BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM o0o BÀI BÁO CÁO MÔN CNSX ĐỒ UỐNG SẢN XUẤT CỒN TỪ CELLULOSE GVHD : ThS. Trần Thị Mai Anh Lớp : DHTP5LT Nhóm : 19 Lê Văn Châu Nguyễn Minh Hải Nguyễn Thị Nàng Chung Tấn Phong Nguyễn Thị Bảo Trân Tp HCM, 05/2011 LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam là nước có thu nhập trung bình, đang không ngừng đổi mới, hiện đại hoá để cơ bản trở thành một nước công nghiệp hoá, hiện đại hoá vào năm 2020. Do đó nhu cầu đi lại, nhu cầu về nguồn nhiên liệu cho sản xuất ngày càng tăng cao. Trong khi nguồn nhiên liệu hoá thạch đang dần kiệt cạn cùng với những với những biến động về giá cả xăng dầu trong thời gian gần đang gây khó khăn cho người dân, cản trở sự phát trỉển của ngành công nghiệp. Để ổn định v à đảm bảo an ninh năng lượng đáp ứng cho nhu cầu con người cũng như các ngành c ông nghiệp, các nhà khoa học đang tập trung nghiên cứu tìm ra những nguồn nhiên liệ u mới, trong đó nghiên cứu phát triển nhiên liệu sinh học có nguồn gốc từ sinh khố i động, thực vật là một hướng đi có thể tạo ra nguồn nhiên liệu thay thế phần nào nguồn nhiên liệu hoá thạch đang cạn kiệt, đảm bảo an ninh năng lượng cho từng quốc g ia . Mặt khác, nước ta có nguồn phụ phẩm nông nghiệp rất dồi dà như bã mía, vỏ bắp, rơm rạ, mùn cưa… nên rất thích hợp để sản xuất cồn từ cellulose. MỤC LỤC 1 GIỚI THIỆU VỀ NHIÊN LIÊU ETHANOL 1 1.1 Vài nét về lịch sử sử dụng nhiên liệu ethanol 1 1.2 Tính chất lý hoá học của ethanol 2 1.3 Lợi ích và hạn chế khi sử dụng nhiên liệu Ethanol 2 1.3.1 Lợi ích 2 1.3.2 Hạn chế khi sử dụng nhiên liệu ethanol 3 1.4 Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu ethanol hiện nay trên thế giới 4 1.5 Một số thông tin về giá cả ethanol nhiên liệu 5 1.6 Tình hình sản xuất và khả năng sử dụng ethanol nhiên liệu ở nước ta 6 2 NGUYÊN LIỆU CELLULOSE 8 2.1 NGUYÊN LIỆU LIGNOCELLULOSE 10 2.1.1 Cấu trúc lignocellulose 10 2.1.2 Cellulose 12 2.1.3 Hemicellulose 14 2.1.4 Lignin 16 2.1.5 Các chất Trích ly 18 2.1.6 Tro 19 2.2 Ezyme cellulase 20 2.2.1 Khái niệm 20 2.2.2 Yêu cầu đối với cellulase 20 2.2.3 Nhóm enzyme cellulase 20 2.2.4 Các nguồn sản xuất cellulase 21 2.2.5 Cấu trúc enzyme cellulase 21 3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT CỒN TỪ CELLULOSE 23 3.1 Chuẩn bị nguyên liệu 24 3.1.1 Mục đích 24 3.1.2 Quá trình chuẩn bị nguyên liệu 25 3.2 Tiền xử lí 25 3.2.1 Mục đích: 25 3.2.2 Các phương pháp xử lý sơ bộ: 27 3.3 Đường hoá và lên men 37 3.3.1 Mục đích 37 3.3.2 Các phương pháp thuỷ phân: 37 3.3.3 Lên men 49 3.4 Tinh chế sản phẩm 60 3.4.1 Mục đích 60 3.5 Xử lý nước thải 65 3.5.1 Mục đích 65 3.5.2 Xử lý nước thải 66 3.6 Các phương pháp thu nhận cồn khan. 67 3.6.1 Mục đích 67 3.6.2 Công nghệ tách nước tạo cồn khan 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.Tổng sản lượng etanol hàng năm ở một số nước 4 Bảng 2.Diện tích gieo trồng và sản lượng một số loại cây trồng năm 2008 8 8 Bảng 3.Thành phần cellulose, hemicellulose và lignin trong nguyên liệu 8 Bảng 4.Thành phần đường và tro trong các nguyên liệu 8 Bảng 5.Thành phần của vài loại lignocellulose 10 Bảng 6.Các phương pháp xử lý sơ bộ 27 Bảng 7.Điều kiện trong thiết bị phản ứng tiền thuỷ phân: 33 Bảng 8.Các phản ứng xảy ra trong thiết bị phản ứng tiền thuỷ phân và độ chuyển hoá: 33 Bảng 9.Các phản ứng xảy ra trong thiết bị phản ứng tiền thuỷ phân và độ chuyển hoá: 35 Bảng 10.Các phản ứng xảy ra và độ chuyển hóa trong quá trình sản xuất men giống 55 Bảng 11.Điều kiện của quá trình lên men 56 Bảng 12.Các phản ứng xảy ra và độ chuyển hóa của quá trình lên men 57 Bảng 13.Các phản ứng do tạp khuẩn gây ra và độ chuyển hóa 57 Bảng 14.Thành phần của giấm chín, cồn thô, cồn tinh chế, cồn khan 61 Bảng 15.Thành phần các cấu tử theo phần trăm khối lượng 63 Bảng 16.Các điểm đẳng phí của hỗn hợp ethanol-nước 68 Bảng 17.Tính chất của hỗn hợp đẳng phí ethanol-benzen-nước 69 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1Cấu trúc của lignocellulose 11 Hình 2Mối quan hệ cellulose – hemicellulose trong cấu trúc lignocellulose 12 Hình 3Công thức hóa học của cellulose 12 Hình 4Kiểu Fringed fibrillar và kiểu Folding chain 13 Hình 5Acetyl-4-O-methylglucuronoxylan 15 Hình 6Glucomannan 15 Hình 7Arabinoglucuronoxylan 16 Hình 8Các đơn vị cơ bản của lignin 16 Hình 9Cấu trúc lignin trong gỗ mềm với các nhóm chức chính 17 Hình 10 Một số ví dụ về chất trích ly (a) abietic acid (oleoresin); (b) cathechin (flavonoid); (c) palmitic acid (acid béo) 19 Hình 11Tác dụng của từng enzyme trong cellulase 21 Hình 12Serine, Threonine, Proline 22 Hình 13Mô tả cơ chế quá trình nổ hơi 30 Hình 14Fufural Hydroxymethyl fufural 31 Hình 15Cấu trúc sợi trước và sau khi nổ hơi, bó sợi cellulose được giải phóng ra khỏi lớp lignin bảo vệ sau khi nổ hơi 32 Hình 16 (d) sợi lignocellulose không nổ hơi có cấu trúc sít chặt ngăn cản sự tấn công của enzyme, (e) nổ hơi ở 4atm, (f) nổ hơi ở 8atm 32 Hình 17 Ảnh hưởng của nồng độ H2SO4 đến tốc độ ăn mòn thiết bị 37 Hình 18Thủy phân bằng axit sunfuric loãng 38 Hình 19Thủy phân bằng axit sunfuric đặc 39 Hình 20Sử dụng enzyme để thuỷ phân, thuỷ phân và lên men tách riêng 40 Hình 21Sử dụng enzyme để thuỷ phân, thuỷ phân và lên men đồng thời 41 Hình 22Điều kiện công nghệ của giai đoạn đường hóa 42 Hình 23Các phản ứng xảy ra và độ chuyển hóa trong quá trình đường hóa 42 Hình 24Quá trình tác động của cellobiohydrolase lên đầu vùng kết tinh của cellulose 44 Hình 25Tyrosine, Phenylalanin, Tryptophan, Acid aspartic 45 Hình 26Cơ chế tác động hiệp đồng của enzyme exo-endo và endo-endo. 46 Hình 27Cơ chế quá trình thủy phân 47 Hình 28Quá trình đường phân 51 Hình 29Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phát triển của nấm men 52 Hình 30Giống nấm men Pichia stiptis và Saccharomyces cerevisiae 55 Hình 31Nồng độ glucose (ô vuông không màu) và celllobiose (ô vuông màu đen) theo thời gian của quá trình thủy phân và lên men đồng thời 58 Hình 32Nồng độ ethanol theo thời gian trong quá trình thủy phân và lên men đồng thời 59 Hình 33Ảnh hưởng của việc thêm các thành phần mới vào dịch thủy phân và lên men đồng thời lúc 80 giờ 60 Sản xuất cổn từ cellulose Trang 1 1 GIỚI THIỆU VỀ NHIÊN LIÊU ETHANOL 1.1 Vài nét về lịch sử sử dụng nhiên liệu ethanol. Thời gian đầu ethanol được dùng trong y tế, trong mỹ phẩm, dùng làm dung môi và sau này nó được biết đến như nguồn nhiên liệu cho động cơ đốt trong được ứng dụng ở nhiều nước như Anh, Pháp, Mĩ, Canada, Brazil… Ethanol là cấu tử phối trộn làm tăng chỉ số octane của xăng: Section 1.1 Để tăng công suất của động cơ, ta phải tăng chỉ số nén. Khi tăng chỉ số nén ta cần phải tăng chỉ số octane của xăng để tránh hiện tượng cháy kích nổ của nhiên liệu. Trước đây, để tăng chỉ số octane, người ta thường dùng Tetra etyl chì nhưng hiện nay nó đã bị cấm sử dụng vì chì rất độc, gây tổn thương cho hệ thần kinh trung ương, gây ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu cho chúng ta thấy dùng nhóm phụ gia là hợp chất hữu cơ chứa oxy như: metyl ter butyl ete (MTBE), etyl ter butyl ete (ETBE), methanol, ethanol, khi pha xăng sẽ làm tăng chỉ số octane của xăng, làm xăng cháy tốt hơn, giảm phát thải các khí gây ô nhiễm. Mặt khác, công nghệ sản xuất cũng không phức tạp, giá thành tương đối rẻ, thị trường dễ chấp nhận. Ngày nay có thể thấy ethanol hoàn toàn có khả năng dùng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong, thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch. Ethanol đựơc dùng 2 dạng cụ thể sau: • Ethanol được pha vào xăng với tỉ lệ nhỏ hơn 15%. Với tỉ lệ này thì không cần thay đổi hay hiệu chỉnh gì động cơ xăng. Tuổi thọ, độ bền của động cơ không hề thay đổi. • Ethanol là nhiên liệu thay thế hoàn toàn cho xăng dùng cho những động cơ đốt trong có cải tiến. Dùng xe FFV (Flex-Fuel Vehicles- ô-tô nhiên liệu linh hoạt). Xe FFV có thể tự động nhận biết hàm lượng cồn trong bình nhiên liệu để tự điều chỉnh góc đánh lửa sớm và thay đổi lượng phun nhiên liệu. Dùng xe FFV có tính kinh tế nhiên liệu cao hơn các xe không FFV, vì xe đã được thiết kế tối ưu về vật liệu, về kết cấu buồng cháy và hệ thống nhiên liệu. Nhiên liệu E85 (có 85% ethanol trong xăng) là loại nhiên liệu tốt nhất cho xe FFV. Riêng trong năm 2000 Mỹ đã sản xuất 750.000 chiếc FFV. Hiện nay Mỹ có khoảng 5 triệu xe FFV cùng với 169.000 trạm bán lẻ E85. Hãng GM trong năm 2005 đã cho ra đời hàng loạt mác xe chạy bằng nhiên liệu E85 như xe Chevrolet Avalanche, Suburban và GMC Yukon XL, Chevrolet Silverado và GMC, Chevrolet Tahoe cho cảnh sát. Các nước khác cũng có xe FFV như BMW E85 Z4 3.0 của Đức. Xe FFV hiệu Falcon và Taurus của Mỹ tại châu Âu. SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh Sản xuất cổn từ cellulose Trang 2 1.2 Tính chất lý hoá học của ethanol Tí n h c h ấ t l ý h ọ c Ethanol hay Rượu etylic là một chất lỏng, không màu, mùi thơm dễ chịu, vị ca y, nhẹ hơn nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 15 0 C), sôi ở nhiệt độ 78,39 0 C, hóa r ắ n ở -114,15 0 C, tan trong nước vô h ạ n. Độ nhớt của ethanol là 1,200 cP ở 20 °C Tí n h c h ấ t h ó a họ c Ethanol là rượu no, đơn chức, có công thức C 2 H 5 OH. Ethanol mang đầy đủ tí nh chất của một rượu đơn chức như phản ứng thể với kim loại kiềm, phản ứng este hó a , phản ứng loại nước hay phản ứng tách nước, phản ứng oxi hóa thành andehyt, axit h a y CO 2 tùy theo điều kiện phản ứng. Ngoài ra ethanol còn có một số phản ứng riêng nh ư s a u : Phản ứng tạo ra butadien-1,3: cho hơi rượu đi qua chất xúc tác hỗn hợp, ví dụ Cu + Al 2 O 3 ở 380-400 0 C, lúc đó xảy ra phản ứng tách loại n ước 2C 2 H 5 OH -> CH 2 =CH-CH 2 =CH + 2 H 2 O + H 2 Phản ứng lên men giấm: oxi hóa rượu etylic 10 độ bằng oxi không khí có m ặt men giấm ở nhiệt độ khoảng 25 0 C . CH 3 -CH 2 -OH + O 2 -> CH 3 -COOH + H 2 O 1.3 Lợi ích và hạn chế khi sử dụng nhiên liệu Ethanol 1.3.1Lợi ích. Sử dụng ethanol làm nhiên liệu không chỉ là một biện pháp tình thế nhằm làm tăng chỉ số octane của xăng, thay thế cho những phụ gia gây ô nhiễm môi trường sinh thái, mà còn đảm bảo an toàn năng lượng cho mỗi quốc gia vì đây là nguồn SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh Sản xuất cổn từ cellulose Trang 3 năng lượng có khả năng tái tạo được (Energie renouvelable). 1.3.1.1 Lợi ích về kinh tế. Sản xuất ethanol làm nhiên liệu góp phần thúc đẩy nền nông nghiệp phát triển vì ethanol được sản xuất theo dây chuyền công nghệ sinh học, nguyên liệu sản xuất ethanol là tinh bột của các loại củ hạt như: sắn, khoai, ngô, lúa, gạo, trái cây… Đây là nguồn nguyên liệu dồi dào trong tự nhiên, tạo ra nhiều công ăn việc làm cho nhiều lao động ở nông thôn, giải quyết được lượng lương thực bị tù đọng và đặc biệt khuyến khích được tinh thần lao động sản xuất của người dân. Ngoài ra việc sử dụng nhiên liệu sinh học nói chung cũng như gasohol nói riêng giúp cho các quốc gia chủ động trong chính sách năng lượng của mình. Nước nào càng có nhiều xăng sinh học thì càng ít phụ thuộc vào nước khác và từ đó có thể phát triển nền kinh tế của mình một cách bền vững. 1.3.1.2 Lợi ích về môi trường. Việc dùng ethanol làm nhiên liệu, có tác dụng ngăn chặn hiệu ứng nhà kính. Vì vậy nó được mệnh danh là “xăng xanh”. Theo các tính toán cho thấy: nếu thay thế việc đốt một lít xăng bằng một lít ethanol thì sẽ giảm 40% lượng phát sinh khí CO 2 vào khí quyển giúp môi trường được xanh, sạch hơn. Khi đốt ethanol sự cháy xảy ra hoàn toàn hơn so với khi đốt xăng. Ta thường thấy trong các động cơ xăng thường xuất hiện các bụi bẩn chính là do các hydrocacbon cháy không hết. Điều đó phải tốn thời gian lau chùi, sửa chữa động cơ. Khi pha ethanol vào xăng làm cho xăng cháy hoàn toàn hơn, giảm phát thải các khí gây ô nhiễm môi trường. Hơn nữa, ethanol được điều chế từ sản phẩm nông nghiệp sẽ làm tăng diện tích đất trồng cây. Điều này có nghĩa làm tăng diện tích lá phổi của trái đất lên. 1.3.2 Hạn chế khi sử dụng nhiên liệu ethanol. Hạn chế cơ bản của ethanol nhiên liệu là tính hút nước của nó. Ethanol có khả năng hút ẩm và hoà tan vô hạn trong nước. Do đó gasohol phải được tồn trữ và bảo quản trong hệ thống bồn chứa đặt biệt. Về hiện tượng gây ô nhiễm: tuy giảm các hàm luợng các chất gây ô nhiễm như HC, CO nhưng lại gây ra một số hợp phần khác như các andehyt, NO x cũng là những chất gây ô nhiễm. Do nhiệt trị của ethanol nói riêng (PCI ethanol =26,8 MJ/kg) và các loại ancol khác nói chung đều thấp hơn so với xăng (PCI xăng =42,5 MJ/kg) nên khi dùng ethanol để pha trộn vào xăng sẽ làm giảm công suất động cơ so với khi dùng xăng. Tuy nhiên sự giảm công suất này là không đáng kể nếu ta pha với số lượng ít. SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh Sản xuất cổn từ cellulose Trang 4 Tóm lại, việc sử dụng gasohol có nhiều ưu điểm nhưng cũng có những mặt hạn chế. Tuy nhiên khi phân tích tương quan giữa các mặt lợi và hại người ta vẫn thấy mặt lợi lớn hơn, mang ý nghĩa chiến lược hơn. 1.4 Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu ethanol hiện nay trên thế giới. Ethanol có thể sản xuất bằng nhiều phương pháp khác nhau: • Công nghệ sản xuất ethanol tổng hợp: Tổng hợp ethanol có nghĩa là sản xuất ethanol bằng phương pháp hoá học, trên thế giới người ta sản xuất ethanol bằng nhiều phương pháp khác nhau. Trong công nghệ tổng hợp hoá dầu ethanol được sản xuất bằng dây chuyền công nghệ hydrat hoá đối với khí etylen hoặc công nghệ cacbonyl hoá với methanol. Hydrat hoá: CH 2 =CH 2 + H 2 O C 2 H 5 OH Cacbonyl: C 2 H 5 OH + H 2 O CH 3 OH + CO + 2 H 2 • Công nghệ sản xuất ethanol sinh học: Công nghệ này dựa trên quá trình lên men các nguồn hydratcacbon có trong tự nhiên như: nước quả ép, nước thải men bia, ngô, sắn, mùn, gỗ (C 6 H 10 O 5 ) n + n H 2 O nC 6 H 12 O 6 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + Q Trong quá trình sản xuất ethanol sinh học có thể phân thành 2 công đoạn là công đoạn lên men nhằm sản xuất ethanol có nồng độ thấp và công đoạn làm khan để sản xuất ethanol có nồng độ cao để phối trộn vào xăng. Hiện nay, tình hình sản xuất và sử dụng ethanol trên thế giới phát triển rất mạnh mẽ. Brazil: sản lượng tiêu thụ ethanol đạt tới 14÷15 triệu tấn/năm đứng đầu thế giới. Mỹ: Hình thành vành đai nông nghiệp gồm nhiều ban chuyên sản xuất ngô, làm nhiêu liệu cho hơn 50 nhà máy sản xuất ethanol sinh học với sản lượng tiêu thụ 13 triệu tấn/năm. Các nước Canada, Mexico, Pháp, Thụy Điển, Úc, Nam Phi, Trung Quốc đều đã tùng bước phát triển công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học, chủ yếu là nhiên liệu hóa thạch pha ethanol sinh học. Tại Đông Nam Á, Thái Lan là nước đứng đầu về sản xuất và sử dụng ethanol làm nhiên liệu, khoảng 1,5-1,6 triệu tấn/năm. Bảng 1. Tổng sản lượng etanol hàng năm ở một số nước SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh Sản xuất cổn từ cellulose Trang 5 1.5 Một số thông tin về giá cả ethanol nhiên liệu. Giá gasohol phụ thuộc nhiều vào giá ethanol nhiên liệu. Khi sản xuất ethanol ở qui mô lớn, công nghệ tiên tiến từ mật đường, rơm rạ hay ngũ cốc giá rẻ thì giá thành ethanol sẽ hạ. Trên thế giới, giá thành ethanol nhiên liệu trung bình khoảng 0,35 đến 0,39 USD/Lít (vào thời điểm năm 2004). Ở Brazil, giá ethanol 95,57% khoảng 0,15 đến 0,24 USD/Lít, ethanol tuyệt đối 99,8% khoảng 0,25 đến 0,28 USD/Lít. Thailan, một lít gasohol pha trộn 10% thể tích ethanol có giá bán thấp hơn xăng thông thường từ 0,5 đên 1,5 Bath. Trung Quốc, gasohol pha trộn 10% thể tích ethanol khoảng 3,16 Tệ/Lít. Ở nước ta, chưa có nhà máy sản xuất ethanol nhiên liệu mà chỉ có các nhà máy sản xuất cồn công nghiệp. Ethanol tuyệt đối phải nhập khẩu từ nước ngoài với giá rất cao. Hiện nay, nhà nước đang chủ trương sản xuất ethanol nhiên liệu để giảm bớt gánh nặng từ việc nhập khẩu xăng dầu. SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh [...]... Sản xuất cổn từ cellulose SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT Trang 9 GVHD: ThS Trần Thị Mai Anh Sản xuất cổn từ cellulose 2.1 Trang 10 NGUYÊN LIỆU LIGNOCELLULOSE 2.1.1 Cấu trúc lignocellulose Thành phần chính của vật liệu lignocellulose là cellulose, hemicellulose, lignin, các chất trích ly và tro Bảng 5 Thành phần của vài loại lignocellulose theo Hồ Sĩ Tráng về cơ bản, trong lignocellulose, cellulose tạo thành... phân cellulose vừa cho hiệu suất cao, vừa không gây ăn mòn thiết bị Cellulase (C6H10O5)n + nH2O n(C6H12O6) 2.1.3 Hemicellulose Hemicellulose thuộc nhóm polysaccarit phi cellulose Trong gỗ cũng như trong nhiều loại thực vật khác, hàm lượng hemicellulose có thể đạt tới 20÷30% so với gỗ khô tuyệt đối Hemicellulose là một loại polymer phức tạp và phân nhánh, độ trùng hợp khoảng 70 đến 200 DP Hemicellulose... hemicellulose thành đường hoà tan (chủ yếu là: xylose, manose, arabinose, galactose) Glucan trong hemicellulose và một phần nhỏ cellulose được chuyển thành glucose Để chuyển hóa các carbohydrate (cellulose và hemicellulose) trong lignocellulose thành ethanol, các polymer phải bị bẻ gãy thành những phân tử đường nhỏ hơn trước khi vi sinh vật có thể hoàn tất quá trình chuyển hóa Tuy nhiên, bản chất của cellulose. .. chiều rộng khoảng 25nm Các vi sợi này được bao bọc bởi hemicellulose và lignin, giúp bảo vệ cellulose khỏi sự tấn công của ezyme cũng như các hóa chất trong quá trình thủy phân SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS Trần Thị Mai Anh Sản xuất cổn từ cellulose Hình 2 Trang 12 Mối quan hệ cellulose – hemicellulose trong cấu trúc lignocellulose 2.1.2 Cellulose Công thức phân tử: (C6H10O5)n Có hàm lượng dao... tạo mạng lưới như hemicellulose và kết dính như lignin Cellulose, hemicellulose và lignin sắp xếp gần nhau và liên kết cộng hóa trị với nhau Các đường nằm ở mạch nhánh như arabinose, galactose, và acid 4-Omethylglucuronic là các nhóm thường liên kết với lignin Hình 1 Cấu trúc của lignocellulose Các mạch cellulose tạo thành các sợi cơ bản Các sợi này được gắn lại với nhau nhờ hemicellulose tạo thành cấu... Thị Mai Anh Sản xuất cổn từ cellulose Trang 11 bọc bởi những chất có chức năng tạo mạng lưới như hemicellulose và kết dính như lignin Cellulose, hemicellulose và lignin sắp xếp gần nhau và liên kết cộng hóa trị với nhau Các đường nằm ở mạch nhánh như arabinose, galactose, và acid 4-Omethylglucuronic là các nhóm thường liên kết với lignin về cơ bản, trong lignocellulose, cellulose tạo thành khung chính... rằng tỉ lệ cellulose tinh thể là 50-90% Tuy nhiên, không có sự liên quan giữa mức độ tinh thể của cellulose và khả năng phân hủy enzyme đối với rơm rạ và bã mía • Sự bao bọc của lignin quanh cellulose: lignin cùng với hemicellulose tạo thành cấu trúc mô vững chắc cực kì Những mô được bền hóa với lignin tương tự như nhựa được gia cố bằng sợi, trong đó lignin đóng vai trò kết dính những sợi cellulose. .. không phải độ kết tinh của cellulose mới ảnh hưởng đến tốc độ đầu Tuy nhiên, bề mặt tiếp xúc tự do này có liên quan đến độ kết tinh và sự bảo vệ của lignin • Sự hiện diện của hemicellulose: cũng như lignin, hemicellulose tạo thành lớp bảo vệ xung quanh cellulose Knappert et al, trong nghiên cứu xử lý bằng acid sulfuric với gỗ dương cho thấy khả năng thủy phân tăng theo tỉ lệ hemicellulose bị loại bỏ Grohman,... Anh Sản xuất cổn từ cellulose Trang 26 vững trước sự tấn công của enzyme, nên bước tiền xử lý là bắt buộc để quá trình đường hóa glucose có thể diễn ra tốt Cellulose ban đầu có thể bị phá hủy bởi acid mà không cần được tiền xử lý Những yếu tố về cấu trúc và thành phần ảnh hưởng đến khả năng chống lại sự tấn công của enzyme của lignocellulose gồm có: • Cấu trúc tinh thể của cellulose: cellulose tự nhiên... lượng cellulose chiếm 40÷53%, ở rơm lúa gạo là 34÷38%, rơm lúa mì là 36÷42% Là thành phần cấu tạo chủ yếu của màng tế bào thực vật và là hợp chất chính của nguyên liệu chứa cellulose để sản xuất ethanol Nguyên liệu càng giàu cellulose thì sản xuất ethanol càng đạt hiệu quả cao Cellulose là một polymer mạch thẳng của D-glucose, các D-glucose được liên kết với nhau bằng liên kết β 1-4 glucosid Cellulose . liệu lignocellulose là cellulose, hemicellulose, lignin, các chất trích ly và tro. Bảng 5. Thành phần của vài loại lignocellulose theo Hồ Sĩ Tráng về cơ bản, trong lignocellulose, cellulose. MỤC CÁC HÌNH Hình 1Cấu trúc của lignocellulose 11 Hình 2Mối quan hệ cellulose – hemicellulose trong cấu trúc lignocellulose 12 Hình 3Công thức hóa học của cellulose 12 Hình 4Kiểu Fringed fibrillar. ethanol nhiên liệu ở nước ta 6 2 NGUYÊN LIỆU CELLULOSE 8 2.1 NGUYÊN LIỆU LIGNOCELLULOSE 10 2.1.1 Cấu trúc lignocellulose 10 2.1.2 Cellulose 12 2.1.3 Hemicellulose 14 2.1.4 Lignin 16 2.1.5 Các chất