Hình 2.2Sơ đồ nghiên cứu quy trình
Nguyên liệu nghiên cứu Tìm hiểu chung về nguyên liệu Tiến hành thí nghiệm Khảo sát đường hóa
Kiểm tra và đánh giá
Kết quả
Ảnh hưởng thời gian đến quá trình đường hóa Ảnh hưởng nhiệt độ đến quá
trình đường hóa Ảnh hưởng nồng độ enzyme
đến quá trình đường hóa
Đường khử Độ ẩm Hàm lượng tinh bột Khoai lang Hàm mục tiêu - Hiệu suất thủy phân - Độ nhớt
30
2.4.1 Phƣơng pháp phân tích
2.4.1.1 Xác định độ nhớt
a) Mục đích
Xác định độ nhớt của dịch đường sử dụng nhớt kế ống mao dẫn thủy tinh. Phương pháp dùng cho mọi loại dịch đường.cần phân tích trong vòng 50 phút kể từ khi bắt đầu lọc dịch đường.
b) Nguyên tắc
Xác định độ nhớt ở 20oC bằng nhớt kế được hiệu chuẩn.
c) Dụng cụ
- Nhớt kế hoặc Ostwald. - Bình ổn nhiệt.
- Đồng hồ bấm giây 0,2s. d) Hóa chất
Dung dịch đường sucroza 20% (m/m). e) Tiến hành
- Hiệu chuẩn: Hiệu chuẩn dụng cụ đo độ nhớt theo chỉ dẫn, đảm bảo thực hiện ở nhiệt độ không đổi 20o
C. Kiểm tra độ chuẩn của dụng cụ bằng cách đo độ nhớt ở 20oc của nước = 1,002 mPa.s, độ nhớt của dung dịch đường sucroza 20% (m/m) = 1,945 mPa.s
- Chuẩn bị mẫu: Lọc trong dịch đường, đảm bảo không còn bất kỳ hạt cặn nhỏ nào. - Tiến hành đo: đổ đầy dịch đường vào nhớt kế và đo độ nhớt theo chỉ dẫn. Lặp lại thí nghiệm nhiếu lần và lấy giá trị trung bình.
f) Kết quả
Tính độ nhớt của dung dịch theo mPa.s theo công thức được đưa ra tùy thiết bị sử dụng.
31 a) Nguyên tắc
Đường khử khi đun nóng với dung dịch kiềm cùng với ferryxyanua sẽ khử ferryxyanua thành feroxyanua và đường khử chuyển thành acid đường. Dùng methy xanh làm chất chỉ thị sẽ mất màu xanh khi phản ứng kết thúc.
b) Dụng cụ - Bình tam giác. -Pipet.
- Bếp điện. c) Hóa chất
- Dung dịch ferryxyanua kali 1%: 11g K3Fe(CN)6 hòa tan trong nước cất và định mức tới 1 lít.
- Dung dịch NaOH 2,5N: cân 140 g NaOH hòa tan trong 1 lít nước cất. - Dung dịch xanh methylene 0,5%.
d) Tiến hành xác định đường khử
- Dùng pipet lấy đúng 20 ml dung dịch cho vào bình tam giác 250 ml, them vào đó 5 ml dung dịch NaOH 2,5N và 3-4 xanh methylene. Lắc nhẹ và đặt trên bếp điện hoặc bếp ga đun sao cho 1-2 phút thì sôi. Tiếp đó dùng dung dịch đường loãng để chuẩn tới mất màu của xanh methylene. Chú ý màu của hỗn hợp phản ứng sẽ thay đối từ xanh sang phớt hồng và cuối cùng là vàng da cam thì kết thúc. Nếu để nguội màu của hỗn hợp sẽ trở lại tím hồng do bị oxy hóa.
- Khi trong hỗn hợp phản ứng còn ferryxyanua thì khi nhỏ dịch đường vào, đường khử sẽ khử ferryxyanua kali, khi vừa kết thúc hết ferryxyanua thì ngay lập tức 1 giọt đường dư sẽ khử và làm mất màu xanh của methylen-chất chỉ thị của phản ứng.
e) Kết quả của xác đường khử
32 Đ = a/x * 100 (g/100ml)
- Muốn xác định chỉ số a của 20 ml ferryxyanua kali ta phải chuẩn bị dung dịch glucose tinh khiết. Cân 0,5g glucoza tinh khiết đã sấy đến khối lượng không đổi, hòa tan trong nước cất rồi cho vào bình định mức 100ml, tráng sạch bằng nước cất rồi them đến ngấn bình. Cân chính xác và thao tác cẩn thận ta sẽ có dung dịch glucose chuẩn chứa 5mg/ml.
Muốn xác định xem 20ml ferryxyanua kali tương ứng với bao nhiêu mg glucoza, ta làm thí nghiệm như trên nhưng dung dịch chuẩn là dung dịch glucose đã biết trước nồng độ.
f) Tiến hành xác định đường tổng
- Lấy vào bình tam giác chính xác 50ml dung dịch mẫu chứa đường khử. Thêm vào 20ml dung dịch HCl 5% đun cách thủy hỗn hợp trong 30 – 45 phút. Sau đó lấy ra làm nguội nhanh, trung hòa hỗn hợp bằng dung dịch NaOH 2.5N với chỉ thị methyl red. Cho hỗn hợp đã trung hòa vào bình định mức 100 ml và định mức tới vạch sẽ thu được dung dịch xác định đường tổng. Lọc dung dịch mẫu chứa đường tổng và cho vào burette.
- Cho vào erlen 10ml dung dịch ferixyanua kali 1% và 2.5ml dung dịch NaOH 2.5N. Đun sôi và chuẩn độ ngay trên bếp bằng dung dịch đường tổng từ burette bằng cách cho từng giọt một lắc mạnh.
- Dung dịch ban đầu có màu vàng chanh của ferixyanua. Điểm dừng chuẩn độ xác định khi màu vàng chanh biến mất, dung dịch trong suốt không màu trong khoảng 30 giây rồi chuyển sang màu vàng rơm rất nhạt.
g) Kết quả của xác định đường tổng Xt = Xt: hàm lượng đường tổng (%)
Vg: thể tích dung dịch glucose 0.5% cho chuẩn độ (ml) V1: thể tích dung dịch đường tổng cho chuẩn độ (ml)
V2: thể tích bình định mức của dung dịch xác định đường tổng (ml) Vt: thể tích dung dịch đường tổng cho chuẩn độ (ml)[7]
33
Hiệu suất thủy phân tinh bột
H = *100%
2.4.2 Bố trí thí nghiệm
2.4.2.1 Ảnh huởng của thời gian lên quá trình đường hóa
- Thông số cố định: 250g khoai lang, 1lít nước, 6ml enzyme fungamyl.
- Thông số khảo sát: thay đổi thời gian 15 phút, 30 phút, 45 phút, 60 phút, 75 phút. - Chuẩn bị hóa chất và dụng cụ thí nghiệm.
- Tiến hành thí nghiệm.
2.4.2.2 Ảnh huởng của nhiệt độ lên quá trình đường hóa
- Thông số cố định: 250g khoai lang, 1 lít nước, 6ml enzyme fungamyl. - Thông số khảo sát: thay đổi nhiệt độ 55oC, 60oC, 65oC, 70oC, 75oC. - Chuẩn bị hóa chất và dụng cụ thí nghiệm.
- Tiến hành thí nghiệm.
2.4.2.3 Ảnh huởng của nồng độ enzyme lên quá trình đường hóa. - Thông số cố định: 250g khoai lang, 1 lít nước.
- Thông số khảo sát: thay đổi nồng độ enzyme 4ml, 5ml, 6ml, 7ml, 8ml. - Chuẩn bị hóa chất và dụng cụ thí nghiệm.
34
CHƢƠNG 3KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1 Khảo sát sự thay đổi nhiệt độ ảnh huởng đến quá trình đƣờng hóa khoai lang tím
3.1.1 Nguyên liệu
3.1.1.1 Dịch mẫu
Được nấu từ khoai lang tím với sự thay đổi nhiệt độ khác nhau cụ thể là: 550
C, 600C, 650C, 700C, 750 C. Dịch được bổ sung một lượng enzyme β-amylase nhất định là 1.5 ml nấu ở thời gian 45 phút.
3.1.1.2 Hóa chất
Feryxyanua 1%, NaOH, xanh methylen.
3.1.2 Kết quả và bàn luận
Bảng 3.1 Sự thay đổi đƣờng khử, đƣờng tổng khi thay đổi nhiệt độ
Nhiệt độ Đuờng khử,g Đuờng tổng,g
55 7.8 0.02 9.84 0.02
60 6.5 0.02 8.22 0.02
65 3.9 0.02 9.68 0.02
70 6.5 0.02 8.76 0.02
75 7.8 0.02 7.32 0.02
Bảng 3.2 Hiệu suất thủy phân tinh bột và độ nhớt khi thay đổi nhiệt độ
Nhiệt độ, oC Hiệu suất thủy phân tinh bột, % Độ nhớt, mPa.s
55 76.11 0.6 0.02
60 63.08 0.62 0.02
65 46.78 0.77 0.02
70 63.08 0.62 0.02
35
Hình 3.1 Sự thay đổi hiệu suất thủy phân đƣờng khử khi thay đổi nhiệt độ
Nhận xét:
Qua bảng 3.1cho thấy nhiệt độ 550C cho đường tổng và đường khử cao, ta thấy nhiệt độ từ 65- 700 C thì hàm lượng đường khử tăng,tại ở nhiệt độ này đường được thủy phân nhanh. Cũng ở nhiệt độ 65-700
C thì hiệu suất thủy phân hiệu suất thủy phân tinh bộtđều giảm.
Bảng 3.2 cho thấy nhiệt độ 550C -650C thì độ nhớt tăng dần, khi ở nhiệt độ 750C thì độ nhớt giảm đột ngột, qua đó cho thấy nhiệt độ càng cao thì độ nhớt càng giảm do sự bất hoạt của enzyme.
3.2 Khảo sát sự thay đổi thời gian ảnh hƣởng đến quá trình đƣờng hóa khoai lang tím
3.2.1 Nguyên liệu
3.2.1.1 Dịch mẫu
Được nấu từ khoai lang tím với sự thay đổi thời gian khác nhau cụ thể là: 15 phút, 30 phút, 45 phút, 60 phút, 75 phút. Dịch được bổ sung một lượng enzyme β-amylase nhất định là 1.5 ml nấu ở nhiệt độ 65oC.
3.2.1.2 Hóa chất
Feryxyanua 1%, NaOH, xanh methylen
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 55 60 65 70 75 Hi ệu s u ất, % Nhiệt độ, oC
Ảnh huởng của nhiệt độ đến quá trình đƣờng hóa
Hiệu suất thủy phân tinh bột, % Độ nhớt, mPa.s Độ nh ớt , m P a.s
36
3.2.2 Kết quả và bàn luận
Bảng 3.3Sự thay đổi đƣờng khử và đƣờng tổng khi thời gian
Thời gian, phút Đuờng khử, g Đuờng tổng, g
15 7.8 0.02 8.96 0.02
30 6.00 0.02 9.68 0.02
45 4.11 0.02 9.68 0.02
70 7.8 0.02 9.23 0.02
75 8.76 0.02 7.96 0.02
Bảng 3.4 Ảnh huởng của thời gian đến quá trình đƣờng hóa
Thời gian, phút Hiệu suất thủy phân tinh bột, % Độ nhớt, mPa.s
15 76.11 0.097 0.02
30 58.06 0.58 0.02
45 39.06 0.68 0.02
60 76.11 0.463 0.02
75 84.81 1 0.02
Hình 3.2 Sự thay đổi hiệu suất thủy phân đƣờng tổng khi thay đổi nhiệt độ
-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 15 30 45 60 75 Hi ệu s uấ t. % Thời gian, phút
Ảnh huởng của thời gian đến quá tình đƣờng hóa
Hiêu suất thủy phân, % Độ nhớt Độ nhớt , m P a .s
37
Nhận xét:
Qua bảng 3.4 cho ta thấy ở thời gian 15 phút – 45 phút thì hiệu suất thủy phân tinh bột giảm dần, khi ở thời gian 60 phút thì hiêu suất thủy phântăng . Thời gian càng tăng thì hàm hiệu suất càng tăng dần. Bảng 3.4 cho thấy sự thay đổi độ nhớt tăng dần khi thay đổi thời gian tăng lên, ở thời gian 75 phút độ nhớ cao nhất do hàm lượng đường còn lai trong dịch nấu cao.
3.3 Khảo sát sự thay đổi nồng độ emzyme ảnh hƣởng đến quá trình đƣờng hóa khoai lang tím
3.3.1Nguyên liệu
3.3.1.1 Dịch mẫu
Được nấu từ khoai lang tím với sự thay đổi nồng độ enzyme khác nhau cụ thể là: 1 ml, 1.25ml, 1.5ml, 1.75ml, 2ml. Dịch được bổ sung một lượng enzyme β-amylase nhất định là 6ml nấu ở nhiệt độ 65oC.
3.3.1.2 Hóachất
Feryxyanua 1%, NaOH, xanh methylen
3.3.2 Kết quả và bàn luận
Bảng 3.5 Sự thay đổi hiệu suất thủy phân đƣờng khử khi thay đổi nồng độ enzyme Nồng độ enzyme(ml) Đƣờng khử, g Đuờng tổng, g 1 5.75 0.02 10 0.02 1.25 6.5 0.02 8.96 0.02 1.5 4.11 0.02 9.68 0.02 1.75 8.76 0.02 8.00 0.02 2 5.57 0.02 8.11 0.02
38
Bảng 3.6 Ảnh huởng của nồng độ enzyme đến quá trình đƣờng hóa
Nồng độ enzyme Hiệu suất thủy phân tinh bột, % Độ nhớt, mPa.s
1 53.76 0.192 0.02
1.25 63.08 0.629 0.02
1.5 41.35 0.687 0.02
1.75 84.81 0.67 0.02
2 53.76 0.22 0.02
Hình 3.3 Sự thay đổi hiệu suất thủy phân khi thay đổi nồng độ enzyme Nhận xét:
Kết quả bảng 3.6 cho thấy hiệu suất thủy phân tinh bột ở nồng độ 1.75 cao nhất Hiệu suất thủy phân tinh bột khi ở nồng độ 2 ml có giá trị thấp nhất do nồng độ cơ chất cao làm cho hàm lượng đường giảm.
Độ nhớt cũng giảm khi thay nồng độ enzyme,,độ nhớt cao gây ức chế hoạt động enzyme. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 1.25 1.5 1.75 2 H iệu suất ,% Nồng độ enzyme, ml
Ảnh huởng của nồng độ enzyme đến quá trình đƣờng hóa
Hiêu suất thủy phân, % Độ nhớt Độ nh ớt , m P a.s
39
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
4.1 Kết luận
Qua quá trình nghiên cứu và khảo sát các yếu tố ảnh huởng đến quá trình đuờng tinh bột khoai lang tím, ta đi đến một số kết luận sau đây:
Thời gian ảnh huởng đến quá trình đƣờng hóa:
Khi khảo sát ở các thời gian khác nhau, kết quả cho thấy: ở thời gian 75 phút thì hàm lượng đường khử cao nhất trong khi đó ở nhiệt độ 30 phút thì hàm lượng đường tổng lại cao nhưng chênh lệch không nhiều, còn đối với độ nhớt thì ở nhiệt độ thấp nhất là 15 phút thì độ nhớt cũng thấp. Vậy ta nên chọn thời gian nấu phù hợp là 45 phút do ở thời gian này độ nhớt tương đối thấp và hàm lượng đường khử phù hợp.
Nhiệt độ ảnh huởng đến quá trình đƣờng hóa:
Khi thay đổi nhiệt độ khác nhau, ta thấy ở nhiệt độ 65oC thì đường tổng cao nhất còn đường khử thì tương đối thấp, độ nhớt trung bình.Vậy nhiệt độ tối ưu để thực hiện quá trình đường hóa là 65o
C.
Nồng độ enzyme ảnh huởng đến quá trình đƣờng hóa:
Khi thay đổi nồng độ enzyme thì nồng độ tốt để thực hiện quá trình đường hóa là 1.75ml vì ở nồng độ này thì hiêu suất thủy phân tinh bột khá cao mà độ nhớt lại thấp.
4.2 Khuyến nghị
Vì điều liện thời gian và cơ sở vật chất, nên để đề tài được tốt hơn và phát triển hơn em xin góp một số ý kiến sau;
- Cần khảo sát them yếu tố p H ảnh huởng đến quá trình đường hóa tinh bột. - Ngoài enzyme fungamyl ra còn có thể sử dụng enzyme khác cho quá trình đường
40
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.Trương Thị Thùy Trang và Trần Thị Phuơng Thảnh (2013), nghiên cứu một số yếu tố ảnh huởng đến quy trình sản xuất rượu vang dâu tây, Đồ án tốt nghiệp, Đại học Nguyễn Tất Thành.
2.Lê Thị Thanh Mai (2009), Các phương pháp phân tích nghành công nghệ lên men,
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.
3.Nguyễn Thị Mai Hương (2011), Tìm hiểu về khoai lang và quy trình sản xuất tinh bột khoai lang, Tiểu luận, Đại học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh
4.Vị thế của cây khoai lang trong nền nông nghiệp,http://tailieu.vn/doc/vi-the-moi-cua-
cay-khoai-lang-trong-nen-nong-nghiep-1121420.html.
5.Tìm hiểu khoai lang và quy trình sản xuất tinh bột khoai lang, http://doc.edu.vn/tai- lieu/tieu-luan-tim-hieu-ve-khoai-lang-va-quy-trinh-san-xuat-tinh-bot-khoai-lang- 11454/
6.Tổng quan về enzyme amylase, http://doc.edu.vn/tai-lieu/tieu-luan-tong-quan-ve- enzyme-amylase-23950/
7. Qúa trình đường hóa- các yếu tố ảnh huởng, http://www.zbook.vn/ebook/qua-trinh- duong-hoa-cac-yeu-to-anh-huong-36057/