Bài giảng lên men ethanol

Lên men ethanol


Quy trình đường hóa, lên men riêng rẽ (SHF Separeated
Hydrolysis and Fermentation)

H2O

glucoseamylase

H2O

Đường
hóa

Lên men

Hịa bột

H2O

Dịch hóa

Nghiền

Nấm men

Q

Q

28-32oC
48-72h

100-104oC
60-70p

60-62oC, 4h

Ngưng tụ

α-amylase

Chưng cất

Ngun
liệu

Cồn
Phụ phẩm


Starch to Alcohol

Saccharification

Liquefaction


Quy trình đường hóa, lên men đồng thời (SSF Simultaneous
Saccharification and Fermentation) hoặc SSF ở nồng độ cao

(Very Hight Gravity )
Enzym+
nấm men

α-amylase
H2O

Q
Hịa bột

100-104oC
60-70p

28-32oC
48-72h

Ngưng tụ

Dịch hóa

Nghiền

H2O

Chưng cất

H2O

SSF

Ngun
liệu

Cồn
Phụ phẩm


Nguyên liệu sản xuất cồn

Cấu tạo amylose-amylopectin

Pfister và Zeeman (2010)


Thành phần hóa học của gạo và sắn
Tỷ lệ (%)

Thành phần sắn

Protein

8-12

(khô)

Tinh bột

70-80

Protein

Độ ẩm

65-80

Lipid

10-14 Nội dung 2 Tinh bột
1-1.3
Độ ẩm

Cellulose

0.6-0.8

Lipid

0.5-1

Tro

0.3-0.8

Xơ

3.4-3.6

0.11

Tro

2-2.5

Thành phần gạo

1,3;1,4-β-glucan
Nguồn: Tester (2004)

Tỷ lệ (%)

Nguồn: Offiah (2017)

1-2
11-14


Phân bố protein trong bột gạo

Champagne và cs (2010)

Pr: hạt protein


Cấu tạo bột sắn

(a) bột sắn
Maherawati và cs (2010)

(b) bột sắn bị thủy phân bằng cellulase
SG: hạt tinh bột sắn, CW: vách tế bào

Cấu tạo vách tế bào nguyên liệu chứa tinh bột
Thành phần
Cellulose
Hemicelluloses
β-glucan
pectin

Nordlund và cs (2011)


Enzym trong sản xuất cồn
Bản chất enzym
α- amylase
glucoamylase
β-glucanase
Protease

Đối tượng tác dụng
Tinh bột
Tinh bột

Tác dụng, sản phẩm
Nội mạch, cắt liên kết α-1,4glucosidic, tạo dextrin,
Ngoại mạch, cắt liên kết α-1,4glucosidic, tạo glucose

Cellulose, β-glucan Cắt liên kết 1,3(4)-β-glucosidic,
Hemilcellulose
Protein

giảm độ nhớt
Cắt liên kết peptit


Enzym trong sản xuất cồn
Bản chất enzym
Cellulase

Đối tượng tác dụng
Cellulose
Hemilcellulose

Tác dụng, sản phẩm
Cắt liên kết 1-(4)-β-glucosidic,
giảm độ nhớt

Pectinase

Pectin

Thủy phân thành phần pectin

Xylanase

Xylose

Giảm độ nhớt

Enzyme thương mại
Bản chất
Glucoamylaza
alpha amylase

Tên thương mại
và Stargen 002

Beta gluconaza

Speczyme Xtra
Speczyme alpha
Liquozyme SC
Amigase MegaL
Distillase L400PI
Distillase ASP
Dextrozyme GA
Spirizyme Fuel
Optimash TBG
Viscozyme Cassava R

Proteases
Cellulase

Fermgen
NS22186

Alpha amylase

Gluco amylaza

Dupont

4.0-4.5

Nhiệt độ tối
ưu (oC)
20-40

Dupont
Dupont
Novozymes
DSM
Dupont
Dupont
Novozymes
Novozymes
Dupont

5.0-6.0
5.7-5.8
5.0-6.0
4.0-4.5
4.0-4.5
4.0-4.5
4.2-4.5
4.0-5.0
4.5-6.0
4.0-5.0

80
83-85
85
55-60
55-65
55-65
60-62
30-35
75-85
40-50

4.0-5.0

28-35

Nhà sản xuất

Dupont
Dupont
Novozymes

PH tối ưu


Quy trình dịch hóa, đường hóa, lên men đồng thời ở nồng độ cao (SLSFVHG: simultaneous liquefaction, saccharification and fermentation – very
hight gravity)
Nguyên
liệu

Enzym+

nấm men

H2O

Hòa bột

28-32oC

Chưng cất

SLSFVHG

Nghiền

Ngưng tụ

H2O

Cồn
Phụ phẩm



Enzym thủy phân tinh bột sống
Vùng
xúc
tác

Vùng kết nối tinh
bột (SBD)

Phân cắt tinh bột
Đưa cơ chất đến
vùng xúc tác
Cầu nối (Serin, threonine)

Nguồn: Silva và cs (2003)


Các yếu tố ảnh hưởng đến nấm men (S. cerevisiae)

Ingledew (1999)


Mơ hình tích hợp SLSF-VHG
Tại xưởng B4 - BKHN



Quy trình lên men có hút chân khơng
5x250 ml
liquefraction

1250 ml

710 mmHg

chu kỳ hút : 6, 12, 24h
Tg hút: 1, 1.5, 2h

Tăng tg hút CK 1h, chu kỳ hút 12, 24, 36, 48h

Ethanol higher 65% (2.85 vs . 1.73 gal/bu


So sánh thời gian lên men, 1h tại 18, 24, 30h