Nghiên cứu và khảo sát một số phương pháp tiền xử lý thụ phẩm gỗ với mục đích lên men thành cồn sinh học

Đồ án tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐHQG TP HỒ CHÍ MINH Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa cơng bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá, tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, đồ án sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung đồ án Trường Đại học Cơng Nghệ Tp Hồ Chí Minh khơng liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền tơi gây q trình thực (nếu có) TP Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2018 Tác giả (ký tên ghi rõ họ tên) Trương Kỳ Văn Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp hồn thành Phịng thí nghiệm nhiên liệu sinh học Biomass Đại Học Bách Khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Để có đồ án tốt nghiệp em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến thầy Nguyễn Đình Qn Trần Thị Tưởng An trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ, dìu dắt em với dẫn khoa học quý giá suốt trình triển khai, nghiên cứu tạo điều kiện để em hồn thành tốt đồ án Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Nguyễn Hồi Hương giúp em đến với hướng nghiên cứu Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn tới anh Nguyễn Lê Nhật Minh hướng dẫn nhiệt tình giúp đỡ suốt ngày thực đồ án Cuối em xin cảm ơn bạn bè, người thân gia đình, người ln chỗ dựa tinh thần vững ln ủng hộ em suốt hành trình chinh phục ước mơ Xin chân thành cảm ơn TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2018 Sinh viên thực Trương Kỳ Văn Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH ẢNH viii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Tình hình nghiên cứu Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Các kết đạt đề tài Kết cấu đồ án tốt nghiệp 1.1 Sơ lược bioethanol 1.1.1 Bioethanol ? 1.1.2 Các hệ xăng sinh học 1.1.3 Quy trình sản xuất bioethanol 1.1.4 Tình hình nghiên cứu sản xuất bioethanol 1.1.4.1 Trên giới 1.1.4.2 Ở Việt Nam 1.2 Nguồn nguyên liệu dùng cho sản xuất xăng sinh học hệ 1.2.1 Cấu trúc nguồn nguyên liệu 1.2.2 Cellulose i Đồ án tốt nghiệp 1.2.3 Hemicellulose 1.2.4 Lignin 1.2.5 Phụ phẩm gỗ từ cao su 10 1.3 Quá trình sản xuất bioethanol từ mùn cưa gỗ cao su 13 1.3.1 Sơ đồ khái quát 13 1.3.2 Tiền xử lý 13 1.3.2.1 Tiền xử lý phương pháp vật lý 14 1.3.2.2 Tiền xử lý tác nhân hóa học 17 1.3.3 Thủy phân 21 1.3.4 Lên men 24 1.3.4.1 Cơ sở sinh hóa : 24 1.3.4.2 Một số phương pháp lên men 26 1.3.4.3 Một số loại nấm men 27 1.3.4.4 Đặc điểm sinh học nấm men 28 1.3.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men 29 1.3.5 Thủy phân lên men đồng thời 31 2.1 Địa điểm đối tượng nghiên cứu 32 2.2 Nguyên vật liệu 32 2.2.1 Mùn cưa từ gỗ cao su 32 2.2.2 Enzyme 33 2.2.3 Nấm men Sacchromyces cereviciae 33 2.3 Hóa chất 33 2.3.1 Hóa chất thí nghiệm 33 ii Đồ án tốt nghiệp 2.3.2 Môi trường nuôi cấy vi sinh vật 34 2.4 Thiết bị dụng cụ sử dụng 34 2.4.1 Thiết bị 34 2.4.2 Dụng cụ 35 2.5 Bố trí thí nghiệm 35 2.5.1 Các thí nghiệm 35 2.5.2 Khảo sát đường cong tăng trưởng nấm men 36 2.5.2.1 Phương pháp cấy giống giữ giống nấm men 36 2.5.2.2 Phương pháp nhân giống hoạt hóa giống nấm men 36 2.5.2.3 Phương pháp đếm nấm men 36 2.5.2.4 Khảo sát đường cong tăng trưởng nấm men 37 2.5.3 Phân tích thành phần mùn cưa 37 2.5.3.1 Phân tích thành phần lignin mùn cưa 37 2.5.3.2 Định lượng cellulose theo phương pháp Kiursher-Hoff 38 2.5.3.3 Định lượng đường khử phương pháp Acid Dinitro-Salicylic (DNS) 38 2.5.4 Khảo sát ảnh hưởng tác nhân tiền xử lý 39 2.5.4.1 Tiền xử lý H2SO4 39 2.5.4.2 Tiền xử lý NaOH 39 2.5.4.3 Khảo sát thời gian tiền xử lý 39 2.5.5 Tiến hành lên men kiểm chứng hiệu tiền xử lý 41 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43 3.1 Khảo sát đường cong sinh trưởng nấm men 43 3.1.1 Hình dạng vi thể nấm men 43 iii Đồ án tốt nghiệp 3.1.2 Đường cong sinh trưởng S.Cerevisiae 43 3.2 Phân tích thành phần mùn cưa trước tiền xử lý 44 3.3 Ảnh hưởng kích thước hạt mùn cưa 45 3.4 Ảnh hưởng tác nhân tiền xử lý 46 3.4.1 Tiền xử lý H2SO4 46 3.4.2 Tiền xử lý NaOH 48 3.4.3 Khảo sát thời gian tiền xử lý 49 3.4.3.1 Khảo sát thời gian tiền xử lý tác nhân H2SO4 49 3.4.3.2 Khảo sát thời gian tiền xử lý tác nhân NaOH 52 3.4.4 Khảo sát kết hợp tác nhân tiền xử lý 53 3.5 Tiến hành lên men kiểm chứng hiệu tiền xử lý 54 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 56 4.1 Kết luận 56 4.2 Đề xuất 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC Phụ lục A Các phương pháp thí nghiệm 1 Đường chuẩn glucose Đường chuẩn cellulose Phương pháp phân tích hàm lượng ẩm Cơng thức tính hàm lượng lignin Phụ lục B Thống kê số liệu thí nghiệm Thống kê kết khảo sát nồng độ H2SO4 iv Đồ án tốt nghiệp Thống kê kết khảo sát nồng độ NaOH Thống kê khảo sát thời gian tiền xử lý với H2SO4 2% Thống kê khảo sát thời gian tiền xử lý với H2SO4 2,5% 5 Thống kê khảo sát thời gian tiền xử lý với NaOH 1,5% 6 Thống kê khảo sát thời gian tiền xử lý với NaOH 2% Thống kê khảo sát kết hợp tác nhân tiền xử lý v Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AIR: Acid-insoluble residue ASL: Acid-soluble lignin CFU: Colony forming unit VSV: vi sinh vật mg: mili gam g: gam m: micro mét nm: nano mét mm: mili mét m: mét ha: héc ta kGy: kilô gray SHF: Separate Hydrolysis and Fermentation SSF: Simultaneous Saccharification and Fermentation SSCF: Simultaneous Saccharification and Co-Fermentation mmHg: milimét thủy ngân w/v: khối lượng thể tích mL: mili Lít µL: mico Lít SDA: Sabouraud Dextrose Agar SDB: Sabouraud Dextrose Broth OD: Optical Density DNS: Acid Dinitro-Salicylic vi Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các nguồn sản xuất bioethanol………………………………………………… Bảng 1.2 Ưu điểm nhược điểm phương pháp nổ hơi……………………………… 17 Bảng 1.3 Một số phương pháp lên men………………………………………………… 26 Bảng 1.4 Đặc điểm số loại nấm men…………………………………………………27 Bảng 2.1 Các hóa chất sử dụng……………………………………………………… .33 Bảng 2.2 Mơi trường hoạt hóa nhân giống nấm men Sabouraud Dextrose Broth (SDB).34 Bảng 2.3 Môi trường nuôi cấy nấm men Sabouraud Dextrose Agar (SDA)…………… 34 Bảng 2.4 Thí nghiệm khảo sát thời gian tiền xử lý với tác nhân NaOH 1,5% 40 Bảng 2.5 Thí nghiệm khảo sát thời gian tiền xử lý với tác nhân NaOH 2% .40 Bảng 2.6 Thí nghiệm khảo sát thời gian tiền xử lý với tác nhân H2SO4 2% 40 Bảng 2.7 Thí nghiệm khảo sát thời gian tiền xử lý với tác nhân H2SO4 2,5% 41 Bảng 3.1 Kết khảo sát kết hợp tác nhân tiền xử lý…………………………………53 Bảng 3.2 Kết lên men kiểm chứng……………………………………………………54 vii Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cấu trúc lignocellulose………………………………………………………… Hình 1.2 A Cấu trúc mạch đơn cellulose B Cấu trúc sợi cellulose……………………… Hình 1.3 Cấu trúc hemicellulose………………………………………………………… Hình 1.4 Cấu trúc lignin……………………………………………………………………9 Hình 1.5 Cây cao su……………………………………………………………………….10 Hình 1.6 Khai thác gỗ cao su…………………………………………………………… 11 Hình 1.7 Gỗ cao su thành phẩm………………………………………………………… 12 Hình 1.8 Sàn phẩm bàn ghế từ gỗ cao su………………………………………………….12 Hình 1.9 Sơ đồ sản xuất bioethanol………………………………………………………13 Hình 1.10 Vụn gỗ trình chế biến gỗ……………………………………….… 14 Hình 1.11 Máy nghiền gỗ…………………………………………………………………15 Hình 1.12 Mùn cưa……………………………………………………………………… 15 Hình 1.13 Cơ chế trình nổ hơi……………………………………………………… 16 Hình 1.14 Quy trình tiền xử lý mùn cưa………………………………………………… 18 Hình 1.15 Cơ chế hoạt động enzyme………………………………………………….23 Hình 1.16 Sơ đồ trình đường phân……………………………………………………25 Hình 1.17 Q trình hơ hấp kị khí…………………………………………………………25 Hình 1.18 Tế bào nấm men……………………………………………………………….29 Hình 2.1 Mùn cưa gỗ cao su………………………………………………………………32 Hình 2.2 Quy trình lên men tạo bioethanol……………………………………………… 42 Hình 3.1 Nấm men kính hiển vi…………………………………………………… 43 Hình 3.2 Đường cong sinh trưởng S.cerevisiae theo thời gian………………………44 Hình 3.3 Kết khảo sát kích thước hạt mùn cưa………………………………………45 Hình 3.4 Kết khảo sát hiệu H2SO4………………………………………… 46 Hình 3.5 Phần trăm lignin tách khỏi mẫu sau tiền xử lý……………………………….46 Hình 3.6 Phần trăm cellulose tăng lên mẫu sau tiền xử lý so với mẫu ban đầu……47 Hình 3.7 Kết khảo sát hiệu NaOH………………………………………… 48 viii Đồ án tốt nghiệp Hình 3.12 Hàm lượng đường mẫu tiền xử lý acid 2% theo thời gian Hình 3.13 Hàm lượng đường mẫu tiền xử lý acid 2,5% theo thời gian Dựa vào đồ thị hình 3.12 đồ thị hình 3.13 cho thấy ta nâng thời gian tiền xử lý lên để tăng lượng lignin tách khỏi nguyên liệu, đồng nghĩa với việc hàm lượng đường tăng lên Hàm lượng đường tăng lên nguyên nhân acid sau tách lignin thủy phân nhóm cellulose tạo thành đường Điều khơng có lợi cho q trình lên men Vì dừng lại mức 24 tối ưu trình tiền xử lý 51 Đồ án tốt nghiệp 3.4.3.2 Khảo sát thời gian tiền xử lý tác nhân NaOH Từ kết khảo sát mục 3.4.2 cho kết quả, nồng độ tác nhân tối ưu NaOH 2% Tiến hành khảo sát thời gian nồng độ gần NaOH 1,5% 2% Kết tiền xử lý mùn cưa với tác nhân NaOH nồng độ 1,5%, 2% với mốc thời gian Hình 3.14 Hiệu suất tiền xử lý base 1,5% theo thời gian Hình 3.15 Hiệu suất tiền xử lý base 2% theo thời gian 52 Đồ án tốt nghiệp Dựa vào đồ thị hình 3.15 đồ thị hình 3.16 ta thấy hiệu suất tiền xử lý cao 24 giờ, lại khơng có khác biệt rõ rệt 20 24 Hiệu suất mức gần ngang nhau, chênh lệch không nhiều Hơn nữa, tiền xử lý base khơng xảy tượng cellulose bị thủy phân Khơng sinh đường Vì vậy, chọn mốc 24 mốc tối ưu, không tăng thời gian thêm hiệu suất không tăng lên đáng kể Chọn mốc thời gian 24 giúp tiết kiệm chi phí lúc tiền xử lý 3.4.4 Khảo sát kết hợp tác nhân tiền xử lý Sau tiền xử lý cần thực trung hịa mẫu tiến hành lên men Phần dịch tiền xử lý cần trung hịa trước thải ngồi để tránh nhiễm mơi trường Nên nghiên cứu tiến hành thí nghiệm dùng kết hợp tác nhân để tiền xử lý Dịch lọc acid base giữ lại trung hịa với nhau, sau thải mơi trường Thí nghiệm 1: Tiền xử lý với H2SO4 2,5%, sau tiến hành lọc rửa tiền xử lý với NaOH 2% Thí nghiệm 2: Tiền xử lý với NaOH 2%, sau tiến hành lọc rửa tiền xử lý với H2SO4 2.5% Bảng 3.1 Kết khảo sát kết hợp tác nhân tiền xử lý Hiệu suất (%) H2SO4 2,5% NaOH 2% Thí nghiệm Thí nghiệm 49,8 50,65 55,28 8,38 18,89 17,08 17,2 60,45 60,31 29,6 Hàm lượng lignin 17,64 mẫu (%) Hàm lượng cellulose 55,47 mẫu (%) Dựa vào kết thí nghiệm bảng 3.1 ta thấy hiệu suất thí nghiệm ( tiền xử lý acid trước, sau tiền xử lý base) cho kết cao tiền xử lý tác nhân, không chênh lệch nhiều (acid 2,5% cho hiệu suất 49,8%, base 2% cho hiệu suất 50,65%) Lượng cellulose mẫu sau tiền xử lý nhiều Do sử dụng acid trước tách lignin làm lộ nhóm cellulose, sau base tiếp tục cơng việc tách 53 Đồ án tốt nghiệp lignin mà không ảnh hưởng đến cellulose, dẫn đến lượng cellulose cịn mẫu nhiều, hiệu suất cao Ở thí nghiệm ta thấy hiệu suất thấp 8,38% lượng lignin cịn lại mẫu gần với thí nghiệm 1, lượng cellulose lại mẫu thấp 29,6% Sử dụng base để tách lignin làm lộ nhóm lignin, sau lại cho acid vào để tiền xử lý, dẫn đến việc acid thủy phân nhóm cellulose trước tiến hành tách lignin Như làm cho lượng cellulose mẫu cịn lại Có thể kết luận việc tiền xử lý base trước acid sau không đem lại kết tốt Ngược lại tiền xử lý acid trước base sau tăng hiệu cho trình tiền xử lý Nhưng hiệu cải thiện khơng cao Cần cân nhắc tiền xử lý tác nhân gây tổn hao thêm chi phí, thời gian 3.5 Tiến hành lên men kiểm chứng hiệu tiền xử lý Từ kết đạt mục 3.4, ta thấy NaOH cho hiệu tiền xử lý tối ưu 2%, H2SO4 cho hiệu tiền xử lý tối ưu 2,5% Nhưng NaOH hiệu H2SO4, khơng xảy tượng phân hủy cellulose Có thể thấy việc kết hợp tác nhân đem lại hiệu tiền xử lý cao hơn, không đáng kể mà lại tốn hao thời gian, hóa chất Vì thí nghiệm tiến hành lên men thử để kiểm chứng khả tạo cồn sinh học từ quy trình đề nguyên liệu gỗ cao su tiến hành với tác nhân tiền xử lý NaOH 2% lặp lại lần Sau 48 lên men Lấy mẫu đo cồn cồn kế brix kế cho kết Bảng 3.2 Kết lên men kiểm chứng Độ cồn Độ Brix Mẫu 1.1 Mẫu 1.4 2.5 Mẫu 1.2 2.6 54 Đồ án tốt nghiệp Có thể kết luận, độ cồn không cao việc sử dụng tác nhân tiền xử lý phần giúp cải thiện trình lên men tạo cồn sinh học Chứng tỏ việc tiền xử lý trước lên men mang lại hiệu tích cực việc tạo cồn sinh học Thí nghiệm chứng tỏ, với nguồn nguyên liệu địa phương mùn cưa gỗ cao su Vẫn áp dụng quy trình cơng nghệ lên men ngun liệu biomass để thu cồn sinh học từ công trình nghiên cứu trước Từ đưa tiền đề để tiến hành cải tiến nâng cao hiệu suất quy trình để thu lượng cồn cao 55 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 4.1 Kết luận Đề tài nghiên cứu khảo sát số phương pháp tiền xử lý phụ phẩm gỗ với mục đích lên men thành cồn sinh học đạt số kết sau: - Xác định thành phần gỗ cao su ban đầu: Cellulose 47,5%, Lignin 30,1% - Đã khảo sát hiệu tác nhân tiền xứ lý mùn cưa đưa đánh giá: H2SO4 hiệu nồng độ 2,5% thời gian 24 giờ, NaOH hiệu nồng độ 2% thời gian 24 - Đã khảo sát thử nghiệm kết hợp tác nhân không đem lại hiệu cao - Đã tiến hành lên men kiểm chứng nồng độ NaOH tối ưu đạt kết quả: có sản sinh cồn sinh học hiệu chưa cao 4.2 Đề xuất Vấn đề cạn kiệt nguồn lượng nhiên liệu hóa thạch ln vấn đề nan giải Cần tìm nguồn thay vấn đề cấp thiết cần nghiên cứu Đề xuất ý kiến: - Phụ phẩm gỗ nguồn phế thải dư thừa lớn nước ta, tận dụng để tạo thành nguồn lượng vừa giải vấn để lượng phụ phẩm dư thừa vừa giải vấn đề lượng - Hàm lượng ethanol thu thấp, lignin bị tách ít, cellulose có phần khơng bị cơng enzyme, q trình tiền xử lý sản sinh chất ức chế nấm men lên men Tất vấn đề cần có nghiên cứu chuyên sâu để cải thiện kết lên men - Cần nâng cao hiệu suất tiền xử lý cách tiến hành thử nghiệm với loại tác nhân tiền xử lý khác, khảo sát nhiệt độ, khảo sát tiền xử lý phương pháp sinh học để nâng cao hiệu tiền xử lý Bên cạnh cần nghiên cứu cài thiện giống nấm men, nghiên cứu tối ưu hóa điều kiện lên men để tạo lượng cồn nhiều 56 Đồ án tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Th.S Hoàng Minh Nam, 2009.”Nghiên cứu công nghệ thiết bị liên tục xử lý rơm rạ nước để lên men ethanol”.Đại học Bách Khoa – DHQG TP.HCM Nguyễn Thế Trang, “Nghiên cứu khả lên men rượu chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae môi trường dịch chiết me rừng (Phyllanthus emblyca L)” Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nông thôn, 12 +13, 2007: p 113 – 115 Shapouri and H., “The U.S Biofuel Industry: Present and Future” 2003 Charles E.Wyman, “Handbook on bioethanol: Product and ultilization”.1996:Taylor & Francis Mehdi Dashtban, H.S., and Wensheng Qin., Fungal Bioconversion of Lignocellulosic Residues; Opportunities & Perspectives Int J Biol Sci 2009 5(6): p 578-595 F.M Gírio, et al., Hemicelluloses for fuel ethanol: A review Bioresource Technology 2010 101: p 4775–4800 Cadavid E O., Lopez C C Tofalo R., and Paparella A and Suzzi G., “Detecion and identification of wild yeasts in Champus, a fermented Colombian maize beverage", in Food Microbilogy 2008 p 771 – 777 Hetti Palonen, Role of lignin in the enzymatichydrolysis of lignocellulose, VTT Biotechnology, 2004: p 11-39 Chisti Y., “Biodiesel from microalgae” Biotechnology Advances, 2007 25: p 294–306 10 Cara, C.; Ruiz, C.; Oliva, J M.; Saez, F.; Castro, E “Production of fuel ethanol from steam-explosion pretreated olive tree pruning” Bioresour Technol 2008, 99, 1869–1876 11 Chang, V S.; Holtzapple, M T “Fundamental factors affecting biomass enzymatic reactivity” Appl Biochem Biotechnol 2000, 84-86, 5–37 12 Chosdu, R.; Hilmy, N E.; Erlinda, T B.; “Abbas, B Radiation and chemical pretreatment of cellulosic waste” Radiat Phys Chem 1993, 42, 695–698 13 Kim, S.; Holtzapple, M T “Effect of structural features on enzyme digestibility of corn stover” Bioresour Technol 2006, 97, 583–591 57 Đồ án tốt nghiệp 14 Kong, F.; Engler, C R.; Soltes, E J “Effects of cell-wall acetate,xylan backbone, and lignin on enzymatic hydrolysis of aspen wood” Appl.Biochem Biotechnol 1992, 34/35, 23–35 15 Lu, X B.; Zhang, Y M.; Yang, J.; Liang, Y “Enzymatic hydrolysis of corn stover after pretreatment with dilute sulfuric acid” Chem Eng.Technol 2007, 30 (7), 938–944 16 Renewable Fuels Association, ”Ethanol: Clean Air, Clean Water, Clean Fuel, Washington 2001 17 Root, D F.; Saeman, J F.; Harris, J F “Kinetics of the acid catalyzed conversion of xylose to furfura”l Forest Prod J 1959, 158, 165 18 World Energy Council, New Renewable Energy Resources Kogan Page, London, 1994 19 http://www.asiacreative.vn/tinh-hinh-san-xuat-va-tieu-thu-ethanol-tren-the-gioi/ 20 https://issuu.com/daykemquynhonofficial/docs/bcdasxbioethanoltvt 21 https://vi.wikipedia.org/wiki/Cao_su_(c%C3%A2 58 Đồ án tốt nghiệp PHỤ LỤC Phụ lục A Các phương pháp thí nghiệm Đường chuẩn glucose  Cách dựng đường chuẩn glucose: - Cân xác 1g glucose hịa tan 200 mL nước cất - Hòa tan 1, 2, 3, 4, mL dung dịch đường glucose vào bình định mức 50 mL, thêm nước cất đến vạch mức Các dung dịch pha có nồng độ glucose 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 mg/mL - Hút mL glucose nồng độ vào ống nghiệm chứa mL dung dịch DNS - Nung cách thủy hỗn hợp 15 - 20 phút - Làm lạnh nhanh đo OD bước sóng 540 nm - Từ kết đo ta xác định đường chuẩn  Cách pha DNS: Hòa tan 1g DNS 1,6g NaOH khoảng 60 – 70 mL nước cất Sau đó, cho 30g Kali natri tartrate vào hỗn hợp khuấy cho hịa tan hồn tồn Chuyển dung dịch vào bình định mức 100 mL định mức đến vạch Dung dịch sau pha bão quản chai thủy tinh nâu điều kiện lạnh - 6oC Dùng tốt sau khoảng 15 ngày Hình 1.1 Đường chuẩn Glucose Đồ án tốt nghiệp Đường chuẩn cellulose  Cách dựng đường chuẩn cellulose: - Dung dịch cellulose chuẩn (20 mg/mL): cân xác 1g cellulose hòa tan 50 mL nước cất - Hút 1, 2, 3, 4, 5, 6, mL dung dịch cellulose vào bình định mức 100 mL, thêm nước cất đến vạch mức Các dung dịch pha có nồng độ cellulose 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4 mg/mL - Cho 5mL thuốc thử Anthrone vào ống nghiệm chưa 0,5 mL dung dịch - Nung cách thủy phút - Làm lạnh nhanh đo OD bước sóng 630 nm - Từ giá trị OD, vẽ đồ thị đường chuẩn cellulose  Cách pha Anthrone: Cân 0,2g Anthrone hòa tan 100 mL H2SO4 98% Dung dịch sau pha chứa chai thủy tinh màu để điều kiện lạnh – 0oC trước dùng Hình 2.1 Đường chuẩn cellulose Phương pháp phân tích hàm lượng ẩm Phương pháp xác định độ ẩm mẫu nguyên liệu biomass dựa qui trình NREL - National Renewable Energy Laboratory, phịng thí nghiệm lượng quốc gia Hoa Kỳ Trình tự bước thực thí nghiệm sau: Đồ án tốt nghiệp - Đặt cốc sấy tủ sấy đối lưu 105 ± 3ºC 4h Sau mang cốc bỏ vào bình hút ẩm để nguội (sử dụng găng tay kẹp để di chuyển cốc) Cân xác khối lượng cốc đến 0.1 mg - Cho lượng mẫu xác định vào cốc, cân ghi lại xác khối lượng mẫu đến 0.1 mg sau dùng bút đánh dấu mẫu Lặp lại lần mẫu - Đặt cốc chứa mẫu vào tủ sấy đối lưu 105 ± 3℃ Sau sấy xong, chuyển cốc từ tủ sấy sang bình hút ẩm để nguội đến nhiệt độ phòng Cân ghi lại cốc chứa mẫu xác đến 0,1 mg - Đặt cốc vào trở lại tủ sấy đối lưu 105 ± 3ºC sấy đến khối lượng không đổi Khối lượng cốc mẫu xác định không đổi thay đổi khối lượng cốc mẫu 0,1% khối lượng mẫu khơ ban đầu vịng Tính tốn: % Ẩm = (M1 - M2) / M × 100 Trong đó: M1: khối lượng cốc mẫu trước sấy (g) M2: khối lượng cốc sau trước sấy (g) M: khối lượng mẫu ban đầu (g) Cơng thức tính hàm lượng lignin 𝑚 AIR (mg/g) = 1000 𝑀 Trong đó: m: khối lượng mẫu sau sấy (g) M: khối lượng mẫu trước thủy phân acid 72% (g) ASL (mg/g) = Trong đó: A: độ hấp thụ bước sóng 205nm D: độ pha lỗng V: thể tích dịch lọc (L) 𝐴𝐷𝑉 𝑎𝑏𝑀 1000 Đồ án tốt nghiệp a: hệ số hấp thu lignin (g/L - 110 g/L) b: chiều dày cuvette (cm - cm) M: khối lượng mẫu trước thủy phân acid 72% (g) Tổng lượng lignin = AIR + ASL Phụ lục B Thống kê số liệu thí nghiệm Thống kê kết khảo sát nồng độ H2SO4 Anova: Single Factor SUMMARY Groups acid 0.5% acid 1% acid 1.5% acid 2% acid 2.5% acid 3% acid 3.5% ANOVA Source of Variation Count Sum 81.66 91.82 114.3 147.3 149.8 139.7 126 3 3 3 SS df Between Groups Within Groups 1444.88 311.06 14 Total 1755.94 20 Average Variance 27.2213 13.9245 30.6069 28.1689 38.1075 12.9245 49.0959 22.0677 49.9332 2.06334 46.5514 24.9105 41.9866 51.4706 MS 240.813 22.2186 F 10.838 P-value 0.0001408 2.84773 Thống kê kết khảo sát nồng độ NaOH Anova: Single Factor SUMMARY Groups base 0.5% base 1% base 1.5% base 2% base 2.5% base 3% base 3.5% Count 3 3 3 Sum Average Variance 97.37736 32.459 21.353 122.3965 40.799 20.539 137.8686 45.956 18.795 149.8314 49.944 28.201 154.7679 51.589 15.76 154.8583 51.619 25.517 154.3554 51.452 28.068 F crit Đồ án tốt nghiệp ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups SS 954.0932 316.4655 Total 1270.559 df MS F 159.02 7.0346 14 22.605 P-value F crit 0.001311 2.8477 20 Thống kê khảo sát thời gian tiền xử lý với H2SO4 2% Anova: Single Factor SUMMARY Groups Count 4h 8h 12h 16h 20h 24h ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups Sum 23.976 54.211 65.736 112.21 124.88 147.29 SS 3732.6 366.91 Total 4099.5 Average Variance 7.9919 31.298 18.0704 56.966 21.9119 11.752 37.4017 25.016 41.628 36.354 49.0959 22.068 df MS F 746.521 24.416 12 30.5757 17 Thống kê khảo sát thời gian tiền xử lý với H2SO4 2,5% Anova: Single Factor SUMMARY Groups Count 4h 8h 12h 16h 20h 24h Sum Average Variance 19.966 6.6554 2.1731 40.489 13.496 4.5573 47.994 15.998 20.126 106.32 35.439 13.662 122.41 40.803 6.845 149.8 49.933 2.0633 P-value 6.68657E-06 F crit 3.10588 Đồ án tốt nghiệp ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups SS 4514.8 98.854 Total 4613.7 df MS F 902.96 109.61 12 8.2379 P-value 1.37991E-09 F crit 3.10588 17 Thống kê khảo sát thời gian tiền xử lý với NaOH 1,5% Anova: Single Factor SUMMARY Groups Count 4h 8h 12h 16h 20h 24h ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups Sum Average Variance 15.404 5.1345 1.0049 40.548 13.516 5.7758 59.892 19.964 2.9181 111.78 37.259 7.2805 133.98 44.66 12.945 137.87 45.956 18.795 SS 4447.6 97.439 Total 4545 df MS F 889.51 109.55 12 8.1199 17 Thống kê khảo sát thời gian tiền xử lý với NaOH 2% Anova: Single Factor SUMMARY Groups Count 4h 8h 12h 16h 20h 24h Sum Average Variance 20.477 6.8255 5.3611 53.008 17.669 6.4431 64.602 21.534 4.356 100.14 33.38 22.93 144.37 48.123 0.6083 147.83 49.277 19.691 P-value F crit 1.38458E-09 3.105875 Đồ án tốt nghiệp ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups SS 4411.6 118.78 Total 4530.4 df MS F 882.33 89.139 12 9.8983 P-value F crit 4.60309E-09 3.1059 17 Thống kê khảo sát kết hợp tác nhân tiền xử lý Anova: Single Factor SUMMARY Groups Acid -> Base Base -> Acid ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups Total Count 3 SS 3298.857 128.36502 3427.222 Sum Average Variance 165.85 55.284 42.974 25.163 8.3877 21.209 df MS 3298.9 32.091 F P-value 102.8 0.000532776 F crit 7.7086 ... Nam Đồ án tốt nghiệp Từ lý mà đề tài ? ?Nghiên cứu khảo sát số phương pháp tiền xử lý phụ phẩm gỗ với mục đích lên men thành cồn sinh học? ?? đề xuất thực Tình hình nghiên cứu Thơng qua đề tài: -... Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu khảo sát số phương pháp tiền xử lý phụ phẩm gỗ với mục đích lên men thành cồn sinh học 2.2 Nguyên vật liệu 2.2.1 Mùn cưa từ gỗ cao su Mùn cưa gỗ cao su lấy từ nhà... - Nghiên cứu q trình tiền xử lý mùn cưa NaOH H2SO4 - Nghiên cứu khảo sát thời gian tiền xử lý, kết hợp tác nhân tiền xử lý với - Tiến hành lên men kiểm chứng đánh giá hiệu trình tiền xử lý Phương