Đề tài " Tiền xử lí rơm rạ bằng phương pháp nén nước nóng trước khi thủy phân bằng enzyme " pptx

ĐỀ TÀI
KẾ TOÁN TIỀN LƯƠNG VÀ CÁC
KHOẢN TRÍCH THEO LƯƠNG TẠI
CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẦU TƯ DỆT
MAY THIÊN AN PHÁT
:
1.Tiền xử lí rơm rạ bằng phương pháp nén nước nóng trước khi thủy phân
bằng enzyme
Guoce Yu
&
Shinichi Yano
&
Hiroyuki Inoue
&
Seiichi Inoue
&
Takashi Endo
&
Shigeki
Sawayama
Received: 14 March 2008 / Accepted: 28 October 2008 / Published
online: 6 January 2009
# Humana Press 2008
1.1. Tóm tắt
Nén nước nóng (HCW) là một trong những quá trình tiền xử lý tiết kiệm
về chi phí-tăng hiệu quả sinh khối lignocellulose cho phần chất lỏng và
enzym thủy phân của vật liệu tiền xử lý . Tiền xử lý đã được thực hiện ở
nhiệt độ từ 140 đến 240 ° C trong 10 hoặc 30phút. Công việc hiện tại là
đang nghiên cứu các đặc tính của tiền xử lý HCW của rơm rạ, bao gồm
sản xuất đường và chất ức chế hình thành trong các oligosaccharides hòa
tan được tìm thấy để tạo thành hầu như tất cả các thành phần của đường

trong tổng số phần chất lỏng. Sản xuất tối đa tổng glucose ở 180 ° C và
chiếm 4,4-4,9% glucan trong nguyên liệu.
Tổng xylose sản xuất đạt đỉnh ở 180 ° C, chiếm 43,3% của xylan nguyên
liệu trong tiền xử lý 10-min và 29,8% cho tiền xử lý 30-min. Tăng sản xuất
acid acetic ở nhiệt độ cao hơn và thời gian điều trị lâu hơn, cho thấy sự
gián đoạn đáng kể cấu trúc lignocellulose, furfural sản xuất đạt được tối
đa (2,8 mg / ml) ở 200 ° C cho cả hai quá trình 10 phút và 30-min. Sản
lượng glucose bằng cách thủy phân enzyme của rơm tiền xử lý là không ít
hơn 85% tại 180 ° C và cao hơn 30 - min tiền xử lý ở 200 ° C và cao hơn
cho tiền xử lý 10-min. Xem xét phục hồi lượng đường phục hồi, chất ức
chế hình thành, và mức độ nghiêm trọng quá trình lấy khuyến cáo ở nhiệt
độ 180 ° C trong một thời gian 30 phút có thể là quá trình hiệu quả nhất
cho HCW tiền xử lý rơm rạ.
Sinh khối chứa lignocellulosic là một trong những tiềm năng tài nguyên
cho sản xuất nhiên liệu như ethanol, và bioconversion sinh khối
lignocellulose ethanol là một quá trình gồm nhiều bước bao gồm tiền xử lý,
thủy phân enzym, và lên men ethanol. Trong số các bước này, tiền xử lý là
đặc biệt quan trọng trong quan điểm của các tánh ngoan cố của cấu trúc
lignocellulose enzym thủy phân, tức là, lignin và vỏ bọc hemicellulose của
cellulose và tinh thể của cellulose bản thân, và thường chiếm ưu thế cho
quá trình chuyển đổi toàn bộ.
(HCW) tiền xử lý, trong đó sinh khối được tiếp xúc với nước nóng
áp lực, là một trong những phương pháp tiền xử lý một số hứa hẹn nhất.
Nước dưới áp lực thâm nhập vào các cấu trúc tế bào của sinh khối, hydrat
cellulose, và sự hòa tan hemicellulose và lignin, và tính axit của nước ở
nhiệt độ cao (khoảng 200 ° C) và các axit hữu cơ của hemicellulose tạo
điều kiện thuận lợi cho việc phá vỡ cấu trúc lignocellulose trong quá trình
tiền xử lý. HCW tiền xử lý không yêu cầu thêm bất cứ hóa chất nào, có thể
tạo ra sợi cellulose phản ứng và phục hồi hầu hết các pentosans, và chỉ sản
xuất một số lượng sản phẩm thoái hóa với sự ức chế ít để thủy phân và lên

men. Cho đến nay, một số công việc nghiên cứu đã được tiến hành trên
HCW tiền xử lý sinh khối lignocellulose cho sản xuất đường, phác họa các
đặc điểm cơ bản của quá trình này. Tuy nhiên, các tính năng cụ thể của
quá trình này vẫn còn được làm sáng tỏ đầy đủ cho việc cải tiến công nghệ
đầy hứa hẹn như các chi tiết kết hợp sản xuất đường và chất ức chế hình
thành trong quá trình khai thác HWC. Hơn nữa, các loại sinh khối khác
nhau có cấu trúc khác nhau , trong đó sẽ làm tăng các đặc tính khác nhau
của tiền xử lý. Một quá trình tiền xử lý tiên tiến là cần thiết để được thay
đổi để các thành phần cấu trúc và tính năng độc đáo của sinh khối
lignocellulose.

Tiền xử lý của bất kỳ sinh khối lignocellulose là rất quan trọng trước khi enzyme
thủy phân. Mục tiêu tiền xử lý là để giảm lượng cellulose tinh thể để tăng cường thủy
phân bởi enzyme cellulases (17). Nhiều phương pháp tiền xử lý có thể chọn như chia
ra, hòa tan, thủy phân và cellulose riêng biệt, các thành phần hemicellulose và lignin (J,
18-20). Chúng bao gồm axit tập trung (21), axit loãng (22), S02 (23), kiềm (24, 25),
hydrogen peroxide (26), wetoxidation (27), vụ nổ hơi nước (autohydrolysis) (28),
ammonia sợi nổ (AFEX) (29), CO2 nổ (30), chất lỏng nóng nước (31) và dung môi hữu
cơ phương pháp điều trị (32).
Bảng I. Các phương pháp tiền xử lý sinh khối lignocellulose
Phương pháp
Autohydrolysis
Acid điều trị
Kiềm điều trị
Dung môi hữu cơ bằng nước
Ví dụ
Nước nóng, áp suất hơi nước, hơi nước
nổ, siêu C02expiosion
Pha loãng acid (H2S04), Conce.ntrated axit
(H2S04)

Sodium hydroxide, vôi, amoniac, kiềm
hydrogen peroxide
Methanol, ethanol, butanol, phenol
hòa tan (18). Dư lượng chứa cellulose và thường nhiều của lignin. Các
lignin có thể được chiết xuất với các dung môi như ethanol, butanol, hoặc axit
formic.
Stearn nổ cung cấp hiệu quả các thành phần phân đoạn oflignocellulosic với
chi phí tương đối thấp (35). Tối ưu hòa tan và ofhemicellulose suy thoái
nói chung đạt được nhiệt độ cao hoặc thời gian cư trú ngắn (270 ° C,
1 phút) hoặc nhiệt độ thấp hơn và thời gian cư trú dài hơn (190 ° C, 10 phút) hơi
nước nổ (36). Việc sử dụng S02 là một chất xúc tác trong quá trình tiền xử lý có kết
quả hơi nước trong
ofcellulose tiếp cận enzyme và nâng cao phục hồi lượng hemicellulose
. Tiền xử lý hơi nước ở 200-210 ° C với việc bổ sung 1% S02
(W / w) là tốt hơn các hình thức tiền xử lí khác). Sản lượng glucose
95%, dựa trên các polisacarit có sẵn trong nguyên liệu thô, đã đạt được. Hơi
bùng nổ có thể gây ra suy thoái hemicellulose furfural và các dẫn xuất của nó và
sửa đổi ofthe lignin liên quan đến hóa chất điều trị mức độ nghiêm trọng cao (> 200
° C,
3-5 phút, 2-3% S02)
Một phương pháp tiền xử lý liên quan đến ngâm sinh khối lignocellulose (sử dụng
lõi ngô làm nguyên liệu) trong NH40H loãng ở nhiệt độ môi trường xung quanh để
loại bỏ lignin, acetate. Điều này được theo sau bằng cách xử lý axit loãng mà
dễ thủy phân các phần hemicellulose loại đường đơn giản, chủ yếu xylose.
Ethanol từ các nguồn tài nguyên năng lượng tái tạo đã được quan tâm trong những
thập kỷ gần đây như là một nhiên liệu thay thế hoặc phụ gia oxy nhiên liệu hóa thạch
thecurrent. Vật liệu chứa lignocellulosic giá rẻ có thể là nguồn năng lượng mới, có sẵn
với số lượng lớn . Rơm là phế liệu chứa nhiều lignocelluloses và nó rất phong phú trên
thế giới. Isannually sản xuất khoảng 731 triệu tấn là distributedin châu Phi (20,9 triệu
tấn), châu Á (667600000 tấn), Châu Âu (3.900.000 tấn), Mỹ (37,2 triệu tấn) and

Oceania (1.700.000 tấn). Số tiền này của rơm rạ canpotentially sản xuất 205 tỷ lít
ethanol sinh học mỗi năm,đó là số tiền lớn nhất từ một nguyên liệu sinh khối duy nhất
là từ Cellulose, phần lớn sinh khối lignocellulose, có thể bị thủy phân glucose bằng
enzyme cellulase. Hydrolysis có thể bị ảnh hưởng bởi độ xốp của lignocellulosic sinh
khối, tinh thể sợi cellulose và hemicellulose ligninand
Enzym thủy phân
Để thủy phân cellulose trở nên khả thi về mặt kinh tế, điều quan trọng là xác
định các phương pháp làm tăng hiệu quả thủy phân bằng enzyme và vượt qua rào cản
của hydrolysis4 enzyme. Yếu tố chính ảnh hưởng đến chuyển đổi enzyme của
lignocelluloses các đường lên men, bao gồm diện tích bề mặt có thể tiếp xúc của
lignocelluloses24, enzyme và sự hiện diện của inhibitors25.
Diện tích bề mặt ngoài của lignocelluloses có thể được tăng lên bằng cách xay
xát cơ học và mài. Gần đây hơn, bổ sung xylanase để thủy phân cellulase, nó được
chứng minh là phương pháp hiệu quả cho quá trình thủy phân enzyme của
lignocelluloses.
Sử dụng các chất phụ gia hoạt động bề mặt ( chất hoạt động bề mặt, protein và
polyme) để tăng cường thủy phân enzyme của lignocelluloses bằng cách ngăn chặn sự
ràng buộc cellulase lignin. Bổ sung Tween25 hoặc polyethylene glycol (PEG) 27 tăng
hiệu quả của các enzym thủy phân bởi việc hấp thụ trên bề mặt lignin.
Cellulose của lignocelluloses có thể được chuyển đổi thành ethanol hoặc đồng
thời quá trình đường hóa và lên men (SSF) hoặc thủy phân enzyme riêng biệt và quá
trình lên men (SHF). SSF được ưa chuộng hơn vì chi phí thấp .Nó cho kết quả có năng
suất cao hơn so với của ethanol. Mặt khác, SSF suffersfrom có một nhược điểm, đó là
nhiệt độ tối ưu của các enzym thủy phân và lên men vi sinh vật khác nhau. Nhiệt độ tối
ưu cho enzym thủy phân là 40-50 ◦ C, trong khi đó năng suất ethanol microorganisms
tốt và năng suất thường không chịu đựng được nhiệt độ cao này. Vấn đề này thường
được giải quyết bằng cách áp dụng các vi sinh vật thermotolerant như Kluyveromyces
marxianus, lusitaniae Candida, và Zymomonas mobilis hoặc hỗn hợp của một số vi sinh
vật
Giống như Brettanomyces clausenii và Saccharomyces cerevisiae. Một phương

pháp khác để chống lại vấn đề này là cho thêm prehydrolysis ví dụ tại 50 ◦ C trong 24
giờ, tiếp theo là việc bổ sung các vi sinh vật ở nhiệt độ thấp hơn phù hợp cho quá trình
thủy phân.
Nhiên liệu ethanol là một thay thế nguồn năng lượng tái tạo và thân thiện với môi
trường. Sản xuất quy mô lớn của nó đã tăng lên đáng kể trong vài năm qua và dự kiến
sẽ phát triển hơn nữa sự cần thiết để giảm sự phụ thuộc của thế giới dầu [1-3]. Hầu hết
các-cesses hiện tại của sản xuất ethanol sinh học được dựa trên việc sử dụng của lực
hấp dẫn rất cao (VHG) của quá trình lên men, trong đó mật đường mía đường, tinh bột
hoặc các loại ngũ cốc được sử dụng làm chất nền [1,3]. Ưu điểm chính của VHG công
nghệ sản xuất rất cao ethanol (thường là trên 15% v / v), giảm chi phí của bước chưng
cất, được xem là một trong các khó khăn chính trong ngành công nghiệp ethanol sinh
học [3]. Để thực hiện các lignocellulose hiện nay trong phế thải nông nghiệp, nguyên
vật liệu sẵn có phải được tiền xử lí trước và thủy phân, trong đó chủ yếu là đường
hemicellulose được thủy phân.
Sự thành công của lignocellulose sinh khối và VHG fer-mentations là nhất thiết phải
phụ thuộc vào khả năng của các chủng nấm men được sử dụng trong các quá trình này.
Trong tăng sinh khối, các tế bào nấm men, ngoài việc phải chịu đựng trước của các chất
ức chế, cũng phải thiếu chất dinh dưỡng và sự vắng mặt của oxy [8]. Hơn nữa, các
chủng nấm men được sử dụng để duy trì hoạt động trong điều kiện gần tối ưu cho
cellulase activ-ity (5 pH, 40 ° C đến 50 ° C) hoặc tiết ra các enzyme cellulase và đồng
sử dụng một loạt các đường năng suất cao.Trong quá trình lên men VHG, các tế bào
nấm men được tiếp xúc với một áp suất thẩm thấu cao trong quá trình đầu lên men, gây
ra bởi nồng độ đường cao có mặt tại thời điểm đó. Các áp lực khác liên quan tại VHG
fermenta-bao gồm sự suy giảm của một số chất dinh dưỡng, thiếu oxy-gen và tích lũy
trong môi trường phát triển của nồng độ cao của ethanol, cùng với mức độ cao của quá
trình lên men các sản phẩm độc hại khác, trở thành nguyen nhân gây tử vong cho các tế
bào nấm men trong quá trình lên men .Phát triển thuận của các chủng nấm men với
những áp lực liên quan VHG cho quá trình lên men sinh khối sẽ cải thiện hiệu suất của
các quá trình này và góp phần phát triển của ngành công nghiệp ethanol sinh học.
Trong công việc này tiếp cận với một số cách thực hiện, với mục đích xác định gen cần

thiết cho sức đề kháng với một số lượng lớn nấm men simulta-neous liên quan đến quá
trình lên men.

Figure. structure of rice straw