Khảo sát tối ưu hóa một số thông số của quá trình lên men bioethanol từ vỏ chuối bằng phương pháp sscf sử dụng saccharomyces cerevisiae kết hợp với pichia anomala​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT TỐI ƯU HĨA MỘT SỐ THƠNG SỐ CỦA Q TRÌNH LÊN MEN BIOETHANOL TỪ VỎ CHUỐI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SSCF SỬ DỤNG SACCHAROMYCES CEREVISIAE KẾT HỢP VỚI PICHIA ANOMALA Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn : Th.S Trần Thị Tưởng An Sinh viên thực hiện: Đoàn Thị Diễm Phương MSSV: 1151110026 Lớp: 11DSH01 TP Hồ Chí Minh, 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, đồ án tốt nghiệp “Khảo sát tối ưu hóa số thơng số q trình lên men bioethanol từ vỏ chuối phương pháp SSCF sử dụng Saccharomyces cerevisiae kết hợp với Pichia anomala.”là cơng trình nghiên cứu thực cá nhân tơi, thực sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức dựa hướng dẫn Th.S Trần Thị Tưởng An Các số liệu sử dụng đồ án trung thực có nguồn gốc cụ thể, rõ ràng Nội dung đồ án có kham khảo sử dụng tài liệu thông tin đăng tải sách, tác phẩm, tạp chí trang web theo danh mục tài liệu đồ án LỜI CẢM ƠN Lời em xin cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh, Ban chủ nhiệm khoa Khoa Cơng Nghệ Sinh Học - Thực Phẩm- Môi Trường tạo điều kiện cho em thực khóa luận Em xin cảm ơn tồn thể thầy Bộ môn Công Nghệ Sinh Học truyền đạt kiến thức kỹ chuyên sâu để em hồn thành khóa luận Trong suốt khoảng thời gian làm khóa luận tốt nghiệp phịng thí nghiệm Năng Lượng Sinh Học – Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: Th.S Trần Thị Tưởng An, trường Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Cơ ln ln theo sát, tận tình bảo, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm chuyên môn, hướng dẫn, động viên em suốt trình em thực đề tài Em xin gửi lời cảm ơn đến anh, chị làm việc phịng thí nghiệm nhiệt tình hỗ trợ em suốt thời gian làm việc Cảm ơn bố mẹ, người luôn bên cạnh động viên tinh thần em lúc em cảm thấy khó khăn Cuối cùng, cảm ơn tất bạn phịng thí nghiệm người bạn ln bên cạnh giúp đỡ em việc Một lần em xin chân thành cảm ơn Đoàn Thị Diễm Phương Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Mục tiêu đề tài Nội dung nghiên cứu Bố cụ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu bioethanol 1.1.1.Các hệ bioethanol 1.1.2 1.1.3.Nguồn nguyên liệu lignocellulose để sản xuất bioethanol 1.1.4.Ứng dụng lợi ích hạn chế Bioethanol 1.1.5.Quy trình sản xuất bioethanol từ nguồn lignocellulose 1.1.6 giới 1.1.7.Tình hình nghiên cứu bioethanol Việt Nam giới 1.2 Giới thiệu chuối sứ i Đồ án tốt nghiệp 1.2.1ối 1.2.2Thành phần 1.2.3Tình hình s 1.2.4Tình hình s 1.3 Giới thiệu chủng nấm men lên men bioethanol 1.3.1Chủng nấm 1.3.2Chủng nấm 2.1 Thời gian địa điểm nghiên cứu 2.3 Vật liệu 2.3.1Nguyên vậ 2.3.2Hóa chất sử 2.3.3 Thiết bị 2.4 Phương pháp 2.4.1Bố trí thí n 2.4.2Tiến hành t 2.5 Phương pháp phân tích 2.5.1Phương ph 2.5.2Phương ph CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát giống nấm men 3.1.1.1 Nấm men Saccharomyces cerevisiae 3.1.1.2 Nấm men Saccharomyces cerevisiae 3.2 Khảo sát số thành phần hóa học vỏ 3.3 Khảo sát tiền xử lý nguyên liệu acid a ii Đồ án tốt nghiệp 3.4 Khảo sát thủy phân lên men đồng thời (SSCF) 29 3.4.1 Khảo sát thời gian lên men 30 3.4.2 Khảo sát nhiệt độ lên men 34 3.4.3 Khảo sát tỷ lệ nấm men 37 3.4.4 Khảo sát tỷ lệ enzyme 40 3.4.5 Khảo sát ảnh hưởng pH 42 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 iii Đồ án tốt nghiệp PL SSF SSCF CT PT SHF SC PA DNS SA HF PF HPLC SDA SDB iv Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thông số bioethanol so với xăng 12 Bảng 1.2 Ước tính chi phí sản xuất bioethanol so với xăng 12 Bảng 1.3 Ưu điểm nhược điểm phương pháp tiền xử lý .20 Bảng 1.4 Một số nhà máy sản xuất bioethanol hoạt động Việt Nam [34] 28 Bảng 1.5 Một số cơng trình nghiên cứu bioethanol từ phụ phẩm trái giới 30 Bảng 1.6 Tình hình nghiên cứu sản xuất bioethanol từ vỏ chuối Bảng 3.1 Bố trí nghiệm thức thí nghiệm 14 Bảng 3.1 Thành phần hóa học vỏ chuối 27 Bảng 3.2 Một số thành phần hóa học vỏ chuối khơ sau tiền xử lý với acid acetic 4% 29 v Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Nguồn ngun liệu sản xuất bioethanol 11 Hình 1.2 Giá dầu năm năm gần 13 Hình 1.3 Quy trình chuyển đổi sinh khối lignocellulose thành bioethanol 19 Hình 1.4 Tiền xử lý lignocellulose giải phóng cellulose 20 Hình 1.5 Chuối sứ Hình 1.6 Saccharomyces cerevisiae Hình 1.7 Pichia anomala Hình 3.1 Nấm men Saccharomyces cerevisiae 24 Hình 3.2 Nấm men Pichia anomala 24 Hình 3.3 Đường cong sinh trưởng Saccharomyces cerevisiae mơi trường SDB 25 Hình 3.4 Đường cong sinh trưởng Pichia anomala mơi trường SDB 26 Hình 3.6a Thay đổi độ cồn theo thời gian lên men 32 Hình 3.6c Sự thay đổi đường khử theo thời gian lên men 32 Hình 3.6d Sự thay đổi hàm lượng cellulose theo thời gian lên men .33 Hình 3.7a Sự thay đổi nồng độ cồn theo nhiệt độ lên men 35 Hình 3.7b.Sự thay đổi mật độ tế bào theo nhiệt độ lên men 35 Hình 3.7c Thay đổi hàm lượng đường khử cellulose theo nhiệt độ lên men 36 Hình 3.8a Thay đổi độ cồn theo tỷ lệ nấm men 38 Hình 3.8b Thay đổi mật độ tế bào theo tỷ lệ nấm men 38 Hình 3.8c Sự thay đổi đường khử cellulose theo tỷ lệ nấm men 39 Hình 3.9b Thay đổi mật độ tế bào theo tỷ lệ enzyme 41 Hình 3.9c Sự thay đổi đường khử cellulose theo tỷ lệ enzyme 41 Hình 3.10a Sự thay đổi độ cồn theo pH 43 Hình 3.10b Thay đổi mật độ tế bào theo pH 43 Hình 3.10c.Sự thay đổi đường khử cellulose theo pH 44 Hình 3.11a Sự thay đổi độ cồn theo tốc độ khuấy đảo 45 vi Đồ án tốt nghiệp Hình 3.11b Sự thay đổi mật độ tế bào theo tốc độ khuấy đảo 45 Hình 3.11c Sự thay đổi hàm lượng đường khử cellulose theo tốc độ khuấy đảo 46 vii Đồ án tốt nghiệp PHỤ LỤC B KẾT QUẢ XỬ LÝ SỐ LIỆU 1.1 Khảo sát thời gian lên men 1.1.1 Hàm lượng đường khử ANOVA Table Source Between groups Within groups Total (Corr.) Multiple Range Tests Thời gian( giờ) 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 Đồ án tốt nghiệp 1.1.2 Hàm lượng cellulose ANOVA Table Source Between groups Within groups Total (Corr.) Multiple Range Tests Thời gian(giờ) 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 10 15 Đồ án tốt nghiệp 1.2 Nhiệt độ lên men 1.2.1 Hàm lượng đường khử ANOVA Table Source Between groups Within groups Total (Corr.) Multiple Range Tests Nhiệt độ ( C) 40 35 Room 30 1.2.2 Hàm lượng cellulos ANOVA Table Source Between groups Within groups Total (Corr.) Multiple Range Tests Nhiệt độ ( C) 35 40 30 room Đồ án tốt nghiệp 1.2.3 Nồng độ cồn ANOVA Table Source Between groups Within groups Total (Corr.) Multiple Range Tests Nhiệt độ ( C) room 30 40 35 1.3 Khảo sát tỷ lệ nấm men 1.3.1 Hàm lượng đường khử ANOVA Table Source Between groups Within groups Total (Corr.) Multiple Range Tests SC:PA Count 2:3 3:2 1:1 4:1 1:4 Đồ án tốt nghiệp 1.3.2 Hàm lượng cellulose ANOVA Table Source Between groups Within groups Total (Corr.) Multiple Range Tests Tỷ lệ nấm men SC:PA 1:4 4:1 3:2 2:3 1:1 1.3.3 Nồng độ cồn ANOVA Table Source Between groups Within groups Total (Corr.) Multiple Range Tests Tỷ lệ nấm men SC:PA 3:2 2:3 4:1 1:1 1:4 Đồ án tốt nghiệp 1.4 Khảo sát tỷ lệ enzyme Hàm lượng đường khử ANOVA Table Source Between groups Within groups Total (Corr.) Multiple Range Tests Tỷ lệ (%) 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1.4.2 Hàm lượng cellulose ANOVA Table Source Between groups Within groups Total (Corr.) Multiple Range Tests Tỷ lệ enzyme (%) 0,9 0.7 0.5 0,3 0,1 Đồ án tốt nghiệp 1.4.3 Nồng độ cồn ANOVA Table Source Between groups Within groups Total (Corr.) Multiple Range Tests Tỷ lệ enzyme (%) 0,3 0,1 0,5 0,7 0,7 1.5 Khảo sát ảnh hưởng pH 1.5.2 Hàm lượng đường khử ANOVA Table Source Between groups Within groups Total (Corr.) Multiple Range Tests pH Count 5,5 4,5 Đồ án tốt nghiệp 1.5.3 Hàm lượng cellulose ANOVA Table Source Between groups Within groups Total (Corr.) Multiple Range Tests pH Count 5,5 4,5 1.4.2 Nồng độ cồn ANOVA Table Source Between groups Within groups Total (Corr.) Multiple Range Tests pH Count 4,5 5,5 10 Đồ án tốt nghiệp 1.6 Ảnh hưởng tốc độ khuấy đảo 1.6.1 Hàm lượng đường khử ANOVA Table Source Between groups Within groups Total (Corr.) Multiple Range Tests Tốc độ khuấy đảo 50 100 150 200 1.6.2 Hàm lượng cellulose ANOVA Table Source Between groups Within groups Total (Corr.) Multiple Range Tests Tốc độ khuấy đảo 200 150 100 50 11 Đồ án tốt nghiệp 1.6.3 Nồng độ cồn ANOVA Table Source Between groups Within groups Total (Corr.) Multiple Range Tests Tốc độ khuấy đảo 50 100 150 200 12 Đồ án tốt nghiệp PHỤ LỤC C BẢNG KẾT QUẢ KHẢO SÁT THỦY PHÂN VÀ LÊN MEN SSCF Bảng Kết khảo sát thời gian lên men Thời Hàm gian đường (giờ) (mg/mL 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 13 Đồ án tốt nghiệp Bảng Kết khảo sát nhiệt độ lên men Nhiệt độ Phòng 30 C 35 C 40 C Bảng Kết khảo sát tỷ lệ nấm men SC:PA (%) 1:1 1:4 4:1 2:3 3:2 Bảng Kết khảo sát tỷ lệ enzyme đến trình SSCF Tỷ enzyme (%) 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 lệ 14 Đồ án tốt nghiệp Bảng Kết khảo sát ảnh hưởng pH pH 4,5 5,5 Bảng Kết khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy đảo Tốc độ (vòng/phút) 50 100 150 200  Ghi chú: Các giá trị trung bình lần lặp lại, cột giá trị có chữ thể khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê mức độ tin cậy 95% 15 ... đồ án tốt nghiệp ? ?Khảo sát tối ưu hóa số thơng số trình lên men bioethanol từ vỏ chuối phương pháp SSCF sử dụng Saccharomyces cerevisiae kết hợp với Pichia anomala.”là cơng trình nghiên cứu thực... lên men bioethanol từ vỏ chuối sử dụng phương pháp SSCF lên men nguồn phế phẩm vỏ chuối để thu bioethanol có hiệu Nội dung nghiên cứu Đề tài: ? ?Khảo sát tối ưu hóa số thơng số q trình lên men bioethanol. .. bioethanol từ vỏ chuối phương pháp SSCF sử dụng Saccharomyces cerevisiae kết hợp với Pichia anomala” với nội dung nghiên cứu sau: - Khảo sát số thành phần hóa học vỏ chuối - Khảo sát điều kiện tối ưu