neu1ngay_visaotat_laluc_anhxaem
New Member
Download miễn phí Tiểu luận Sản xuất Acetone - Butanol
MỤC LỤC
I. NGUYÊN LIỆU: 2
1) Rỉ đường: 2
2) Các nguồn nguyên liệu khác: 6
3) Vi sinh vật: 8
4) Nước 12
5) Các chất dinh dưỡng cần bổ sung 13
II. QUY TRÌNH SẢN XUẤT 14
1) Sơ đồ khối: 14
2) Giải thích quy trình: 14
a) Pha loãng: 14
b) Bổ sung chất dinh dưỡng 15
c) Tiệt trùng 17
d) Làm nguội: 18
e) Nhân giống và cấy giống: 19
f) Lên men 19
g) Chưng cất 22
III. SẢN PHẨM: 25
IV. THÀNH TỰU CÔNG NGHỆ 26
a Sử dụng nguồn nguyên liệu thay thế 26
b) Kỹ thuật mới nhằm nâng cao hiệu suất lên men 28
V. TÀI LIỆU THAM KHẢO: 3
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
này là rất có lợi trong sản xuất.Vi sinh vật:
Các vi sinh vật có thể sử dụng trong lên men acetone – butanol là:
Clostridium acetobutylicum
Clostridium beijerinckii
Clostridium tetanomorphum
Clostridium aurantibutyricum
Vi khuẩn thưòng dùng phổ biến trong lên men acetone-butanol là Clostridium acetobutylicum (hay C. saccharo – acetobutylicum). Loài này thường lên men acid đối với các đường arabinose, xilose, galacrose, fructose, tinh bột, lactose, dextrin, manitol…
Giới: Bacteria
Ngành: Firmicutes
Lớp: Clostridia
Bộ: Clostridiale
Họ: Clostridiaceae
Giống: Clostridium
Loài: C. acetobutylicum
Đây là những trực khuẩn G(+), kỵ khí bắt buộc, có khả năng tạo bào tử, có khả năng di động bằng các tiêm mao bao phủ khắp thân, kích thước khoảng 0.6 – 0.71× 2.6× 4.7 µm.
Tế bào sinh dưỡng hình que nhưng vì bào tử có kích thước lớn hơn chiều ngang của tế bào sinh dưỡng nên khi mang bào tử, tế bào sẽ có dạng hình thoi hay dùi trống.
C.acetobutylicum được phân bố rộng rãi trong thiên nhiên, nhất là trong bùn. C.acetobutylicum phát triển tối ưu ở nhiệt độ 37oC.
Clostridium acetobutylicum là một chemoorganotroph (là loại tự dưỡng, sử dụng các hợp chất hữu cơ ở trạng thái khử làm nguồn cung cấp điện tử và H+). Nó tạo ra năng lượng thông qua quá trình phosphoryl hóa cơ chất bởi sự lên men. Trong quá trình lên men, cơ chất là những phân tử hữu cơ, đóng vai trò là những chất cho và nhận electron. Đặc biệt, Clostridium acetobutylicum cần nguồn carbohydrate để có thể chịu đựng và sống sót trong điều kiện lên men, nó có khả năng đồng hóa polysaccharide. Người ta nhận thấy hàm lượng flavin trong vi khuẩn này đạt tới mức khá cao và không thấy chứa cytocrom và enzyme catalase, một enzyme quan trọng của vi sinh vật hiếu khí giúp chuyển hóa những sản phẩm phụ độc hại thành nước và oxy. Clostridium acetobutylicum có khả năng cố định Nitơ trong không khí.
Vào giai đoạn phát triển ban đầu, C. acetobutylicum là vi khuẩn gram dương nhưng nó chuyển thành gram âm khi già. Việc gia tăng khả năng di động của giống này làm tăng sự sản xuất dung môi. Những chất kích thích bao gồm butyric acid và đường. C. acetobutylicum đặc biệt bị ức chế bởi acetone, butanol và ethanol. Cơ chế này hoàn toàn hợp lý cho phép tế bào nhận chất dinh dưỡng và loại ra những sản phẩm phụ bởi cơ chế trao đổi chất của nó.
Những nghiên cứu có liên quan đã tìm được con đường trao đổi chất của Clostridium acetobutylicum để tăng hiệu quả của quá trình lên men công nghiệp. Những sản phẩm dung môi acetone, acetate, butanol, butyrate và ethanol đều xuất phát từ acetyl-CoA. Ngoài ra còn tạo ra H2 và CO2.
Ngoài ra, những sản phẩm phụ khác nhau được tạo ra ở những pha khác nhau trong quá trình phát triển của C. acetobutylicum. Trong pha log, sản phẩm chủ yếu là acetate, butyrate và xảy ra sự cố định nitơ. Sau 18 giờ, butanol và acetone được tạo ra tối đa. Sự phân chia thời gian của việc cố định nitơ và việc tạo ra dung môi là cần thiết để tránh sự cạnh tranh của những chất khử trong hai quá trình.
Hình 2: Vi khuẩn Clostridium acetobutylicum
Tiêu chí chọn giống:
Không có khả năng sinh tổng hợp độc tố.
Có khả năng sinh tổng hợp các sản phẩm chính cao, cụ thể ở đây là butanol và acetone.
Có khả năng thích nghi cao, bảo toàn hoạt tính. Tốc độ sinh trưởng càng nhanh càng tốt nhằm lấn át sự phát triển của những vi sinh vật nhiễm, rút ngắn thời gian lên men, cho hiệu quả kinh tế cao.
Điều kiện nuôi cấy đơn giản. Môi trường nuôi cấy rẻ tiền, dễ kiếm. Giống phải có khả năng sử dụng các nguồn nguyên liệu rẻ tiền như các phụ phẩm, các nguyên liệu thô...
Lên men Acetone – Butanol (AB) bằng vi khuẩn Clostridium acetobutyricum
C.acetobutylicum sẽ phân giải glucose theo con đường EMP.
Acetate được tạo thành từ acetyl – coA có thể được chuyển thành acetone, butanol và ethanol. Nhưng butyrate được tạo thành từ butyryl – coA chỉ được dùng để sản xuất butanol, do không có con đường nào sinh ra acetyl – coA từ butyryl – coA.
Cốt lõi của quá trình lên men AB là chuỗi phản ứng tạo ra butyryl – coA từ acetyl – coA.
Vi khuẩn C.acetobutylicum khi lên men glucose đầu tiên sẽ làm sinh ra acetate, butyrate. Nhưng sau đó, cùng với việc acid hóa môi trường sẽ bắt đầu xảy ra việc tổng hợp một số enzyme, trong đó cả enzyme acetoacetatdecarboxilase. Dưới tác dụng của enzyme này, acetone và butanol sẽ được tích lũy lại trong môi trường. Vì vậy, giai đoạn đầu của quá trình (tích tụ acid) người ta gọi là lên men acid, giai đoạn sau là lên men rượu.
Quá trình lên men acetone-butanol có thể chia làm hai thời kỳ: Ở thời kỳ đầu, trong môi trường lên men tích tụ acid (nên có tên gọi là lên men acid), song thời kỳ thứ hai thì trong môi trường tích tụ butanol, ethanol và acetone (nên có tên gọi là lên men rượu). Trong thời kỳ thứ hai này, xảy ra sự chuyển hoá một cách nhanh chóng các acid thành những hợp chất trung tính tương ứng: acid butyric bị khử thành batanol, acid acetic chuyển hoá thành acetone nên độ acid chuẩn ở trong môi trường lên men bị giảm nhanh: giảm đi gần một nửa so với giá trị cực đại ở cuối thời kì đầu. Tiếp đó, độ acid chuẩn sẽ tăng lên một ít, vận tốc tạo dung môi dần dần chậm lại, đến cuối thời kì lên men thì ngừng hoàn toàn.
Quá trình lên men này còn kèm theo sự thoát khí CO2 và H2, những khí này sẽ vào thiết bị gom khí rồi thải ra không khí.
pH của quá trình khoảng 4.5-5.5.
Nước:
Nước ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất lên men cùng chất lượng sản phẩm thu được và thường cần một lượng rất lớn trong quá trình lên men.
Yêu cầu về nước dùng để pha chế môi trường dinh dưỡng:
Nước dùng trong quá trình lên men phải là nước sạch và mềm. Các chỉ số quan trọng của nước là: độ cứng, độ oxy hóa và vi sinh vật.
Độ cứng thể hiện ở ion Ca2+ và Mg2+ trong nước. Các muối bicarbonate của 2 ion này tạo nên độ cứng tạm thời cho nước, khi đun sôi chúng tạo thành dạng carbonate và lắng cặn dưới đáy. Còn các muối của các ion này như: Cl-, SO42-, NO3 - thì tạo nên độ cứng vĩnh cửu cho nước và không thể mất đi trong quá trình gia nhiệt cho nước. Độ cứng của nước tính bằng mg đương lượng cho một lít nước.
1 mg đương lượng = 20.04 mg Ca2+ hay 12.16 mg Mg2+/l
Độ oxy hóa thể hiện bằng số mg O2/l.
Chỉ số vi sinh vật cho biết mức độ nhiễm bẩn của nước, được thể hiện bằng tổng số vi sinh vật có trong một lít nước mà tiêu biểu là vi khuẩn E.coli.
Nước dùng trong lên men phải đạt tiêu chuẩn làm nước uống và không có mùi vị, không màu, trong suốt và đặc biệt là không có sắt và mùi amoniac, không có các kim loại nặng.
Nước phải đạt chỉ tiêu sau đây mới được dùng trong quá trình lên men:
Độ cứng chung (mg – đương lượng) ≤ 7
Hàm lượng muối carbonate ≤ 50 mg/l
Hàm lượng muối Mg ≤ 100 mg/l
Hàm lượng muối clorua: 75 – 150 mg/l
Hàm lượng muối CaSO4: 130 – 200 mg/l
Hàm lượng Fe2+ ≤ 0.3 mg/l
Khí NH3 : không có
Các muối có gốc NO 3-, NO2-: không có
Vi sinh vật ≤ 100 tế bào/1 cm3
Nước không đạt yêu cầu, trước khi đưa vào lên men cần lọc qua cát sỏi, phun mù để khử sắt và làm mềm nước bằng cách hấp phụ qua nhựa trao đổi ion.
Các chất dinh dưỡng cần bổ sung:
Cần bổ sung nguồn Nitơ : nguồn Nitơ ở đây có thể sử dụng hợp ch...