Đang tải... (xem toàn văn)
Lựa chọn chủng vi sinh vật cho quá trình thủy phân và lên men
Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Nguyễn Thị Hằng Nga Cao học Môi trường K15 MỤC LỤC Trang DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU . 4 1.1. Sinh khối và nhiên liệu sinh học . 4 1.1.1. Khái niệm . 4 1.1.2. Các dạng nhiên liệu sinh học . 4 1.1.3. Những lợi ích khi sử dụng nhiên liệu sinh học . 5 1.2. Etanol sinh học 6 1.2.1. Tính chất lý hoá học của etanol . 6 1.2.2. Phương pháp sản xuất etanol sinh học . 7 1.2.3. Tình hình sản xuất và sử dụng etanol sinh học 17 1.3. Sản xuất nông nghiệp và thực trạng sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp ở Việt Nam . 24 1.3.1. Tình hình sản xuất nông nghiệp 24 1.3.2. Phụ phẩm nông nghiệp và các vấn đề phát thải sau thu hoạch 25 1.3.3. Cây ngô và phụ phẩm từ cây ngô . 28 1.4. Vai trò của vi sinh vật trong việc phân giải hợp chất hữu cơ .30 1.4.1. Cellulose và vi sinh vật phân giải cellulose 30 1.4.2. Hemicellulose và vi sinh vật phân giải hemicellulose .32 1.5. Vai trò của vi sinh vật trong quá trình lên men rượu 33 1.5.1. Quá trình lên men rượu 33 1.5.2. Nấm men dùng trong sản xuất rượu etylic . 35 1.6. Chưng cất rượu etylic 36 CHƯƠNG 2- ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .37 2.1.Đối tượng nghiên cứu 37 2.2. Phương pháp nghiên cứu . 37 2.2.1. Các phương pháp hoá lý . 37 Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Nguyễn Thị Hằng Nga Cao học Môi trường K15 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu vi sinh vật 37 2.2.3. Phương pháp xử lý sơ bộ . 39 2.2.4. Phương pháp thuỷ phân . 39 2.2.5. Phương pháp lên men . 40 2.2.6. Phương pháp chưng cất 40 CHƯƠNG 3- KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 41 3.1. Lựa chọn chủng vi sinh vật cho quá trình thủy phân và lên men 41 3.1.1 Lựa chọn chủng vi sinh vật phân giải hợp chất hydratcacbon 41 3.1.2. Lựa chọn chủng vi sinh vật cho quá trình lên men 43 3.2. Thành phần lý, hóa học của thân cây ngô sau thu hoạch 46 3.3. Nghiên cứu sản xuất etanol từ thân cây ngô 47 3.3.1. Quá trình xử lý sơ bộ 47 3.3.2. Xác định các thông số kỹ thuật trong quá trình thuỷ phân bằng axít . 48 3.3.3. Xác định điều kiện thủy phân bằng vi sinh vật . 49 3.3.4. Đánh giá khả năng chuyển hóa hợp chất cacbonhyđrat trong thân cây ngô thành đường đơn 51 3.3.5. Hiệu suất của quá trình lên men 55 3.3.6. Hàm lượng etanol trong dịch sau lên men 57 3.4. Đề xuất quy trình sản xuất etanol từ thân cây ngô 58 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ . 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO .62 PHỤ LỤC Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Nguyễn Thị Hằng Nga Cao học Môi trường K15 DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH Trang Bảng 1: Thành phần cellulose, hemixellulose và lignin trong SK 8 Bảng 2: Thành phần đường và tro trong các nguyên liệu SK 8 Bảng 3: Các phương pháp xử lý sơ bộ . 11 Bảng 4: Tổng sản lượng etanol hàng năm ở một số nước 17 Bảng 5: So sánh một số chỉ tiêu giữa etanol, xăng và ETBE 20 Bảng 6: Sản lượng lý thuyết Etanol sinh ra từ 1 tấn nguyên liệu khô .22 Bảng 7: Diện tích gieo trồng và sản lượng các loại cây trồng năm 2008 . 24 Bảng 8: Diện tích ngô trồng từ năm 2000 đến năm 2008 . 28 Bảng 9: Quan hệ áp suất, nhiệt độ và nồng độ rượu 36 Bảng 10: Mật độ tế bào và hoạt tính sinh học CMC của 4 chủng VSV nghiên cứu . 41 Bảng 11: Hoạt tính sinh học CMC của chủng xạ khuẩn ACT06 42 Bảng 12: Ảnh hượng của nhiệt độ tới quá trình sinh trưởng và phát triển của chủng ACT 06 (sau 3 ngày nuôi cấy lắc) . 43 Bảng 13: Ảnh hưởng của pH tới quá trình sinh trưởng và phát triển chủng ACT06 (sau 3 ngày nuôi cấy lắc) .44 Bảng 14: Thành phần nguyên liệu thân cây ngô sau thu hoạch . 47 Bảng 15: Mật độ xạ khuẩn và hàm lượng đường khử theo thời gian 50 Bảng 16: Phần trăm theo khối lượng các hợp chất chính trong nguyên liệu sau các quá trình xử lý sơ bộ và thủy phân 51 Bảng 17: Khả năng chuyển hóa chất trong quá trình xử lý sơ bộ . 52 Bảng 18: Khả năng chuyển hóa chất trong quá trình thủy phân bằng axit 53 Bảng 19: Khả năng chuyển hóa chất trong quá trình thủy phân bằng ACT 06 54 Bảng 20: Kết quả theo dõi sự thay đổi pH của dịch lên men 56 Bảng 21: Hiệu suất chuyển hóa đường khử trong quá trình lên men (4 ngày) 57 Bảng 22: Hàm lượng etanol trong dịch sau lên men 57 Hình 1: Quá trình thủy phân để sản xuất đường từ cellulose Luận văn Thạc sỹ 07- 09 Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Nguyễn Thị Hằng Nga Cao học Môi trường K15 đi theo sau là quá trình lên men để sản xuất etanol sinh học 10 Hình 2: Thủy phân bằng axit sunfuric loãng 12 Hình 3: Thủy phân bằng axit sunfuric đặc . 13 Hình 4: Sử dụng enzyme để thuỷ phân, thuỷ phân và lên men tách riêng 15 Hình 5: Sử dụng enzyme để thuỷ phân, thuỷ phân và lên men đồng thời 16 Hình 6: Đốt rơm rạ sau thu hoạch tại ruộng 27 Hình 7: Các phụ phẩm cây ngô sau thu hoạch 29 Hình 8: Thành phần nguyên liệu SK . 30 Hình 9: Cấu trúc cellulose 30 Hình 10: Đường kính vòng phân giải CMC của chủng ACT06 sau 3 ngày lắc 43 Hình 11: Sự hình thành khí CO 2 . 45 Hình 12: Thân cây ngô sau phơi khô tự nhiên .46 Hình 13: Tác động của thời gian phản ứng đến lượng đường khử ở điều kiện 121 0 C với H 2 SO 4 0,5% . 48 Hình 14: Tác động của nồng độ H 2 SO 4 đến hàm lượng đường khử với thời gian phản ứng là 1 giờ, ở 121 0 C . 49 . CỨU VÀ THẢO LUẬN .............................. 41 3.1. Lựa chọn chủng vi sinh vật cho quá trình thủy phân và lên men .................. 41 3.1.1 Lựa chọn. 3.1.1 Lựa chọn chủng vi sinh vật phân giải hợp chất hydratcacbon......................41 3.1.2. Lựa chọn chủng vi sinh vật cho quá trình lên men ......................................