VI.1. Sản xuất single cell oil làm thức ăn gia súc từ nguồn hidrocacbon rẻ tiền
Trong các vấn đề cần nghiên cứu để tiến đến sản xuất single cell oil (SCO) ở quy mô công nghiệp thì nguyên liệu được đặt ra như một khâu quan trọng nhất, vì chính nguyên liệu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng công nghiệp, đến hiệu suất kinh tế của sản phẩm. Người ta có thể dùng rỉ đường, dùng nước thải công nghiệp cellulose… để sản xuất lipid vi sinh vật. Tuy nhiên, những nghiên cứu về sử dụng hydroracbon làm nguyên liệu đã cho người ta nhiều hy vọng về nguồn nguyên liệu rẻ tiền và dồi dào này. Nấm men Candida sp. được nuôi cấy trên hydrocarbon riêng biệt từ 10-19 nguyên tử carbon, có thể tạo được 4,5-5,5g sinh khối khô trong 1lít dịch lên men, trong đó có một số trường hợp lipid nội bào chứa khá cao.
Đối với nấm men oxy hóa parafin thì acid béo được tạo thành trong tế bào thường có chuỗi cacbon giống như ankan được sử dụng hoặc chỉ thay đổi độ dài của chuỗi cac bon chút ít. Acid béo của nấm men phát triển trên decan, tetradecan, hexadecan, octodecan về căn bản không khác nhau và cùng không khác nhau lắm so với acid béo của tế bào nấm men phát triển trên glucose. Đa các acid béo này có số cacbon chẵn, chủ yếu là 16 và 18.
Nếu dùng hidrocacbon có mạch cacbon lẻ làm nguồn cacbon cho nấm men Candida sp, thì tế bào sẽ chứa một lượng lớn acid béo có mạch cacbon lẻ chủ yếu C17. Khi nuôi nấm men trên tripentan và nonadecan thì tế bào taọ nhiều acid béo có mạch C15, trong đó nuôi trên hectadecan thì tế bào chứa ít acid béo này.
Hình 17: Candida sp. Giới: Nấm Ngành: Ascomycota Dưới ngành: Saccharomycotina Lớp: Saccharomycetes Bộ: Saccharomycetales Họ: Saccharomycetaceae Giống: Candida Loài: Candida sp.
VI.2. Sản xuất single cell oil từ xylose ứng dụng trong công nghiệp nhiên liệu
Trong số những nguồn phế thải thì ligncellulose là nguồn quan trọng nhất bởi vì nó được sản xuất với một lượng lớn hằng năm như phế phẩm của hoạt động nông
34 nghiệp.Xylose và polime xylan thu được từ ligncellulosic biomass, được sản xuất trong quá trình xử lý ligncellulosic biomass bằng acid hydrolysis. Sản lượng của đường này cũng tương đối lớn nên nó được dùng trong công nghệ sản xuất single cell oil. Sản phẩm thu được có thể được dùng như nhiên liệu. Có nhiều sự nghi ngờ về hiệu quả kinh tế của đường này khi so với glucose
Nghiên cứu hiện tại đã đánh giá tiềm năng của Cunninghamella echimulata và
Mortierella isabellina trên mức độ phát triển và hiệu quả của việc sản xuất lipid trên nguồn cacbon mới này.Có những suy nghĩ khác nhau về hiệu quả kinh tế của phươ ng pháp sản xuất này so với glucose truyền thống trên hai chủng vi sinh vật mới. Ngoài ra phải nghiên cứu thêm về PH tối thích và điều kiện oxy
Sự phát triển của C.echimulata trên xylose với nitrogen giới hạn kết quả thu được một trữ lượng lớn của dầu, thậm chí với tỷ lệ C:N thấp.Tuy nhiên, sự gia tăng tỷ lệ C:N cũng làm tăng lượng dầu tích trữ với lượng tối đa là 57.7% khối lượng c hất khô (ở tỷ lệ C:N=285).Kết quả thu được cũng tương tự với M.isabellina nhưng lượng dầu trong nấm này cao hơn so với C.echimulata. M.isabellina tích lũy phần trăm dầu cao (65%, tương dương với 6g L-1of SCO) ở tỷ lệ C:N cao.Trong lên men với sự tiến hành của cả hai vi sinh vật, mặc dù NH4+
đã cạn kiệt trong khoảng thời gian 50±10 h sau khi cấy nhưng một số lượng nhỏ của lipid tự do vẫn được tạo ra thậm chí sau khi nitrogen đã hết.Sự phát triển của C.echimulata ở tỷ lệ C:N là 285 đã nói lên rằng lượng dầu trong sinh khối sẽ gia tăng mau lẹ sau khi nitrogen cạn kiệt và điểm cuối của sự phát triển là 6.7g L-1
SCO Sự phát triển của C.echimulata khi chỉ có glucose và ban đầu tỷ lệ của C/N được điều chỉnh ở mức 285, kết quả thu được 15g L-1
của sinh khối với lượng dầu là 46%. Điều đó có nghĩa là 6.9g L-1
của SCO đã được sản xuất.Trữ lượng dầu thấp hơn so với trường hợp phát triển trên xylose. M.isabellina được nuôi cấy trong điều kiện này sản xuất được lượng sinh khối lớn hơn (27g L-1) chứa 44.6% dầu
36 Chú thích: GL A: 7 -linolenic acid Xyl: xylose (g L -1) x: tổng sinh khối (g L -1 )
xf: sinh khối không có lipid, thu được sau lấy tổng sinh khối trừ đi lượng béo trong vs v (g L -1)
Yo il/xy l: lượng lipid trên xylose tiêu thụ (%, wt wt -1
).
VI.3. Xử l ý rỉ đườ ng bằng pol yme
Ngành công nghiệp sản xuất mía đ ường phát triển thì lượng rỉ đường thải ra ngày càng lớn, chiếm khoảng 32-35% so với lượng đường thành phẩm. Đa số các nhà máy đ- ường không chú trọng đến việc đầu t ư chế biến rỉ đường, phần lớn lượng rỉ đường này đ- ược bán đi với giá rẻ để phục vụ sản xuất bột ngọt, CO2 và các ngành công nghiệp khác
Rỉ đường là một sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất đ ường. Thành phần chủ yếu của rỉ đường gồm các loại đường: saccharose, glucose, maltose... ngoài ra còn có một số kim loại: Fe, CaO, MgO, SO4, P2O5 ... và nhiều loại cặn khó lắng.
Mục đích
Nâng cao chất lượng rỉ đường từ đó nâng cao chất lượng của thức ăn gia súc, áp dụng phương pháp tinh sạch hợp lý có thể ứng dụng lipid này cho người
Chọn phương pháp xử lý
Trong công nghệ sản xuất cũ, người ta sử dụng H2SO4 và nhiệt độ để xử lý rỉ đường. Phương pháp này có nhiều nhược điểm: tốn năng lượng, độ ăn mòn thiết bị lớn, không an toàn cho công nhân thao tác, gây ô nhiễm môi trường, thời gian xử lý dài, hiệu suất tách cặn không cao. Hiện nay có nghiên cứu sử dụng hợp chất polyme để tách cặn, xử lý rỉ đường. Quá trình nghiên cứu thăm dò đã thử nghiệm dùng 45 loại. Kết quả là phối hợp giữa polime có điện tích dương thấp và polime có điện tích âm cao cho kết quả tách cặn rỉ đường tốt nhất.Từ đó đã chọn được polyme C510H của hãng AROWFLO (Nhật Bản), cho hiệu suất tách cặn tốt nhất.
Kết quả so sánh khả năng xử lý rỉ đường cho thấy: xử lý rỉ đường bằng polyme có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp xử lý bằng acid nhờ phương pháp này không cần gia nhiệt, không cần sục khí, hiệu suất tách cặn cao (gấp 2,2-2,3 lần so với phương pháp cũ), giá thành xử lý bằng một nửa giá thành xử lý bằng phương pháp acid, không gây ô nhiễm môi trường.
Cách thực hiện
Dùng nước sạch hoà tan hoàn toàn C510H ở nồng độ 0,2%- 0,5% sau 1h đến 24h. Dùng để lắng trong rỉ đường tốt nhất là sau 12h đến 24h. Rỉ đường pha loãng đến nồng độ 35÷38% so với tổng chất khô. Cho từ từ dịch pha loãng C510H quấy đều lượng sử dụng từ 1,5 x 10-5
cặn được tách ra cho tiếp 1% lượng C510H so với lượng cặn dưới dạng dung dịch 1% cặn sẽ đóng bánh. Có thể đem chế biến phân hữu cơ tận thu lượng dịch còn trong cặn