KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TẠO CỒN SINH HỌC TỪ CÂY CỎ MỸ (Pennisetum polystachyon L. Schult)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TẠO CỒN SINH HỌC TỪ
CÂY CỎ MỸ (Pennisetum polystachyon L. Schult)

Ngành học:

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Sinh viên thực hiện: LÊ XUÂN LINH
Niên khóa:

2008 - 2012

Tháng 7 năm 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TẠO CỒN SINH HỌC TỪ

CÂY CỎ MỸ (Pennisetum polystachyon L. Schult)

Hƣớng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện

TS. BÙI MINH TRÍ

LÊ XUÂN LINH

Tháng 7 năm 2012


LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành cảm ơn:
Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, Ban Chủ
nhiệm Bộ môn Công nghệ Sinh học cùng các Thầy - Cô đã nhiệt tình giảng dạy và tạo
điều kiện cho tôi hoàn thành khóa học.
TS. Bùi Minh Trí đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ, và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn
thành khóa luận.
Các Thầy - Cô phòng Sinh Hóa - Viện CNSH - MT, Trƣờng Đại học Nông Lâm
thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho tôi sử dụng trang thiết bị.
Các Anh - Chị và các Bạn trong bộ môn Công nghệ sinh học Thực Vật, Viện
CNSH - MT, Trƣờng Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh đã nhiệt tình giúp đỡ,
chia sẻ kinh nghiệm trong suốt thời gian tôi làm đề tài.
Tập thể lớp DH08SH đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt 4 năm hoc.
Cuối cùng, con thành kính ghi ơn Bố Mẹ cùng những ngƣời thân trong gia đình đã
nuôi dƣỡng, động viên, khuyến khích và tạo mọi điều kiện để con học tập tốt trong suốt
thời gian qua.

Sinh viên thực hiện
Lê Xuân Linh

i


TÓM TẮT

Hiện nay, trƣớc vấn đề an ninh lƣơng thực và năng lƣợng, việc nghiên cứu ứng
dụng công nghệ sản xuất cồn sinh học từ nguồn cellulose trở nên phổ biến. Trƣớc xu thế
đó, nghiên cứu tập trung đánh giá hiệu quả sản xuất cồn sinh học từ cây cỏ Mỹ thông qua
việc xác định nồng độ NH4OH thích hợp cho quá trình tiền xử lý, nồng độ enzyme
cellulase và thời gian thích hợp để thủy phân nguyên liệu và xác định hàm lƣợng nấm
men Sacharomyces serevisiae và thời gian hiệu quả cho quá trình lên men tạo cồn.
Kết quả nghiên cứu cho thấy thành phần hóa học chính trong cây cỏ Mỹ gồm:
43,5% cellulose; 21,8% hemicellulose; 18,3% lignin; 10,2% chất trích ly và 6,2% tro.
Nồng độ NH4OH 10% thích hợp cho quá trình tiền xử lý, làm giảm 4,1% lignin trong
nguyên liệu và cho khả năng thu hồi cellulose lên tới 62,4%. Quá trình thủy phân tạo
đƣờng thích hợp ở nồng độ enzyme 250 mg/g, ở nhiệt độ 50oC, trong 12 giờ, lƣợng
đƣờng tạo thành đạt 59,9 mg/ml, hiệu quả thủy phân tới 96%. Đối với quá trình lên men
tạo cồn hiệu quả với hàm lƣợng nấm men là 2 g/g, ở nhiệt độ 28oC, trong 96 giờ, hiệu
suất thu hồi cồn đạt 86%. Qua đó cho thấy, muốn sản xuất đƣợc 1 lít cồn sinh học cần 2,9
kg cây cỏ Mỹ khô sau khi tiền xử lý.

ii


SUMMARY
Thesis titled “Optimization of Bioethanol production process from Pennisetum
polystachyon (L.) Schult ”.

Currently, with the needs for food and energy security, the research and application
of bioethanol producing technology from cellulosic sources have become more popular.
Because of that trend, this study focused on evaluating the efficiency of bioethanol
production from Pennisetum polystachyon (L.) Schult plants through the determination of
the appropriate NH4OH concentration for pretreatment process, the concentration of
cellulase enzyme and appropriate time to hydrolyse raw materials and the determination
of density of Sacharomyces serevisiae and time for efficient ethanol fermentation process.
The results showed that the major chemical composition of

Pennisetum

polystachyon (L.) Schult plants contained 43.5% cellulose, 21.8% hemicellulose, 18.3%
lignin, 10.2% extract and 6.2% ash. Ten percent of NH4OH was suitable for the
pretreatment process, decreasing lignin in raw material (4.1%) and enabling the recovery
of cellulose up to 62.4%. The appropriate hydrolysis conditions for 250 mg/g enzyme
cellulase at 50°C in 12 hours. The forming sugar concentration reached 59.9 mg/ml. The
hydrolysis efficiency was up to 96%. For effective fermentation with yeast concentration
of 2 g/g, at a temperature of 28°C, in 96 hours, the ethanol yield reached 86%. Thereby,
as an estimation the production of 1 liter of bioethanol needed 2,9 kg dry Pennisetum
polystachyon (L.) Schult after pretreatment.
Key words: Bioethanol, Pennisetum polystachyon (L.) Schult, enzyme cellulase.

iii


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................................... 0
TÓM TẮT............................................................................................................................ ii
SUMMARY........................................................................................................................ iii

MỤC LỤC ...........................................................................................................................iv
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH.......................................................................... vivii
Chƣơng 1 MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
1.1.

Đăt vấn đề ................................................................................................................ 1

1.2.

Yêu cầu của đề tài.................................................................................................... 2

1.3.

Nội dung thực hiện .................................................................................................. 2

Chƣơng 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................................... 3
2.1.

Cấu trúc nguồn sinh khối......................................................................................... 3

2.1.1.

Cây cỏ Mỹ ............................................................................................................... 3

2.1.2.

Cấu trúc vách tế bào ................................................................................................ 3

2.1.3.

Thành phần hóa học của nguồn sinh khối ............................................................... 4

2.2.

Nhiên liệu sinh học (NLSH) .................................................................................... 9

2.2.1.

Các dạng nhiên liệu sinh học ................................................................................... 9

2.2.2.

Những lợi ích của nhiên liệu sinh học ................................................................... 10

2.2.3.

Tiềm năng về nhiên liệu sinh học ở Việt Nam ...................................................... 11

2.3.

Cồn sinh học .......................................................................................................... 12

2.3.1.

Sản xuất cồn sinh học ............................................................................................ 12

Chƣơng 3 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................... 19
3.1.

Thời gian và địa điểm nghiên cứu ......................................................................... 19

3.2.

Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................... 19

3.2.1.

Phƣơng pháp thu thập mẫu .................................................................................... 19

3.2.2.

Thiết bị và hóa chất sử dụng.................................................................................. 19

3.3.

Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................................... 20

iv


3.3.1.

Tiền xử lý nguyên liệu ........................................................................................... 20

3.3.2.

. Thủy phân tạo đƣờng ........................................................................................... 24

3.3.3.

Lên men tạo cồn .................................................................................................... 25

3.3.4.

Chƣng cất và kiểm tra độ cồn ................................................................................ 26

Chƣơng 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................... 27
4.1.

Giai đoạn tiền xử lý ............................................................................................... 27

4.1.1

Thành phần hóa học của nguyên liệu trƣớc khi tiền xử lý .................................... 27

4.1.2

Khảo sát nồng độ NH4OH đến thành phần hóa học của nguyên liệu ................... 27

4.2.

Quá trình thủy phân tạo đƣờng .............................................................................. 30

4.3.

Quá trình lên men tạo cồn ..................................................................................... 32

4.4.

Chƣng cất thu hồi cồn............................................................................................ 34

Chƣơng 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................... 36
5.1.

Kết luận ................................................................................................................. 36

5.2.

Đề nghị .................................................................................................................. 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 37
PHỤ LỤC

v


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

NLSH:

Nhiên liệu sinh học

Ctv:

Cộng tác viên

DNS:

3,5 dinitrosalysylic

Dd:

Dung dịch

CO2:

Carbonic

C2H5OH:

cồn

C6H12O6:

Glucose

SAA:

ngâm trong dung dịch amoni (Soaking in Aqueous Ammonia)

NH4OH:

Dung dịch amoni

UI:

Unit Internation (đơn vị đo lƣờng quốc tế)

Tp:

Thành phố

vi


DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH
Hình 2.2 Cấu trúc thành tế bào gỗ. ...................................................................................... 4
Bảng 2.1 Thành phần lignocellulose trong rác thải và phế phụ liệu nông nghiệp .............. 5
Hình 2.3 Mạch cellulose thể hiện cấu trúc dạng ghế của các đơn vị mắt xích. ................... 6
Hình 2.4 Một đại diện của hemicellulose – xylan. ............................................................. 7
Hình 2.5 Các đơn vị cơ bản của lignin.. .............................................................................. 8
Hình 2.6 Cấu trúc lignin trong gỗ mềm với các nhóm chức chính...................................... 9
Hình 2.7 Sơ đồ quy trình sản xuất cồn............................................................................... 12
Bảng 3.1 Cách dựng đƣờng chuẩn ..................................................................................... 24
Bảng 4.1 Tỷ lệ phần trăm các thành phần hóa học của nguyên liệu .................................. 27
Hình 4.1 Thành phần cellulose của nguyên liệu sau khi tiền xử lý bằng NH4OH ............ 28
Hình 4.2 Thành phần lignin của nguyên liệu sau khi tiền xử lý bằngNH4OH .................. 29
Hình 4.3 Thành phần tro của nguyên liệu sau khi tiền xử lý bằngNH4OH ....................... 30
Hình 4.4 Khảo sát nồng độ enzyme cellulase và thời gian đến hàm lƣợng đƣờng .......... 31
Hình 4.5 Khảo sát thời gian và hàm lƣợng nấm men đến khối lƣợng cồn ........................ 33
Hình 4.6 Quy trình sản xuất cồn sinh học từ cây cỏ Mỹ ................................................... 35

vii


Chƣơng 1 MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Trƣớc sự phát triển của kinh tế và xã hội, nhu cầu sử dụng năng lƣợng cũng không
ngừng tăng nhanh. Hiện nay, thế giới vẫn đang sử dụng nguồn nguyên liệu hóa thạch là

chủ yếu. Tuy nhiên, nguồn năng lƣợng này ngày càng bị cạn kiệt. Thêm vào đó, việc
khai thác và sử dụng các sản phẩm từ dầu mỏ, than đá thải ra các chất khí gây hiệu ứng
nhà kính, ô nhiễm môi trƣờng: CO2, SO2, NOx. Vấn đề cấp thiết đặt ra là phải tìm đƣợc
nguồn nguyên liệu thay thế cho nguyên liệu hóa thạch, có thể tái tạo và thân thiện với
môi trƣờng. Một trong số những nguồn năng lƣợng có triển vọng là nhiên liệu sinh học
(NLSH). Nguồn năng lƣợng đƣợc xem là không cạn kiệt và ít gây ô nhiễm môi trƣờng.
NLSH đƣợc xem là nguồn nguyên liệu của tƣơng lai. Không những giải quyết
đƣợc vấn đề an ninh năng lƣợng, giảm ô nhiễm môi trƣờng mà còn làm giảm chi phí
nhiên liệu, tái sinh nền nông nghiệp, bảo vệ lớp đất bề mặt. Các dạng NLSH chính: Cồn
sinh học (bioethanol), diesel sinh học (biodiesel) và khí sinh học (biogas). Trong đó, cồn
sinh học ngày càng đƣợc nghiên cứu và sử dụng nhiều.
Cồn sinh học đƣợc sản xuất trên nhiều nguồn cơ chất khác nhau nhƣ: tinh bột
(bắp, sắn, gạo), cơ chất giàu đƣờng (rỉ đƣờng, mía, củ cải đƣờng), cellulose (gỗ, rơm rạ,
bã mía, cỏ, thân và cùi bắp, vỏ cà phê).
Hiện nay, nền sản xuất cồn sinh học trên thế giới đang tập trung vào phát triển các
nguồn nguyên liệu không ảnh hƣởng đến lƣơng thực loài ngƣời nhƣ các loại phụ, phế
phẩm từ ngành nông nghiệp và các ngành khác (rơm rạ, vỏ trấu, chất thải từ nhà máy
giấy, rác sinh hoạt, các loại cỏ có nguồn sinh khối lớn).
Tại Việt Nam, việc nghiên cứu tạo cồn từ cellulose vẫn còn mới. Việc tận dụng
nguồn nguyên liệu từ cỏ không những tiết kiệm đƣợc nguyên liệu, chi phí mà còn nâng
cao giá trị kinh tế và đảm bảo an ninh lƣơng thực. Đặc biệt, khắp các vùng ở Việt Nam
hiện nay, cỏ Mỹ là một loại cỏ phổ biến, xâm lấn đất đai nông nghiệp, tốn công sức và
chi phí cho việc tiêu trừ. Với mục đích trên và để góp phần vào nghiên cứu tìm ra những

1


nguồn nguyên liệu có khả năng tạo cồn đề tài “Khảo sát khả năng tạo cồn sinh học từ cây
Cỏ Mỹ - Pennisetum polystachyon L. Schult” đƣợc thực hiện.
1.2. Yêu cầu của đề tài

Xác định những điều kiện thích hợp trong việc chuyển hóa cây cỏ Mỹ thành cồn,
xây dựng quy trình sản xuất cồn sinh học.
1.3. Nội dung thực hiện
Đề tài tiến hành khảo sát nồng độ NH4OH ảnh hƣởng đến thành phần hóa học của
nguyên liệu, xác định nồng độ hiệu quả cho quá trình tiền xử lý cây cỏ Mỹ.
Dựa vào kết quả trên, đề tài tiếp tục khảo sát nồng độ enzyme cellulase và thời
gian ảnh hƣởng đến quá trình thủy phân tạo đƣờng, xác định nồng độ enzyme và thời gian
thích hợp ở giai đoạn này.
Kết quả của quá trình thủy phân tạo đƣờng là cơ sở cho việc khảo sát các yếu tố
trong giai đoạn lên men tạo cồn. Các nồng độ nấm men Sacharomyces serevisiae đƣợc
bổ sung và tiến hành lên men trong những khoảng thời gian khác nhau để xác định các
yếu tố thích hợp cho giai đoạn lên men.

2


Chƣơng 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1.

Cấu trúc nguồn sinh khối

2.1.1. Cây cỏ Mỹ
Tên khác: Đuôi voi nhiều gié.
Tên khoa học: Pennisetum polystachyon L. Schult.
Cỏ nhất niên, thân bụi, cứng, cao đến 2 m.
Thân thẳng, đƣờng kính 5-10 mm, nhiều cành.
Lá hẹp phiến rộng, có bẹ không lông, dài đến 45
cm, rộng đến 5 mm, thon dần về phía đầu lá.
Bìa có lông, mép có một hàng lông đứng dầy,
đấy có tơ cao 5 mm. Phát hoa cao 10-20 cm, lúc

non có màu vàng rồi tím khi chín, hoa không
cuống cô độc hình elip dạng trứng dài 5 mm, 2
hoa, 3 lá đài. Trổ hoa vào tháng 11-12. Sinh sản
bằng hạt. Thích hợp với điều kiện đất khô, ven
lộ, đất hoang, đất cây trồng cạn
(Dƣơng Văn Chín và ctv, 2005).

Hình 2.1 Cây cỏ Mỹ

2.1.2. Cấu trúc vách tế bào
Vách tế bào gỗ chủ yếu là cellulose và lignin tạo nên. Cellulose làm thành sƣờn
vững chắc nhƣ cốt sắt, lignin tựa nhƣ xi măng bám quanh lấy sƣờn sắt đó.
Sƣờn cellulose do nhiều phân tử cellulose (C6H5O5)n liên kết lại thành chuỗi
cellulose. Nhiều chuỗi cellulose liên kết thành micelle cellulose. Nhiều micelle cellulose
liên kết thành bó, vô số bó micelle cùng với lignin tạo thành vách tế bào.
Vách tế bào chia làm 3 phần chính là màng giữa, vách sơ sinh và vách thứ sinh.
Màng giữa là phần nằm giữa hai tế bào cạnh nhau cấu tạo bằng chất pectic, thành
phần cơ bản là acid tetra galacturonic. Chúng là một lớp màng mỏng, mức độ gỗ hóa cao.
Kế màng giữa là vách sơ sinh. Đây là lớp mỏng, gồm cellulose, hemicellulose và lignin.
Trong vách sơ sinh các micelle cellulose sắp xếp không có trật tự.

3


Và lớp trong cùng là vách thứ sinh,
lớp này hình thành sau cùng trong quá trình
gỗ hóa của tế bào. So với màng giữa và vách
sơ sinh thì vách thứ sinh là phần dày nhất.
Thành phần chủ yếu của lớp này là cellulose
và lignin. Ở lớp này các micelle cellulose

sắp xếp có trật tự và đƣợc chia thành 3 lớp:
lớp ngoài, nằm sát vách sơ sinh, là một lớp
mỏng gồm các micelle cellulose sắp xếp
vuông góc với trục hoặc nghiêng một góc
70-90o.
Lớp giữa là lớp dày nhất, các micelle của
lớp này xếp song song với trục dọc tế bào
hoặc nghiêng một góc < 300 so với trục tế
Hình 2.2 Cấu trúc thành tế bào gỗ.
P: Lớp sơ cấp; S1, S2, S3: Các phân lớp
của lớp thứ cấp. (sci.waikato.ac.nz)

bào. Lớp trong , nằm sát ruột tế bào, lớp
này mỏng, với độ dày 0,1 μm, các micelle
cellulose sắp xếp giống nhƣ lớp ngoài.

Cấu trúc vách tế bào, đặc biệt là sự xắp xếp các micelle cellulose trong vách thứ sinh có
ảnh hƣởng quyết định và là cơ sở lý thuyết chủ yếu để giải thích mối quan hệ giữa cấu tạo
và mọi tính chất của vật liệu gỗ (Lê Xuân Tình, 2009).
2.1.3. Thành phần hóa học của nguồn sinh khối
Trong gỗ có hai thành phần cơ bản là hydrat cacbon và lignin. Trong hydrat
cacbon, có các cellulose và hemicellulose. Ngoài các thành phần trên, trong gỗ còn có các
chất trích ly. Cấu trúc, hàm lƣợng và sự phân bố của những thành phần này trong thực vật
thay đổi tùy vào loại nguyên liệu, vị trí trong cây và vị trí trong các lớp tế bào.
Thông thƣờng gỗ chứa từ 60% - 80% hydrat cacbon gồm cellulose và
hemicellulose, 20% - 40% hợp chất phenolic gồm lignin, các chất nhựa và các chất mang
màu. Gỗ mềm thƣờng chứa khoảng 25% - 30% lignin, gỗ cứng chứa khoảng 20% lignin.

4

Phần còn lại là các chất nhựa (1% - 5%), protein (1%), chất vô cơ (0.5% - 5%) (Nguyễn
Thị Ngọc Bích, 2003).
Bản chất của sợi cellulose là mềm mại nhƣng trong gỗ lại rất cứng. Tính chất này
là do các bó sợi đƣợc bao bọc, nối kết với nhau bởi lignin.
Bảng 2.1 Thành phần lignocellulose trong rác thải và phế phụ liệu nông nghiệp
Nguồn lignocellulose

Cellulose (%)

Hemicellulose (%)

Lignin (%)

Thân gỗ cứng

40 - 55

24 - 40

18 - 25

Thân gỗ mềm

45 - 50

25 - 35

25 - 35

Vỏ lạc

25 - 30

25 - 30

30 - 40

Lõi ngô

45

35

15

Giấy

85 - 99

0

0 - 15

Vỏ trấu

32,1

24

18

Vỏ trấu của lúa mì

30

50

15

Rác đã phân loại

60

20

20

Lá cây

15 - 20

80 - 85

0

Hạt bông

80 - 95

5 - 20

0

Giấy báo

40 - 55

25 - 40

18 - 30

Giấy thải từ bột giấy hóa học

60 - 70

10 - 20

5 - 10

8 - 15

-

24 - 29

28

-

1,4 – 3,3

2,7 – 5,7

Chất rắn nƣớc thải ban đầu
Chất thải của lợn
Phân bón gia súc

6
1,6 – 4,7

Cỏ ở bờ biển Bermuda

25

35,7

6,4

Cỏ mềm

45

31,4

12

25 - 40

25 - 50

10 - 30

Các loại cỏ (trị số trung bình
cho các loại)

(Kumar và ctv, 2009)

5


2.1.3.1 Hydrat cacbon
Cellulose là một polyme sinh học quan trọng và phổ biến nhất trong tự nhiên. Mặc
dù cellulose đã đƣợc sử dụng từ rất lâu nhƣng những thông tin và cấu trúc và tính chất
hóa học của nó còn khá mới mẻ (Hồ Sĩ Tráng, 2003).
Cấu tạo phân tử cellulose đã đƣợc làm sáng tỏ. Cellulose là hợp chất cao phân tử,
mạch thẳng với đơn vị mắt xích là anhydro-β-D-glucopyranose (gọi tắt là D-glucose), có
cấu hình dạng ghế 4C1 và đƣợc nối với nhau bằng liên kết glycoside 1 - 4, ứng với sự định
hƣớng xích đạo của các nhóm hydroxyl.
Các đơn vị mắt xích của cellulose chứa ba nhóm hydroxyl tự do, một nhóm
hydroxyl rƣợu bậc một, hai nhóm hydroxyl rƣợu bậc hai. Các nhóm hydroxyl ở mỗi đơn
vị mắt xích liên kết với nguyên tử cacbon ở vị trí 2, 3 và 6. Cuối mạch cellulose là nhóm
cacbonxyl (mạch hở).

Hình 2.3 Mạch cellulose thể hiện cấu trúc dạng ghế của các đơn vị mắt xích.
(Brown và ctv, 1996).plants
Các mạch cellulose đƣợc liên kết với nhau bằng liên kết hydro và liên kết Van Der
Waals, hình thành hai vùng cấu trúc chính là tinh thể và vô định hình. Trong vùng tinh
thể, các phân tử cellulose liên kết chặt chẽ với nhau, vùng này khó bị tấn công bởi
enzyme cũng nhƣ hóa chất. Ngƣợc lại, trong vùng vô định hình, cellulose liên kết không

chặt với nhau nên dễ bị tấn công (Kumar và ctv, 2009).
Số monomer có thể đạt từ 2000 đến 10000, tƣơng ứng với chiều dài mạch phân tử
từ 5,2 mm - 7,7 mm. Phân tử cellulose không tan trong nƣớc, dung dịch kiềm hay acid
loãng. Nhƣng có thể bị phân huỷ và bị oxy hoá bởi dung dịch kiềm đặc ở nhiệt độ
> 150OC. Ở nhiệt độ thƣờng, nó có thể hoà tan trong một số dung môi nhƣ dung dịch nhƣ
phức đồng - amoniac [Cu(NH3)4(OH)4], Cuprietylendiamin (CED), Cadimietylediami.

6


Một số acid cũng có thể hoà tan cellulose nhƣ H2SO4 72%, H3PO4 85% (Sin, 1951;
Nguyễn Thị Ngọc Bích, 2003).
Hemicellulose là một loại polysacharide dị thể. Các đơn vị cơ sở có thể là đƣờng
hexose (D-glucose, D-mannose, D-glactose), hoặc đƣờng pentose (D-xylose, L-arabinose
và D-arabinose), deoxyhexose. Trong đó, đƣờng D-xylose, L-arabinose, D-glucose và Dgalactose là phổ biến ở thân cỏ và ngũ cốc. Tuy nhiên, khác với hemicellulose thân gỗ,
hemicellulose ở thân cỏ lại có lƣợng lớn các dạng liên kết và phân nhánh phụ thuộc vào
các loài và từng loại mô trong cùng một loài cũng nhƣ phụ thuộc vào độ tuổi của mô đó.
Độ bền hóa học và bền nhiệt của hemicellulose thấp hơn so với cellulose, vì chúng có độ
kết tinh và độ trùng hợp thấp hơn. Đặc trƣng của hemicellulose là có thể tan trong dung
dịch kiềm loãng. So với cellulose, nó dễ phân hủy hơn rất nhiều lần trong môi trƣờng
kiềm hay acid. Hemicellulose thƣờng tồn tại ở mạch nhánh, ở trạng thái vô định hình.
Còn những phân tử hemicellulose mạch thẳng giống nhƣ phân tử cellulose thì có một
phần ở trạng thái kết tinh.

Hình 2.4 Một đại diện của hemicellulose – xylan.
(www.biotek.de)
Lignin là một polymer có nguồn gốc sinh học phổ biến trong cây sau cellulose.
Lignin chiếm khoảng 30% khối lƣợng gỗ khô ở cây lá kim, khoảng 20% ở cây lá rộng.
Lignin không tồn tại trong thực vật bậc thấp nhƣ rong, tảo, nấm (Hồ Sĩ Tráng, 2003). Bộ
khung đơn vị mắt xích của lignin là phenylpropane. Vài đơn vị cấu trúc điển hình là:

Guaiacyl (G),

trans-coniferyl alcohol, syringyl (S), trans-sinapyl alcohol, p-

hydroxylphenyl (H), trans-p-courmary alcohol. Thành phần hóa học của lignin thay đổi
tùy theo từng loại thực vật, tuổi của cây hoặc vị trí của nó trong cấu trúc gỗ.

7


Hình 2.5 Các đơn vị cơ bản của lignin (www.sigmaaldrich.com).

Lignin có cấu trúc phức tạp, là một polymer có mạng không gian mở. Lignin chủ
yếu đóng vai trò là chất liên kết trong thành tế bào thực vật. Chúng liên kết chặt chẽ với
mạng cellulose và hemicellulose, giúp thực vật cứng chắc và giòn, có chức năng vận
chuyển nƣớc trong cơ thể thực vật, giúp cây phát triển và chống lại sự tấn công của côn
trùng và mầm bệnh (Baghdady và ctv, 2006). Trong thực vật, lignin chủ yếu có ở màng
giữa, lƣợng lignin giảm dần từ ngoài vào trong tâm của tế bào.
Lignin của thực vật đƣợc chia làm 3 loại : ligin gỗ lá kim, lignin gỗ lá rộng và
lignin các loài thân thảo. Ligin gỗ lá kim gồm các đơn vị mắt xích guaiacylpropan (I) (4hydroxy-3-metoxy phenylpropan). Lignin gỗ lá rộng ngoài guaiacylpropan, còn chứa các
đơn vị mắt xích 3,5-dimetoxy – 4 - hydroxy phenylpropan. Lignin các loài thân thảo,
ngoài các đơn vị mắt xích trên, còn có 4-hydroxy phenylpropan.
Lignin là hợp chất cao phân tử có đặc tính thơm. Chúng có cấu tạo phân tử rất
phức tạp với nhiều kiểu liên kết dime. Hơn nữa, các đơn vị mắt xích phenylpropan lại có
nhiều loại nhóm chức cũng nhƣ nhiều đặc trƣng về cấu tạo. Do đó, lignin có thể tham gia
hàng loạt phản ứng hóa học nhƣ: phản ứng thế, phản ứng cộng, phản ứng oxi hóa, phản
ứng trùng ngƣng, trùng hợp.

8

Hình 2.6 Cấu trúc lignin trong gỗ mềm với các nhóm chức chính.
(www.sigmaaldrich.com).
2.1.3.2 Các chất trích ly
Ngoài các thành phân chính của vách tế bào là cellulose, hemicellulose và lingin,
thực vật nói chung còn chứa các chất trích ly.
Chất trích ly là nhóm các hợp chất có thể hòa tan đƣợc trong nƣớc hoặc dung môi:
etylic, aceton, diclometan hoặc hỗn hợp dung môi.
Các chất trích ly bao gồm nhiều loại chất có cấu tạo phân tử khác nhau, với những
nhóm chức khác nhau nhƣ các chất béo (acid béo, chất béo), hợp chất họ tecpen,
polyphenol (flavonoit, lignan, stilben), hydrat cacbon và dẫn xuất cũng nhƣ hợp chất chứa
nitơ và một số muối khoáng.
Thông thƣờng các chất trích ly tập trung ở vỏ nhiều hơn ở thân. Một số loài cây lại
có chất trích ly ở rễ, hoa, lá hoặc quả.
2.2. Nhiên liệu sinh học (NLSH)
Nhiên liệu sinh học là nhiên liệu tái tạo, đƣợc pha chế từ nguyên liệu có nguồn gốc
sinh học nhƣ cồn cồn, dầu mỡ động thực vật biến tính hóa học để sử dụng thay thế xăng,
diesel dầu mỏ.
2.2.1. Các dạng nhiên liệu sinh học
NLSH ở thể rắn (gỗ, củi, than củi, phế thải thực và động vật) đã đƣợc loài ngƣời sử
dụng từ khi khám phá ra lửa. Bên cạnh đó, các dạng NLSH thể lỏng nhƣ cồn sinh học
(cồn), dầu mỡ có nguồn gốc từ sinh học (Diezel sinh học). Dạng nhiên liệu sinh học ở thể

9


khí: metan thu đƣợc từ quá trình phân hủy tự nhiên các loại phân, chất thải nông nghiệp
hoặc rác thải (biogas), hydro thu đƣợc nhờ racking hydro carbon, khí hóa các hợp chất
chứa cacbon hoặc phân ly nƣớc bằng dòng điện hay thông qua quá trình quang hợp dƣới
tác dụng của một số vi sinh vật, các sản phẩm khí khác từ quá trình nhiệt phân và khí hóa

sinh khối.
2.2.2. Những lợi ích của nhiên liệu sinh học
Nhiên liệu sinh học đã và đang góp phần mang lại những lợi ích to lớn cho con
ngƣời trên nhiều lĩnh vực: môi trƣờng, nông nghiệp, an ninh lƣơng thực và năng lƣợng.
Giảm thiểu ô nhiễm và khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính. Trong quá trình phát triển
của các loài thực vật, chúng hấp thụ CO2 từ môi trƣờng thông qua quá trình quang hợp.
Một lƣợng CO2 tƣơng đƣơng đƣợc giải phóng khi thực vật bị phân hủy tự nhiên hoặc đốt
cháy. Ðiều đó có nghĩa là NLSH có nguồn gốc từ thực vật không đóng góp vào quá trình
phát thải CO2 - khí nhà kính. Hơn nữa, sự cân bằng trong phát thải CO2 đối với NLSH còn
thể hiện qua chu trình khép kín: NLSH sau khi sử dụng sẽ thải khí CO2, cây trồng hấp thụ
khí CO2 cùng với năng lƣợng mặt trời lại phát triển, tạo ra nguồn nguyên liệu cho sản
xuất NLSH. Hàm lƣợng các khí thải độc hại khác nhƣ CO, NOx, SOx, hydro carbon đều
giảm đi đáng kể khi sử dụng NLSH. Ngoài ra, NLSH còn có khả năng phân hủy sinh học
nhanh, ít gây ô nhiễm nguồn nƣớc và đất.
Sản xuất và ứng dụng NLSH: sản xuất và sử dụng NLSH tƣơng đối đơn giản hơn
so với các dạng nhiên liệu mới khác nhƣ hydro, pin nhiên liệu, LPG - không đòi hỏi phải
sử dụng những thiết bị và công nghệ đắt tiền. Khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu chứa dƣới
20% cồn hoặc biodiesel thì không cần cải tạo động cơ hiện đang sử dụng. Mặt khác,
chúng ta cũng không cần thay đổi hoặc chỉ thay đổi một phần nhỏ hệ thống tồn chứa và
phân phối xăng dầu hiện có khi chuyển sang sử dụng NLSH. Nhìn chung, công nghệ sản
xuất NLSH không phức tạp, có thể sản xuất ở quy mô nhỏ (hộ gia đình) đến quy mô lớn.
Nguyên liệu cho sản xuất NLSH là các nguồn quen thuộc (cồn, dầu thực vật) và không
gây độc hại. Mặt khác, việc sử dụng NLSH cũng sẽ nâng cao ý thức tiết kiệm năng lƣợng
cho cộng đồng do nhận thức về nhiên liệu có nguồn gốc từ thực phẩm. Ngoài ra, NLSH
còn cải thiện đáng kể chất lƣợng nhiên liệu và hiệu suất động cơ ô tô. Cồn có trị số octane

10


cao và có thể dùng để nâng trị số octane của xăng. Trong thực tế, ở mức hàm lƣợng thấp

(< 5%) trong hỗn hợp với xăng hoặc dầu diesel, cồn và biodiesel có vai trò nhƣ là những
phụ gia cải thiện chất lƣợng nhiên liệu.
Phát triển kinh tế nông nghiệp: thông qua nguyên liệu đầu vào của các nhà máy là
sản phẩm nông nghiệp, NLSH có thể kích thích sản xuất nông nghiệp và mở rộng thị
trƣờng cho sản phẩm nông nghiệp trong nƣớc. Việc sản xuất NLSH từ một số cây trồng
nhƣ mía, ngô và sắn (cho cồn) và dừa, đậu phộng, jatropha (cho biodiesel) mở ra cơ hội
thị trƣờng sản phẩm mới cho nông dân với tiềm năng tăng thu nhập hoặc tăng năng lực
sản xuất của đất canh tác hiện có, tận dụng các vùng đất hoang hóa và tạo công ăn việc
làm cho ngƣời dân.
Bảo đảm an ninh năng lƣợng: phát triển NLSH giúp các quốc gia chủ động, không
bị lệ thuộc vào vấn đề nhập khẩu nhiên liệu, đặc biệt đối với những quốc gia không có
nguồn dầu mỏ và than đá. Đồng thời, kiềm chế sự gia tăng giá xăng dầu, ổn định tình hình
năng lƣợng cho thế giới. Do đƣợc sản xuất từ nguồn nguyên liệu tái tạo, NLSH thật sự là
một lựa chọn ƣu tiên cho các quốc gia trong vấn đề an ninh năng lƣợng. Hơn nữa, việc
phát triển NLSH trên cơ sở tận dụng các nguồn nguyên liệu sinh khối khổng lồ sẽ là một
bảo đảm an ninh năng lƣợng cho các quốc gia.
2.2.3.

Tiềm năng về nhiên liệu sinh học ở Việt Nam
Nguyên liệu để sản NLSH tại Việt Nam rất phong phú bao gồm nguyên liệu thu

hoạch của các cây trồng làm thực phẩm nhƣ ngô, đậu nành, sắn, mía hoặc các nguyên liệu
thu hoạch từ những cây trồng không làm thực phẩm nhƣ dầu mè (jatropha), cỏ trâu, tảo,
chất thải công nghiệp và nông nghiệp nhƣ mỡ động vật, thức ăn thừa, rơm rạ, bã mía.
Việt Nam đƣợc đánh giá có tiềm năng sản xuất NLSH và đã ƣu tiên phát triển dạng
NLSH này trong quy hoạch phát triển NLSH quốc gia. Nguồn nguyên liệu chính cho sản
xuất NLSH tại Việt Nam cho giai đoạn đến năm 2015 tầm nhìn 2025 đƣợc xác định bao
gồm: Dầu, mỡ đã qua sử dụng bao gồm dầu mỡ thu đƣợc từ ngành công nghiệp thực
phẩm, tảo nhờ chiếm ít đất trồng, các điều kiện sinh thái và vòng đời phát triển ngắn, vụ
mùa nông nghiệp: Bã mía, ngũ cốc, mè, đậu phộng, dừa và mỡ cá basa, dầu mè (jatropha)

đƣợc trồng trên khoảng 9 triệu ha đất trống hay dải đất nằm ven đƣờng quốc lộ.

11


2.3.

Cồn sinh học
Là chất lỏng không màu, mùi thơm dễ chịu, vị cay, nhẹ hơn nƣớc, tan vô hạn trong

nƣớc, sôi ở nhiệt độ 78,39oC, hóa rắn ở - 114,15oC, khối lƣợng riêng của rƣợu etylic ở
20oC là 0,789 g/ml. Chúng là rƣợu no, đơn chức, có công thức C2H5OH, mang đầy đủ tính
chất của một rƣợu đơn chức nhƣ phản ứng thế với kim loại kiềm, phản ứng este hóa, phản
ứng loại nƣớc, phản ứng oxi hóa thành andehyt, acid hay CO2.
2.3.1.

Sản xuất cồn sinh học

2.3.1.1 Các bƣớc cơ bản để sản xuất cồn sinh học từ lignocellulose
Nguyên liệu:
lignocelluose…

Sấy khô

Cơ học: nghiền, xay

Tiền xử lý

Hóa học: axit, bazơ.

Thủy phân

Hóa chất, enzyme

Lên men

Nấm men

Chƣng cất

Cồn

Hình 2.7 Sơ đồ các bƣớc sản xuất cồn.
(Caye M và ctv,2008)

12


2.3.1.2 Tiền xử lý
Mục tiêu của quá trình tiền xử lý là để phá vỡ cấu trúc lignin và cấu trúc tinh thể
của cellulose, để hóa chất hoặc enzyme có thể dễ dàng tiếp cận và phân cắt cellulose.
Quá trình tiền xử lý nguồn sinh khối phải đáp ứng các yêu cầu sau: tỷ lệ thủy phân
và năng suất lên men các loại đƣờng cao. Bên cạnh đó, giảm thiểu sự suy thoái của các
thành phần hydrat carbon. Ngoài ra, không sản sinh các hợp chất ức chế các sinh vật đƣợc
sử dụng ở bƣớc lên men tiếp theo, không tốn kém vật liệu, điều kiện xử lý đơn giản để
giảm chi phí, có thể tái sử dụng đƣợc hóa chất để giảm giá thành sản xuất và giảm thiểu
chất thải (Drapcho và ctv, 2008).
Phƣơng pháp tiền xử lý có thể chia thành nhiều loại khác nhau: vật lý (xay và
nghiền), hóa lý (tiền xử lý hơi nƣớc, thủy phân tự động, thủy-nhiệt phân, oxy hóa ƣớt),
hóa chất (acid loãng, kiềm loãng, chất oxy hóa và dung môi hữu cơ), sinh học, điện.

Phƣơng pháp vật lý thƣờng sử dụng là quá trình nghiền nguyên liệu. Nghiền vật
liệu lignocellulose là sự kết hợp của việc cắt nhỏ mẫu, xay, nghiền có thể đƣợc áp dụng
để làm giảm tinh thể cellulose. Kích thƣớc vật liệu sau khi cắt nhỏ tử 10 mm - 30 mm và
từ 0,2 mm – 2 mm sau khi nghiền. Nghiền nhỏ mẫu giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa mẫu
và hóa chất, enzyme (Kumar và ctv, 2009).
Trong phƣơng pháp hóa học, thông dụng vẫn là sử dụng acid đặc và acid loãng để
tiền xử lý nguyên liệu lignocellulose. Các acid đặc nhƣ HCl và H2SO4 đặc thƣờng đƣợc
sử dụng để tiền xử lý nguyên liệu. Việc tiền xử lý bằng acid đặc tuy hiệu quả nhƣng độc,
nguy hiểm, ăn mòn thiết bị. Vì vậy, đòi hỏi tốn chi phí trong trong trang bị hệ thống thiết
bị chống ăn mòn. Thêm vào đó, tốn chi phí trong khâu xử lý sau tiền xử lý.
Tiền xử lý bằng acid loãng đạt hiệu quả hơn so với acid đặc. Dung dịch H2SO4
nồng độ thấp hơn 4% đƣợc quan tâm vì chi phí thấp và tính hiệu quả. Mặc dù tiền xử lý
acid loãng góp phần đáng kể vào thủy phân cellulose, nhƣng sử dụng thƣờng cần nhiệt độ,
áp suất cao, tốn chi phí để trung hòa và vấn đề môi trƣờng.
Bên cạnh tiền xử lý bằng acid mạnh, các acid yếu, bazơ yếu và các muối cũng
đang đƣợc quan tâm trong tiền xử lý vật liệu.

13


Hình 2.8 Sơ đồ vai trò của tiền xử lý
(Kumar và ctv, 2009)
Trong nghiên cứu cơ bản, amoni có tiềm năng cao nhất. Chúng đƣợc sử dụng trong
quá trình thƣơng mại vì có thể tái sử dụng, phục hồi, dễ bay hơi. Vì vậy, nó làm giảm giá
thành hóa chất và giá thành xử lí chất thải (Drapcho và ctv, 2008).
2.3.1.3 Thủy phân tạo đƣờng
Quá trình tiền xử lý để làm tan và tách một trong bốn thành phần chính của vật liệu
(hemicellulose, cellulose, lignin và chất trích ly) làm cho những thành phần còn lại dễ
dàng tiếp xúc với hóa chất và enzyme. Quá trình thủy phân làm bẻ gãy các liên kết hidro
trong hemicellulose và cellulose, tạo thành đƣờng pentose và hexose. Sau đó, những

đƣờng này đƣợc lên men tạo thành cồn sinh học. Sau bƣớc tiền xử lý là bƣớc thủy phân
vật liệu cellulose. Có 2 nhóm thƣờng đƣợc sử dụng: thủy phân bằng hóa chất và bằng
enzyme. Ngoài ra, ngƣời ta còn sử dụng một số phƣơng pháp thủy phân khác nhƣ: Tia
gamma, tia điện tử, tia bức xạ. Tuy nhiên, những phƣơng pháp trên không mang lại hiệu
quả kinh tế.
Việc sử dụng hóa chất và enzyme thủy phân đòi hỏi phải tiến hành tiền xử lý để
làm tăng diện tích tiếp xúc với vật liệu. Phƣơng pháp thủy phân bằng hóa chất, bƣớc tiền

14


xử lý và thủy phân có thể thực hiện đồng thời. Hai kiểu cơ bản thƣờng đƣợc sử dụng
trong quá trình thủy phân là sử dụng acid loãng và acid đặc (Ayhan, 2005).
Enzyme thủy phân nguồn cellulose là cellulase, phân giải cellulose thành glucose.
Đây là nhóm enzyme thủy phân có khả năng cắt mối liên kết β-1,4-O-glycoside trong
phân tử cellulose và một số cơ chất tƣơng tự khác. Thành phần phức hợp enzyme này
gồm: một endo-β-1,4-glucanase hay carboxymethyl cellulase (CMCase) (EC 3.2.1.4), một
exo-β-1,4-glucanase hay cellobiohydrolase (EC 3.2.1.91) và một β-glucosidase hay β-Dglucoside glucohydrolase (EC 3.2.1.21). Việc thủy phân bằng acid tuy hiệu quả nhƣng lại
gây ô nhiễm môi trƣờng nên cellulase đƣợc sử dụng ngày càng nhiều.
Mỗi năm có 70 - 80 tấn cellulase đƣợc sản xuất từ Aspergillus niger và Tricoderma
viride. Cellulase đƣợc sản xuất cả dạng bột và dạng nƣớc. Dạng nƣớc chứa từ 100 CU/ml
- 1500 CU/ml, dạng bột chứa 200 - 4000 CU/g (Nguyễn Tiến Thắng, 2009).
2.3.1.4 Lên men tạo cồn
Sau quá trình thủy phân, dịch đƣờng sẽ đƣợc lên men. Dƣới tác dụng của nấm
men, đƣờng sẽ biến thành rƣợu, khí CO2 và các sản phẩm trung gian khác. Sau khi lên
men, thu đƣợc hỗn hợp gồm rƣợu, nƣớc, bã gọi là giấm chín hay cơm hèm.
Lý thuyết về lên men rƣợu đã đƣợc nhiều nhà sinh học nghiên cứu từ lâu. Năm
1769, Lavoisier phân tích sản phẩm lên men rƣợu và nhận thấy: khi lên men đƣờng không
chỉ biến thành rƣợu mà còn tạo ra acetic acid. Năm 1810, Gaylussac nghiên cứu và thấy
rằng, cứ 45 phần khối lƣợng đƣờng glucose khi lên men sẽ tạo ra 23 phần alcohol ethylic

và 22 phần khí CO2. Trên cơ sở đó ông đƣa ra phƣơng trình tổng quát về lên men rƣợu:
C6H12O6

2C2H5OH + 2CO2 + Q

Năm 1857, Louis Pasteur tiếp tục nghiên cứu và thấy rằng, cứ 100 phần đƣờng
saccharose khi lên men sẽ tạo ra 51,1 phần alcohol ethylic; 48,4 phần CO2; 32 phần
glycerin; 0,7 phần succinic acid; và 2 phần các sản phẩm khác. Từ đó ông suy ra, cứ 45
phần khối lƣợng glucose khi lên men sẽ cho 21,8 phần rƣợu chứ không phải 23 phần nhƣ
Gaylussac đã tính. Tuy nhiên, phƣơng trình lên men do Gaylussac đƣa ra vẫn đúng và
đƣợc dùng làm cơ sở để tính hiệu suất lên men và hiệu suất thu hồi rƣợu theo lý thuyết.

15


Cơ chế của quá trình lên men rƣợu xảy ra nhƣ sau:
Đƣờng và các chất dinh dƣỡng đƣợc hấp thụ qua bề mặt tế bào rồi thẩm thấu vào
bên trong. Ở đó, các enzyme sẽ tác dụng qua nhiều giai đoạn trung gian để cuối cùng tạo
ra sản phẩm chính là rƣợu và khí CO2. Hai chất này đều khuếch tán và tan vào môi trƣờng
xung quanh. Rƣợu do rất linh động nên hòa tan nhanh trong dịch lên men, còn khí CO2
hòa tan kém và khuếch tán chậm. Lúc đầu hòa tan hoàn toàn, dần dần tạo thành các bọt
khí bám quanh tế bào nấm men và lớn dần tới mức lực đẩy Archimedes lớn hơn khối
lƣợng tế bào men cùng bọt khí, lúc đó tế bào cùng bọt khí nổi dần lên, khi tới bề mặt các
bọt khí sẽ tan vỡ và tế bào nẫm men lại chìm dần, tiếp xúc với dịch đƣờng để hấp thụ và
lên men tạo ra rƣợu và CO2. Nhƣ vậy, tế bào nấm men từ chỗ là sinh vật không chuyển
động đã biến thành những tế bào luôn luôn chuyển động trong quá trình lên men. Nhờ đó,
tăng nhanh tốc độ hấp thụ và chuyển hóa đƣờng thành rƣợu. Khi đƣờng và các chất dinh
dƣỡng trong canh trƣờng còn ít, một lƣợng lớn tế bào men sẽ lắng xuống đáy thùng, dịch
lên men sẽ trong dần.
Nấm men có thể lên men trong dịch đƣờng có nồng độ 25% đến 30%, nhƣng

chậm. Nồng độ thích hợp cho đa số nấm men dùng trong sản xuất rƣợu là 15% đến 18%.
Nồng độ cao thì áp suất thẩm thấu lớn sẽ ảnh hƣờng xấu đến hiệu quả lên men, kéo dài
thời gian lên men, đƣờng sót lại trong giấm chín sẽ tăng. Nếu lên men ở nồng độ thấp thì
tổn thất do tạo men tăng. Mặt khác, lên men ở sẽ làm giảm năng suất của thiết bị, tốn
nhiều hơi khi chƣng cất và làm tăng tỷ lệ tổn thất rƣợu trong bã hèm và nƣớc thải.
Khi lên men có khoảng 95% đƣờng biến thành rƣợu và CO2, còn 5% là tạo các sản
phẩm khác và đƣờng sót.
Lên men đƣợc tiến hành ở nhiệt độ 28÷32oC và pH từ 4,5 đến 5,2. Nhiệt độ cao thì
tổn thất sẽ lớn do tạp khuẩn dễ phát triển, tạo nhiều aldehyde ester. Khi lên men ở 29,5oC,
tổn thất do lên men là 7,37%, còn ở 17,5oC thì tổn thất lên men là 5,32%. Xét về pH, tổn
thất ít nhất khi lên men ở pH 4,4. Nếu tăng pH thì tổn thất sẽ tăng nhanh và nhiều hơn so
với giảm pH.
Trong sản xuất cồn, rƣợu vang và bia ngƣời ta hay dùng chủng Sacchromyces và
chia thành hai nhóm lên men: lên men nổi và lên men chìm. Lên men nổi là quá trình lên

16