Luận văn tốt nghiệp nghiên cứu quá trình sản xuất ethanol từ bã mía cán bộ hướng dẫn sinh viên thực hiện

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC  LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Q TRÌNH SẢN XUẤT ETHANOL TỪ BÃ MÍA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN ThS Vũ Trƣờng Sơn Phạm Hải Triều MSSV: 2072230 Ngành: Cơng Nghệ Hóa Học – Khóa 33 Cần Thơ 04/2011 TRƢƠNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự – Hạnh phúc BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC  Cần Thơ, ngày 14 tháng 01 năm 2011 PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CỦA SINH VIÊN NĂM HỌC 2010 – 2011 Tên đề tài thực hiện: Nghiên cứu q trình sản xuất ethanol từ bã mía Họ tên sinh viên thực hiện: Họ tên sinh viên: Phạm Hải Triều Mã số sinh viên: 2072230 Ngành: Cơng Nghệ Hóa Học Khóa: 33 Họ tên cán hƣớng dẫn: ThS Vũ Trƣờng Sơn - Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm - Khoa Nông Nghiệp Sinh Học Ứng Dụng - Trƣờng Đại học Cần Thơ Mục tiêu đề tài: - Nghiên cứu trình thủy phân lên men đồng thời (1 giai đoạn) để chuyển hóa cellulose nguồn bã mía ban đầu thành ethanol - Nghiên cứu trình thủy phân lên men không đồng thời (2 giai đoạn) để chuyển hóa cellulose nguồn bã mía ban đầu thành ethanol - So sánh hiệu suất hai trình Các nội dung giới hạn đề tài: Tìm hiểu trình sản xuất ethanol từ rơm rạ , qua tìm điều kiện tối ƣu sản xuất ethanol Nội dung đề tài gồm phần nhƣ sau: - Khảo sát thời gian thủy phân - Khảo sát ảnh hƣởng lƣợng chất đến trình thủy phân - Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ enzyme với trình thủy phân - Khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ đến trình thủy phân - Khảo sát ảnh hƣởng pH dung dịch đến trình thủy phân Các yêu cầu hỗ trợ: Kinh phí dự trù cho việc thực đề tài: SINH VIÊN THỰC HIỆN Phạm Hải Triều DUYỆT CỦA BỘ MÔN ………………… CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ThS Vũ Trƣơng Sơn DUYỆT CỦA HĐLV & TLTN …………………… TRƢƠNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự – Hạnh phúc BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC  Cần Thơ, ngày 14 tháng 01 năm 2011 NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN Họ tên cán hƣớng dẫn: ThS Vũ Trƣờng Sơn - Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm - Khoa Nông Nghiệp Sinh Học Ứng Dụng - Trƣờng Đại học Cần Thơ Tên đề tài thực hiện: Nghiên cứu q trình sản xuất ethanol từ bã mía Họ tên sinh viên thực hiện: Họ tên sinh viên: Phạm Hải Triều Mã số sinh viên: 2072230 Ngành: Cơng Nghệ Hóa Học Khóa: 33 Nội dung nhận xét: a Nhận xét hình thức LVTN: b Nhận xét nội dung LVTN (đề nghị ghi chi tiết đầy đủ): Đánh giá nội dung thực đề tài: Những vấn đề hạn chế: c Nhận xét sính viên tham gia thực đề tài (ghi rõ nội dung sinh viên chịu trách nhiệm có): d Kết luận, đề nghị điểm: Cần Thơ, ngày tháng năm 2011 Cán hƣớng dẫn ThS Vũ Trƣờng Sơn TRƢƠNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự – Hạnh phúc BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC  Cần Thơ, ngày 14 tháng 01 năm 2011 NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Cán chấm phản biện: Tên đề tài thực hiện: Nghiên cứu trình sản xuất ethanol từ bã mía Họ tên sinh viên thực hiện: Họ tên sinh viên: Phạm Hải Triều Mã số sinh viên: 2072230 Ngành: Cơng Nghệ Hóa Học Khóa: 33 Nội dung nhận xét: a Nhận xét hình thức LVTN: b Nhận xét nội dung LVTN (đề nghị ghi chi tiết đầy đủ): Đánh giá nội dung thực đề tài: Những vấn đề hạn chế: c Nhận xét sính viên tham gia thực đề tài (ghi rõ nội dung sinh viên chịu trách nhiệm có): d Kết luận, đề nghị điểm: Cần Thơ, ngày tháng năm 2011 Cán chấm phản biện LỜI CẢM ƠN Lời em xin cảm ơn nhà trƣờng tạo điều kiện cho chúng em đƣợc tiếp thu kiến thức xây dựng tảng vững cho đƣờng tƣơng lai phía trƣớc Xin cảm ơn thầy mơn cơng nghệ hóa truyền đạt kiến thức tạo điều kiện tham quan thực tế cho sinh viên có hội học hỏi kinh nghiệm, tiếp xúc thực tế Xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Trƣờng Sơn nhiệt tình giúp đỡ em suốt thời gian làm đề tài luận văn Xin cảm ơn thầy Nguyễn Việt Bách Trƣởng phịng thí nghiệm hóa vơ cơ, mơn Cơng nghệ Hóa học tạo điều kiện cho sinh viên làm việc phòng Xin cảm ơn tấc bạn sinh viên Công nghệ Hóa học trao đổi chia nghững kiến thức kinh nghiệm với suốt thời gian học tập trƣờng Trân trọng cảm ơn! Sinh viên thực Phạm Hải Triều i TĨM TẮT Bã mía chiếm tỉ lệ lớn phụ phẩm nông nghiệp Việt Nam Với thành phần chứa 51,3% cellulose, bã mía nguồn nguyên liệu thích hợp cho trình thủy phân enzyme Cellulase Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố: thời gian, tỷ lệ chất, tỷ lệ enzyme, nhiệt độ, pH lên trình thuỷ phân; tỷ lệ chất, tỷ lệ enzyme, hàm lượng men, nhiệt độ, pH lên trình tổng hợp ethanol Bã mía cắt nhỏ tiền xử lý NaOH H 2O2 để phá vỡ cấu trúc loại lignin phần hemicellulose Sau tiến hành thuỷ phân enzyme cellulose, lên men men Saccharomyces cerevisiae Kết cho thấy rằng, trình thuỷ phân diễn tốt điều kiện: 10% bã rắn, 8% enzyme, nhiệt độ 55°C pH 4,8, tương ứng nồng độ glucose thu 7,67%, thời gian thủy phân 21 Sau lên men tiếp tục 21 nửa thu ethanol 3,93% hiệu suất thu 88,88% Quá trình sản xuất ethanol giai đoạn diễn tốt điều kiện: 11% bã rắn, 9% enzyme, 2,5% men, 40°C, pH 4,8, tương ứng với nồng độ ethanol thu 3,63% hiệu suất chuyển hóa 82,77% ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH v DANH MỤC BẢNG vi Chƣơng 1: GIỚI THIỆU 1.1 Hiện trạng nông nghiệp Việt Nam 1.2 Bioethanol từ sinh khối 1.3 Mục tiêu nội dung nghiên cứu Chƣơng 2: TỔNG QUAN 2.1 Nguyên liệu lignocellulose 2.1.1 Bã mía 2.1.2 Cellulose 2.1.3 Hemiellulose 2.1.4 Lignin 2.1.5 Chất trích ly 10 2.1.6 Tro 11 2.1.7 Enzyme 11 2.1.8 Men 13 2.2 Quá trình sản xuất ethanol từ bã mía 15 2.2.1 Quy trình sản xuất ethanol hai giai đoạn 15 2.2.2 Quy trình sản xuất ethanol giai đoạn 28 2.3 Sơ lƣợc biofuel ethanol nguyên liệu 29 2.3.1 Biofuel 29 2.3.2 Ethanol nhiên liệu 31 Chƣơng 3: PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP 34 NGHIÊN CỨU 34 3.1 Phƣơng tiện nghiên cứu 34 3.1.1 Địa điểm, thời gian thực 34 3.1.2 Nguyên liệu 34 3.1.3 Enzyme 34 3.1.4 Giống men 34 3.1.5 Hóa chất thí nghiệm 34 3.1.6 Dụng cụ thiết bị thí nghiệm 34 3.2 Phƣơng pháp thí nghiệm 35 3.2.1 Phƣơng pháp phân tích thành phần xơ sợi biomass – rơm rạ 35 3.2.1.1 Phân tích xơ trung tính NDF 35 iii Chương 4: Kết thí nghiệm bàn luận Do lƣợng cellobiose glucose tạo thành giảm rƣợu hóa men nên kax ức chế enzyme giảm đi, hàm lƣợng enzyme bổ sung thêm đẩy mạnh tốc độ phản ứng lên để bù lại hao hụt lƣợng cung cấp bé 40°C Vì vậy, hàm lƣợng enzyme 9% thích hợp cho trình tổng hợp ethanol giai đoạn 4.2.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ Bảng 4.9: Kết tổng hợp ethanol giai đoạn theo nhiệt độ Nhiệt độ Nồng độ ethanol Hiệu suất (°C) (%) (%) 30 1,04 25 35 47 40 3,89 88,5 45 2,27 53,25 50 1,76 41,5 STT Hình 4.9: Nồng độ ethanol theo nhiệt độ Phạm Hải Triều - 2072230 64 Chương 4: Kết thí nghiệm bàn luận Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ trình sản xuất ethanol giai đoạn đƣợc thực cách cố định yếu tố: 11% chất, 9% enzyme, thời gian 42 giờ, pH 4,8, yếu tố nhiệt độ đƣợc thay đổi mức độ (30°C, 35°C ,40°C, 45°C, 50°C) kết thí nghiệm đƣợc trình bày bảng 4.9 hình 4.9 Kết thí ngiệm cho thấy: khoảng nhiệt độ 30°C ÷ 40°C: nồng độ ethanol tạo thành tăng lên đạt cực đại 40°C Trong khoảng nhiệt độ 40°C ÷ 50°C: nồng độ ethanol tạo thành giảm Enzyme Cellulase lại xúc tác cần thiết trình thủy phân cellulose để tạo thành glucose Để xúc tác hoạt động cần phải cung cấp cho lƣợng cần thiết, lƣợng cung cấp cao tốc độ phản ứng cao Điều giải thích nâng nhiệt độ lên 40°C nồng độ glucose tạo thành cao Nhƣng khoảng nhiệt độ tối ƣu men enzyme cách lớn, với men khoảng 28 ÷ 32°C dễ bị nhiễm vi sinh vật nhƣ vi khuẩn lactic nấm men hoang dại, cịn enzyme khoảng 55°C Vì lƣợng cung cấp cao khả hoạt động men giảm đi, nhƣng thấp không hiệu Do khả phản ứng phụ thuộc vào hai yếu tố có u cầu mơi trƣờng hoạt động tối thích cách nahu xa nên ảnh hƣởng tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ lớn Ta thấy trình giai đoạn môi trƣờng nhiệt độ tăng trƣớc điểm cực đại tăng chậm, sau điểm cực đại lại giảm nhanh, cịn q trình giai đoạn hai thay đổi nhanh tăng nhiệt độ Vì vậy, 40°C thích hợp cho tổng hợp ethanol giai đoạn 4.2.2.4 Ảnh hưởng pH Bảng 4.10: Kết tổng hợp ethanol giai đoạn theo pH STT pH Nồng độ ethanol (%) Hiệu suất (%) 4,4 2,6 60,5 4,6 2,89 67 4,8 3,64 83 5,0 3,61 82,5 5,2 3,4 78 Phạm Hải Triều - 2072230 65 Chương 4: Kết thí nghiệm bàn luận Hình 4.10: Nồng độ ethanol theo pH Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng pH trình sản xuất ethanol giai đoạn đƣợc thực cách cố định yếu tố: 11% chất, 9% enzyme, 2,5% men, nhiệt độ 55°C, thời gian 42 giờ, yếu tố pH đƣợc thay đổi mức độ (4,4; 4,6; 4,8; 5; 5,2) kết thí nghiệm đƣợc trình bày bảng 4.10 hình 4.10 Kết thí ngiệm cho thấy: khoảng pH 4,4 ÷ 4,8: nồng độ ethanol tăng Trong khoảng pH 4,8 ÷ 5,2: nồng độ ethanol giảm Hoạt tính enzyme phụ thuộc lớn vào trung tâm hoạt động chúng Các trung tâm hoạt động hoạt động tốt môi trƣờng hoạt động hay hồn tồn khơng hoạt động mơi trƣờng khác Đối với số gốc hoạt động hoạt động tốt môi trƣờng H+ nhƣng số gốc hoạt động khác lại hoạt động tốt môi trƣờng OH- Chẳng nồng độ H+ OH- dung dịch không phần quan trọng đingh đến hoạt tính enzyme Đối với enzyme Cellulase hoạt động tốt môi trƣờng acid tối thích pH = 4,8 Nồng độ ion H+ canh trƣờng ảnh hƣởng lớn đến hoạt động nấm men Chúng có khả làm thay đổi điện tích vỏ tế bào, làm tăng giảm mức độ thẩm thấu chất dinh dƣỡng nhƣ chiều hƣớng trình lên Phạm Hải Triều - 2072230 66 Chương 4: Kết thí nghiệm bàn luận men Mỗi vi sinh vật hoạt động tốt trạng thái ion định, trạng thái phụ thuộc vào pH canh truờng Trong điều kiện lên men ethanol, pH cao tạo sản phẩm có độ chua thấp, sản phẩm dễ bị nhiễm khuẩn sản phẩm phụ trình lên men tạo nhiều hơn, lên men có hiệu suất thấp Ở pH tối ƣu cho men 4,8 nên điều kiện pH tối ƣu cho tồn q trình 4,8 4.2.2.5 Ảnh hưởng hàm lượng men Bảng 4.11: Kết tổng hợp ethanol giai đoạn theo hàm lƣợng men Hàm lƣợng men Nồng độ ethanol Hiệu suất (%) (%) (%) STT 0,25 2,58 60 0,5 2,8 65 3,1 71,5 2,5 3,49 80 5 3,59 82 Phạm Hải Triều - 2072230 67 Chương 4: Kết thí nghiệm bàn luận Hình 4.11: Nồng độ ethanol theo hàm lƣợng men Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ men trình sản xuất ethanol giai đoạn đƣợc thực cách cố định yếu tố: 11% chất, 9% enzyme, nhiệt độ 55°C, thời gian 42 giờ, pH 4,8, yếu tố men đƣợc thay đổi mức độ (0,25%; 0,5%; 1%; 2,5%; 5%) kết thí nghiệm đƣợc trình bày bảng 4.11 hình 4.11 Kết thí ngiệm cho thấy: khoảng 0,25 ÷ 2,5% men: nồng độ ethanol tăng nhanh Trong khoảng 2,5 ÷ 5% men: nồng độ ethanol tăng chậm Khi mật độ nấm men tăng lên, hiệu suất tạo ethanol tăng lên Tuy nhiên đến giá trị hàm lƣợng nấm men lớn lƣợng chất dinh dƣỡng cung cấp cho men không đáp ứng đƣợc yêu cầu Mặc khác điều kiện phản ứng lƣợng glucose sinh mức định cần dung đến lƣợng men đủ đạt đến độ cân Vì vậy, hàm lƣợng nấm men tối thích cho q trình tổng hợp ethanol giai đoạn 2,5% Phạm Hải Triều - 2072230 68 Chương 4: Kết thí nghiệm bàn luận 4.2.3 Hiệu suất trình tổng hợp ethanol Thực trình tổng hợp ethanol hai giai đoạn nhiệt độ 55°C, 8% enzyme, pH = 4,8, 10% chất, thời gian thủy phân 21 sau lên men mơi trƣờng pH = 4,8, 40°C 21 giờ.Và thực trình tổng hợp ethanol giai đoạn nhiệt độ 40°C, % enzyme 9%, pH = 4,8, 11% chất, thời gian thủy phân lên men đồng thời 42 Kết trình nhƣ sau: Bảng 4.12: Hiệu suất trình tổng hợp ethanol hai giai đoạn Nồng độ ethanol Hiệu suất (%) (%) 3,9 88,19 3,97 88,67 3,93 88,77 TB 3,93 88,88 Lần Bảng 4.13: Hiệu suất trình tổng hợp ethanol giai đoạn Nồng độ ethanol Hiệu suất (%) (%) 3,64 83 3,64 83 3,61 82,33 TB 3,63 82,77 Lần Phạm Hải Triều - 2072230 69 Chương 4: Kết thí nghiệm bàn luận Hình 4.12 hiệu suất trình tổng hợp ethanol Ta thấy hiệu suất chuyển hóa cho ethanol q trình sản xuất hai giai đoạn cao giai đoạn Do điều kiện làm việc tối ƣu cho trình thủy phân lên men (đặc biệt nhiệt độ) khác xa nên lấy nhiệt độ thích hợp khỏang nhiệt độ điều ảnh hƣởng xấu đến hiệu suất trình thủy phân lên men xét khoảng thời gian hoạt động Ta thấy rõ điều thơng qua hình 4.5 nhiệt độ giảm xuống 40°C độ chuyễn hóa giảm nửa, bên cạnh 40°C cao cho trình lên men Mặc dù thực tế thời gian trình lên men cho q trình giai đoạn cao gấp đơi so với hai giai đoạn nhƣng độ chuyển hóa khơng tăng tỷ lệ thuận bậc vào thời gian, điều đƣợc chứng minh hình 4.2: ta thấy đến khoảng thời gian định lƣợng sản phẩm sinh dƣờng nhƣ không thay đổi Phạm Hải Triều - 2072230 70 Chương 5: Kết luận kiến nghị Chƣơng 5: KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Từ thí nghiệm khảo sát yếu tố, rút đƣợc điểm tốt cho trình thủy phân rơm rạ enzyme cho trình sản xuất ethanol hai giai đoạn: 10% chất, 8% enzyme, pH 4,8, nhiệt độ 55°C, thời gian 21 Quá trình sản xuất ethanol giai đoạn hoạt động tốt với: : 11% chất, 9% enzyme, pH 4,8, nhiệt độ 40°C, thời gian 42 Hiệu suất chuyển hóa trình sản xuất hai giai đoạn 88,88% cao trình sản xuất giai đoạn 82,77% Khi hoạt động điều kiện 1kg bã mía qua tiền xử lí chuyển hóa cho 299,85g ethanol, từ 1kg bã mía chƣa qua xử lí chuyển hóa cho 259,62g ethanol Qua ta thấy q trình sản xuất ethanol giai đoạn có hiệu sản suất cao trình sản suất giai đoạn: – Hiệu suất chuyển hóa cao – Dễ điều khiển q trình sản xuất – Hoàn nguyên enzyme dễ dàng * Hạn chế: Do thời gian làm luận văn có hạn hạn chế dụng cụ thiết bị thí nghiệm nên vẫ chƣa sâu vào trình lên men 5.1 Kiến nghị Qua trình nghiên cứu cho ta thấy ý nghĩa việc tận dụng phụ phẩm nông nghiệp vào sản suất biofuel tình hình nguồn tài nguyên thiên nhiên hữu hạn dần cạn kệt, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng nhà máy mía ngày trầm trọng Thơng qua xin đề xuất vài kiến nghị sau: – Thúc đẩy việc nghiên cứu sâu dựa sở tảng nghiên cứu – Nghiên cứu thiết kế xây dựng hệ thống sản xuất ethanol tƣ sinh khối dây truyền tinh chế cồn tuyệt đối – Thí nghiệm lên menethanol từ nguồn cellulose khác nhƣ: rơm rạ, trấu, mùn cƣa,… Phạm Hải Triều - 2072230 71 Luân văn tốt nghiệp CNHH K33 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Nguyễn Thị Ngọc Bích Kỹ thuật cellulose giấy, 2003, Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh [2] TS Nguyễn Đức Lƣợng Cơng nghệ enzyme, 2001, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh [3] TS Nguyễn Đức Lƣợng Công nghệ sinh học, 2001, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh [4] Lê Song Dự, Nguyễn Thị Mùi Cây Mía, 1997, NXB Nơng Nghiệp Tp Hồ Chí Minh [5] Huỳnh Thanh Nơng Nghiên cứu biện pháp bảo quản để nâng cao chất lượng bã mía làm thức ăn tăng trưởng, 2005, Luận văn thạc sĩ, khoa Nông Nghiệp Sinh học Ứng Dụng, Trƣờng Đại học Cần Thơ [6] Hồ Sĩ Tráng Cơ sở hoá học gỗ cellulose, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội [7] Lê Ngọc Tú Hóa Sinh Cơng Nghiệp, 2005, NXB Khoa Học Kỹ Thuật [8] Hetti Palonen Role of lignin in the enzymatic hydrolysis of lignocellulose, 2004, VTT Biotechnology [9] Beldman, G., J.P Vincken Enzymes (The role of enzymes in foods), 2002, Wageningen University [10] Charles E.Wyman Handbook on Bioethanol, Product and Utilization, 1996, Taylor&Francis [11] Hetti Palonen, Role of lignin in the enzymatic hydrolysis of lignocellulose, 2004, VTT Biotechnology [12] Ilona Sárvári Horváth, Carl Johan Franzén, Mohammad J Taherzadeh, Claes Niklasson, Gunna Lidén, Effect of Fufural on the Respiratory Metabolism of Saccharomyces Cerevisiae in Glucose-Limited Chemostats, 07/2004, American Scociety for Microbiology vol.69 [13] http://www.enzymeindia.com/enzymes/cellulase.asp [14] http://vi.wikipedia.org/wiki/Cellulose Phạm Hải Triều - 2072230 72 Luân văn tốt nghiệp CNHH K33 [15] http://en.wikipedia.org/wiki/Cellulose Phạm Hải Triều - 2072230 73 Luận văn tốt nghiệp CNHH K33 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự do- Hạnh phúc Bộ mơn: CƠNG NGHỆ HĨA ******* Cần Thơ, ngày 14 tháng 01 năm 2011 ĐỀ CƢƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Năm học: 2010 – 2011 Tên đề tài thực hiện: “Nghiên cứu q trình tổng hợp bioethanol từ bã mía” Họ tên sinh viên thực hiện: - Họ tên sinh viên: Phạm Hải Triều - Mã số sinh viên: 2072230 - Ngành: Cơng nghệ Hóa học - Khóa: 33 Họ tên cán hƣớng dẫn: TS Vũ Trƣờng Sơn – Bộ môn Công nghệ Thực phẩm – Khoa Nông nghiệp  Sinh học ứng dụng – Trƣờng Đại học Cần Thơ Giới thiệu chung: Nhƣ ta biết Việt Nam nƣớc có kinh tế nơng nghiệp chủ yếu với mạnh ngành trồng trọt chăn nuôi đặc biệt ngành sản xuất lúa gạo Hàng năm nƣớc ta có sản lƣợng xuất lúa gạo lớn đứng thứ giới, năm gần kim nghạch xuất gạo liên tục tăng Năm 2007 vừa qua doanh nghiệp nƣớc xuất lƣợng gạo lớn 4,5 triệu gạo giữ vững vị trí nhà cung cấp gạo đứng thứ giới sau Thái Lan Bên cạnh ngành trồng trọt nhƣ rau, củ, quả, mía… Cũng phát triển không ngừng Tất yếu tố cho thấy nguồn nguyên liệu phong phú, dồi từ phụ phẩm nông nghiệp dƣ thừa Việt Nam Tạo điều kiện thuận lợi cho ngành công nghiệp sử dụng nguyên liệu sản phẩm ngành nông nghiệp đặc biệt ngành sản xuất nhiên liệu xăng dầu, cồn, nhiên liệu sinh học… Luận văn tốt nghiệp CNHH K33 Đề tài em “Nghiên cứu trình tổng hợp bioethanol từ cellulose” đề tài hay có ý nghĩa thực tiễn đáp ứng đƣợc phần nhu cầu sử dụng ethanol nguyên liệu lƣợng đất nƣớc Tuy nhiên, đề tài mẻ trình làm việc gặp nhiều khó khăn khơng tránh khỏi sai sót q trình làm việc Vì em mong đƣợc giúp đỡ thầy giáo hƣớng dẫn Ts Vũ Trƣờng Sơn với ý kiến đóng góp q báu giúp em hồn thành tốt đồ án Mục đích yêu cầu: Nghiên cứu q trình tổng hợp bioethanol từ cellulose, qua xác định đƣợc điều kiện làm việc tối ƣu trình tìm phƣơng pháp tổng hợp bioethanol từ cellulose hiệu Địa điểm thời gian thực hiện: - Phịng thí nghiệm hóa học vơ khoa Công nghệ, trƣờng đại học Cần Thơ - Thời gian từ ngày 15/12/2010 đến ngày 17/04/2011 Các nội dung giới hạn đề tài: Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu Chƣơng 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Nguyên liệu 2.2 Cellulose 2.3 Hemicellulose 2.4 Lignin 2.5 Enzyme 2.6 Các yếu tố ảnh hƣởng đến vận tốc enzyme 2.7 Một số ứng dụng cellulase Chƣơng 3: PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1 Phƣơng tiện nghiên cứu 3.1.1 Địa điểm, thời gian thực 3.1.2 Hóa chất thí nghiệm 3.1.3 Dụng cụ thiết bị thí nghiệm 3.2 Phƣơng pháp làm thí nghiệm 3.1.1 Nguyên liệu Luận văn tốt nghiệp CNHH K33 3.1.2 Enzyme 3.3 Nội dung thí nghiệm 3.1.1 Quá trình tổng hợp bioethanol giai đoạn  Khảo sát thời gian lên men thích hợp  Khảo sát nồng độ chất tối ƣu  Khảo sát nồng độ enzyme thích hợp  Khảo sát hàm lƣợng men thích hợp  Khảo sát nhiệt độ tối ƣu  Khảo sát pH tối ƣu 3.1.2 Quá trình tổng hợp bioethanol hai giai đoạn a Giai đoạn thủy phân  Khảo sát thời gian thủy phân thích hợp  Khảo sát nồng độ chất tối ƣu  Khảo sát nồng độ enzyme thích hợp  Khảo sát nhiệt độ tối ƣu  Khảo sát pH tối ƣu b Giai đoạn lên men  Khảo sát thời gian lên men thích hợp  Khảo sát hàm lƣợng men thích hợp  Khảo sát nhiệt độ tối ƣu  Khảo sát pH tối ƣu 3.4 Phƣơng pháp thu thập xử lý số liệu Chƣơng 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 4.1 Ảnh hƣởng thời gian thủy phân 4.2 Ảnh hƣởng thời gian lên men 4.3 Ảnh hƣởng phần trăm bã rắn 4.4 Ảnh hƣởng nồng độ enzyme 4.5 Ảnh hƣởng hàm lƣợng men 4.6 Ảnh hƣởng nhiệt độ 4.7 Ảnh hƣởng pH Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn tốt nghiệp CNHH K33 5.1 Kết luận 5.2 Kiến nghị Phƣơng pháp thực đề tài Xử lý nguyên liệu (bã mía) NaOH H2O2 Khảo sát q trình tổng hợp bioethanol giai đoạn (trình bày phần 3.1.1) Khảo sát trình tổng hợp bioethanol hai giai đoạn (trình bày phần 3.1.2) Kế hoạch thực Nội dung thí nghiệm Tìm nghiên cứu tài liệu Tuần 1,2,3 Quá trình tổng hợp bioethanol giai đoạn  Khảo sát thời gian lên men thích hợp  Khảo sát nồng độ chất tối ƣu  Khảo sát nồng độ enzyme thích hợp  Khảo sát hàm lƣợng men thích hợp  Khảo sát nhiệt độ tối ƣu  Khảo sát pH tối ƣu 6,7 Quá trình tổng hợp bioethanol giai đoạn a Giai đoạn thủy phân  Khảo sát thời gian thủy phân thích hợp  Khảo sát nồng độ chất tối ƣu  Khảo sát nồng độ enzyme thích hợp  Khảo sát nhiệt độ tối ƣu 10  Khảo sát pH tối ƣu 10 b Giai đoạn lên men  Khảo sát thời gian lên men thích hợp 11  Khảo sát hàm lƣợng men thích hợp 11  Khảo sát nhiệt độ tối ƣu 12  Khảo sát pH tối ƣu 13 Luận văn tốt nghiệp CNHH K33 Thu thập xử lý số liệu đến 13 Hoàn thiện nội dung word power point 14,15 SINH VIÊN THỰC HIỆN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN Phạm Hải Triều Ths Vũ Trƣờng Sơn DUYỆT CỦA BỘ MÔN DUYỆT CỦA HD LV&TLTN ... Nông Nghiệp Sinh Học Ứng Dụng - Trƣờng Đại học Cần Thơ Tên đề tài thực hiện: Nghiên cứu trình sản xuất ethanol từ bã mía Họ tên sinh viên thực hiện: Họ tên sinh viên: Phạm Hải Triều Mã số sinh viên: ... XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Cán chấm phản biện: Tên đề tài thực hiện: Nghiên cứu q trình sản xuất ethanol từ bã mía Họ tên sinh viên thực hiện: Họ tên sinh viên: ... 2: Tổng quan 2.2 Q trình sản xuất ethanol từ bã mía 2.2.1 Quy trình sản xuất ethanol hai giai đoạn Sơ đồ sản xuất ethanol giai đoạn từ bã mía: Nguyên liệu Cắt nhỏ Xử lý Rửa bã Sấy khô Xác định