3/ Thủy phân nguyên liệu:
3.1.2.1.Thủy phân bằng acid đặc:
Phương pháp thủy phân bằng acid đặc gồm các giai đoạn sau: - Tiền thủy phân để loại hemicellulose
- Thủy phân cellulose
- Thủy phân oligosaccharide thành glucose
Ở giai đoạn đầu tiên, cho acid H2SO4 vào sau đĩ gia nhiệt đến 100˚C để thủy phân hemicellulose. Kết thúc giai đoạn tiền thủy phân thu được dung dịch cĩ chứa hỗn hợp đường pentose và hexose. Đường pentose khơng được nấm men sử dụng do đĩ hiệu suất thu hồi đường thấp. Dung dịch thu được sau tiền thủy phân được tách ra. Sau đĩ cho dung dịch acid đặc vào để phá vỡ cấu trúc tinh thể của cellulose, thủy phân tạo thành glucose.
Phương pháp thủy phân bằng acid đặc sử dụng dung dịch H2SO4 72% hoặc dung dịch HCl 42%. Cellulose tinh thể được hịa tan hồn tồn trong dung dịch acid. Nhiệt độ tiến hành phản ứng thủy phân thấp 10- 45ºC( Oshima, 1965). Các polymer trong nguyên liệu bị cắt mạch thành các oligosaccharides. Trong giai đoạn này, một lượng nhỏ đường glucose bị thất thốt. Sau khi hịa tan trong acid đặc, pha lỗng hỗn hợp oligomer và gia nhiệt đến 100-200 ºC trong 1-3 giờ. Lúc này các oligomer của glucose sẽ bị thủy phân thành các monomer. Động lực học của quá trình thủy phân bằng acid đặc khơng phụ thuộc vào cấu trúc hoặc mức độ kết tinh của cơ chất. Vì vậy lượng glucose thu được sau thủy phân lớn hơn 90% số lượng gốc glucose cĩ trong nguyên liệu ( Grethlein, 1978 ). Tuy nhiên, sau khi thủy phân phải tiến hành loại và thu hồi acid để tái sử dụng, tăng hiệu quả kinh tế. Sử dụng acid HCl thuận lợi hơn H2SO4 do
HCl là acid dễ bay hơi, cĩ thể thu hồi bằng thiết bị bốc hơi chân khơng. H2SO4 khơng thể thu hồi theo cách này. Người ta cĩ thể tăng tính kinh tế cho quá trình bằng cách kết hợp với các qui trình khác. Ví dụ như sản phẩm trung hịa acid là muối CaSO4 được tận dụng trong sản xuất thạch cao [48].
Tốc độ quá trình thủy phân bằng acid đặc khá cao, khơng địi hỏi chế độ tiền xử lí nghiêm ngặt. Tuy nhiên phương pháp này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi do hiệu quả kinh tế thấp. Các thiết bị phản ứng sử dụng phải chịu được tính ăn mịn của acid nồng độ cao. Chi phí quá trình tăng tùy thuộc vào vật liệu chống ăn mịn của thiết bị và thể tích của một đơn vị sản phẩm trong bình phản ứng. Bên cạnh đĩ, chi phí mua acid đặc cũng khá cao [48].