MỤC LỤC ( Luận văn dài 69 trang co file word) Lời cảm ơn . i Lời mở đầu ii Danh mục các hình vii Danh mục các bảng . ix Danh mục các sơ đồ . x Các chữ viết tắt . xi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU . 1 1.1. Giới thiệu về nguyên liệu sản xuất . 1 1.1.1. Nguồn gốc và tình hình phát triển của ngành điều Việt Nam 1 1.1.2. Yêu cầu về sinh thái của cây điều . 2 1.1.3. Các thành phần của trái điều 3 1.1.4. Tanin trong trái điều . 5 1.1.5. Các nghiên cứu về tận dụng trái điều 6 1.2. Tổng quan về cồn 8 1.2.1. Một số chế phẩm từ cồn . 10 1.2.2. Sản xuất cồn . 10 1.2.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cồn 12 1.3. Tổng quan về nấm men Saccharomyces cerevisiae 16 1.3.1. Hình dạng, cấu tạo và sinh sản . 16 1.3.2. Các giai đoạn sản xuất Saccharomyces cerevisiae thương phẩm 18 1.3.3. Lên men rượu từ nấm men . 19 1.4. Công nghệ làm khan cồn 21 1.4.1. Phương pháp chưng cất 21 1.4.2. Phương pháp dùng chất hấp phụ chọn lọc 24 1.4.3. Phương pháp sử dụng màng pervaporation . 25 1.5. Sơ lược về vật liệu zeolite 27 1.5.1. Giới thiệu về zeolite . 27 1.5.2. Phân loại zeolite . 27 1.5.3. Sự hình thành cấu trúc zeolite 28 1.5.4. Tính chất chọn lọn hình dạng của zeolite 30 1.5.5. Phương pháp tổng hợp zeolite A 33 1.6. Một số nghiên cứu liên quan đến đề tài . 35 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM . 37 2.1. Vật liệu nghiên cứu . 37 2.2. Thiết bị và dụng cụ . 37 2.3. Phương pháp nghiên cứu 37 2.4. Phương pháp tiến hành . 39 2.4.1. Thí nghiệm 1: Tổng hợp zeolit 3A . 39 2.4.2. Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của hai loại men: men rượu và men ép tới quá trình lên men 42 2.4.3. Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của các tỉ lệ men đến sự lên men . 43 2.4.4. Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình làm khan cồn bằng zeolit 3A ở pha lỏng 44 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 46 3.1. Kết quả tổng hợp zeolite 3A . 46 3.2. Kết quả khảo sát khả năng lên men của hai loại men . 47 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các tỉ lệ men đến khả năng lên men . 50 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng làm khan cồn của zeolite ở pha lỏng . 52 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5 4.1. Kết luận . 54 4.2. Đề nghị . 54 Tài liệu tham khảo . 55 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Hoa và trái điều 1 Hình 1.2: Hình dạng và cấu tạo trái điều 3 Hình 1.3: Một số sản phẩm từ nước điều 7 Hình 1.4: Hình dạng và cấu tạo của nấm men Saccharomyces cerevisiae . 16 Hình 1.5: Sự sinh sản vô tính ở nấm men Saccharomyces cerevisiae. 17 Hình 1.6: Cơ chế sinh sản hữu tính ở nấm men Saccharomyces cerevisiae 18 Hình 1.7: Sơ đồ sản xuất cồn tuyệt đối theo phương pháp trích ly ở Brazil 22 Hình 1.8: Thiết bị chưng cất phân tử 23 Hình 1.9: Nguyên tắc hoạt động của thiết bị loại màng pervaporation 25 Hình 1.10: Cấu trúc cơ bản của zeolite . 28 Hình 1.11: Các đơn vị cấu trúc thứ cấp (SBU) trong cấu trúc của zeolite. 29 Hình 1.12: Sơ đồ minh họa quá trình hình thành Zeolite 29 Hình 1.13: Sự chọn hình dạng chất tham gia phản ứng 30 Hình 1.14: Sự chọn lọc hình dạng sản phẩm phản ứng. 30 Hình 1.15: Sự chọn lọc sản phẩm theo trạng thái tạo thành của hợp chất trung gian . 31 Hình 2.1: Mô hình thí nghiệm trao đổi cation giữa zeolite 4A với KCl 40 Hình 2.2: Sơ đồ tia tới và tia phản xạ trên tinh thể. 41 Hình 2.3: Mô hình thí nghiệm chưng cất thu hồi cồn từ dịch điều lên men . 43 Hình 2.4: Mô hình thí nghiệm làm khan cồn 45 Hình 3.1: Phổ XRD của zeolit 3A 46 Hình 3.2: Zeolit 3A dạng cầu. 47 Hình 3.3: Biến thiên độ Brix khi sử dụng hai loại men . 48 Hình 3.4: Lượng cồn 400 thu được sau chưng cất. 49 Hình 3.5: Biến thiên độ Brix của 3 mẫu ở các tỉ lệ men khác nhau. 50 Hình 3.6: Lượng cồn 400 thu được của 3 mẫu 52 Hình 3.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới khả năng làm khan cồn. 52 Hình 3.8: Nồng độ cồn sản phẩm sau các lần hấp phụ 53 Bảng 1.1: Thành phần hóa học có trong 100g quả điều tươi. 4 Bảng 1.2: Đặc trưng hóa lý của dịch trái điều . 5 Bảng 1.3: Yêu cầu chỉ tiêu chất lượng của cồn thực phẩm. 9 Bảng 1.4: Phân loại cồn theo TCVN 1052 – 71 9 Bảng 1.5: So sánh ưu – nhược điểm của các phương pháp làm khan cồn. 26 Bảng 2.1: Bố trí thí nghiệm 2. 42 Bảng 2.2: Bố trí thí nghiệm 3. 43 Bảng 3.1: Kết quả biến thiên độ Brix ở hai loại men 47 Bảng 3.2: Thể tích và hiệu suất thu hồi cồn của 2 loại men sau chưng cất lần 1. 49 Bảng 3.3: Biến thiên độ Brix ở các tỉ lệ men 50 Bảng 3.4: Lượng cồn thu được sau chưng cất lần 1 và lần 2 của 3 mẫu 51 DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1: Quy trình sản xuất cồn. 11 Sơ đồ 1.2: Quy trình tổng hợp zeolit A từ Kaolin . 33 Sơ đồ 1.3: Quy trình tổng hợp zeolit 3A từ nguồn hóa chất cơ bản 34 Sơ đồ 1.4: Quy trình đề nghị lên men rượu vang điều 35 Sơ đồ 1.5: Quy trình đề nghị sản xuất cồn thô từ trái điều giả 36 Sơ đồ 2.1: Sơ đồ thực hiện đề tài 38 LỜI MỞ ĐẦU Để đảm bảo an ninh năng lượng, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững, trong vài thập kỷ qua, nhiều quốc gia đã tập trung nghiên cứu và sử dụng nhiên liệu sinh học (NLSH) để thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch, tiến tới xây dựng một ngành nhiên liệu sạch tại quốc gia mình. Các dạng nhiên liệu sạch như thủy năng, năng lượng nguyên tử, đặc biệt là các dạng năng lượng tái tạo được như năng lượng mặt trời, năng lượng gió và NLSH đang được đầu tư phát triển trên khắp thế giới [13]. Trước nhu cầu về nhiên liệu rất lớn cũng như trước tình trạng ô nhiễm môi trường hiện nay, Chính phủ Việt Nam đã xác định NLSH là ngành công nghiệp mũi nhọn cần được ưu tiên đầu tư và phát triển để giảm bớt sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch. Đề án phát triển NLSH đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025 của Bộ Công thương đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tháng 11-2007. Việt Nam là một nước có nền kinh tế nông nghiệp tương đối phát triển với thế mạnh là ngành trồng trọt, đặc biệt là ngành điều với sản lượng điều xuất khẩu đứng đầu trên thế giới và những năm gần đây kim ngạch xuất khẩu điều tăng liên tục [11]. Bên cạnh đó, ngành trồng trọt rau củ quả cũng phát triển rất mạnh nên đây là một lợi thế rất lớn để phát triển NLSH. Với một diện tích trồng điều rộng lớn trải dài từ Đông nam bộ đến Tây nguyên và duyên hải miền trung, nước ta đang có một tiềm năng lớn về nguyên liệu để sản xuất etanol từ thịt trái điều. Trước đây, thịt trái điều sau khi thu hoạch lấy hạt thì chỉ một phần nhỏ được sử dụng để làm thức ăn cho gia súc, còn phần lớn bị bỏ đi như là một phế phẩm trong nông nghiệp, nên không mang lại hiệu quả kinh tế cao và rất lãng phí [16]. Trong khi đó, nếu dùng thịt quả điều để sản xuất cồn (ethanol) tuyệt đối làm phụ gia pha xăng sẽ tận dụng được nguồn nguyên liệu này, giúp tiết kiệm cho ngân sách quốc gia hàng nghìn tỷ đồng từ việc nhập khẩu xăng dầu, làm giảm thâm hụt thương mại ( phần lớn lượng xăng dầu của nước ta đang phải nhập khẩu, mà nguyên liệu dầu thô lại ít ỏi ). Hiện nay, các nước đang sản xuất ethanol từ phế phẩm nông nghiệp như Mỹ, Hàn Quốc, Brazil và thậm chí Thái Lan, Trung Quốc, Philippin đã sản xuất được Ethanol để pha trộn với xăng [15]. Ở Việt Nam , việc sản xuất ethanol từ thịt trái điều để làm phụ gia pha vào xăng mới chỉ dừng lại ở khuôn khổ phòng thí nghiệm, một số ít ở quy mô nhỏ lẻ và chưa được ứng dụng rộng rãi. Do đó, đề tài: “Nghiên cứu – khảo sát khả năng sản xuất cồn tuyệt đối từ dịch ép trái điều bằng phương pháp chưng cất và hấp phụ” có khả năng ứng dụng rộng rãi trên quy mô công nghiệp, sản xuất phụ gia pha xăng mang lại hiệu quả kinh tế cao. Trong đồ án này, rây phân tử zeolit 3A được tổng hợp từ nguồn hóa chất Việt Nam để làm chất hấp phụ. Các yếu tố về loại men, lượng men bổ sung và nhiệt độ hấp phụ để sản xuất cồn nhiên liệu từ dịch điều đã được nghiên cứu và thảo luận.
