Khảo sát và tối ưu hóa các thông số lên men bioethanol từ vỏ chuối sử dụng phương pháp SSCF kết hợp Saccharomyces cerevisiae và Pichia anomala

• Tác giả: Đoàn Thị Diễm Phương
• Người hướng dẫn: Th.S Trần Thị Tưởng An
• Trường học: Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Khảo sát tối ưu hóa một số thông số của quá trình lên men bioethanol từ vỏ chuối bằng phương pháp SSCF sử dụng Saccharomyces cerevisiae kết hợp với Pichia anomala
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Giới thiệu về bioethanol
• 1.1.1. Khái niệm
• 1.2. Các thế hệ của bioethanol
• 1.3. Nguồn nguyên liệu lignocellulose để sản xuất bioethanol
• 1.4. Ứng dụng lợi ích và hạn chế của Bioethanol
• 1.5. Quy trình sản xuất bioethanol từ nguồn lignocellulose
• 1.6. Tình hình sản xuất và tiêu thụ Bioethanol ở tại Việt Nam và trên thế giới
• 1.7. Tình hình nghiên cứu bioethanol tại Việt Nam và trên thế giới
• 1.8. Giới thiệu về cây chuối sứ
• 2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA VỎ TRÁI CHUỐI
• 3. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, DIỆN TÍCH VÀ SẢN LƯỢNG CHUỐI TẠI VIỆT NAM
• 4. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ SẢN LƯỢNG CHUỐI TRÊN THẾ GIỚI
• 5. GIỚI THIỆU CHỦNG NẤM MEN LÊN MEN BIOETHANOL
• 5.1. Chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae
• 5.2. Chủng nấm men Pichia anomala
• 6. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU
• 7. NGUYÊN VẬT LIỆU
• 8. HÓA CHẤT SỬ DỤNG
• 9. THIẾT BỊ
• 10. PHƯƠNG PHÁP
• 10.1. Bố trí thí nghiệm
• 10.2. Tiến hành thực hiện
• 11. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
• 11.1. Phương pháp vi sinh
• 11.2. Phương pháp hóa lý
• 12. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 12.1. Khảo sát giống nấm men
• 12.1.1. Nấm men Saccharomyces cerevisiae
• 12.1.2. Nấm men Saccharomyces cerevisiae
• 12.2. Khảo sát một số thành phần hóa học của vỏ chuối khô
• 12.3. Khảo sát tiền xử lý nguyên liệu bằng acid acetic 4%
• 12.4. Khảo sát thủy phân và lên men đồng thời (SSCF)
• 12.4.1. Khảo sát thời gian lên men
• 12.4.2. Khảo sát nhiệt độ lên men
• 12.4.3. Khảo sát tỷ lệ nấm men
• 12.4.4. Khảo sát tỷ lệ enzyme
• 12.4.5. Khảo sát ảnh hưởng của pH
• 13. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tối ưu hóa quá trình lên men bioethanol từ vỏ chuối

Nghiên cứu tập trung vào tối ưu hóa các thông số của quá trình lên men bioethanol từ vỏ chuối bằng phương pháp SSCF (Simultaneous Saccharification and Co-Fermentation) sử dụng kết hợp hai chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae và Pichia anomala. Vỏ chuối là nguồn nguyên liệu tái tạo giàu lignocellulose, phù hợp cho sản xuất ethanol sinh học. Phương pháp SSCF kết hợp thủy phân và lên men đồng thời, giúp tăng hiệu suất lên men và giảm chi phí sản xuất.

1.1. Khảo sát thành phần hóa học của vỏ chuối

Nghiên cứu tiến hành phân tích các thành phần hóa học của vỏ chuối, bao gồm cellulose, hemicellulose, và lignin. Kết quả cho thấy vỏ chuối chứa hàm lượng cellulose cao (40-60%), là nguồn nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất ethanol. Quá trình tiền xử lý bằng acid acetic 4% giúp giải phóng cellulose, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thủy phân và lên men.

1.2. Tối ưu hóa điều kiện lên men SSCF

Nghiên cứu xác định các thông số tối ưu cho quá trình lên men SSCF, bao gồm thời gian, nhiệt độ, tỷ lệ nấm men, và pH. Kết quả cho thấy thời gian lên men 45 giờ, nhiệt độ 35°C, tỷ lệ nấm men Saccharomyces cerevisiae và Pichia anomala (1:4), và pH 5.5 là điều kiện lý tưởng để đạt nồng độ ethanol cao nhất. Phương pháp SSCF giúp tăng hiệu suất lên men và giảm thời gian sản xuất.

II. Ứng dụng và lợi ích của bioethanol từ vỏ chuối

Bioethanol từ vỏ chuối là nguồn năng lượng tái tạo có tiềm năng lớn trong việc thay thế nhiên liệu hóa thạch. Nghiên cứu này không chỉ giúp tận dụng chất thải nông nghiệp mà còn góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Bioethanol có thể được sử dụng làm nhiên liệu sạch, giảm phát thải khí nhà kính và hỗ trợ phát triển bền vững.

2.1. Lợi ích môi trường và kinh tế

Việc sử dụng vỏ chuối làm nguyên liệu sản xuất bioethanol giúp giảm lượng chất thải nông nghiệp, đồng thời tạo ra nguồn năng lượng tái tạo giá rẻ. Bioethanol từ vỏ chuối có thể được pha trộn với xăng để tạo ra xăng sinh học, giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và giảm phát thải CO2.

2.2. Thách thức và hướng phát triển

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc sản xuất bioethanol từ vỏ chuối vẫn gặp một số thách thức như chi phí tiền xử lý cao và hiệu suất lên men chưa ổn định. Nghiên cứu đề xuất cải tiến công nghệ lên men và tối ưu hóa quy trình sản xuất để nâng cao hiệu quả kinh tế và mở rộng quy mô ứng dụng.

III. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã thành công trong việc tối ưu hóa quy trình lên men bioethanol từ vỏ chuối bằng phương pháp SSCF sử dụng Saccharomyces cerevisiae và Pichia anomala. Kết quả cho thấy tiềm năng lớn của vỏ chuối trong sản xuất ethanol sinh học, góp phần giải quyết vấn đề chất thải nông nghiệp và phát triển năng lượng tái tạo. Cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện hiệu suất và giảm chi phí sản xuất.

3.1. Kiến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu đề xuất tập trung vào việc cải tiến công nghệ tiền xử lý và tối ưu hóa các thông số lên men để nâng cao hiệu suất sản xuất. Đồng thời, cần mở rộng quy mô thử nghiệm và hợp tác với các doanh nghiệp để đưa công nghệ vào ứng dụng thực tế.