Rỉ mật củ cải đường (Beet Sugar Molasses) CAS: 977001-99-2

Nghiên cứu này khảo sát việc tăng cường quá trình lên men acetone–butanol–ethanol (ABE) từ rỉ đường mía, sử dụng chủng Clostridium beijerinckii TISTR 1461 được cố định trên các đoạn thân sen (LS). Các thành phần hóa học chính bao gồm rỉ đường mía (cơ chất chủ yếu, giàu các loại đường có thể lên men như sucrose, glucose và fructose), butanol (sản phẩm mục tiêu chính, một loại nhiên liệu sinh học ưu việt với mật độ năng lượng cao đạt 29,2 MJ/L), acetone và ethanol (các sản phẩm phụ của quá trình lên men ABE), cùng với axit acetic và axit butyric (các chất trung gian được tạo ra trong giai đoạn tạo axit và sau đó được tái hấp thụ trong giai đoạn tạo dung môi). Nghiên cứu cũng xem xét các nguyên tố vi lượng—cụ thể là ZnSO₄, MnSO₄ và FeSO₄ (ở nồng độ 0,01 g/L)—và nhận thấy chúng gây tác động tiêu cực ngoài dự kiến đến quá trình sản xuất butanol, có thể do nồng độ ion kim loại đã quá cao trong rỉ đường. Ngược lại, ammonium acetate (2,2 g/L) đóng vai trò là chất đệm hiệu quả, giúp tăng nồng độ butanol, tổng nồng độ ABE và năng suất butanol thêm 8–11%. Quá trình lên men tiếp tục được tối ưu hóa bằng cách thay đổi nồng độ đường ban đầu; trong đó, mức 80 g/L mang lại nồng độ butanol (19,65 g/L) và năng suất (0,55 g/L·h) cao nhất. Để nâng cao hiệu suất, phương pháp tách khí (gas stripping - GS) đã được tích hợp nhằm thu hồi sản phẩm ngay trong quá trình lên men; phương pháp này giúp loại bỏ có chọn lọc các dung môi ABE dễ bay hơi trong khi vẫn giữ lại các axit hữu cơ và chất dinh dưỡng, qua đó giảm thiểu độc tính của butanol và thúc đẩy sản xuất. Cấu hình hiệu quả nhất là sự kết hợp giữa lên men mẻ bổ sung (cấp môi trường chứa 150 g/L đường với tốc độ 25 mL/h, bắt đầu từ giờ thứ 3) và phương pháp GS; kết quả đạt được là nồng độ butanol tổng cộng 23,04 g/L, nồng độ ABE 35,91 g/L, năng suất butanol 0,64 g/L·h và hiệu suất chuyển hóa butanol 0,30 g/g—tăng 14–15% so với quy trình lên men mẻ bổ sung không sử dụng GS. Các kết quả nghiên cứu chứng minh rằng việc sử dụng thân sen (LS) giá rẻ làm vật liệu mang cố định vi sinh vật, kết hợp với thu hồi sản phẩm bằng phương pháp tách khí trong chế độ lên men mẻ hoặc mẻ bổ sung, giúp tăng đáng kể hiệu suất sản xuất butanol từ rỉ đường mía.