소개글
"쌀을 이용한 바이오 에탄올 제조 실험 과정"에 대한 내용입니다.
목차
1. 바이오에탄올 제조
1.1. 쌀을 이용한 바이오에탄올 제조
1.1.1. 전처리 공정
1.1.2. 당화 및 발효 공정
1.1.3. 증류 공정
1.2. 냉각수 적용 증류장치를 이용한 바이오에탄올 증류
1.2.1. 증류 장치 제작
1.2.2. 증류 공정 진행
1.2.3. 에탄올 농도 및 수율 측정
1.3. 바이오에탄올의 효율 및 활용
1.3.1. 원료별 에탄올 추출량 비교
1.3.2. 바이오에탄올의 연료 활용성
2. 참고 문헌
본문내용
1. 바이오에탄올 제조
1.1. 쌀을 이용한 바이오에탄올 제조
1.1.1. 전처리 공정
전처리 공정은 바이오에탄올 제조 과정에서 매우 중요한 단계이다. 원료가 되는 쌀은 물리적으로 분쇄하여 가용 표면적을 늘리는 과정이 필요하다. 이를 위해 본 실험에서는 쌀에 물 10ml를 첨가하여 30분간 침지한 후 막자사발을 이용해 분쇄하였다. 수분함량이 높을수록 에탄올 추출 능력이 떨어지기 때문에 분쇄 후 건조 과정을 거치게 된다. 이렇게 건조된 분쇄 쌀은 산 가수분해 과정에 투입된다. 산 가수분해 과정에서는 DI water 100ml에 분쇄된 쌀을 넣고, HCl(10wt%)을 각각 0ml, 1ml, 3ml, 5ml 첨가하여 160도에서 5분간 열처리하였다. 이를 통해 적절한 효소의 활성화와 추출 에탄올 농도 차별화를 도모하였다. 다만 효소량 차이 조건의 실험에서는 HCl을 사용하지 않았다. 이러한 전처리 공정을 통해 원료의 물리적 분쇄와 화학적 가수분해가 이루어지게 된다.
1.1.2. 당화 및 발효 공정
당화 및 발효 공정은 효소를 이용하여 쌀로부터 포도당을 추출하고, 이를 발효시켜 에탄올을 생산하는 과정이다. 먼저 산 가수분해 과정을 통해 쌀의 전분을 glucose로 분해한다. 이때 HCl을 첨가하여 적절한 산성 환경을 유지함으로써 효소의 활성을 높인다. 산 가수분해 후 pH를 측정하여 적절한 범위(pH 4)에 있는지 확인한다.
그 다음 셀룰라아제 효소를 투입하여 당화 과정을 진행한다. 효소의 양은 1-3 ml 정도가 적절한 것으로 나타났는데, 효소의 양보다는 효소가 충분히 작용할 수 있는 시간(90분)이 더 중요한 것으로 확인되었다. 당화가 끝나면 발효를 위해 이스트를 0.1g 첨가하고, 35°C 환경에서 120시간 동안 발효를 진행한다.
발효 과정을 통해 glucose가 에탄올로 전환된다. 발효 시 pH 4 조건에서 가장 높은 에탄올 농도가 확인되었는데, 강산성(pH 1) 조건에서는 오히려 효소의 활성이 저하되어 에탄올 수율이 감소하였다. 따라서 적절한 산 농도와 pH 조절이 중요한 것으로 나타났다.
1.1.3. 증류 공정
증류 공정은 혼합물에서 에탄올을 분리해내는 중요한 과정이다. 에탄올과 물의 끓는점 차이를 이용하여 에탄올을 선택적으로 분리하는 방법이다.
먼저 발효 공정을 거친 에탄올 혼합용액을 핫플레이트를 이용하여 80℃까지 가열한다. 에탄올의 끓는점이 78.37℃, 물의 끓는점이 100℃인 점을 이용하여 에탄올이 먼저 기화되어 증기...
참고 자료
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