Nghiên cứu ứng dụng sóng siêu âm để tăng cường quá trình thuỷ phân cơ chất trong sản xuất ethanol từ gạo

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HUỲNH THÁI NGUYÊN NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SĨNG SIÊU ÂM ĐỂ TĂNG CƯỜNG Q TRÌNH THUỶ PHÂN CƠ CHẤT TRONG SẢN XUẤT ETHANOL TỪ GẠO Chuyên ngành : Công nghệ Thực phẩm Đồ uống LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : PGS TS Lê Văn Việt Mẫn Cán chấm nhận xét : PGS TSKH Ngô Kế Sương Cán chấm nhận xét : TS Trần Bích Lam Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN V ĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 02 tháng 02 năm 2010 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, PGS TS Lê Văn Việt Mẫn, tận tình bảo, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm động viên em suốt thời gian thực luận văn Em xin cảm ơn thầy cô giáo môn Công nghệ Thực phẩm tạo điều kiện tốt để em hồn thành luận văn Tơi cảm ơn anh chị bạn làm phịng thí nghiệm, người đóng góp ý kiến bổ ích cho tơi q trình thực đề tài Cuối cùng, xin cảm ơn người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp, người ln chỗ dựa vững ủng hộ suốt thời gian thực luận văn Đại học Bách khoa Tp.HCM TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Trong thời gian gần đây, ứng dụng sóng siêu âm nghiên cứu ứng dụng lĩnh vực khác công nghệ thực phẩm Trong nghiên cứu này, chúng tơi sử dụng sóng siêu âm để tăng cường trình thủy phân chất sản xuất ethanol từ gạo Hỗn hợp huyền phù bột gạo xử lý siêu âm khoảng thời gian từ 30÷150 giây với ba mức cơng suất khác nhau: 150W, 225W, 300W Hiệu trình thuỷ phân chất đánh giá thông qua hai hàm mục tiêu hiệu suất thuỷ phân tinh bột gạo hàm lượng nitơ amin tự (FAN) có dịch thủy phân tinh bột Xử lý siêu âm thời gian 120 giây với cơng suất 300W trước hồ hố, dịch hoá làm tăng hiệu suất thuỷ phân tinh bột gạo đến 16% so với mẫu đối chứng (không xử lý siêu âm) Trong đó, xử lý siêu âm thời gian 82 giây với công suất cao kết hợp đồng thời với xử lý enzyme Termamyl làm tăng hiệu suất thuỷ phân 15% (so với mẫu đối chứng) Như vậy, kết hợp xử lý siêu âm sản xuất ethanol cải thiện chi phí sản xuất LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Huỳnh Thái Nguyên Ngày, tháng, năm sinh: Ngày 10 tháng 09 năm 1982 Địa liên lạc: 237/4/27 Hịa Bình, Hiệp Tân, Tân Phú, Tp.HCM Nơi sinh : Phú Yên QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Từ năm 2000 đến 2005: Sinh viên, trường Đại học Bách khoa-Đại học Đà Nẵng Từ năm 2007 đến nay: Học viên cao học, trường Đại học Bách khoa-Đại học Quốc gia Tp.HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC Từ năm 2005 đến nay: Giảng viên, trường Cao đẳng Công nghiệp Thực phẩm Tp.HCM -i- MỤC LỤC Chương Giới thiệu .1 Chương Tổng quan tài liệu .3 2.1 Gạo thành phần hoá học 2.1.1 Cấu tạo hạt gạo 2.1.2 Thành phần hoá học .6 2.2 Công nghệ sản xuất ethanol từ gạo 2.2.1 Qui trình sản xuất 2.2.2 Thuyết minh qui trình 10 2.2.2.1 Nghiền nguyên liệu 10 2.2.2.2 Hồ hóa nguyên liệu 10 2.2.2.3 Dịch hóa nguyên liệu 11 2.2.2.4 Đường hóa nguyên liệu 12 2.3 Sóng siêu âm ứng dụng cơng nghệ thực phẩm .16 2.3.1 Đại cương sóng siêu âm 16 2.3.2 Thiết bị siêu âm .17 2.3.3 Ứng dụng sóng siêu âm công nghệ thực phẩm 19 2.3.3.1 Hỗ trợ trình vật lý chế biến thực phẩm 19 2.3.3.2 Hỗ trợ trình hoá lý chế biến thực phẩm .21 2.3.3.3 Phân cắt depolymer hoá chuổi polysaccharide 24 2.3.3.4 Ảnh hưởng siêu âm đến hoạt tính enzyme 27 2.4 Ứng dụng sóng siêu âm trình sản xuất ethanol .29 2.4.1 Qui trình cơng nghệ sản xuất ethanol có sử dụng sóng siêu âm .29 2.4.2 Ảnh hưởng xử lý siêu âm đến trình sản xuất ethanol 30 - ii - Chương Nguyên liệu phương pháp nghiên cứu .35 3.1 Nguyên liệu hoá chất 35 3.2 Nội dung phương pháp nghiên cứu 37 3.2.1 Khảo sát nguyên liệu .37 3.2.2 Xử lý siêu âm huyền phù bột gạo 38 3.2.2.1 Qui trình sản xuất dịch thủy phân có xử lý siêu âm .38 3.2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu xử lý huyền phù bột gạo .39 3.2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng công suất xử lý siêu âm đến hiệu xử lý huyền phù bột gạo 40 3.2.2.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu xử lý huyền phù bột gạo .40 3.2.3 Xử lý siêu âm kết hợp đồng thời với chế phẩm enzyme giai đoạn hồ hoá dịch hoá 42 3.2.3.1 Qui trình sản xuất dịch thủy phân có xử lý siêu âm kết hợp đồng thời với chế phẩm enzyme .42 3.2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme đến hiệu xử lý huyền phù bột gạo kết hợp đồng thời với enzyme 42 3.2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu xử lý huyền phù bột gạo kết hợp đồng thời với enzyme 43 3.2.3.4 Tối ưu hóa q trình xử lý siêu âm giai đoạn hồ hóa dịch hóa 44 3.3 Phương pháp phân tích tính tốn 45 3.3.1 Các phương pháp phân tích .45 - iii - 3.3.2 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm cơng thức tính toán 47 Chương Kết bàn luận 49 4.1 Phân tích thành phần hố học gạo 49 4.2 Khảo sát xử lý siêu âm hỗn hợp huyền phù nguyên liệu 50 4.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu xử lý huyền phù nguyên liệu bột gạo sóng siêu âm .50 4.2.1.1 Hiệu suất thủy phân tinh bột 50 4.2.1.2 Hàm lượng nitơ amin tự 53 4.2.2 Ảnh hưởng công suất siêu âm đến hiệu xử lý huyền phù bột gạo .54 4.2.2.1 Hiệu suất thủy phân tinh bột 54 4.2.2.2 Hàm lượng nitơ amin tự 57 4.2.3 Ảnh hưởng thời gian đến hiệu xử lý huyền phù bột gạo sóng siêu âm 57 4.2.3.1 Hiệu suất thủy phân tinh bột 57 4.2.3.2 Hàm lượng nitơ amin tự 59 4.3 Khảo sát xử lý q trình hồ hố dịch hoá chế phẩm enzyme kết hợp đồng thời với siêu âm .60 4.3.1 Ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme đến hiệu xử lý huyền phù bột gạo chế phẩm enzyme kết hợp với siêu âm 60 4.3.1.1 Hiệu suất thủy phân tinh bột 60 4.3.1.2 Hàm lượng nitơ amin tự 63 4.3.2 Ảnh hưởng thời gian xử lý đến hiệu xử lý huyền phù bột gạo chế phẩm enzyme kết hợp với siêu âm 63 4.3.2.1 Hiệu suất thủy phân tinh bột 64 - iv - 4.3.2.2 Hàm lượng nitơ amin tự 66 4.3.3 Tối ưu hóa trình hồ hóa dịch hóa chế phẩm enzyme kết hợp đồng thời với siêu âm .66 4.4 So sánh hiệu phương pháp xử lý hỗn hợp huyền phù bột gạo .73 4.4.1 Cấu trúc hiển vi hỗn hợp huyền phù bột gạo 73 4.4.2 Hiệu suất thủy phân tinh bột gạo 75 Chương Kết luận kiến nghị 78 5.1 Kết luận 78 5.5 Kiến nghị .78 Tài liệu tham khảo 79 -v- DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Hàm lượng chất có thành phần gạo Bảng 2.2 Ảnh hưởng pH đường hóa đến hiệu suất thủy phân số loại tinh bột .14 Bảng 3.1 Ma trận qui hoạch trực giao cấp 2, hai yếu tố, phương án quay 45 Bảng 4.1 Hàm lượng thành phần hóa học gạo 49 Bảng 4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất thủy phân tinh bột hàm lượng nitơ amin tự dịch thủy phân thủy phân .51 Bảng 4.3 Ảnh hưởng công suất siêu âm đến hiệu thủy phân tinh bột gạo 55 Bảng 4.4 Ảnh hưởng thời gian xử lý siêu âm đến hiệu thủy phân 58 Bảng 4.5 Ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm Termamyl đến hiệu suất thủy phân tinh bột hàm lượng nitơ amin tự dịch thủy phân .61 Bảng 4.6 Ảnh hưởng thời gian xử lý siêu âm đến hiệu suất thủy phân tinh bột hàm lượng nitơ amin tự dịch thủy phân .64 Bảng 4.7 Các mức khoảng biến thiên .67 Bảng 4.8 Ma trận qui hoạch trực giao cấp 2, hai yếu tố, phương án quay 68 Bảng 4.9 Ma trận qui hoạch trực giao cấp 2, hai yếu tố, phương án quay kết thực nghiệm .69 Bảng 4.10 Ảnh hưởng yếu tố đến phương trình hồi qui 70 Bảng 4.11 Ảnh hưởng biến độc lập đến hiệu suất thủy phân tinh bột .70 Bảng 4.12 Hiệu suất thủy phân tinh bột gạo điểm tối ưu thí nghiệm kiểm chứng 71 - Trang 34 - Các kết nghiên cứu cho thấy qui trình cơng nghệ sản xuất ethanol có ứng dụng sóng siêu âm có hiệu cao so với qui trình sản xuất truyền thống, kết làm giảm đáng kể chi phí sản xuất ethanol Tuy nhiên, nghiên cứu khảo sát đối tượng nguyên liệu có thành phần protein thấp Do chúng tơi lựa chọn gạo, ngun liệu có hàm lượng protein (79,74%) tương đối cao so với loại nguyên liệu giàu tinh bột khác để làm đối tượng nghiên cứu - Trang 35 - Chương NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Nguyên liệu hóa chất 3.1.1 Gạo Trong nghiên cứu này, sử dụng gạo (tên khoc học: Oryza sativa) Jasmine sản xuất cung cấp Công ty Cổ phần Xuất nhập An Giang (Angimex), Thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang 3.1.2 Enzyme Các enzyme sử dụng để nghiên cứu α-amylase glucoamylase có nguồn gốc từ Novo Nordisk – Đan Mạch Enzyme mua công ty TNHH Nam Giang, 133/11 Hồ Văn Huê, quận Phú Nhuận, Thành phố Hồ Chí Minh 3.1.2.1 α-amylase Chế phẩm α-amylase (E.C 3.2.1.1) với tên thương mại Termamyl 120L có nguồn gốc từ Bacillus licheniformis, với hoạt độ tính theo đơn vị Novo Nordisk 120 KNU/g 1KNU (Kilo Novo alpha-amylase đơn vị) số lượng enzyme cần thiết để thủy phân hoàn toàn 5.26g tinh bột trong điều kiện pH 5.6 nhiệt độ 37oC Vì α-amylase thuỷ phân liên kết 1,4-α-glycoside nên sản phẩm thủy phân tinh bột dextrin oligosaccharide tan nước - Trang 36 - Một số thông số chế phẩm α-amylase: Nhiệt độ tối thích 90-95oC pH tối thích 3.1.2.2 Glucoamylase Chế phẩm cơng nghiệp glucoamylase có tên thương mại AMG từ Aspergillus niger (E.C 3.2.1.3), với hoạt độ tính theo đơn vị Novo Nordisk 300 AGU/g 1AGU (Novo amyloglucosidase đơn vị) lượng enzyme cần thiết để thủy phân tinh bột tạo thành 1µmol maltose phút với điều kiện pH 4.3 nhiệt độ 25oC Một số thông số glucoamylase: Nhiệt độ tối thích 60-65oC pH tối thích 3.1.2.3 Protease Chúng sử dụng chế phẩm enzyme Neutrase 0,5L (hoạt độ 0,5AU/g) thu nhận từ chủng vi sinh vật Bacilus subtilis, Novozymes cung cấp 1AU (Anson Units) lượng enzyme xúc tác cần thiết để tạo thành 1µmol tyrosine từ casein với điều kiện pH 7.5, nhiệt độ 37oC Đây loại protease có khả thuỷ phân protein tạo thành peptid nitơ amin tự (FAN) Một số thông số chế phẩm enzym Neutrase: Nhiệt độ tối thích 45-55oC pH tối thích 5.5-7.5 3.1.3 Thiết bị Chúng sử dụng thiết bị siêu âm dạng Sonic & Materials, INC, USA, model VC750 với thông số kỹ thuật sau: - Trang 37 - Công suất 750 Watts Tầng số 20 KHz “Probe 1/2” 13mm Hình 3.1 Thiết bị siêu âm dạng Sonic & Materials 3.2 Nội dung phương pháp nghiên cứu 3.2.1 Khảo sát nguyên liệu Nguyên liệu trước sử dụng để nghiên cứu phân tích thành phần hố học Cụ thể, chúng tơi tiến hành phân tích số sau:  Hàm lượng tinh bột  Hàm lượng protein  Hàm lượng chất béo  Hàm lượng ẩm  Hàm lượng tro - Trang 38 - 3.2.2 Xử lý siêu âm huyền phù bột gạo 3.2.2.1 Qui trình sản xuất dịch thuỷ phân có xử lý siêu âm Bột gạo Nước Pha huyền phù Xử lý siêu âm α-amylase Hồ hoá dịch hoá hoá Glucoamylase Đường hoá thủy phân protein Protease Dịch thuỷ phân Hình 3.2 Xử lý siêu âm huyền phù bột gạo trình sản xuất dịch thuỷ phân Theo nghiên cứu công bố Saoharit Nitayavardhana (2008) Satish D Shewale (2009), cho thấy xử lý siêu âm đạt hiệu tốt với huyền phù nguyên liệu tinh bột sắn miến có nồng độ 25% (w/w) Vì vậy, chúng tơi lựa chọn nồng độ huyền phù 25% (w/w) để tiến hành nghiên cứu - Trang 39 - Trộn 30 gam bột gạo với 90 gam nước để xử lý siêu âm, chỉnh pH dung dịch 6,0, sau bổ sung thêm 0,1% (v/w) chế phẩm Termamyl 120L vào dung dịch huyền phù Q trình hồ hóa dịch hóa thực 90-95oC Sau kết thúc q trình dịch hóa, hạ nhiệt độ dịch cháo xuống 60-65oC, chỉnh pH dịch cháo 5,0 thêm vào 0,3 % (v/w) chế phẩm AMG, 0,05 (%v/w) chế phẩm enzyme protease Neutrase 0,5L Q trình đường hóa thực 60-65oC Để khảo sát hiệu xử lý siêu âm dịch huyền phù nguyên liệu, tiến hành khảo sát yếu tố: nhiệt độ, công suất thời gian xử lý siêu âm Các yếu tố khảo sát theo phương pháp luân phiên biến 3.2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu xử lý huyền phù bột gạo  Yếu tố cố định Nồng độ huyền phù: 25 %w/w Thời gian siêu âm: 120 giây Công suất siêu âm: 225W Hàm lượng chế phẩm enzyme Termamyl 120L: 0,1 %v/w Hàm lượng chế phẩm enzyme AMG 300L: 0,3 %v/w Hàm lượng chế phẩm enzyme Neutrase 0,5L: 0,05 %v/w  Yếu tố khảo sát Khảo sát nhiệt độ xử lý siêu âm hỗn hợp huyền phù bột gạo nước: 30oC, 50oC, 70oC, 90oC, 100oC  Mẫu đối chứng: Không xử lý siêu âm  Hàm mục tiêu Hiệu suất thuỷ phân tinh bột (%) - Trang 40 - Hàm lượng nitơ amin tự dịch thủy phân (mg/L) 3.2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng công suất xử lý siêu âm đến hiệu xử lý huyền phù bột gạo  Yếu tố cố định Nồng độ huyền phù: 25 %w/w Thời gian siêu âm: 120 giây Nhiệt độ xử lý: Nhiệt độ xử lý có hiệu cao từ phần khảo sát 3.2.2.2 Hàm lượng chế phẩm enzyme Termamyl 120L: 0,1 %v/w Hàm lượng chế phẩm enzyme AMG 300L: 0,3 %v/w Hàm lượng chế phẩm enzyme Neutrase 0,5L: 0,05 %v/w  Yếu tố khảo sát Khảo sát mức công suất xử lý siêu âm hỗn hợp huyền phù bột gạo nước: 150W, 225W 300W  Mẫu đối chứng: Không xử lý siêu âm  Hàm mục tiêu Hiệu suất thuỷ phân tinh bột (%) Hàm lượng nitơ amin tự dịch thủy phân (mg/L) 3.2.2.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu xử lý huyền phù bột gạo  Yếu tố cố định Nồng độ huyền phù: 25 %w/w Nhiệt độ siêu âm: Nhiệt độ xử lý có hiệu cao từ phần khảo sát 3.2.2.2 Công suất siêu âm: Cơng suất xử lý có hiệu cao từ phần khảo sát 3.2.2.3 - Trang 41 - Hàm lượng chế phẩm enzyme Termamyl 120L: 0,1 %v/w Hàm lượng chế phẩm enzyme AMG 300L: 0,3 %v/w Hàm lượng chế phẩm enzyme Neutrase 0,5L: 0,05 %v/w  Yếu tố khảo sát Khảo sát thời gian xử lý siêu âm hỗn hợp huyền phù bột gạo nước: 30 giây, 60 giây, 90 giây, 120 giây, 150 giây 180 giây  Mẫu đối chứng: Mẫu không xử lý siêu âm  Hàm mục tiêu Hiệu suất thuỷ phân tinh bột (%) Hàm lượng nitơ amin tự dịch thủy phân (mg/L) - Trang 42 - 3.2.3 Xử lý siêu âm kết hợp đồng thời với chế phẩm enzyme giai đoạn hồ hoá dịch hoá 3.2.3.1 Qui trình sản xuất dịch thuỷ phân có xử lý siêu âm kết hợp đồng thời với chế phẩm enzyme Bột gạo Nước Pha huyền phù α-amylase Hồ hóa, dịch hóa xử lý siêu âm Glucoamylase Đường hố Protease Dịch thuỷ phân Hình 3.3 Xử lý siêu âm huyền phù bột gạo trình sản xuất dịch thuỷ phân 3.2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng chế phẩm enzyme đến hiệu xử lý huyền phù bột gạo kết hợp đồng thời với enzyme  Yếu tố cố định Nồng độ huyền phù bột gạo: 25 %w/w Thời gian siêu âm: 60 giây Công suất siêu âm: Cơng suất xử lý có hiệu cao từ phần khảo sát 3.2.2.3 - Trang 43 - Nhiệt độ siêu âm: Nhiệt độ xử lý có hiệu cao từ phần khảo sát 3.2.2.2 Hàm lượng chế phẩm enzyme AMG 300L: 0,3 %v/w Hàm lượng chế phẩm enzyme Neutrase 0,5L: 0,05 %v/w  Yếu tố khảo sát Hàm lượng chế phẩm Termamyl 120L: 0,05 %v/w; 0,10 %v/w; 0,15 %v/w; 0,20 %v/w; 0,25 %v/w; 0,30 %v/w  Mẫu đối chứng: Không xử lý siêu âm, hàm lượng chế phẩm Termamyl 120L: 0,05 %v/w; 0,10 %v/w; 0,15 %v/w; 0,20 %v/w; 0,25 %v/w; 0,30 %v/w  Hàm mục tiêu Hiệu suất thuỷ phân tinh bột (%) Hàm lượng nitơ amin tự dịch thủy phân (mg/L) 3.2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến hiệu xử lý huyền phù bột gạo kết hợp đồng thời với enzyme  Yếu tố cố định Nồng độ huyền phù bột gạo: 25 %w/w Công suất siêu âm: Công suất xử lý có hiệu cao từ phần khảo sát 3.2.2.3 Nhiệt độ siêu âm: Nhiệt độ xử lý có hiệu cao từ phần khảo sát 3.2.2.2 Hàm lượng chế phẩm enzyme Termamyl 120L: chọn hàm lượng enzyme cho hiệu suất tốt từ thí nghiệm phần 3.2.3.2 Hàm lượng chế phẩm enzyme AMG 300L: 0,3 %v/w Hàm lượng chế phẩm enzyme Neutrase 0,5L: 0,05 %v/w - Trang 44 -  Yếu tố khảo sát Khảo sát thời gian xử lý siêu âm hỗn hợp huyền phù bột gạo nước: 30 giây, 60 giây, 90 giây, 120 giây, 150 giây  Mẫu đối chứng Mẫu không xử lý siêu âm, chọn hàm lượng chế phẩm enzyme Termamyl cho hiệu suất tốt từ 3.2.3.2  Hàm mục tiêu Hiệu suất thuỷ phân tinh bột (%) Hàm lượng nitơ amin tự dịch thủy phân (mg/L) 3.2.3.4 Tối ưu hóa q trình xử lý siêu âm giai đoạn hồ hóa dịch hóa Ở phần này, chúng tơi xác định phương trình hồi quy hàm mục tiêu Y (hiệu suất thuỷ phân tinh bột) theo hai biến X1 X2 (hai biến lựa chọn yếu tố khảo sát có ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất thủy phân tinh bột) Chúng xác định phương trình hồi qui phương pháp qui hoạch thực nghiệm trực giao có tâm cấp theo phương án quay, với cánh tay đoàn   , số thí nghiệm phương án là: N = 2k + 2.k + n0 = 22 + 2x2 + = 13 Trong đó: k: số yếu tố ảnh hưởng n0: số thí nghiệm tâm - Trang 45 - Ma trận qui hoạch trực giao bảng 3.1 Bảng 3.1 Ma trận qui hoạch trực giao cấp 2, hai yếu tố, phương án quay Các thí nghiệm Nhân 22 Điểm (*) 2*2 Tâm n0 Số thí nghiệm 10 11 12 13 x0 x1 x2 x1x2 x1 x2 + + + + + + + + + + - + + - + + + + + + + + + + y (hiệu suất) y1 y2 y3 y4 0 0 2 0 0 2 y5 y6 y7 y8 0 0 0 0 0 0 0 y9 y10 y11 y4 y13 + + + + + +1.414 -1.414 +1.414 -1.414 0 0 0 0 0 Phương trình hồi qui xác định từ tốn qui hoạch thực nghiệm trực giao cấp 2, phương án quay có dạng sau: Y = b0 + b1X1 + b2X2 + …+ b12X1X2 + …+ b11 X12 3.3 Phương pháp phân tích tính tốn 3.3.1 Các phương pháp phân tích 3.3.1.1 Xác định hàm lượng đường khử Phương pháp dựa phản ứng tạo màu đường đường khử với thuốc thử 3,5-dinitrosalicylic acid (thuốc thử DNS) DNS có màu vàng, dung dịch kiềm bị khử thành acid 3-amino-5-nitrosalicylic có màu đỏ cam Cường độ màu hỗn hợp phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ đường khử phạm vi định, cường độ màu đo máy quang phổ so - Trang 46 - màu Dựa theo đồ thị đường chuẩn glucose tinh khiết với thuốc thử, ta tính hàm lượng đường khử mẫu nghiên cứu Hợp chất tạo thành có độ hấp thu mạnh khoảng bước sóng 540-600nm 3.3.1.2 Xác định hàm lượng nitơ amin tự Khi pH lớn 4, gốc nitơ amin tự phản ứng với ninhydrin, tạo phức có màu xanh tím Đo cường độ phức màu tạo thành máy quang phổ bước sóng 570nm 3.3.1.3 Xác định hàm lượng tinh bột Phương pháp dựa sở phản ứng thuỷ phân tinh bột acid Dưới tác dụng acid, tinh bột thuỷ phân tạo thành đường glucose C6H10O5 + nH2O nC6H12O6 Xác định lượng đường glucose tạo thành theo phương pháp 3.3.1.1, từ tính hàm lượng tinh bột có mẫu 3.3.1.4 Xác định hàm lượng protein Hàm lượng protein xác định phương pháp Kjeldahl Khi đốt nóng mẫu thực phẩm với H2SO4 đậm đặc, chất hữu bị oxy hoá thải SO3 Chất phân ly thành SO2 oxy nguyên tử oxy thải oxy hoá hydro cacbon hợp chất hữu để tạo thành CO2, H2O Cịn nitơ sau giải phóng dạng NH3 kết hợp với H2SO4 tạo thành (NH4)2SO4 tan dung dịch Protein, polypeptit, pepton H2SO4 đặc , t0 hợp chất chứa nitơ chất xúc tác (NH4)2SO4 + SO2 + CO2 + H2O Đẩy NH3 khỏi muối (NH4)2SO4 bazơ mạnh (NaOH): (NH4)2SO4 + 2NaOH = 2NH3 + 2H2O + Na2HO4 - Trang 47 - Thu NH3 bay trình cất đạm lượng dư H2SO4 chuẩn: 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 Chuẩn độ lượng H2SO4 dư dung dịch NaOH chuẩn: 2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + H2O 3.3.1.5 Xác định hàm lượng chất béo Hàm lượng chất béo xác định theo phương pháp Soxhlet Dùng dung môi hữu (ete etylic) để hịa tan tất chất béo tự có mẫu, sau đuổi ete etylic, sấy khơ chất béo thu đến khối lượng khơng đổi tính hàm lượng chất béo có mẫu 3.3.1.6 Xác định hàm lượng tro Dùng sức nóng (550  6000C) nung cháy hoàn toàn chất hữu khối lượng mẫu khơng thay đơi Phần cịn lại đem cân từ tính phần trăm tro tổng có thực phẩm 3.3.1.7 Xác định hàm lượng ẩm Dùng sức nóng làm bay nước có thực phẩm Từ chênh lệch khối lượng mẫu lúc trước sau sấy tính độ ẩm thực phẩm Sấy mẫu nhiệt độ 100-105oC đến trọng lượng khơng đổi, từ ta tính độ ẩm mẫu nghiên cứu 3.3.2 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm cơng thức tính tốn 3.3.2.1 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm - Số liệu thực nghiệm phân tích phương sai (Anova), mẫu thí nghiệm lặp lại ba lần, sử dụng phần mềm R 2.8.1 - Để giải toán tối ưu hố, chúng tơi sử dụng phần mềm Modde 5.0 - Trang 48 - 3.3.2.2 Cơng thức tính hiệu suất phản ứng thủy phân tinh bột Hiệu suất phản ứng thủy phân tinh bột tính theo cơng thức sau:  C1 x0,9 x100 (%) C2 Trong đó: C1: hàm lượng đường khử có dịch thủy phân, % C2: hàm lượng tinh bột có hỗn hợp huyền phù bột gạo, % 0,9: hệ số chuyển hóa từ đường glucose thành tinh bột ... có xử lý siêu âm - Trang 29 - 2.4 Ứng dụng sóng siêu âm sản xuất ethanol 2.4.1 Qui trình cơng nghệ sản xuất ethanol có sử dụng sóng siêu âm Gạo Nghiền khơ Siêu âm Siêu âm hồ hóa Siêu âm Enzyme... 27 2.4 Ứng dụng sóng siêu âm q trình sản xuất ethanol .29 2.4.1 Qui trình cơng nghệ sản xuất ethanol có sử dụng sóng siêu âm .29 2.4.2 Ảnh hưởng xử lý siêu âm đến trình sản xuất ethanol ... SĨ Trong thời gian gần đây, ứng dụng sóng siêu âm nghiên cứu ứng dụng lĩnh vực khác công nghệ thực phẩm Trong nghiên cứu này, chúng tơi sử dụng sóng siêu âm để tăng cường q trình thủy phân chất