Đề tài Quá trình sản xuất ethanol bằng công nghệ sinh học

1. Triệu Thị Việt Anh 2. Trần Ngọc Anh 3. Lê Tuấn Anh 4. Nguyễn Văn Cao 5. Nguyễn Duy Khánh 6. Trần Trung Đức 7.Lê Hữu Hoàng 8. Vũ Văn Quyền 9. Đinh Văn Tuân 10. Lê Đức Anh GV: Cô Nguyễn Thị Linh Đề bài:QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ETHANOL  BẰNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔNCÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG I. MỞ ĐẦU Ethanol là một trong những hơp chất hữu cơ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau: y tế, dược phẩm, hóa chất… cũng như trong đời sống hàng ngày. Do đó, sản xuất Ethanol bằng công nghệ sinh học với số lượng lớn, trên quy mô công nghiệp là một trong những yêu cầu của nền kinh tế, nhằm cung cấp phần nào nguồn nhiên liệu, hóa chất cho nền công nghiệp cũng như góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường. Hiện nay, có rất nhiều quy trình, công nghệ khác nhau được ứng dụng trong thực tế sản xuất ethanol. Sau đây chỉ xin giới thiệu quy trình sản xuất ethanol từ nguyên liệu chứa tinh bột, rỉ đường và từ xenlulozo Nguyên Liệu Ethanol nguồn nhiên liệu sạch 1. TÁC NHÂN VI SINH VẬT II. NỘI DUNG 2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT 3.MỘT SỐ NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC II. NỘI DUNG 2.1. Tác nhân vi sinh vật. 2.2.Quy trình sản xuất. 2.3.Một số nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục: 2.1. Tác nhân VSV Trong sản xuất cồn từ nguyên liệu tinh bột có thể kể đến một số VSV như: - Nấm mốc (thủy phân tinh bột thành đường). - Nấm men (lên men dịch đường thành rượu). - Vi khuẩn lactic (axit hóa đường trước khi lên men) II. NỘI DUNG 2.1. Tác nhân vi sinh vật. 2.2.Quy trình sản xuât. 2.4.Một số nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục: **Nhân giống: Tùy thuộc vào chủng, giống, trạng thái sinh lý cũng như điều kiện nuôi cấy mà tỉ lệ thành phần môi trường có thể thay đổi. Tuy nhiên, thành phần các chất dinh dưỡng có thể kể đến như: glucide, protide, chất khoáng, các nguyên tố vi lượng, vitamin,… II. NỘI DUNG 2.1. Tác nhân vi sinh vật. 2.2.Quy trình sản xuất. 2.3.Một số nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục: 3.1 Nguyên liệu sản xuất ethanol từ tinh bột: Nguyên liệu được sử dụng chủ yếu là: bã sắn, khoai, tấm gạo, ngô…. II. NỘI DUNG 2.1. Tác nhân vi sinh vật. 2.2.Quy trình sản xuât. 2.4.Một số nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục: 3.2 Mục đích của nấu nguyên liệu: Là phá vỡ màng tế bào tinh bột và biến tinh bột thành trạng thái hoà tan trong nước. Trong quá trình nấu tinh bột sẽ được trương nở và hồ hoá. II. NỘI DUNG 2.1. Tác nhân vi sinh vật. 2.2.Quy trình sản xuât. 2.4.Một số nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục: 3Nguyên liệu tinh bột sau khi được hồ hoá được làm nguội về nhiệt độ 600C ( 20C) để thực hiện quá trình đường hoá. Đường hóa nguyên liệu: II. NỘI DUNG 2.1. Tác nhân vi sinh vật. 2.Quy trình sản xuât. 2.4.Một số nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục: ĐƯỜNG HÓA LÀ GÌ? là quá trình enzym amylase sẽ chuyển hóa tinh bột thành đường dễ lên men. Quá trình này sẽ quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi rượu 3.3 Đường hóa nguyên liệu: * Đường hoá bằng acid: Có thể đường hoá các nguyên liệu bọt bằng H2SO4 hay HCl. Nguyên liệu được tán nhỏ và trộn với một lượng nhất định acid đã pha loãng và nung bằng hơi dưới áp suất. Sau khi thuỷ phân xong người ta thường điều chỉnh pH = 4- 4,5 bằng dung dịch NH3, NaOH, Na2CO3 hay CaCO3. Trong đó NH3 ưa được dùng hơn cả, vì nó còn là nguồn nitơ tốt đối với nấm men. II. NỘI DUNG 2.1. Tác nhân vi sinh vật. 2.2.Quy trình sản xuât. 2.4.Một số nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục: 3.4 Lên men dịch đường: Có thể được thực hiện bằng phương pháp lên men gián đoạn, hoặc liên tục. Phương pháp lên men gián đoạn: Là cả quá trình lên men từ đầu đến cuối được thực hiện trong cùng một thiết bị; thời gian lên men khoảng 68-80 giờ ở nhịêt độ 36-370C. Đặc điểm của phương pháp lên men bán liên tục là giai đoạn lên men chính thực hiện liên tục và xảy ra trong nhiều thùng lên men (thường là 6 thùng) và thời gian này kéo dài 60-62giờ, giai đoạn cuối gián đoạn. II. NỘI DUNG 2.1. Tác nhân vi sinh vật. 2.Quy trình sản xuât. 2.4.Một số nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục: 3.4 Lên men dịch đường: Phương pháp lên men liên tục: Là rải đều các giai đoạn lên men mà mỗi giai đoạn đó được thực hiện trong một hoặc nhiều thiết bị lên men có liên hệ với nhau. Hệ thống lên men liên tục thường có 11-12 thùng được nối với nhau bằng các ống chảy chuyền và van điều chỉnh. Kết thúc quá trình lên men ta thu được dấm chín với nồng độ rượu khoảng 7-9%. II. NỘI DUNG 2.1. Tác nhân vi sinh vật. 2.2.Quy trình sản xuât. 2.4.Một số nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục: 3.5 Quá trình chưng cất và tinh chế: Để thu được cồn tinh chế, người ta thực hiện hai quá trình là chưng cất và tinh chế. Hai quá trình này được thực hiện trên các tháp chưng cất và tháp tinh chế. Quá trình chưng cất là quá trình tách cồn cùng với các tạp chất dễ bay hơi ra khỏi dung dịch;kết thúc quá trình ta được cồn thô. Quá trình tinh chế là quá trình tách tạp chất ra khỏi cồn thô và cuối cùng ta nhận được cồn tinh chế. II. NỘI DUNG 2.1. Tác nhân vi sinh vật. 2.2.Quy trình sản xuât. 2.3.Một số nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục: II. NỘI DUNG Sản xuất ethanol từ rỉ đường: Nguyên liệu: Là các loại đường không tinh khiết, thu được trong quá trình sản xuất đường 2.1. Tác nhân vi sinh vật. 2.2.Quy trình sản xuât. 2.3.Một số nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục: Quá trình sản xuất từ mật rỉ Sản xuất ethanol từ xenlulozo: Nguyên liệu: Rơm, dạ, thân bắp, cỏ dại……..là nguồn nguyên liệu rẻ tiền. Nguyên liệu khác nhau có thành phần cấu tạo chất khác nhau, nhưng về cơ bản chúng được cấu tạo từ 3 hợp chất: xenlulozo, hemixenlulozo, lignin, chỉ khác nhau về tỉ lệ. Nguyên liệu chứa nhiều xenlulozo thì hiệu quả sản xuất ethanol càng cao 2.1. Tác nhân vi sinh vật. 2.2.Quy trình sản xuât. 2.3.Một số nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục: Bước 1, thủy phân xenluloza thành mantoza dưới tác dụng của men amylaza. (C6H10O5)n -> C12H22O11 Bước 2, thủy phân tiếp mantoza thành glucoza hoặc fructoza dưới tác dụng của men mantaza. C12H22O11 -> C6H12O6 Bước 3, phản ứng lên men rượu có xúc tác là men zima. C6H12O6 -> 2 C2H5OH + 2 CO2 II. NỘI DUNG Phản ứng thủy phân cellulose II. NỘI DUNG Nguyên nhân hư hỏng: * Nhiễm khuẩn: Khâu tuyển chọn nấm men, nấm mốc chưa đạt yêu cầu về mặt kĩ thuật (thường bị nhiễm một số VSV khác) dẫn đến khi đưa và sử dụng thường làm hư hỏng nguyên liệu hoặc quá trình lên men không triệt để hay làm sản phẩm có nhiều tạp chất. Một số thiết bị không đảm bão về mặt kĩ thuật cũng dẫn đến nguyên liệu bị hư hỏng. Nguyên liệu đưa vào sản xuất chưa vô trùng triệt để. II. NỘI DUNG 2.1. Tác nhân vi sinh vật. 2.2.Quy trình sản xuât. 2.3.Thuyết minh công nghệ 2.4.Một số nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục: Nguyên nhân hư hỏng: * Kỹ thuật: Môi trường nhân giống VSV không đảm bảo thường bị tạp nhiễm các VSV lạ như vi khuẩn, nấm mốc, nấm men. Các yếu tố môi trường không phù hợp trong cả quá trình sản xuất: nhiệt độ, áp suất, O2, pH,…. Nguyên liệu không đảm bảo chất lượng. II. NỘI DUNG 2.1. Tác nhân vi sinh vật. 2.2.Quy trình sản xuât. 2.3.Thuyết minh công nghệ 2.4.Một số nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục: Biện pháp khắc phục: * Nhiễm khuẩn: Tuyển chọn kĩ càng các loại VSV đạt yêu cầu, đúng chủng loài. Chọn thiết bị đảm bão để nguyên liệu không bị nhiễm khuẩn trong cả quá trình sản xuất. Nguyên liệu trước khi đưa vào chế biến phải được xử lý và khử trùng triệt để. II. NỘI DUNG 2.1. Tác nhân vi sinh vật. 2.2.Quy trình sản xuât. 2.3.Thuyết minh công nghệ 2.4.Một số nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục: Biện pháp khắc phục: * Kỹ thuật: Đảm bảo đúng kĩ thuật môi trường nhân giống VSV. Đảm bảo các yếu tố môi trường phù hợp trong cả quá trình sản xuất: nhiệt độ, áp suất, O2, pH,…. II. NỘI DUNG 2.1. Tác nhân vi sinh vật. 2.2.Quy trình sản xuât. 2.3.Thuyết minh công nghệ 2.4.Một số nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục: III. KẾT LUẬN 3.1.Tác nhân vi sinh vật. 3.2. Một số lưu ý trong quá trình sản xuất. 3.3. Tình hình sử dụng: Saccharomyces cerevisiae Zymomonas mobilis Yêu cầu đối với nguyên liệu: Hàm lượng đường hoăc tinh bột cao, có khả năng đem lại hiệu quả kinh tế cao.(Nguyên liệu chủ yếu mà các nhà máy rượu nước ta thường dùng là sắn, sau đó là ngô và một phần gạo hoặc tấm…) Vùng nguyên liệu phải tập trung và đủ thoả mãn nhu cầu sản xuất. Một số nguyên liệu trước khi đem dùng cần tách lấy bớt tinh bột, dầu (sắn,ngô) để tăng hiệu quả kinh tế. III. KẾT LUẬN 3.1.Tác nhân vi sinh vật. 3.2. Một số lưu ý trong quá trình sản xuất 3.3. Tình hình sử dụng: Yêu cầu về vi sinh vật: Nấm men dùng trong sản xuất cồn phải có khả năng lên men đường nhanh và càng triệt để càng tốt; đồng thời tạo ít các sản phẩm trung gian. Tốc độ phát triển nhanh Lên men được nhiều loại đường khác nhau. Chịu được nồng độ lên men cao, đồng thời ít bị ức chế bởi những sản phẩm của sự lên men. III. KẾT LUẬN 3.1.Tác nhân vi sinh vật. 3.2. Một số lưu ý trong quá trình sản xuất 3.3. Tình hình sử dụng: Thích nghi với những điều kiện không thuận lợi của môi trường, đặc bệt đối với chất sát trùng, độ acid, nhiệt độ cao. Chủng nấm men gốc trước khi đưa vào sản xuất lên men được nuôi cấy nhân giống theo thể tích tăng dần cho đến khi đạt được 10-15% thể tích thùng lên men trong sản xuất III. KẾT LUẬN Yêu cầu về vi sinh vật: 3.1.Tác nhân vi sinh vật. 3.2. Một số lưu ý trong quá trình sản xuất 3.3. Tình hình sử dụng: III. KẾT LUẬN Điều kiện nuôi cấy: Nhiệt độ: Nấm men và nấm mốc có nhiệt độ tối ưu cho phát triển là 28- 300C, vi khuẩn 34- 380C Độ ẩm môi trường: Ở các nhà máy rượu nước ta khoảng 50%. pH môi trường: thường áp dụng pH tự nhiên khoảng 5,5- 6. Cung cấp oxi:Trong quá trình phát triển và tích tụ enzym nấm mốc rất cần oxy 3.1.Tác nhân vi sinh vật. 3.2. Một số lưu ý trong quá trình sản xuất 3.3. Tình hình sử dụng: III. KẾT LUẬN Như vậy, việc sử dụng một số nguyên liệu chứa tinh bột, xenlulozo để sản xuất cồn sinh học đáp ứng được phần nào nhu cầu cho đời sống và cho công nghiệp, là một hướng phát triển mới của Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung. Mặt khác còn góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, nhiên liệu ngày càng bị thiếu hụt và cũng góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường hiện nay. Hệ thống tháp chưng cất Ethanol The end!! Thank for your watching!