bị phân hủy giải phóng axit xianhydric (HCN) độc với người gia súc  Thịt cùi: Chiếm tỉ lệ lớn nhất, chứa nhiều tinh bột protein Đây phần dự trữ chủ yếu chất dinh dưỡng củ Đối với sản xuất ethanol thành phần quan trọng glucid lên men được, gồm tinh bột số đường Glucid tự nhên chia làm ba nhóm : monosaccharide, oligo polysaccaride Monosaccharide glucid đơn giản khơng thể thuỷ phân Trong lại chia : monosaccharide trioza, tetroza, pentoza, hexoza Trong thiên nhiên phổ biến hexoza pentoza Hexoza glucid lên men được, tác dụng nấm men đa số hexoza biến thành rượu CO2 Pentoza thuộc loại glucid không lên men Oligosaccharrit glucid chưa từ đến 10 gốc monosaccharide Trong thiên nhiên phổ biến oligo chứa gốc mono Trong disaccharide dễ dàng chuyển hố thành rượu CO2 tác dụng hệ enzyme amylase nấm men, trisaccharide lên men 1/3 Nhóm Trang Bảng Thành phần hóa học trung bình khoai mì Thành phần chế biến củ sắn Đơn vị trọng Thành phần lượng 100g Củ tươi Củ khô Bột Tinh bột Năng lượng Độ ẩm Protein Chất béo Đường bột Xơ Tro Canxi Lân Sắt Natri Kali Thiamine Riboflavin Niaxin Vitamin C II Calo % g g g g g mg mg mg mg mg mg mg mg mg 135 65.6 1.0 0.2 32.4 0.9 2,5 32 0.9 394 0.95 0.04 0.6 34 135 15.7 1.4 5.0 80.6 1.2 1.8 96 81 7.9 0.06 0.05 0.8 - 363 9.1 1.1 0.5 32.8 2.2 21 84 37 1.0 11 9.6 0.02 0.03 0.6 - 354 12.0 0.5 0.3 86.9 0.5 - Các giống sắn(khoai mì) chủ yếu: Những giống sắn phổ biến Việt Nam KM94 KM140, KM98-5, KM98-1, SM93726, với tỷ lệ tương ứng 75,54%, 5,4%, 4,50%, 3,24%, 2,70%, tổng diện tích sắn thu hoạch tồn quốc tạiước 496,20 nghìn ha, suất bình quân 17,1 tấn/ ha, sản lượng sắn củ tươi 8,52 triệu (Tổng cục Thống kê 2012) • Đặc điểm giống sắn chủ lực sản xuất Giống sắn KM 140 Nhóm Trang Đặc điểm giống: + Thân xanh, thẳng, xanh, cao vừa phải, không phân nhánh + Năng suất củ tươi: 33,4 – 35,0 tấn/ha + Tỷ lệ chất khô: 34,8 – 40,2% + Hàm lượng tinh bột: 26,1- 28,7% + Năng suất bột : 9,5 -10,0 tấn/ha + Chỉ số thu hoạch: 58 -65 % + Thời gian thu hoạch: 8-10 tháng + Nhiễm nhẹ bệnh cháy + Thời gian giữ bột ngắn KM94 Giống sắn KM 98-5 Nhóm Trang Đặc điểm giống: + Thân xanh, cong gốc, xanh, phân nhánh + Giống sắn KM98-5 có cao dạng dài so với KM419 + Năng suất củ tươi: 34,5 tấn/ha + Tỷ lệ chất khô: 39,2% + Hàm lượng tinh bột: 28,5% + Năng suất bột : 9,8 tấn/ha + Chỉ số thu hoạch: 63 % + Thời gian thu hoạch: 8-10 tháng + Thời gian giữ bột tương đương KM94 + Nhiễm nhẹ bệnh cháy Giống sắn KM98-1 Nhóm Trang Đặc điểm giống: Thân xanh, tai rõ, xanh, cọng tím + Năng suất củ tươi: 32,5 – 40,0 tấn/ha + Tỷ lệ chất khô: 35,8% + Hàm lượng tinh bột: 27,2- 28,3 % + Năng suất bột : 8,9 tấn/ha + Chỉ số thu hoạch: 66 % + Thời gian thu hoạch: 8-10 tháng + Nhiễm nhẹ bệnh cháy + Bảo quản giống ngắn KM94 Giống sắn SM 937-26 Đặc điểm giống: + Thân nâu đỏ, thẳng, không phân nhánh + Năng suất củ tươi: 32,5 tấn/ha + Tỷ lệ chất khô: 37,9% Nhóm Trang + Hàm lượng tinh bột: 28,9% + Năng suất bột : 9,4 tấn/ha + Chỉ số thu hoạch: 61 % + Thời gian thu hoạch: 8-10 tháng + Nhiễm nhẹ bệnh cháy + Vỏ củ dày cứng KM94 Giống sắn KM 94 Đặc điểm giống: + Thân xanh, cong, tím, không phân nhánh + Năng suất củ tươi: 33,0 tấn/ha + Tỷ lệ chất khô: 35,1- 39.0% + Hàm lượng tinh bột: 28,7% + Năng suất tinh bột: 7,6-9,5 tấn/ + Chỉ số thu hoạch: 58 % + Thời gian thu hoạch: 9-11 tháng + Nhiễm nhẹ đến trung bình bệnh chồi rồng bệnh cháy Sau giống sắn triển vọng: 1)Giống sắn KM419 Nguồn gốc: KM419 lai tổ hợp lai BKA900 x (KM98-5 x KM98-5) Trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh tuyển chọn giới thiệu BKA900 giống sắn ưu tú nhập nội từ Braxil có ưu điểm suất củ tươi cao chất lượng giống khơng thật tốt, khó giữ giống cho vụ sau KM98-5 giống sắn tốt tỉnh Đồng Nai Tây Ninh cho phép mở rộng sản xuất năm 2002, 2005 Bộ Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn công nhận giống năm 2009 (Trần Cơng Khanh, Hồng Kim ctv, 2002, 2005, 2007, 2009 ) Giống sắn lai KM419 kết hợp nhiều đặc tính tốt cha mẹ, dẫn đầu suất hầu hết thí nghiệm Nhóm Trang 10 Lúc này, nấm men tiếp tục phát triển, lên men xảy chưa mạnh mẽ Sau lượng oxy yếu dần Q trình hơ hấp tế bào nấm men yếu dần, tương ứng với trình lên men xảy mạnh mẽ, giai đoạn lên men Trong giai đoạn cuối, lượng đường mơi trường nghèo đi, trình lên men yếu dần, nồng độ rượu tăng dần đến trình lên men kết thúc bán thành phẩm giấm chín Cơ chế lên men rượu: • Lên men rượu trình sinh học phức tạp xảy tác dụng nhiều enzyme Trước tiên, nấm men hấp phụ chất đường, chất màu hợp chất khác Các chất dinh dưỡng hấp phụ vào tế bào, tác dụng hệ enzyme zymaza biến đường thành rượu êtylic CO2 • Rượu êtylic hình thành khuyếch tán mơi trường bên ngồi qua màng tế bào Rượu hoà tan nước tỷ lệ nên khuyếch tán nhanh, CO2 • khuyếch tán vào nước độ hồ tan khơng lớn Khi bão hoà, CO2 bao quanh màng tế bào nấm men thành bọt khí Khi bọt khí CO2 to đến mức độ định bọt khí tế bào nấm men lên bề mặt dung dịch Đến bề mặt thay đổi sức căng bề mặt nên bọt khí vỡ, CO2 ngồi Do đó, nấm men lúc lại chìm xuống Quá trình diễn liên tục làm cho tế bào nấm men từ trạng thái không chuyển động chuyển sang trạng thái chuyển động, làm tăng trình tiếp xúc nấm men chất, tăng nhanh q trình lên men • Các yếu tố hóa học lý học ảnh hưởng tới sinh trưởng, phát triển nấm men • Ảnh hưởng nhiệt độ: Mỗi vi sinh vật có nhiệt độ tối ưu cho phát triển chúng Ví dụ nấm men saccharomyces, nhiệt độ tối ưu nằm khoảng 28 đến 32oC Nếu có điều kiện làm lạnh dịch đường tới 20 đến 220C hạn chế phát triển tạp khuẩn Sau đến 10 lên men nhiệt độ tăng 28÷300C, tiếp cần làm lạnh để ổn định nhiệt độ giới hạn tối ưu Ở nhiệt độ cao, hoạt tính nấm men giảmm nhanh, dễ bị nhiễm khuẩn lactic nấm men hoang dại Mặt khác, lên men nhiệt độ cao tạo nhiều este aldehyt tổn thất rượu theo CO2 tăng Vậy phải chọn nhiệt độ lên men thích hợp Ảnh hưởng nhiệt độ đến phát triển nấm men tạp khuẩn • Ảnh hưởng pH: Nồng độ ion H+ canh trường có ảnh hưởng lớn đến hoạt động nấm men Chúng có khả làm thay đổi điện tích chất vỏ tế bào, làm tăng hoặt giảm mức độ thẩm thấu chất dinh dưỡng chiều hướng trình lên men Mỗi vi sinh vật hoạt động tốt mơi trường có pH định Trong điều kiện lên men rượu, pH tối ưu để tạo ethanol 4,5 đến 5,5 Đối với dịch đường từ tinh bột thường khống chế pH 4,8 đến 5,2, nhằm kết hợp giữ cho amylaza chuyển hóa tinh bột dextrin thành đường lên men Nếu tăng pH dễ bị nhiễm khuẩn, làm giảm hiệu suất lên men Ảnh hưởng pH đến phát triển nấm men tạp khuẩn Hình cho ta thấy pH