소개글
"쌀, 당화, 발효, 바이오에탄올"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
1.1. 바이오에탄올의 정의
1.2. 바이오에탄올의 사용처
1.3. 기존의 바이오에탄올 제작 방법
1.4. 본인의 설계에 대한 차별성
2. 실험
2.1. 준비물
2.2. 바이오에탄올 제조
2.3. 바이오에탄올 분석
3. 결과 및 해석
3.1. 결과값
3.2. 이러한 결과가 도출된 이유
4. 냉각수 적용 증류장치를 이용한 바이오에탄올 증류 공정
4.1. 실험 구성 및 원리
4.2. 증류 장치 제작
4.3. 증류 공정 진행
4.4. 에탄올 농도 측정
5. 결과 및 토의
5.1. 증류 결과
5.2. 토의 및 고찰
6. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
1.1. 바이오에탄올의 정의
바이오 에탄올이란, 식물이 생산하는 바이오 매스를 에탄올 및 부탄올을 포함하는 에너지 연료용 알코올을 말한다. 식물과 미생물, 효소를 발효시켜 주로 생산한다. 바이오 에탄올은 대체 연료로 사용하기 위해서 계발되었다.
1.2. 바이오에탄올의 사용처
바이오 에탄올의 사용처는 대체 연료로 사용되고 있다. 바이오 에탄올은 실제 차량용 연료로 휘발유, 경유와 혼합하여 사용되고 있다. 또한 바이오 에탄올은 난방용 연료로도 사용되고 있다. 하지만 바이오 에탄올의 연소만으로는 충분한 열을 얻기 어렵기 때문에, 다른 연료와 혼합하여 사용되고 있다. 즉, 바이오 에탄올은 현재의 에너지원을 대체하기 위해 계발되었으며, 주로 석유, 천연가스 자원을 대체하는 용도로 사용되고 있다.
1.3. 기존의 바이오에탄올 제작 방법
기존의 바이오에탄올을 제작하는 방법은 다음과 같다.
바이오 에탄올의 원료는 기술의 개발과 함께 변화되고 있다. 1세대 원료는 농작물, 콩, 옥수수가 대표적으로 사용되었으며, 2세대는 목재류, 3세대는 해조류를 이용하여 바이오 에탄올을 제조해왔다. 최종적으로 에탄올이 되는 원료는 당이다. 5탄당, 6탄당이 효모를 통해 발효되어 에탄, 부탄 등 알코올 원료가 된다.
세대수의 증가는 원료로 사용이 가능한 물질들을 넓혀나가는 과정이었지만, 목재, 해조류보다 곡물에 많은 당이 포함되어 있다는 사실은 변함없다. 곡물을 통해서 더 많은 수득이 이루어지는 것도 사실이며, 심지어 목질계, 해조류의 경우 전처리 과정도 필요로한다. 세포벽을 부수고, 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스로 제조해야만 당화가 가능하다. 이 과정에서 리그닌은 당화를 방해하는 성분이며, 기본적으로 목질계는 낮은 당 함유량 때문에 최대한 높은 수율을 위해서 자일로스도 당화시키기 위한 효소의 개발이 진행되고 있다. 전처리는 산, 염기, 열수 등을 이용해서 진행된다. 이 전처리 과정은 목질계 에탄올 생산비용 중 원료 다음으로 높은 비용을 차지한다. 대량의 원료에 전처리를 진행하는 과정은 그렇게 이상적으로 진행되지 않고 많은 공정을 수반한다.
목질계, 전분질계 원료에서 필요한 당화 과정은 2가지로 나뉘어진다. 분리 당화와 동시 당화로 구분되며 각각 장단점을 가지고 있다. 동시 당화의 경우 당화와 발표를 동시에 진행하는 방식이다. 이론상 2공정을 한 번에 진행하기 때문에 공정이 단순해지는 장점이 있으며, 생성된 포도당은 바로 소모되기에 효소 저해가 일어나지 않는 장점을 가진다. 하지만 두 가지 반응의 최적의 조건(온도, 산도 등)은 다르기에 최대 수율을 위한 조건은 아니다. 반대로 당화와 발효가 따로 이루어지는 분리 당화의 경우 당화와 발효가 최적에서 조건에서 수행된다는 장점을 가지지만, 당화가 진행되면서 중간 생성물인 셀로바이오스, 최종 생성물인 포도당이 효소의 작용을 저해함으로써 낮은 당 전환 효율을 유발한다.
1.4. 본인의 설계에 대한 차별성
제한된 상황 속에서 실험을 진행했을 때, 전처리가 존재하지 않는 1세대 바이오 에탄올 원료를 사용하였다. 과거의 2세대 바이오 에탄올 원료로 바이오 에탄올을 제작해본 경험을 토대로 이번 실험을 설계하였다. 우선 목질계 원료를 사용한 경우, 전처리 과정을 필수로 했다. 작년의 실험에서는 산과 염기 전처리를 비교했었다. 두 과정 모두 절대적인 당 함유량이 적은 관계로 수득량이 매우 적게 나왔다. 그러한 경험을 배경으로 절대적인 당 함량이 높은 쌀을 사용했으며, 당 성분 증가를 위해서 쌀을 조리 후 사용하였다. 이는 기존 연구와 달리 전처리 과정이 없이도 높은 수득량을 얻을 수 있다는 차별성이 있다."
2. 실험
2.1. 준비물
발효 용기, 발효 이스트, 글루건 스틱, 실리콘 튜브, 드라이버, 냄비 등 집에 있는 물품이 준비물이다"
2.2. 바이오에탄올 제조
발효 통 안에 취사 쌀 500...
참고 자료
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