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 Nguyên liệu Cồn Phụ phẩm Starch to Alcohol Saccharification Liquefaction Quy trình đường hóa, lên men đồng thời (SSF Simultaneous Saccharification and Fermentation) SSF nồng độ cao (Very Hight Gravity ) Enzym+ nấm men α-amylase H2O Q Hòa bột 100-104oC 60-70p 28-32oC 48-72h Ngưng tụ Dịch hóa Nghiền H2O Chưng cất H2O SSF Nguyên liệu Cồn Phụ phẩm Nguyên liệu sản xuất cồn Cấu tạo amylose-amylopectin Pfister Zeeman (2010) Thành phần hóa học gạo sắn Tỷ lệ (%) Thành phần sắn Protein 8-12 (khô) Tinh bột 70-80 Protein Độ ẩm 65-80 Lipid 10-14 Nội dung 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 bột gạo Champagne cs (2010) Pr: hạt protein Cấu tạo bột sắn (a) bột sắn Maherawati cs (2010) (b) bột sắn bị thủy phân 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 cs (2011) Enzym 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 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 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 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 chất đến vùng xúc tác Cầu nối (Serin, threonine) Nguồn: Silva 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 không 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 18, 24, 30h