6 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ HƯƠNG NGHIÊN CỨU CỐ ĐỊNH TẾ BÀO VÀ ỨNG DỤNG TRONG LÊN MEN ETANOL TỪ RỈ ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LIÊN TỤC LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Hà Nội - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ HƯƠNG NGHIÊN CỨU CỐ ĐỊNH TẾ BÀO VÀ ỨNG DỤNG TRONG LÊN MEN ETANOL TỪ RỈ ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LIÊN TỤC Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 62540101 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS Hoàng Đình Hòa TS Đặng Hồng Ánh Hà Nội – 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu Những kết trình bày luận án chưa tác giả khác công bố Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Hương LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy, Cô giáo hướng dẫn khoa học GS Hoàng Đình Hòa TS Đặng Hồng Ánh tận tình dẫn, giúp đỡ động viên em suốt thời gian học tập thực luận án để có kết học tập ngày hôm Em xin chân thành cảm ơn tới Quý Thầy, Cô giáo Bộ môn Công nghệ sinh học Viện Công nghệ sinh học Thực phẩm – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ hướng dẫn, bảo tạo điều kiện cho em trình học tập nghiên cứu Em xin cảm ơn Bộ môn Công nghệ đồ uống, Bộ môn Vi sinh – Viện Công nghiệp thực phẩm – 301 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội nơi cho em niềm vinh dự thành viên tham gia đề tài mã số ĐT 03.10/NLSH thuộc Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến 2025 Bộ công thương có hội quý báu nâng cao kiến thức chuyên môn thực luận án để có kết ngày hôm Em xin cảm ơn Ban lãnh đạo Anh Chị, Em Phòng Đào tạo Đại học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội ủng hộ tinh thần, tạo điều kiện giúp đỡ công việc Phòng để em hoàn thành luận án hạn Em xin chân thành cảm ơn người thân gia đình, người bạn động viên khích lệ cho em có chuyên tâm động lực phấn đấu thực lụân án Việc hoàn thành luận án trở thành tiến sĩ, không mơ ước cá nhân em mà mong chờ, niềm tự hào to lớn dòng họ em Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Hương MỤC LỤC NỘI DUNG Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Một số nét ethanol 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2.Sơ đồ quy trình sản xuất ethanol từ rỉ đường 1.1.3.Yêu cầu chất lượng vấn đề nấm men sản xuất ethanol 1.1.4 Rỉ đường dùng để sản xuất ethanol 1.2 Tình hình sản xuất tiêu thụ ethanol giới Việt Nam 11 1.3 Vấn đề cố định nấm men giá thể phương pháp cố định 13 1.3.1 Định nghĩa cố định tế bào 13 1.3.2 Các phương pháp cố định tế bào nấm men 13 1.3.3 Các kỹ thuật cố định tế bào 17 1.3.4 Chất mang alginate 19 1.3.5 Một số chất mang khác 26 1.4 Các phương pháp lên men số yếu tố ảnh hưởng đến qúa trình lên 30 men 1.4.1 Phương pháp lên men gián đoạn 30 1.4.2 Phương pháp lên men bán liên tục 30 1.4.3 Phương pháp lên men liên tục 30 1.5 Tình hình nghiên cứu công nghệ sản xuất ethanol giới 33 Việt nam 1.5.1.Tình hình nghiên cứu công nghệ sản xuất ethanol giới 33 1.5.2 Tình hình nghiên cứu công nghệ sản xuất ethanol Việt nam 36 CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 38 2.1 Vật liệu 38 2.1.1 Chủng vi sinh vật 38 2.1.2 Rỉ đường 38 2.1.3 Hóa chất 38 2.1.4 Môi trường nuôi cấy 2.2.Thiết bị phương pháp nghiên cứu 38 39 2.2.1 Thiết bị 39 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu 39 2.2.3 Phân tích 42 2.2.3.1 Quan sát trạng thái nấm men 42 2.2.3.2 Xác định tế bào nấm men nhờ buồng đếm Thomas 42 2.2.3.3 Xác định lượng tế bào sống 42 2.2.3.4 Xác định số lượng tế bào sống, chết 43 2.2.3.5 Xác định pH, hàm lượng chất khô 43 2.2.3.6 Xác định ni tơ tổng số, đường tổng số, độ khiết 43 2.2.3.7 Xác định nồng độ ethanol 43 2.2.3.8 Xác định mật độ tế bào nấm men máy so màu 44 2.2.3.9 Xác định lượng vi khuẩn hiếu khí có dịch lên men 44 2.2.3.10 Phân tích đường khử theo phương pháp Graxianop 44 2.2.3.11 Xác định đường khử theo Nelson-Somogi 44 2.2.3.12 Phương pháp xác định tổng lượng chất keo rỉ đường 44 2.2.3.13 Phương pháp xác định lực đệm rỉ đường 44 2.2.3.14 Phương pháp xử lý rỉ đường 44 2.2.3.15 Tính hiệu suất lên men 44 2.2.3.16 Tính tốc độ pha loãng suất ethanol 44 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46 3.1 Nghiên cứu tuyển chọn chủng nấm men có khả lên men 46 phương pháp cố định tế bào môi trường rỉ đường để đạt hiệu suất lên men cao 3.1.1 Nghiên cứu lựa chọn nguồn nguyên liệu rỉ đường 46 3.1.2 Nghiên cứu tuyển chọn chủng nấm men có khả lên men môi 47 trường rỉ đường 3.1.3 Nghiên cứu điều kiện nuôi cấy tối ưu để thu sinh khối nấm men cho việc 50 cố định tế bào Nghiên cứu quy trình công nghệ cố định tế bào 57 3.2.1 Nghiên cứu lựa chọn loại chất mang 57 3.2.2 Nghiên cứu thông số công nghệ cố định tế bào 57 3.3 Nghiên cứu công nghệ lên men ethanol nhờ tế bào cố định môi 66 trường rỉ đường 3.3.1 Lựa chọn nồng độ chất ban đầu 66 3.3.2 Lựa chọn tỷ lệ hạt tế bào cố định dịch lên men thích hợp cho 66 trình lên men 3.3.3 Xác định điều kiện lên men nhờ tế bào cố định 69 3.3.4 Đánh giá hoạt lực lên men tế bào cố định theo thời gian lên men 71 3.4 Xây dựng quy trình lên men ethanol từ rỉ đường theo phương pháp lên 73 men liên tục nhờ tế bào cố định 3.4.1 Lựa chọn phương pháp lên men liên tục 73 3.4.2 Xác định tốc độ pha loãng trình lên men liên tục 77 3.4.3 Nghiên cứu ổn định thông số động học quá trình lên men liên 79 3.5 Nghiên cứu xử lý hạt tế bào nấm men để giữ hoạt lực lên men cho 81 tục trình lên men liên tục 3.5 Xác định thời điểm cần hoạt hóa 81 3.5.2 Nghiên cứu dung dịch rửa hạt tế bào nấm men 82 3.5.3 Nghiên cứu bổ sung số chất dinh dưỡng vào dịch hoạt hóa nấm 84 men 3.5.4 Nghiên cứu phương pháp hoạt hóa hạt tế bào 3.6 Xây dựng mô hình sản xuất thử nghiệm ethanol qui mô pilot 3.6.1 Nghiên cứu thiết kế mô hình hệ thống thiết bị lên men liên tục nhờ tế bào 92 93 93 cố định thích hợp cho quy mô sản xuất 500lit ethanol/ngày 3.6.2 Xây dựng mô hình sản xuất thực nghiệm ethanol phương pháp 95 lên men liên tục nhờ cố định tế bào mô hình thiết bị 3.6.3 Đánh giá hiệu kinh tế 101 3.6.4 Quy trình công nghệ lên men ethanol từ rỉ đường phương pháp cố 103 định tế bào hệ thống lên men liên tục Kết luận 106 Kiến nghị 108 Danh mục công trình công bố 109 Tài liệu tham khảo 110 Phụ lục 119 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Bx: Độ Brix EDTA: Ethylen diamin tetraacetic acid SEM: Scanning electron microscope: Kính hiển vi điện tử quét M/G: Tỷ lệ D-manuronic acid/L-guluronic acid chế phẩm alginate DANH MỤC CÁC BẢNG NỘI DUNG Trang Bảng 1.1 Sản xuất ethanol giới 12 Bảng 1.2 Tiêu thụ ethanol cho nhiên liệu giới 12 Bảng 1.3 ứng dụng nấm men cố định 18 Bảng 1.4 Năng suất sinh ethanol trình lên men dịch nho 35 Bảng 2.1 Môi trường nhân giống sinh khối, lên men, môi trường hoạt hoá tế bào 38 cố định hạt gel Bảng 3.1 Thành phần hoá học mức độ nhiễm tạp vi sinh vật loại rỉ 47 đường Bảng 3.2 Khả lên men chủng nấm men 48 Bảng 3.3 Năng lực lên men chủng nấm men điều kiện cố định tế 49 bào Bảng 3.4 Sự sinh trưởng chủng CNTP 7028 nguồn ni tơ khác 51 Bảng 3.5 ảnh hưởng loại chất mang đến trình lên men 57 Bảng 3.6 ảnh hưởng chất mang đến khả lên men 58 Bảng 3.7 ảnh hưởng nồng độ Na- Alginate đến trình lên men 59 Bảng 3.8 ảnh hưởng nồng độ Na- Alginate đến tiêu dịch sau lên 59 men Bảng 3.9 ảnh hưởng nồng độ dung dịch tạo gel đến trình lên men 60 Bảng 3.10 ảnh hưởng nồng độ dung dịch tạo gel đến tiêu dịch sau lên 61 men Bảng 3.11 ảnh hưởng tỷ lệ giống nấm men đến trình lên men 62 Bảng 3.12 ảnh hưởng tỷ lệ giống nấm men đưa vào dung dịch chất mang đến 62 tiêu dịch sau lên men Bảng 3.13 ảnh hưởng tốc độ dòng chảy tạo hạt tế bào cố định đến trình 63 lên men Bảng 3.14 ảnh hưởng tốc độ dòng chảy tạo hạt tế bào cố định đến tiêu 64 dịch sau lên men Bảng 3.15 ảnh hưởng kích thứoc hạt đến trình lên men 64 Bảng 3.16 ảnh hưởng kích thước hạt đến thành phần dịch sau lên men 65 Bảng 3.17 ảnh hưởng nồng độ chất đến trình lên men 66 Bảng 3.18 ảnh hưởng nồng độ chất đến tiêu dịch sau lên men 67 Bảng 3.19 ảnh hưởng tỷ lệ hạt tế bào cố định so với dịch lên men 68 Bảng 3.20 ảnh hưởng tỷ lệ hạt tế bào cố định đến tiêu dịch sau lên 68 men Bảng 3.21 ảnh hưởng pH đến trình lên men 69 Bảng 3.22 ảnh hưởng ph đến tiêu dịch sau lên men 69 Bảng 3.23 ảnh hưởng nhiệt độ đến trình lên men 70 Bảng 3.24 ảnh hưởng nhiệt độ đến tiêu dịch sau lên men 71 Bảng 3.25 Lượng CO2 tạo thành theo lần tái sử dụng tế bào nấm men cố 72 định Bảng 3.26 Các tiêu dịch sau lên men theo lần tái sử dụng hạt tế bào nấm 72 men cố định Bảng 3.27 Khả lên men tế bào cố định trình lên men liên tục 74 (tỷ lệ hạt tế bào cố định: thể tích dịch lên men 30% w/v) Bảng 3.28 Khả lên men tế bào cố định trình lên men liên tục 74 (tỷ lệ hạt tế bào cố định: thể tích dịch lên men 40% w/v) Bảng 3.29 Khả lên men tế bào cố định trình lên men liên tục 75 (tỷ lệ hạt tế bào cố định: thể tích dịch lên men 50% w/v) Bảng 3.30 Khả lên men tế bào nấm men cố định trình lên 76 men liên tục Bảng 3.31 Khả lên men tế bào nấm men cố định trình lên 78 men liên tục Bảng 3.32 ảnh hưởng thời điểm hoạt hoá đến khả lên men hạt tế 82 bào nấm men cố định Bảng 3.33 ảnh hưởng dung dịch rửa hạt đến trình lên men hệ thống 83 lên men liên tục Bảng 3.34 ảnh hưởng nguồn ni tơ dịch hoạt hoá đến khả lên men 84 hạt tế bào nấm men cố định Bảng 3.35 ảnh hưởng nguồn ni tơ bổ sung vào dịch hoạt hoá đển tốc độ sinh 86 CO2 bình engol hạt tế bào nấm men cố định Bảng 3.36 ảnh hưởng nồng độ ure đến khả lên men hạt tế bào nấm 86 men cố định Bảng 3.37 ảnh hưởng nồng độ ure dịch hoạt hoá đến khả lên men 87 Bảng 3.38 ảnh hưởng nguồn photpho dịch hoạt hoá đến khả lên 88 men hạt tế bào nấm men Bảng 3.39 ảnh hưởng nguồn photpho bổ sung vào dịch hoạt hoá đến tốc độ sinh CO2 bình engol hạt tế bào nấm men 90 CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Nguyễn Thị Hương, Đặng Hồng Ánh, Nguyễn Thu Vân, Giang Thế Việt, Nguyễn Xuân Bách, Trần Ngọc Bích “ Nghiên cứu cố định tế bào nấm men ứng dụng lên men cồn từ rỉ đường “ Tạp chí Khoa học Công nghệ, Tập 50- số 5, 2012, Hà Nội, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Tr.621-631 Nguyễn Thị Hương, Đặng Hồng Ánh, Nguyễn Thúy Hường, Nguyễn Minh Thu ”Nghiên cứu trình lên men liên tục tế bào cố định sản xuất cồn từ rỉ đường mía “ - Hội thảo lần thứ -Nghiên cứu phát triển sản phẩm tự nhiên, Tạp chí Khoa học Công nghệ, số 3A,- Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, 2012, Hà Nội , Tr 181-186 Nguyễn Thị Hương, Hoàng Đình Hoà, Đặng Hồng Ánh “ Nghiên cứu hoạt hoá hạt tế bào nấm men cố định sau thời gian xúc tác cho trình lên men rượu”- Tạp chí Khoa học Công nghệ - Tập 51- số 4, 2013, Hà Nội, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Tr 465474 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Nông nghiệp phát triển Nông thôn (2000), Báo cáo tổng kết năm thực chương trình Mía Đường Bộ Công thương, V.2007 Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025 (Quyết định số 177/2007/QĐ-TTg) Dự án Biomass Bộ lượng Hoa Kỳ (http://www1.eere.energy.gov/biomass/ Giang Thế Bính, Đặng Kim Tuyến Kluas Korner (1996), Cố định tế bào Sorangium cellulosum So ce 12 hạt Ca – alginate để sản xuất kháng sinh Sorangicin, Viện Công nghiệp thực phẩm Các công trình nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học công nghiệp thực phẩm giai đoạn 1986 – 1995, Nhà xuất KHKT Hà Nội Vũ Thị Đào, Ngô Tiến Hiển, Giang Thế Bính, Nguyễn Thúy Hường, Đặng Hồng Ánh (2004), ”Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ thiết bị chế biến số nông sản với quy mô vừa nhỏ”, mã số KC07-14 thuộc Chương trình khoa học công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước Công nghiệp hóa đại hóa nông nghiệp nông thôn KC07 Nguyễn Ngộ (2011) Công nghệ đường mía, NXB Bách Khoa, Hà Nội Nguyễn Hồng Hạnh, Phùng Anh Tiến (2009), “Năng lượng giới tới năm 2030”, Tổng luận Khoa học công nghệ, 66 (11), tr 33- 46 Nguyễn Thị Hiền, Quản Lê Hà cộng (2011), “ Công nghệ sản xuất axit amin ứng dụng “ Nhà xuất giáo dục Nguyễn T.Hương (2006), Tuyển chọn cải thiện chủng Acetobacter xylinum tạo cellulose vi khuẩn để sản xuất ứng dụng qui mô pilot Trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP HCM Luận án tiến sĩ sinh học 10 Nguyễn T.Hương, Bùi T.T Hương (2008) Nghiên cứu điều kiện cố định nấm men S.cerevisiae N.28 chất mang cellulose vi khuẩn bước đầu ứng dụng lên men rượu vang Công nghệ sinh học, vol.6, no.3, pp 383-389 11 Nguyễn Thiện Luân (1989), Rỉ đường nguồn nguyên liệu thứ cấp quan trọng Việt Nam hướng sử dụng Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp, số 5, tr.305-310, 12 Lê Thanh Mai cộng (2009), Các phương pháp phân tích ngành công nghệ lên men Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 110 13 Ngô Đăng Nghĩa (2004) Nghiên cứu nhân tố ảnh hưởng đến tế bào Saccharomyces cerevisiae cố định gel alginat canxi tách chiết từ rong mơ Việt Nam Tạp chí Khoa học công nghệ thuỷ sản, Số đặc biệt 45 năm thành lập trường 14 Ngô Đăng Nghĩa (1997) Sự tương quan tính tạo gel thành phần gốc Uronate phân tử Alginate Tạp chí Thủy sản 1, 12-14 15 Ngô Đăng Nghĩa (1997) Ảnh hưởng cấu trúc Alginate tách chiết từ rong mơ đến hoạt tính tế bào nấm men cố định Tạp chí Thủy sản 4, 8-9 16 Ngô Đăng Nghĩa (1998) Nghiên cứu động học phản ứng trình lên men ethanol tế bào Saccharomyces cerevisiae cố định gel alginate Tạp chí Khoa học Công nghệ, tập 36, tr 19-24 17 Nguyễn Đình Thưởng, Nguyễn Thanh Hằng (2005) Công nghệ sản xuất cồn kiểm tra cồn etylic NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 18 Hoàng Văn Thông (2005) Nhiên liệu sinh học - Nguồn lượng quan trọng tương lai, Thông tin Kinh tế Công nghiệp hóa chất, 35 (3), tr 55- 68 19 Lương Đức Phẩm (2012) Giáo trình công nghệ lên men Nhà xuất giáo dục Việt Nam 20 Trần Q Hiền, Lê V.V Mẫn, Hoàng K.Anh, (2009) Influence of yeast and alginate concentrations in alginate gel beads on the fermentation characteristics of immobilized yeast in high gravity brewing, Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ IV- Hóa sinh sinh học phân tử phục vụ nông, sinh, y học công nghiệp thực phẩm, Hà Nội, pp 294-297 21 Trần Quốc Hiền (2012) Nghiên cứu trình lên men bia nồng độ cao sử dụng men cố định alginate Luận án Tiến sỹ ,Trường ĐH Quốc gia TP.HCM – Trường ĐHBK HCM Tài liệu tiếng anh 22 Alegre M., Rigo R., Joekes M.I (2003) Ethanol fermentation of a dilute molasses medium by Saccharomyces cerevisiae immobilized on chrysotile Brazilian Archives of Biology and Technology 46(4), 751-757 23 Augst A.D., Kong H.J and Mooney D.J ̣(2006) Alginate hydrogels as biomaterials Macromol Biosci., vol.6, pp.623-633 24 Arasaratnam, V.,(1994) Nutrients Along with calcium ingluose feed Enhance the life of Alginate Entrapped years cells Process Biochemistry, Vol.29, 253-256 111 25 Balli, D., Fari, V., Sakellaraki, E., Sxhoina, V., Iconomopoulou, M., Bekatorou, A., Kanellaki, M (2003) Effect of yeast cells immobilization and temprrature on glycerol centent in alcoholic fermentation with respect to wine making Process Biochemistry, Vol.39, 499-506 26 Bai F.W., Anderson W.A., Moo-Young M (2008) Ethanol fermentation technologies from sugar and starch feedstocks Biotechnol Advances 26: 89–105 27 Bakoyianis V., Kanellaki M., Kallifa A., Koutinas A.A., (1992) Low temperature wine making by immobilized cells on mineral kissiris J.Agric.Food Chem, vol.40, no.7, pp.12931296 28 Bardi E.P., Koutinas A.A., (1994) Immobilization of yeast on delignified cellulose material for room temprature and low temprature wine making J Agric food chem.,vol 42, pp 221-226 29 Bayrock D and Michael I W (2001) Application of multistage continuous fermentation for production of fuel alcohol by very - high - gravity fermentation technology Journal of Industrial Microbiology and Biotechnologgy 27, pp 87- 93 30 Busova K., Magya I., Jank F.,(1994) Effect of immobilized yeasts on the quality of bottlefermented sparkling wine Acta Aliment vol.23, pp.9-23 31 Carlos A., Cardona, O J S (2007) Fuel ethanol production: Process design trends and integration opportunities Bioresource Technology 98 , 2415-2457 32 Casson, D And Emery, A.N (1987) On the climination of arterfactual effects in assessing the structure of calcium alginate cell immobilization gels Enzyme Microb Technol, Vol.9, 102-106 33 Castellar M.R., Aires-Barros M.R., Cabral J.M.S., Iborra, J.L., 1998 Effect of Zeolit addition on ethanol production from glucose by Saccharomyces bayanus Journal of Chemical Technology and Biotechnology 73, 377-384 34 C.D.Gilson and Thomas (1995) Ethanol production by alginate immobilized yeast in a fruidized bed bioreactor J.Chem ,Technol Biotechnol, vol 62, pp 38-45 35 Chen Y, Liu Q, Zhou T, Li B, YaoS, Li A, Wu J, Ying H (2013) Ethanol production by repeated batch and continuous fermentations by S.cerevisiae immobilized in a fibrous bed bioreactor J Microbiol Biotechnol, 23 (4): 511-7 36 Chemier JA, Fowler ZL, Koffas MA, Leonard E (2009) Trends in microbial synthesis of natural products and biofuels Adv Enzymol Relat Areas Mol Biol 76:151-217 112 37 Chun-Zhao L., Feng W , Ou-Yang F (2009) Ethanol fermentation in a magnetically fluidized bed reactor with immobilized Saccharomyces cerevisiae in magnetic particles Bioresource Technology 100, 878-882 38 Connor - Cox E.S.C.O and W.M.Ingledew ̣ (1991) Allevivation of the effects of nitrogen limitation in high gravity worts through increase inoculation rates J.Ind.Microbiol., vol.̃7, pp.̣́89-96 39 Cruz S.H et al (2002) Structural complexity of nitrogen source and fluence on yeast growth and fermentation J inst Brew., vol.108, no.1,pp.54-61 40 Dung M.N., Thu Đ.T.T (2008) Use of immobilized yeast cell in alcohol fermatation from molasses, Science and Technology Development, Vol 11, No 09, pp 90- 99 41 Domeny Z (1998) Continuous secondary fermentation using immobilized yeast Biotechnology letters, vol 20, no.11, pp 1041-1045 42 Doran P.M and J.E.Bailey (1986) Effect of immobilization on growth, fermentation properties and macromolecular composition of Saccharomyces cerevisiae attached to gelatin Biotechnol.Bioeng., vol 28,pp 73-87 43 Echegaray O., Carvalho, J., Fernandes, A., Sato S., Aquarone, E., Vitolo M (2000) Fedbatch culture of Saccharomyces cerevisiae in sugarcane blackstrap molasses: invertase activity of intact cell in ethanol fermentation Biomass and Bioenergy 19, 39-50 44 Ferraro L., Fatichenti F., Ciani M., (2000) Pilot scale vinification process using immobilized Candida stellata cells and Saccharomyces cerevisiae Process Biochemistry, vol.35, p.1125-1129 45 Genisheva Z., Mussatto I.S., Oliveira J.M., Teixeira J.A., (2011) Evaluating the potential of wine –making residues and corn cobs as support materials for cell immobilization for ethanol production Industrial Crops and Products , vol.34, no.1, pp.979-985 46 Gilson, C.D.,Thomas, A., (1995) Ethanol production by alginate immobilised yeast in a fluidised bed bioreactor Journal of Chemical Technology and Biotechnology 62, 38-45 47 Gison C.D and Thomas (1995) Ethanol production by alginate immibolized yeast in a fluidized bed bioreactor J.Chem.Technol Biotechnol., vol.62, pp.38-45 48 Guojun Yuea, b, Jianliang Yua, Xu Zhanga, Tianwei Tana (2012) The influence of nitrogen sources on ethanol production by yeast from concentrated sweet sorghum juice Biomass and Bioenergy ,Volume 39, pages 48-52 113 49 Goksungur Y and Zorlu N (2001) Production of ethanol from beet molasses by CaAlginate immibolized yeast cells in a packed bed bioreactor Turk.J.Biol, vol 25,pp 265275 50 Hahn – Hagerdal B, Galbe M, Gorwa-Grauslund MF, Liden G, Zacchi G (2006) Bioethanol – the fuel of tomorrow from the residues of today Trends in Biotechnology 24 (12) 51 Ho N.W., Chen Z., Brainard A.P., Sedlak M (1999) Successful design and development of genetically engineered Saccharomyces yeasts for effective cofermentation of glucose and xylose from cellulosic biomass to fuel ethanol Adv Biochem Eng Biotechnol 65, 163-92 52 Holcberg I.B.and Margalith P (1981) Alcoholic fermentation by immobilized yeast at high sugar concentrations European J Appl Microbiol Biotechnol 13, pp.133-140 53 Iconomopoulou M., Psarianos K., Kanellaki M., Koutinas A.A., (2002) Low temperature and ambient temperature wine making using freeze dried immobilized cells on gluten pellets Process Biochemistry, vol.37, p 707-717 54 I.Donati, S et al (2005) New hypothesis on the role of alternating sequences in calcium alginate gels Biomacromolecules, vol.6, pp 1031-1040 55 Ingledew W.M and Patterson C.A (1999) Effect of nitrogen source and concentration on the uptake of peptides by lager yeast in continuous culture J.Am.Soc.Brew.Chem., vol.57, no.1, pp.9-17 56 Ji H, Ju J, Zhang X, Tan T (2012) Characteristics of an immobilized yeast cells system using very high gravity for the fermentation of ethanol Appl Biochem, Bio technol 57 Jimoh A (2004) Effect of immobilized material on Saccharomyces cerevisiae AU J.T vol 8, no.2, pp.62-68 58 Jianliang Y., Zhang X., Tan T (2009) Optimization of media conditions for the production of ethanol from sweet sorghum juice by immobilized Saccharomyces cerevisiae Biomass and bioenergy 33, p 521-526 59 Johansen A., Flink J.M.,(1986) Influence of alginate properties and gel reinforcement on fermentation characteristics of immobilized yeast cells Enzyme Microb Technol., vol.8,pp.737-748 60 Kandylis P., Drouza C., Bekatorou A., Koutinas A.A., (2010) Scale – up of extremely low temperature fermentations of grape must by wheat supported yeast cells Bioresource Technology, vol.101, no.19, p.7484-7491 61 Kalmokoff M.L and Ingledew W.M.̣(1985) Evaluation of ethanol tolerance in selected Sacchoromyces strains ASBS Journal, vol.43,no.4,pp.189-196 114 62 Kassim H.C.,(2012) Continuous wine-making with immobilized yeast cells : System analysis and industrial reactor design Toulouse, French : Institut National Polytechnique de Toulouse Kierstan, M And Buck C (1977) The immobilization of Microbial cells, subcellular organelles, and Enzymes in Calcium Alginate Gels Biotechology and bio engineerring, Vol.19, 387-397 64 Kim, S.W nd Kim, E.Y (1990) Development of New Alginate Fiber for the 63 Immobilization of year., Biotchnology Techniques, Vol.10, No 8, 579-584 65 Klibanov A.M., (1983) Immobilized enzym and cells as pratical catalyst Science, vol.219, pp 722-729 66 Koizumi T (2003) The Braxinian ethanol programme: impact on world ethanol and sugar markets, Fao commodity and trade policy research working paper 1, pp 2- 67 Kourkoutas Y., Komaitis M., Koutinas A.A., Kanellaki M.,(2001) Wine production using yeast immobilized on apple pieces at low and room temperatures J.Agric Food Chem., vol.49, pp 1417-1425 68 Krishnan M.S., Blanco M., Shattuck C.K., Nghiem N.P., Davison B.H (2000) Ethanol production from glucose and xylose by immobilized Zymomonas mobilis CP4(pZB5) Appl Biochem Biotechnol 84-86:525-541 69 Lin Y.and Tanaka S (2006), “Ethanol fermentation from biomass resources: current state and prospects”, Appl Microbiol Biotechnol, 69, pp 627- 642 70 Lommi H., Advenainen J., (1990) Method using immobilized yeast to produce ethanol and alcoholic beverages European Patent Application, vol.361, p.165 71 Loukatos P., Kiaris M., Ligas I., Bourgos G., Kanellaki, M., Komaitis M., Koutinas A.A., (2000) Continuous wine-making by g-alumina-supported biocatalyst Quality of the wine and distillates Appl.Biochem Biotechnol., vol.89, pp1-13 72 Mallouchos, A., Komaitis, M., Koutinas, A And Kanellaki, M.(2003) Evolution of Volatile by products during wine fermentations using immobilized cells on grape skins.J.Agric Food Chem., Vol.51, 2402-2408 73 Matsushika A., Inoue H., Watanabe S., Kodaki T., Makino K., Sawayama S (2009) Efficient bioethanol production by a recombinant flocculent Saccharomyces cerevisiae strain with a genome-integrated NADP+-dependent xylitol dehydrogenase gene Appl Environ Microbiol 75(11), 3818-22 115 74 Monte Alegre, R.,Rigo., M.Joekes., I., (2003) Ethanol fermentation of a dilute molasses medium by Saccharomyces cerevisiae immobilized on chrysotile Brazilian Archives of Biology and Technology 46(4), 751-757 75 Nagashima M., Azuma M., Noguchi S., Inuzuka K and Hirotoshi Samejima, (1983) Continuous ethanol fermentation using immobilized yeast cells Biotechnology and Bioengineering, XXVI, 992-997 76 Najafpour G et al (2004) Ethanol fermentation in an immibolized czell reactor using Saccharomyces cerivisiae Bioresource Technology, vol.92, pp.251-260 77 Palmqvist E., Galbe M., Hagerdal B.H (1998) Evalution of cell recycling in continuous fermentation of enzymatic hydrolysates of spruce Sacchromyces cerevisiae and on-line monitoring of glucose and ethanol Appl Microbiol Biotechnol, 50, pp 545- 551 78 Parascandola, P., Alteriis, E.D., Farris, G.A., Budroni, M., and Scardi, V (1992) Behaviour of grape must ferrment saccharomyce cerevisiae immobilized within Insolubilited gelatin Journal of fermenttion and Bioengineering, Vol.74, No.2, 123-125 79 Peiter J Verbelen D.P.,Schutter D., Fillip Delvaux and Kevin J V (2006), Immobilized yeast cell systems for continuous fermentation applications Biotechnol Lett, Biotechnol Leff 28, pp 1515- 1525 80 Phaweni M.et al (2004) The effects of glucose adjunct in high gravity fermentation by Saccharomycer cerevisiae 2036 J.Inst.Brew., vol 98,pp.79-185 81 Pham T.Khoa and L V.V.man.(2003) Continuous fermentation for ethanol production using immobilized yeast cells in alginate gel Asian food science and Technology cooperation and integration for development, Proceeding of the 8th asean food conference, Hanoi, Vietnam 82 Pilgrim C (2009) The global fuel alcohol industry The Alcohol school 2010, 26-30, Toulouse, France 83 Pilgrim C (2009) Status of the worldwide fuel alcohol industry, p.7-17 In ingledew W.M., Kelsall D.R., Austin G.D., and Kluhspies C (ed.), The Alcohol Textbook – 5th edition 84 Plessas S., Bekatorou A., Koutinas A.A., Soupioni M., Banat I.M and Marchant R (2007) Use of Sacharomyces cerevisiae cells immobilized on orange peel as biocatalyst for alcoholic fermentation Bioresource Technology 98, p 860-865 85 Olav Smidsrod and Gudmund Skjak-Braek (1990) Alginate as immobilization matrix for cells Trend in Biotechnology, 8,71-78 116 86 Sanches E N Alhadeff, E M., Rocha-Leão M H M and Pereira Jr., N (1996) Performance of a continuous bioreactor with immobilized yeast cells in the ethanol fermentation of molasses-stillage medium, Biotechnol Lett, 18, pp 91- 94 87 Sheoran A., Yadav B.S., Nigam P and Singh D (1998) Continuous ethanol production from sugarcane molasses using a column reactor of immobilized Sacchromyces cerevisiae HAU-1, J Basic Microbiol 38, pp 123- 128 88 Smidsrod O and Skjak-Braek G (1990) Alginate as immobilization matrix for cells Trends in Biotechnology, 8, 71-78 89 Steinbuchel and Rhee, S K (2005) Alginates from algae Wiley-VCH, Weinheim, pp 30 90 Souza, S.F., Melo, J.S., Deshpande, A and Nadkarni, G.B (1986) Immobilation od yeast cells by adhesion to glass surface sing polyethylenimine Biotechnology Letters ,Vol 8, No 9, , pp 643-648 91 Tataridis, P., Ntagas, P., Voulgaris, I., Nerantzis, E T Production of sparkling wine with immobilized yeast fermentation Technological Educational Institution of Athens 92 Taylor F., Kurantz M J., Goldberg N., Craig J C (1997) Effects of ethanol concentration and stripping temperature on continuous fermentation rate, Appl Microbiol Biotechnol 48, pp 311- 316 93 Ton N.M.Nguyet et al (2008a) Effect of intinal sulfure dioxide content in must on the kinetics of wine primary fermentation using immobilized yeast in calcium alginate gel Tạp chí phát triển KH&CN , Vol.11, No.9, tr 83-90 94 Ton N.M.Nguyet et al (2008c) Effect of intinal ph value of must on the kinetics of wine primary fermentation using immobilized yeast in calcium alginate gel Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ IV Hoá sinh sinh học phân tử phục vụ nông, sinh, y học CNTP , 1517 tháng 10 năm 2008, NXB KH &KT, HN, tra 383-386 95 Thatipamala R et al (1992) Effects of high product and substrate inhibitions on the kinetics and biomass and product yields during ethanol batch fermentation Biotechol Bioeng., vol.40,no.2, pp.289-297 96 Vasconcelos J.N et al (2004) Continuous ethanol production using yeast immibolized on sugar – cane stalks Brazilian Journal of Chemical Engineering, vol 21 no.03, pp.357-365 97 V.Nedovic et al.,(2005) Beer production using immobilized cells Applications of cell immobilization Biotechnology, pp 259-273 117 98 Vertès A.A., Inui M.and Yukawa H (2008) Technological Options for Biological Fuel Ethanol J Mol Microbiol Biotechnol 15:16–30 99 Vesely P et al ̣(2004) The impact of fermentation temperature on yeast reductase activity MBAA TQ, vol.4, no.3, pp.282-292 100 Wendhausen R , Fregonesi A., Moran P J S., Joekes I., Augusto J A R., Tonella E and Althoff, K (2001) Continuous fermentation of sugar cane syrup using immobilized yeast cells Journal of Bioscience and Bioengineering, 91, pp 48- 52 101 Walsh P.K et al (1996) Growth patterns of Saccaromyces cerevisiae microcolonies in alginate and carrageenan gel particles: Effect of physycal and chemical properties of gels Enzyme and Microbial Technology, vol.18, pp.366-372 102 Yamagiwa K., Shimizu Y., Kozawa T., Onodera M, Ohkawa A.,(1992) Formation of calcium-alginate gel coating on biocatalyst immobilization carrier Journal of chemical engineering of japan, vol.25, no.6, pp723-728 103 Yajima, M And Yokotsuka, K Volatile (2001) Compound Formation in White Wines Fermented using Immobilized and Free yeast Am J.E nol.Vitrc Vol.25, No.3, 210-218 104 Yao W., Wu X., Zhu., Sun B., Zhang Y.Y., Miller C (2011) Bacterial cellulose membrane- A new support carrier for yeast immobilization for ethanol fermentation Process biochemistry , vol.46, no.10, pp 2054-2058 105 Yekta G and Nese orlu (2001) Production of ethanol from beet molasses by Ca-Alginat immobilized yeast cells in a packed-bed bioreactor Turk J Biol 25, pp 265- 275 106 YuJ, Zhang X, Tan T (2007) An novel immobilization method of Saccharomyces cerevisiae to sorghum bagasse for ethanol production J Biotechno, 129(3): 415-20 Internet 107 Renewable Fuels Association 2007 Industry statistics http://www.ethanolrfa.org/industry/statistics 108 http://www.cuocsongviet.com.vn/index.asp?act=detail&mabv=7944&/Braxin-cuongquoc-xuat-khau-con-nhien-lieu.csv 109 http://www.marketresearchanalyst.com/2008/01/26/world-ethanol-production-forecast2008-2012/ 110 World ethanol production forcast 2008: 2012, 111 http://vietbao.vn/Kinh-te 118 112 http://www2.hcmuaf.edu.vn/data/nhtri/Chuong%205%20Cac%20polysacharide%20va%2 0chat%20lam%20ngot%20thay%20the%20%5BCompatibility%20Mode%5D.pdf 113 http://vi.wikipedia.org/wiki/Carrageenan 114 http://text.123doc.vn/text-doc/82608-phu-gia-tao-cau-truc-trong-thuc-pham.htm 115 http://www.carrageenan.info/ 116 http://vi.wikipedia.org/wiki/Carrageenan 117 http://vienhoahoc.ac.vn/PrintPreview.aspx?ID=278 118 http://yume.vn/nhi46cnsh/article/carrageenan-chuc-nang-va-ung-dung.35D0A8F2.html 119 http://www.foodnk.com/phu-gia-tao-gel-tao-dac-carrageenan.html 120 http://www.doko.vn/luan-van/mot-so-loai-phu-gia-tao-cau-truc-278855 121 http://www.foodnk.com/phu-gia-lam-day-lam-dac-alginate.html 119 PHỤ LỤC Danh mục thiết bị mô hình thiết bị lên men liên tục quy mô 500 lít ethanol/ ngày STT Tên thiết bị Số lượng Tính nằng kỹ thuật Thùng rửa sinh khối 01 Vật liệu inox SUS 304, độ dày 1,5 mm, thể tích 50 lít Thiết bị tạo hạt tế bào cố định 01 Vật liệu inox SUS 304, độ dày (gồm phụ kiện: thùng chứa 2mm, tạo hạt tế bào kích thước tế bào dung dịch gel, thùng 50,5 mm, chế tạo theo vẽ chứa hạt dung dịch CaCl2, thiết kế Công suất 1000 kg hạt/ thùng gắn kim phun, bơm định ngày lượng, giá đỡ toàn hệ thống) Bơm định lượng cho hệ thống 01 Xuất xứ: Ý Dải lưu lượng: 100- thiết bị lên men liên tục 300 lít/ Vật liệu đầu bơm inox SUS 316 Thiết bị lên men liên tục 1200 12 Vật liệu inox SUS 304, độ dày lít 2mm Chế tạo theo vẽ thiết kế: thể tích 1200 lít, trụ đáy côn, có giá đỡ hạt tế bào cố định, có van đáy, nắp đậy, ống cắm nhiệt kế, van ống chảy tràn kết nối thiết bị, van lấy mẫu ống kết nối 120 121 122 123 ... dịch lên men 30% w/v) Bảng 3.28 Khả lên men tế bào cố định trình lên men liên tục 74 (tỷ lệ hạt tế bào cố định: thể tích dịch lên men 40% w/v) Bảng 3.29 Khả lên men tế bào cố định trình lên men. .. lệ hạt tế bào cố định: thể tích dịch lên men 50% w/v) Bảng 3.30 Khả lên men tế bào nấm men cố định trình lên 76 men liên tục Bảng 3.31 Khả lên men tế bào nấm men cố định trình lên 78 men liên... tế bào cố định 69 3.3.4 Đánh giá hoạt lực lên men tế bào cố định theo thời gian lên men 71 3.4 Xây dựng quy trình lên men ethanol từ rỉ đường theo phương pháp lên 73 men liên tục nhờ tế bào cố