Nghiên cứu ứng dụng một số chế phẩm Enzyme thủy phân dịch bột sắn để cung cấp cho giai đoạn đường hóa và lên men đồng thời SSF (Simultaneous Saccharificatio)

Nghiên cứu sản xuất bioethanol theo phương pháp SSF (Simultaneous Saccharification and Fermentation) giữ một vai trò quan trọng, đặc biệt trong lĩnh vưc chất đốt ở việt nam. Trong nghiên cứu này, các thí nghiệm được tiến hành trên những dung dịch phù hợp, thích hợp để cung cấp cho giai đoạn đường hóa và lên men đồng thời.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ứng dụng một số chế phẩm Enzyme thủy phân dịch bột sắn để cung cấp cho giai đoạn đường hóa và lên men đồng thời SSF (Simultaneous Saccharificatio)Trần Thế Hiển và csTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ62(13): 71 - 77NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MỘT SỐ CHẾ PHẨM ENZYME THỦY PHÂNDỊCH BỘT SẮN ĐỂ CUNG CẤP CHO GIAI ĐOẠN ĐƯỜNG HÓAVÀ LÊN MEN ĐỒNG THỜI SSF (SIMULTANEOUS SACCHARIFICATIONAND FERMENTATION)Trần Thế Hiển, Lương Hùng Tiến*, Nguyễn Viết Hưng, Nguyễn Thế HùngTrường Đại học Nông Lâm - ĐH Thái NguyênTÓM TẮTNghiên cứu sản xuất bioethanol theo phương pháp SSF (Simultaneous Saccharification andFermentation) giữ một vai trò quan trọng, đặc biệt trong lĩnh vưc chất đốt ở việt nam. Trongnghiên cứu này, các thí nghiệm được tiến hành trên những dung dịch phù hợp, thích hợp để cungcấp cho giai đoạn đường hóa và lên men đồng thời.Phần đầu tiên đề cập đến giai đoạn dịch hóa trong điểu kiện gia nhiệt hạn chế. Nghiên cứu đượcthực hiện trên các chế phẩm enzyme (Spezyme Extra, Stargen 001, Termamyl), nhiệt độ và thờigian dịch hóa đề chọn lựa những điều kiện công nghệ phù hợp. Những điều kiện tối ưu là dịch hóatừ dung dịch sắn (bột sắn 100 g : 400 ml nước) với Spezyme (0,3 kg/tấn chất khô), ở 70 oC trong60 phút.Phần thứ 2 đề cập đến gíai đoạn đường hóa. Ba yếu tố được lựa chọn nghiên cứu: nhiệt độ, thờigian và chế độ làm mát dịch đã đường hóa tới nhiệt độ lên men. Các kết quả nhận được cho phépchúng tôi chọn lựa quá trình đường hóa: sau dịch hóa, dịch được làm lanh tới 500 C, sau đó đượcđiều chỉnh pH tới 4,2 và thêm Stargen 001 (2,0 kg/tấn chất khô). Sau đó dịch được làm lạnh lậptức tới nhiệt độ lên men (30oC) trong 45 phút.Với giai đoạn có các yếu tố công nghệ đã chọn lựa, nhóm nghiên cứu nhận được dịch đường khửcó DE đạt khoảng 14. Dịch này cho sự khởi động lên men tố từ 12-36h. Dịch được đánh giá là đápứng yêu cầu của giai đoạn SSF.Từ khóa : Đường hóa và lên men đồng thời (SSF); Khởi động lên men; gia nhiệt hạn chế; Mức độthủy phân; cồn sinh học; Stargen; Tinh bột sắn.ĐẶT VẤN ĐỀTrong những năm qua, việc sản xuất cồn trênthế giới phát triển mạnh và theo dự tính trongtương lai nhu cầu về cồn ngày càng tăng doxu hướng sử dụng cồn sinh học được sản xuấttừ sinh khối tự nhiên như từ rỉ đường, củ cảiđường, từ ngũ cốc (ngô, lúa mì) hay từ chấtthải thực vật như mùn cưa, rơm rạ như mộtnguồn nhiên liệu sạch, thân thiện với môitrường, có thể tái tạo làm nhiên liệu để thaythế xăng sử dụng cho các phương tiện vậnchuyển để giảm hiện tượng nhà kính cũngnhư làm giảm sự phụ thuộc của thế giới vàocác quốc gia dầu lửa [8,9,10,11]. Cùng vớicác nguồn năng lượng khác như năng lượngđịa hóa học, năng lượng gió…năng lượng từnhiên liệu sinh học được coi năng lượng củatương lai, là một giải pháp tối ưu phục vụ choTel: 0988 060 060Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyêncác phương tiện vận chuyển khi mà cácnguồn nguyên liệu hóa thạch như than, dầulửa…đang ngày càng cạn kiệt.Trên thế giới, hai quá trình sản xuất cồn sinhhọc đi từ sinh khối là quá trình truyền thốngvà quá trình SSF. Quá trình truyền thống đãđược nghiên cứu và ứng dụng sản xuất từ rấtlâu với việc sử dụng 4 giai đoạn tách rờinhau : dịch hóa (90 – 100 0C, 80 phút), đườnghóa (60 0C, 30 phút), lên men (30 0C, 80 giờ)trong đó theo nghiên cứu của Duan Gang,năng lượng sử dụng cho quá trình dịch hóachiếm 10-15 % năng lượng tổng của quá trìnhsản xuất [1,2]. Ngược với quá trình truyềnthống, trong quá trình sản xuất cồn theophương pháp SSF, giai đoạn dịch hóa đượctiến hành ở nhiệt độ thấp hơn (70-75 0C), vàđặc biệt giai đoạn đường hóa và lên men đượctiến hành đồng thời ở 30 0C [7,11]. Phươngpháp này giúp tiết kiệm năng lượng sử dụnghttp://www.Lrc-tnu.edu.vn71Trần Thế Hiển và csTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆtrong giai đoạn dịch hóa và làm giảm thiểucác nguy cơ bị nhiễm tạp và đặc biệt có thểtránh được hiện tượng nấm men bị ức chế dohàm lượng đường trong dịch lên men cao nhưtrong quá trình truyền thống [7,11].Ở Việt Nam, việc sản xuất cồn hiện nay theophương pháp truyền thống chủ yếu đi từnguyên liệu rỉ đường, gạo và sắn. Phươngpháp SSF đang được nghiên cứu và dần hòanthiện để đưa vào sản xuất. Với hàm lượngđường sẵn có cao trong nguyên liệu rỉ đườngvà do vấn đề an ninh lương thực, nên rỉ đườngvà gạo không phải là giải pháp tốt để sử dụngtrong sản xuất cồn theo phương pháp SSF.Với khả năng thích ứng cao, dễ trồng, có thểtrồng trên cả đất bạc mầu, cho năng suất thuhoạch cao 15-30 (tấn/ ha), với giá một tấn sắnthấp chỉ khoảng từ 20-60 $/ tấn và đặc biệtvới khả năng cho lượng sản lượng cồn lớn160–180 lít/ tấn nên sắn là nguyên liệu thíchhợp nhất để sản suất cồn theo phương phápSSF ở Việt Nam [2].Căn cứ vào các luận điểm trên, nhóm nghiêncứu đã quyết định tiến hành các nghiên cứuthực nghiệm trong phòng thí nghiệm với đềtài ”Nghiên cứu chuẩn bị dịch đủ để khởiđộng quá trình đường hóa và lên men đồngthời” với mục tiêu chính là nghiên cứu một sốđi ...