So v噂i ti隠n x穎 lý b茨ng acid, ti隠n x穎 lý b茨ng ki隠o"e„"zw"j逢噂ng nh姻pj pi"j挨p"x " fq"8„"o医v" v"ectdqj{ftcvg"j挨p0"Z穎 lý b茨ng acid là t嘘p"mfio"j挨p"x隠 chi phí hóa ch医t
e pi"pj逢"vjk院t b鵜."8員c bi羽t là v医p"8隠cp"vq p"ncq"8瓜ng.
Piq k"rj逢挨pi"rjƒr"cekf"x "dcug"e”p"e„"vj吋 k院t h嬰p chúng l衣i v噂i nhau, ho員c k院t h嬰p v噂k"eƒe"rj逢挨pi"rjƒr"mjƒe0"
Piq k"tc"e”p"eƒe"rj逢挨pi"rjƒr"vk隠n x穎 n#"mjƒe"pj逢"n "qj逢挨pi"rjƒq"vk隠n x穎 lý
j„c"n#."e挨"j丑c, sinh h丑c và nhi羽t hóạ
1.5.3. Nghiên c泳u quá trình ti隠n x穎 lý b茨pi"rj逢挨pi"rjƒr"sw{" jq衣ch
20 Các y院u t嘘 vƒe"8瓜ng lên quá trình ti隠n x穎 lý r医t ph泳c t衣p, ngoài ra y院u t嘘 này
e”p"vƒe"8瓜ng lên 違pj"j逢荏ng c栄a y院u t嘘 khác. Vì v壱{"8吋 có m瓜v"8ƒpj"ikƒ"vt詠c quan nh医t cho t医t c違 cá y院u t嘘 lên m瓜t nhân t嘘 nh医v"8鵜pj"*8瓜 tinh th吋, hi羽u su医v+."rj逢挨pi"rjƒq" 8逢嬰c s穎 d映ng r瓜ng rãi và ph鰻 bi院p"n "rj逢挨pi"rjƒr"sw{"jq衣c th詠c nghi羽m. Rj逢挨pi"
pháp quy ho衣c th詠c nghi羽o"n o"v<pi"jk羽u qu違 quá trình nghiên c泳w"mjk"t¿v"pi<p"vj運i gian nghiên c泳u và chi phí thí nghi羽m, khi gi違o"8逢嬰c s嘘 thí nghi羽m và thí nghi羽m l員p l衣k"vw{"pjk‒p"8瓜ej pj"zƒe"x "8瓜 tin c壱y c栄a k院t qu違 v磯p"8逢嬰e"8違m b違ọ
V噂i quy ho衣ch thí nghi羽m, s穎 d映ng quy ho衣ch tr詠e"ikcq."8逢c"eƒe"ikƒ"vt鵜 biên v隠
ma tr壱n tr詠e"ikcq."8k隠u này làm gi違o"j o"n逢嬰ng tính toán và d宇 f pi"v pj"tc"8逢嬰c k院t qu違. Trong thí nghi羽m này s穎 d映ng ph亥n m隠o"Fgukip"Gzrgtv"x033."8吋 h鰻 tr嬰 thi院t k院t thí nghi羽m và tínj"vqƒp"8吋 v·o"tc"eƒe"rj逢挨pi"vt·pj"j欝i quy, ANOVA, các d詠8qƒp"v pj"
phù h嬰p c栄a mô hình. V噂i nghiên c泳u ti隠n x穎 lý k院t h嬰r"cekf"x "dcug."8逢嬰c nghiên c泳u v噂i ba y院u t嘘 vƒe"8瓜ng: th運i gian ti隠n x穎 lý acid, n欝pi"8瓜 acid và n欝pi"8瓜 ti隠n x穎 lý basẹ
1.6. Quá trình th栄y phân và lên men nkipqegnnwnqug"8«"vk隠n x穎 lý
1.6.1. Th栄y phân
Th栄y phân là quá trình chuy吋p"j„c"egnnwnqug"vj pj"eƒe"8逢運pi"8挨p."8c"jq員c các m衣ch nh臼j挨p0"E„"vj吋 th栄y phân cellulose b茨ng nhi隠u cách khác nhau: th栄y phân b茨ng acid, th栄y phân b茨ng enzyme [52]0"Aƒpj"ikƒ"x隠 l嬰i ích thì vi羽c th栄y phân b茨ng enzyme không mang l衣i l嬰i ích kinh t院."pj逢pi"x隠 hi羽u qu違 th栄{"rj¤p"gp¦{og"e„"v pj"8員c hi羽u
ecq"j挨p"p‒p"x磯p"n "rj逢挨pi"rjƒr"8逢嬰c l詠a ch丑n trong nghiên c泳u và m瓜t s嘘 nhà máy s違n xu医t. Vi羽c th栄y phân b茨pi"cekf"8”k"j臼i trang thi院t b鵜 t嘘p"mfiọ"mj„"vjw"8逢嬰c s違n ph育m tinh khi院v"fq"8„"ji羽u qu違 kinh t院 th医p. Quá trình th栄y phân b茨ng acid loãng d磯n
8院n t衣o thành các s違n ph育m ph映 không ch丑n l丑c có th吋違pj"j逢荏ng không t嘘t, gây 泳c ch院 8院p"swƒ"vt·pj"n‒p"ogp"pj逢"eƒe"cekf"j英w"e挨"e„"vt丑pi"n逢嬰ng phân t穎 th医p, d磯n xu医t furan và các h嬰p ch医v"x»"e挨0
Quá trình th栄{"rj¤p"x "n‒p"ogp"8欝ng th運i s穎 d映ng enzyme công nghi羽p. Enzyme cellulase
- Endo Î 1,4 Î " Î glucanases (EG) ho員c Endo Î 1,4 Î " Î glucan - 4 - glucohydrolase (EC3.2.1.4), enzyme này s胤 c逸t t瑛 ngoài vào và c逸t t衣i các
21
- Exo Î 1,4 Î " Î glucanases kèm theo Endo Î 1,4 Î " Î glucan - 4 - glucohydrolase (EC3.2.1.74), s胤 c逸t m衣ch t瑛 phía trong c逸t ra, s胤 v<pi"
nhanh quá trình th栄y phân cellulosẹ
- "Î D Îinwequkfcug"jc{" "Î D Î glucoside glucohydrolase (EC3.2.1.21), s胤 c逸t m衣ch dài cellulose thành nh英ng m衣ch nh臼j挨p."mjk"gp¦{og"p {"m院t h嬰p v噂i hai enzyme phía trên s胤 mang l衣i hi羽u qu違 th栄{"rj¤p"v<pi"n‒p"t医t nhi隠u l亥n.
1.6.2. Lên men
Lên men là quá trình chuy吋n hóa các carbohydrate và m瓜t s嘘 ch医t h英w"e挨"mjƒe"
thành nh英ng ch医t m噂k"f逢噂i tác d映ng c栄a enzyme do vi sinh v壱t gây ra [53]. V噂i quá trình lên men tác nhân chính là n医m men. Gi嘘ng n医m ogp"8逢嬰c s穎 d映ng trong nghiên c泳u này là Saccharomyces cerevisiaẹ V噂i nh英pi"逢w"8k吋m có th吋 phát tri吋n m衣nh trong d鵜ch lên men, kh違p<pi"n‒p"ogp"荏 pjk‒v"8瓜v逢挨pi"8嘘i cao (35 Î 38 °C) và có kh違p<pi"
ch鵜w"8逢嬰c 荏 n欝pi"8瓜 ethanol v逢挨pi"8嘘i (kho違ng 10°) trong quá trình lên men và ch鵜u
8逢嬰e"o»k"vt逢運ng acid pH = 4 - 4,5. Vì v壱y ch栄ng n医o"ogp"p {"8逢嬰c s穎 d映ng nhi隠u và
8go"n衣i hi羽u qu違 caọ
U挨"8欝 quá trình chuy吋n hóạ
A逢運pi"eqpi"ukpj"vt逢荏ng c栄a N医m men S.cerevisiae (ph映 l映c 4) cho th医y th運i
ikcp"8吋 nhân gi嘘ng n医m ogp"vt逢噂c khi s穎 d映ng cho quá trình SSF là 48 gi運 cho m瓜t c医p nhân gi嘘ng và th運i gian ho衣v"8瓜ng t嘘t c栄a n医m men là trong vòng 72 gi運.
Th栄y phân lên men riêng bi羽v" *UJH+<" 8¤{" n " swƒ" vt·pj" vk院n hành th栄y phân
nkipqegnnwnqug"vt逢噂e"8吋 ukpj"tc"eƒe"8逢運pi"8挨p"jq員e"8逢運pi"8c."ucw"8„"f鵜ch sau th栄y phân s胤 8逢嬰e"f́pi"ejq"ikck"8q衣p"n‒p"ogp."jck"ikck"8q衣n này có th吋 ti院n hành trong cùng m瓜t thi院t b鵜 ho員c thi院t b鵜 riêng bi羽t [54].
Th栄{"rj¤p"n‒p"ogp"8欝ng th運k"*UUH+<"rj逢挨pi"rjƒr"p {"vk院n hành quá trình th栄y phân và lên men trong cùng m瓜t thi院t b鵜 ph違n 泳ng sinh h丑c, l逢嬰pi"8逢運ng c栄a quá trình th栄{" rj¤p" 8逢嬰c chuy吋n hóa liên t映c thành ethanol nh運 kh違 p<pi" n‒p" ogp" e栄a n医m
22 ogp."jck"ikck"8q衣n này di宇n ra g亥p"pj逢"épi"vj運k"8k吋ọ"8go"n衣i hi羽u qu違ecq"j挨p"UJH"
và ít nhi宇m vi sinh v壱v"mjƒe"j挨p"[54].
Th栄{" rj¤p" n‒p" ogp" 8欝ng th運i k院t h嬰p vi sinh v壱v" *UUEH+<" Rj逢挨pi" rjƒr" p {" v逢挨pi"v詠 pj逢"UUH"pj逢pi"vjc{"x·"vk院n hành v噂i n医m men ch雨 s穎 d映pi"8逢嬰e"8逢運ng 6C thì còn b鰻 sung thêm m瓜t s嘘 vi sinh v壱t khác có kh違p<pi"u穎 d映ng c違8逢運ng 5C và 6C
pj逢<"Kluyveromyces marxianus, vân vân [54].
1.6.3. 謂pj"j逢荏ng c栄a lignin lên ph違n 泳ng th栄{"rj¤p"x "rj逢挨pi"rjƒr"
n衣p nhi隠u l亥n enzyem.
A吋 chuy吋p"j„c"nkipqegnnwnqug"8«"vk隠n x穎 lý thành ethanol c亥n có quá trình th栄y ph亥p"x "n‒p"ogp0"A嘘i v噂i t瑛ng quá trình riêng bi羽t thì ch鵜u 違pj"j逢荏ng c栄a các y院u t嘘 mjƒe"pj¤w"8院n hi羽u su医t c栄a quá trình. Quá trình th栄y phân b茨ng enzyme ngoài các tác
8瓜ng c栄a nhi羽v"8瓜."e挨"ej医t, t嘘e"8瓜 l逸c, È"Piq k"tc"8«"e„"pjk隠u nghiên c泳u ch雨 ra r茨ng các y院u t嘘 khác 違pj"j逢荏pi"8院n kh違p<pi"vj栄{"rj¤p."pj逢"j o"n逢嬰ng lignin [58]."8瓜 dài
rqnkog"*FR+."jc{"8瓜 tinh th吋 (CrI) [57]. Tùy thu瓜c vào nguyên li羽w"x "gp¦{og"8逢嬰c s穎
d映ng, s胤e„"vƒe"8瓜ng nhi隠u hay ít c栄a các y院u t嘘 trên lên hi羽u qu違 th栄y phân.
Vƒe"8瓜ng c栄a lignin lên kh違 p<pi"vj栄{"rj¤p"ewcg"gp¦{og"n "8ƒpi"m吋, khi thí nghi羽n nhân th医y r茨ng, v噂i nguyên li羽w"ej逢c"vk隠n x穎 n#"8吋 lo衣i b臼 lignin thì hi羽u su医t th栄y phân là c詠c kì th医p, khi ch雨8衣t 20 Î 30% [19]. Sau quá trình ti隠n x穎 lý, kh違p<pi" p<pi"vj栄{"rj¤p"8«"v<pi0"Vw{"pjk‒p"pj壱n th医y r茨ng trong nguyên li羽w"j o"n逢嬰ng lignin v磯p"e”p."8吋 làm s衣ch hoàn toàn lignin thì c亥n s穎 d映ng hóa ch医t n欝pi"8瓜 ecq"j挨p."jq員c kéo dài th運k"ikcp."8k隠u này làm gi違m hi羽u su医v"x "v<pi"ejk"rj "u違n xu医v0"Vƒe"8瓜ng c栄a lignin lên enzyem làm kh違 p<pi"d逸t gi泳 mj»pi"8員c hi羽u c栄a các nhóm hydroxide c栄a
nkipkp0"E挨"ej院 này d詠a trên kh違 p<pi"j¿v"e栄a liên k院t hydro gi英a các nhóm OH có trong lignin và enzyme cellulase [59]. M.H Kim và các c瓜ng s詠8«"pijk‒p"e泳u ra r茨ng: theo th運i gian thì ho衣v"8瓜 c栄a enzyme s胤 gi違m d亥n [55], s詠 gi違m d亥n c栄a ho衣t tính enzyme theo th運k"ikcp"e pi"n o"v<pi"u詠 b逸t gi英 enzynme c栄c"nkipkp."8¤{"n "e挨"u荏 cho
rj逢挨pi"rjƒr"p衣p nhi隠u l亥p"gp¦{og."8吋 8違m b違q"n逢嬰ng enzyme luôn gi英 8逢嬰c ho衣t tính trong th運i gian dài và 鰻p"8鵜pj"j挨p"vtqpi"swƒ"vt·pj"vj栄y phân. Vi羽c n衣p nhi隠u l亥n
mj»pi" vjc{" 8鰻i chi phí s違n xu医t, vw{" pjk‒p" e pi" e亥p" zƒe" 8鵜nh kho違n th運i gian n衣p enzyme phù h嬰p.
23
1.7. A員t v医p"8隠 và m映c tiêu nghiên c泳u A員t v医p"8隠: A員t v医p"8隠:
T瑛 các phân tích phía trên, nghiên c泳u s違n xu医t c欝n sinh h丑c t瑛 nguyên li羽u lignocellulose v磯p"8cpi"e”p"i員p nhi隠w"mj„"mj<p."jk羽u xu医t ti隠n x穎 lý c亥p"8逢嬰c nâng caọ Nghiên c泳u rj逢挨pi"rjƒr"no衣i b臼 lignin ra kh臼i c医u trúc v壱t li羽u, và làm gi違m 8瓜
tinh th吋 (CrI) ho員c ít nh医v"n "mj»pi"n o"vjc{"8鰻k"8瓜 tinh th吋 c栄a v壱t li羽ụ C亥n so sánh các nguyên li羽u có tính ch医v"mjƒe"pjcw"8吋 8ƒpj"ikƒ. và ch丑n l詠a rj逢挨pi"rjƒr"p q"n "
phù h嬰p cho t瑛ng lo衣i nguyên li羽u khác nhaụ
Quá trình th栄{"rj¤p"x "n‒p"ogp"8欝ng th運i SSF có hi羽u su医v"ej逢c"ecq."違pj"j逢荏ng
vƒe"8瓜ng c栄c"nkipkp"8院n kh違p<pi"vj栄y phân c栄a enzyme n "8ƒpi"m吋, vì v壱y c亥n nghiên c泳u nâng cao hi羽u su医t th栄{"rj¤p"e pi"pj逢"jk羽u su医t quá trình lên men trong quy trình SSF.
M映c tiêu nghiên c泳u:
- Nghiên c泳u này ti院n hành ti隠n x穎 n#"óp"e逢c"i厩 ecq"uw"x "t挨o"x噂i các
rj逢挨pi"rjƒr"mjƒe"pjcw."8ƒpj"ikƒ"x "uq"uƒpj"m院t qu違 8衣v"8逢嬰c, l詠a ch丑n
8k隠u ki羽n ti隠n x穎 lý phù h嬰p cho quá trình ti隠n x穎 lý v噂i t瑛ng lo衣i nguyên li羽ụ
- A隠 xu医t m瓜v"rj逢挨pi"rjƒr"v pj"jk羽u su医t ti隠n x穎 lý m噂i, d詠a trên công th泳e"8«"e„."8ƒpj"ikƒ"jk羽u qu違 ti隠n x穎 lý m瓜v"eƒej"dcq"swƒv"j挨p."dcq"i欝m hi羽u qu違 lo衣i b臼 lignin và kh違p<pi"làm giàu thành ph亥p"egnnwnqug"x»"8鵜nh hình.
- Th詠c nghi羽o"rj逢挨pi"rjƒr n衣p nhi隠u l亥n enzyme cho quy trình SSF, h衣n ch院違pj"j逢荏ng c栄c"nkipkp"8院n kh違 p<pi"vj栄y phân c栄a nguyên li羽ụ Nâng cao hi羽u su医t chuy吋n hóa lignocellulose thành bioethanol.
24
EJ姶愛PI"40 RJ姶愛PI"RJèR"XÉ"X一T LI烏U
2.1. V壱t li羽u
2.1.1. Óp"e逢c"i厩 cao su
Cao su là gi嘘ng cây công nghi羽r"8逢嬰e"zgo"n "Ðx pi"vt逸piÑ"v衣i Vi羽t Nam. Cao su có tên khoa h丑c là Hevea Brasiliensis, là m瓜t cây thu瓜c chi Hevea, h丑 Euphorbiaceaẹ
Hình 2.1 Hình 違nh thu ho衣ch cây cao su t衣i t雨pj"D·pj"F逢挨pi"*Xk羽t Nam).
Cao su là loài thân g厩, có th吋 cao t噂i 30m. Nh詠a hay m栄 màu tr逸ng có trong các m衣ch 荏 v臼e¤{0"E¤{"8衣v"8瓜 tu鰻i 5 Î8"p<o"vj·"pi逢運i nông dân b逸v"8亥u thu ho衣ch m栄 và
ejq"p<pi"uw医t cao nh医v"vtqpi"8瓜 tu鰻i t瑛 11 Î 25, s胤 ng瑛ng s違n sinh m栄mjk"8衣v"8瓜 tu鰻i 26 Î 54"p<o0"Piq k"tc."ecq"uw"e”p"8逢嬰e"f́pi"8吋 s違n xu医v"8欝 g厩."8逢嬰c xem là lo衣i g厩
thân thi羽p"o»k"vt逢運ng vì ch雨 khai thác khi cây k院t thúc chu trình sinh m栄 [54].
Xét v隠 8員e"8k吋m sinh h丑c, g厩 ecq"uw"e„"j o"n逢嬰pi"egnnwnqug"n‒p"8院n 50% kh嘘i
n逢嬰ng nên r医t h泳a h姻n là ngu欝n g厩 ti隠n th栄{"rj¤p"vj pj"8逢運ng inwequg"8吋 chuy吋n hóa thành bioethanol. Ecq"uw"8逢嬰e"8逢c"x q"z逢荏pi"e逢c"z飲 và ph亥n bìa, nhánh nh臼."8逢挨e" d<o" vj pj" óp" e逢c" 8吋 làm ch医v" 8嘘t. Ph亥n ph映 ph育m này chi院m kho違ng 30% kh嘘i
n逢嬰ng. Pj逢"x壱y, qua s嘘 li羽u th嘘ng kê và kh違o sát th詠c t院, 逢噂c tính ph映 ph育m mùn e逢c"
g厩 cao su và các g厩 x医u, g厩 v映n t瑛 cây cao su t衣i Vi羽v"Pco"j pi"p<o"u胤 là t嘘i thi吋u kho違ng 36 t医p1jgevc"z"720222"jgevc1p<o"?"30:220222"v医p1"p<o0"X "8¤{"n "o瓜t con s嘘
r医t l噂n.
Ngu欝n nguyên li羽u c栄a nghiên c泳w"n "óp"e逢c"i厩 cao su, m瓜t d衣ng nguyên li羽u ph鰻 bi院n 荏 mi隠n nam Vi羽v"Pcọ"óp"e逢c"n "vjw瓜c nhóm thân g厩.
25 Ngu欝n cung c医p: công ty TNHH m瓜t thành viên Minh Phát, sau khi thu gom v隠 8逢嬰c nghi隠n nh臼8吋8衣v"m ej"vj逢噂c nh臼j挨p"3oo0
2.1.2. T挨o"t衣