소개글
"쌀 이용 바이오에탄올 효율적 제조 방법"에 대한 내용입니다.
목차
1. 바이오 에탄올 생산을 위한 전분계 물질 활용 실험
1.1. 바이오 에너지의 이해와 공정 해석
1.2. 전분계 물질(감자, 고구마, 옥수수)에 대한 외부 변수(시간, 온도, pH) 영향 분석
1.3. 바이오 에탄올 생산의 경제성 평가
1.4. 최적 바이오 에탄올 생산 조건
2. 쌀을 이용한 바이오 에탄올 추출 실험
2.1. 물리적 전처리 공정(습식분쇄)
2.2. 산 가수분해 조건 최적화
2.3. 당화 및 발효 공정 분석
2.4. 분별증류 공정 최적화
2.5. 결과 분석 및 결론
3. 참고 문헌
본문내용
1. 바이오 에탄올 생산을 위한 전분계 물질 활용 실험
1.1. 바이오 에너지의 이해와 공정 해석
바이오 에너지는 식물과 미생물의 광합성에 의하여 생성되는 식물체, 균체와 이를 먹고 살아가는 동물체를 포함하는 생물유기체를 말하며, 이를 에너지로 사용하는 것을 의미한다. 따라서, 바이오 에너지 제품은 바이오 에탄올, 바이오 디젤, 바이오 가스, 그리고 바이오 매스의 직접연소에 의한 열 및 전기를 포함한다.
바이오 에너지 기술은 전통적인 화석연료를 대체할 수 있는 환경친화적인 대안으로 주목받고 있다. 바이오 에너지는 재생 가능한 자원인 바이오 매스를 활용하여 생산되므로, 화석연료 고갈과 환경오염 문제를 해결할 수 있는 방안으로 여겨진다. 바이오 에너지 생산 공정은 바이오 매스의 종류와 특성에 따라 다양한 형태로 이루어지며, 대표적인 공정으로는 당화·발효를 통한 바이오 에탄올 생산, 유지류로부터 바이오 디젤 생산, 혐기소화를 통한 바이오 가스 생산 등이 있다.
특히 바이오 에탄올은 바이오 에너지 분야에서 가장 활발하게 연구되고 있는 분야로, 사탕수수, 옥수수, 밀, 감자와 같은 전분계 및 당질계 작물을 원료로 발효와 증류 과정을 거쳐 생산된다. 최근에는 셀룰로오스계 바이오 매스인 목재와 농·축산 부산물을 활용한 2세대 바이오 에탄올 생산 기술도 개발되고 있다. 바이오 에탄올은 수송용 연료로 사용되어 화석연료 대체와 온실가스 감축에 기여할 수 있다.
바이오 에너지 생산 공정은 크게 전처리, 당화, 발효, 증류 등의 단계로 구성된다. 전처리 단계에서는 바이오 매스의 구조적 특성을 변화시켜 당화 및 발효 효율을 높인다. 당화 단계에서는 전분이나 셀룰로오스를 효소 반응을 통해 포도당으로 분해하고, 발효 단계에서는 미생물을 이용하여 포도당을 에탄올로 전환한다. 마지막으로 증류 단계에서는 에탄올과 물의 끓는점 차이를 이용하여 에탄올을 정제한다.
바이오 에너지 생산 공정은 원료 특성, 전처리 방식, 당화 및 발효 조건, 정제 공정 등 다양한 요인에 의해 영향을 받는다. 따라서 각 공정 단계에서의 최적화가 필요하며, 이를 통해 에너지 수율과 경제성을 향상시킬 수 있다. 현재 바이오 에너지 기술은 지속적인 연구개발을 통해 기술적·경제적 경쟁력을 확보하고 있으며, 미래 지속가능한 에너지 체계 구축을 위한 중요한 수단으로 기대되고 있다.
1.2. 전분계 물질(감자, 고구마, 옥수수)에 대한 외부 변수(시간, 온도, pH) 영향 분석
전분계 물질(감자, 고구마, 옥수수)에 대한 외부 변수(시간, 온도, pH) 영향 분석은 다음과 같다.
시간 변수에 따른 영향을 보면, 초기 3일까지는 에탄올 수율이 지속적으로 증가하다가 그 이후에는 오히려 감소하는 경향을 보였다. 감자의 경우 3일 째 수율이 81%까지 상승했지만 이후 7일 째에는 49%까지 떨어졌다. 옥수수의 경우도 유사한 패턴을 보였는데, 3일에 76%까지 올랐다가 7일 째에는 34%로 크게 감소했다. 고구마 역시 3일에 69%까지 상승했다가 7일 째에는 40%로 낮아졌다. 이를 통해 전분계 물질을 이용한 바이오에탄올 생산에...
참고 자료
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♦ 한국농촌경제연구원
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