Hình 4.11: Đƣờng chuẩn đƣờng tổng Nồng độ đƣờng các mẫu lên men sau 14, 18 và 21 ngày.
Bảng 4.7: Hàm lƣợng đƣờng theo thời gian xử lý Mẫu Thời gian
(ngày) Hàm lƣợng đƣờng (g/ml) 1 12 ngày 1293.396 2 14 ngày 3170.755 3 18 ngày 6566.981 4 21 ngày 1387.736
Ta thấy sau khi đƣờng hóa hàm lƣợng đƣờng trong lõi bắp rất thấp vì đƣờng chủ yếu nằm trong thành phần của hạt. Quá trình tiền xử lý ở 18 ngày cho hàm lƣợng đƣờng cao nhất, ở thời gian ngắn quá trình vi sinh vật chƣa kịp phân giải hết lignin nên vẫn còn liên kết với cellulose làm cho giảm hiệu suất cùa quá trình đƣờng hóa, khi thời gian dài đến khoảng 21 ngày thì lƣợng đƣờng thu đƣợc ngày càng giảm, do nấm mốc trong quá trình tiền xử lý đã phân giải tiếp một phần cellulose có trong nguyên liệu.
y = 0.0106x + 0.0009 R² = 0.9986 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0 10 20 30 40 50 60 OD Hàm lƣợng đƣờng (g/ml)
50 4.4.2. Độ cồn
Sau thời gian lên men 3 ngày độ cồn thu đƣợc theo từng mẫu nhƣ sau: Bảng 4.8: Độ cồn thu đƣợc theo từng mẫu.
Mẫu Độ cồn
1 1.01
2 1.35
3 3.57
4 1.15
Hình 4.12: Độ cồn theo thời gian tiền xử lý
Theo kết quả cho thấy độ cồn thu nhận đƣợc từ dịch tiền xử lý lõi bắp là không cao chỉ cao nhất là 3.57%V vì hàm lƣợng đƣờng sau thu đƣợc từ lõi bắp quá thấp, độ cồn đối với mẫu 3 là mẫu đƣợc xử lý trong 18 ngày tƣơng ứng với mẫu có hàm lƣợng đƣờng cao nhất. Đồng thời trong thành phần lõi bắp sau đƣờng hóa còn có một số đƣờng pentose mà nấm men lại không lên men đƣợc đƣờng pentose nên chỉ có một phần đƣờng glucose đƣợc nấm men chuyển hóa thành cồn làm cho quá trình lên men không triệt để.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 1 2 3 4 %V Mẫu
51
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ
5.1. Kết luận
5.1.1. Khảo sát tỷ lệ giống
Quá trình lên men từ glucose với mật độ giống 7% v/v (khoảng 25,6 triệu tế bào/ ml) cho độ cồn cao nhất là 8.6%V. Nhƣ vậy ta chọn tỷ lệ giống thích hợp cho lên men cồn từ glucose là 7% (v/v).
5.1.2. Thời gian lên men
Khảo sát thời gian lên men glucose của nấm men ta thấy thời gian 3 ngày là tốt nhất cho độ cồn 8.68%V . Vậy chọn thời gian 3 ngày để lên men
5.1.3. Nồng độ đƣờng
Với những nồng độ đƣờng khác nhau, khi lên men với cùng mật độ giống, cùng thời gian thì nồng độ đƣờng 15% (w/v) cho độ cồn cao nhất.
Nhƣ vậy khi sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae ta thấy điều kiện lên men tốt nhất của nấm men là ở nồng độ đƣờng 15% (w/v), sử dụng 7% (v/v) nấm men và tiến hành lên men trong 3 ngày.
5.1.4. Quá trình tiền xử lý bằng sinh học
Khi khảo sát thời gian tiền xử lý lõi bắp cho thấy thời gian xử lý 18 ngày sẽ cho lƣợng đƣờng sau đƣờng hóa cao nhất khoảng 6.5 g/l.
5.1.5. Lên men dịch tiền xử lý
Quá trình lên men dịch tiền xử lý đƣợc tiến hành ở điều kiện thƣờng với 7% (v/v) nấm men, pH ban đầu là 4.7 và lên men trong 3 ngày để thu nhận cồn, khi đó mẫu đƣợc xử lý 18 ngày cho độ cồn cao nhất 3.57%V.
5.2. Đề nghị
Do điều kiện thiết bị thí nghiệm và thời gian hạn chế nên không thể khảo sát một số yếu tố vì vậy đề nghị cần khảo sát thêm khả năng lên men của nấm men ở những khoảng thời gian dài hơn và với nhiều nồng độ đƣờng khác nhau. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Quá trình đƣờng hóa sử dụng enzyme thƣơng mại nên làm cho quá trình tiền xử lý không đƣợc kinh tế, vì thế cần nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh vật để tiến hành
52 đƣờng hóa. Đồng thời cần khảo sát thêm một số chế phầm vi sinh có khả năng tổng hợp cellulase để làm tăng hiệu suất chuyển hóa cellulose.
Do hàm lƣợng đƣờng trong lõi bắp sau khi xử lý thu đƣợc rất thấp vì vậy để tăng hiệu quả lên men nhằm thu nhận độ cồn cao cần cho thêm rỉ đƣờng vào để đạt đƣợc nồng độ thích hợp cho sự lên men của nấm men.
Quá trình tiền xử lý lõi bắp cho lƣợng đƣờng cao nhất khi xử lý ở 18 ngày, sau đó lại tiến hành đƣờng hóa trong 48h và lên men trong 3 ngày, nhƣ vậy thời gian để sản xuất ethanol từ lõi bắp theo phƣơng pháp này quá dài, cần nghiên cứu kết hợp cả quá trình đƣờng hóa và lên men để tiết kiệm thời gian sản xuất.
Trong lõi bắp có thành phần hemicellulose tƣơng đối cao nên khi đƣờng hóa trong dịch đƣờng sẽ có sự xuất hiện của đƣờng xylose, nhƣng nấm men Sacchromyces
cerevisiae lại không có khả năng lên men đƣờng xylose vì thế làm cho quá trình chuyển
hóa đƣờng thành cồn không triệt để nên thu đƣợc độ cồn không cao. Trong khi đó nấm
men Pichia stipitis lại có khả năng lên men tốt đƣờng xylose vì thế nên kết hợp cả 2 loại
nấm men: Saccaromyces cerevisiae và Pichia stipitis trong quá trình lên men để có thể lên men toàn bộ lƣợng đƣờng trong dịch lên men.
Nghiên cứu khả năng phối trộn các nguồn nguyên liệu phế phẩm nông nghiệp khác với lõi ngô để tăng tính linh động trong việc giải quyết nguồn nguyên liệu và nâng cao hiệu quả kinh tế cho quá trình sản xuất bioethanol.
53 TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
[1]. Nguyễn Đình Thƣởng, Nguyễn Thanh Hằng, 2007. Công nghệ sản xuất và
kiểm tra cồn etylic. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. 284 trang.
[2]. Nguyễn Đức Lƣợng, 2006. Công nghệ vi sinh, Tập 1 – Cơ sở vi sinh vật
công nghiệp. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP. HCM. 237 trang.
[3]. Nguyễn Đức Lƣợng, 2006. Công nghệ vi sinh, Tập 2 – Vi sinh vật học công
nghiệp. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP. HCM. 371 trang .
[4]. Nguyễn Đức Lƣợng, Cao Cƣờng, 2003. Thí nghiệm cộng nghệ sinh học (tập
1) – Thí nghiệm hóa sinh học. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP. HCM.
[5]. Nguyễn Đức Lƣợng, Cao Cƣờng, Nguyễn Ánh Tuyết, Lê Thị Thủy Tiên, Tạ Thu Hằng, Huỳnh Ngọc Oanh, Nguyễn Thúy Hƣơng, Phan Thị Huyền, 2004. Công
nghệ enzyme. Nhà xuất bản Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.
[6]. Nguyễn Đức Lƣợng, Phan Thị Huyền, Nguyễn Ánh Tuyết, 2006. Thí
nghiệm công nghệ sinh học (tập 2) – Thí nghiệm vi sinh vật học. Nhà xuất bản Đại
học Quốc gia TP. HCM.
[7]. Nguyễn Đức Lƣợng. Công nghệ sinh học. Nhà xuất bản Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2001.
[8]. TS. Nguyễn Thế Bảo, TS.Bùi Tuyên, Điều tra quy hoạch các dạng năng
lượng mới trên địa bàn Tp Hồ Chí Minh, Sở Khoa học và Công Nghệ Tp Hồ Chí
Minh, 2001.
Tài liệu tiếng Anh (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[9]. Balat M., Malat H., Öz C., 2008. Progress in bioethanol processing.
Progress in Energy and Combustion Science, 34. 551 – 573.
[10]. Demirbas A., 2005. Bioethanol from Cellulosic Materials: A Renewable Motor Fuel from Biomass. Energy Sources, 27. 327-337.
54 [11]. Elba P.S. Bon và Maria Antonieta Ferrara, 2007. Bioethanol production via
enzymatic hydrolysis of cellulosic biomass. FAO seminar held in Rome.
[12]. Galbe M., Zacchi G., 2007. Pretreatment of lignocellulosic materials for efficient bioethanol production. Adv. Biochem. Eng./ Biotechnol, 108. 41 – 6. [13]. Hans P.Blaschek, Thaddeus C. Ezeji. Science of alternative feedstocks. [14]. Heize T., Liebert T., 2001. Unconventional methods in cellulose
functionalization. Progress In Polymer Science. 1689 – 1762.
[15]. Hossain A.B.M.S., Saleh A.A., Aishah S., Boyce A.N., Chowdhury P.P., Naquiddin M., 2008. Bioethanol production from argicultural waste biomass as a renewable bioenergy resource in biomaterials. IFMBE Proceedings, 21.
[16]. Howard R.L., Abotsi E., Jansen van Rensburg E.L., Howard S., 2003. Review: Lignocellulose biotechnology: issues of bioconversion and enzyme production. African Journal of Biotechnology, 2. 602 – 619.
[17]. Kim S., Dale BE., 2004. Global potential bioethanol production from
wasted crops and crop residues. Biomass and Bioenergy, 26. 361 – 375.
[18]. Kumar P., Barrett DM., Delwiche MJ., Stroeve P., 2009. Methods for
Pretreatment of Lignocellulosic Biomass for Efficient Hydrolysis and Biofuel Production. Ind. Eng. Chem. Res., 48. 3713 – 3729.
[19]. Lee J., 1997. Biological conversion of lignocellulosic biomass to ethanol.
Journal of Biotechnology, 56. 1 – 24.
[20]. Mabee WE., Saddler JE., 2010. Bioethanol from lignocellulosics: Status and perspectives in Canada. Bioresource Technology, 101. 4806–4813.
[21]. Mani, S., Lope G. Tabil, A. Opoku (2002), “Bioethanol from Agricultural Crop Residues – an overview”. ASAE/CSAE meeting presentation, Canada.
[22]. Marcia A. Ribeiro, Vanessa M. Cardoso, Manoel N. Mori, Jaime Finguerut, Celia M. A. Galvao và Celina L. Duarte, 2009. Electron beam processing of sugarcane bagasse to cellulose hydrolysis. INAC.
[23]. Otjen, L. & Blanchette, R., 1987. Assessment of 30 white rot basidiomycetes for selective lignin degradation. Holzforschung, 41. 343–349.
55 [24]. Palonen H., 2004. Role of lignin in the enzymatic hydrolysis of
lignocelluloses. VTT Biotechnology. p 11-39.
[25]. Sánchez OJ., Cardona CA., 2008. Trends in biotechnological production of fuel ethanol from different feedstocks. Bioresource Technology, 99. 5270 – 5295. [26]. Soccol CR. et al., 2010. Bioethanol from lignocelluloses: Status and
perspectives in Brazil. Bioresource Technology, 101. 4820 – 4825.
[27]. Sun Y., Cheng J., 2002. Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review. Bioresource Technology, 83. 1 – 11.
[28]. Sun, Y., Cheng J., 2002. Dilute sulfuric acid pretreatment of agricultural residues for ethanol production. Proceedings of 2002 ASAE Annual International
Meeting.
[29]. Taherzadeh MJ., Karimi K., 2008. Pretreatment of Lignocellulosic Wastes to Improve Ethanol and Biogas Production: A Review. Int J Mol Sci, 9. 1621 – 1651.
[30]. Wyman CE., 1996. Handbook on Bioethanol: Production and Utilization.
Applied Energy Technology Series. 119 – 285.
56 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tài liệu từ Internet
[32]. http://hawaii.gov/dbedt/ert/new-fuel/files/shleser/ch2.html [33]. http://vietsciences.free.fr/khaocuu/nguyenlandung/vinam01b.htm [34]. http://www.engin.umich.edu/dept/che/research/savage/energy.html [35]. http://www.generalbiomass.com/cellethanol1.htm [36]. http://www.life.ku.dk/forskning/online_artikler/artikler/marken_en_stor_sol fanger.aspx [37]. http://www.scholar.lib.vt.edu/theses/available/etd-2998-114756/.../e- body1.pdf [38]. http://www.tin247.com/dung_phe_pham_dieu_de_san_xuat_con-12- 10075.html [39]. http://www.vinachem.com.vn/Desktop.aspx/Xuat-ban-pham/244/3351/
57
PHỤ LỤC
1. Giá trị OD600 nm theo thời gian để xây dựng đƣờng cong sinh trƣởng của nấm men Bảng 1: giá trị OD theo thời gian lấy mẫu
Thời gian
(giờ) Pha loãng OD600 nm
0 0 0.266 4 0 0.537 8 10 0.233 24 10 0.45 28 10 0.479 32 10 0.482 48 10 0.47 52 10 0.462 56 10 0.451 72 10 0.41 76 10 0.40 80 10 0.396 96 10 0.372 80 10 0.396 96 10 0.372 100 10 0.382 104 10 0.394
58 2. Tỷ trong bioethanol thu đƣợc
Tỷ trọng bioethanol thu đƣợc theo % nấm men:
Bảng 2: Tỷ trọng theo % nấm men. % giống Tỷ trọng d20/20 5% 0.9900 7% 0.9882 10% 0.9896 Tỷ trọng bioethanol thu đƣợc nồng độ đƣờng: Bảng 3: Tỷ trọng theo nồng độ đƣờng. Nồng độ đƣờng d20/20 7% 0.9948 8% 0.9936 15% 0.9882
Tỷ trọng bioethanol thu đƣợc theo thời gian lên men:
Bảng 4: tỷ trọng theo thời gian lên men. Thời gian lên men d20/20
1 ngày 0.9967
2 ngày 0.9939
3 ngày 0.9981
Tỷ trọng bioethanol thu đƣợc khi lên men dịch chiết lõi bắp: Bảng 5: d20/20 khi lên men dịch chiết lõi bắp.
Mẫu d20/20
Mẫu 14 ngày 0.9983
Mẫu 18 ngày 0.9980
59 3. Thể tích NaOH 0.1N dùng chuẩn độ
Thể tích NaOH 0.1N dùng chuẩn độ acid toàn phần theo tỷ lệ giống: Bảng 4: VNaOH chuẩn độ acid toàn phần.
% giống VNaOH (ml)
5% 2.2
7% 2.275
10% 2.3
Thể tích NaOH 0.1N dùng chuẩn độ acid toàn phần theo nồng độ đƣờng: Bảng 5: VNaOH chuẩn độ acid toàn phần.
Nồng độ đƣờng VNaOH (ml)
7% 1.755
8% 1.85 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});