7. Cấu trúc luận văn
3.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.2.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ
Lấy 200 ml nƣớc thải surimi phân phối vào bình tam giác 250 ml. Nƣớc thải đƣợc bảo quản lạnh ở 4oC; bắt đầu nâng nhiệt độ nƣớc thải đến nhiệt độ phòng và không thấy xuất hiện kết tủa. Vì vậy tiến hành làm 5 đợt thí nghiệm về ảnh hƣởng của nhiệt độ với bƣớc nhảy ± 100C, bắt đầu khảo sát tại nhiệt độ 400C với thời gian thay đổi từ 10 - 80 phút. Số lƣợng mẫu để tiến hành mỗi
đợt là 08 mẫu.
Kết quả khối lƣợng chất khô thu đƣợc đƣợc trình bày ở Bảng 3.2 và Hình 3.1
Bảng 3.2. Khối lượng chất khô thu được theo nhiệt độ và thời gian (g)
Thời gian (phút) Nhiệt độ (0C) 400C 500C 600C 700C 800C 10 0,225 0,272 0,315 0,396 0,415 20 0,229 0,276 0,323 0,417 0,42 30 0,242 0,333 0,364 0,426 0,431 40 0,27 0,344 0,371 0,458 0,466 50 0,285 0,381 0,386 0,522 0,533 60 0,316 0,394 0,422 0,53 0,544 70 0,328 0,44 0,441 0,539 0,579 80 0,347 0,454 0,459 0,551 0,611
Hình 3.1. Khối lượng chất khô thu được theo nhiệt độ và thời gian (g)
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 10 20 30 40 50 60 70 80 Kh ố i lượn g (g) Thời gian (phút)
KHỐI LƯỢNG CHẤT KHÔ THU ĐƯỢC
Nhiệt độ 40
Nhiệt độ 50
Nhiệt độ 60
Nhiệt độ 70
Nhận xét:
- Theo Hình 3.1, khối lƣợng chất khô thu đƣợc tại mỗi nhiệt độ sẽ tăng theo thời gian, tại nhiệt độ 40oC khối lƣợng chất khô thu đƣợc là thấp nhất. Ở thời điểm 50 phút, khối lƣợng chất khô thu đƣợc của 40o
C, 50oC và 60oC vẫn dƣới 0.4g, trong khi đó khối lƣợng chất khô thu đƣợc của 70o
C và 80oC đã vƣợt qua 0.5g và xấp xỉ bằng nhau, giá trị chính xác lần lƣợt là 0,522g và 0,533g. Sau 80 phút, khối lƣợng chất khô thu đƣợc ở 50oC và 60oC gần bằng nhau và lần lƣợt là 0,454g và 0,459g, khối lƣợng chất khô thu đƣợc của 70o
C tăng không đáng kể lên 0,551g, còn khối lƣợng thu đƣợc ở 80oC là cao nhất với 0,611g.
- Tuy nhiên nếu x t thêm về mặt hao tổn năng lƣợng để duy trì nhiệt độ, tại 50 phút của nhiệt độ 700C là thời điểm thu hồi khối lƣợng chất khô tốt nhất với khối lƣợng đạt đƣợc là 0,522 g và chất khô có màu trắng sữa.
Hình 3.2. Mẫu thí nghiệm tiến hành tại nhiệt độ 700C
Tiếp tục tiến hành thí nghiệm, lấy 2 ml dung dịch đã đƣợc lọc kết tủa cho vào bình định mức 10 ml, thêm 8 ml thuốc thử Biure, lắc đều. Sau 30 phút đem dung dịch đo mật độ quang ở bƣớc sóng 750 nm. Kết quả hàm lƣợng protein có trong nƣớc thải sau khi thu hồi chất khô và hiệu suất thu hồi chất khô đƣợc trình bày ở Bảng 3.3 và Bảng 3.4, Hình 3.3.
Bảng 3.3. Hàm lượng protein có trong nước thải sau khi thu hồi chất khô (%) Thời gian (phút) Nhiệt độ (0C) 400C 500C 600C 700C 800C 10 38,711 34,11 32,11 25,605 22,399 20 37,412 32,919 30,62 24,304 22,214 30 36,02 26,906 25,51 23,794 20,616 40 34,409 26,304 24,12 20,696 18,303 50 32,008 23,607 21,36 15,932 15,722 60 29,707 22,905 20,69 14 13,891 70 27,106 21,604 19,55 13,398 12,2 80 26,226 20,518 18,25 13,041 11,88
Bảng 3.4. Hiệu suất thu hồi protein theo nhiệt và thời gian (%)
Thời gian (phút) Nhiệt độ (0C) 400C 500C 600C 700C 800C 10 55,93 61,17 63,45 70,85 74,5 20 57,41 62,53 65,14 72,33 74,71 30 59 69,37 70,96 72,91 76,53 40 60,83 70,06 72,54 76,44 79,16 50 63,56 73,13 75,68 81,86 82,1 60 66,18 73,93 76,45 82.2 82.56 70 69,14 75,41 77,74 82.38 82.63 80 70,15 76,64 79,22 82.53 82.77
Hình 3.3. Hiệu suất thu hồi protein khảo sát tại nhiệt độ và thời gian khác nhau (%)
Nhận xét:
- Biểu đồ Hình 3.3 biểu diễn sự thay đổi của hiệu suất thu hồi protein theo nhiệt độ và thời gian, sau 10 phút đầu, hiệu suất thu hồi ở nhiệt độ 40o
C là 55,93%, thấp nhất trong các khoảng nhiệt độ xử lý, hiệu suất tăng dần khi tăng nhiệt độ xử lý và đạt cao nhất tại 80oC với 74,5%, từ phút thứ 10 đến phút thứ 50, hiệu suất tại các vùng nhiệt độ đều tăng theo thời gian, nhƣng hiệu suất tại phút 50 ở 40oC vẫn là thấp nhất, tiếp theo là hiệu suất tại 50o
C và 60oC, cao nhất là hiệu suất tại 70o
C và 80oC, đặc biệt, hiệu suất tại hai vùng nhiệt độ này gần nhƣ bằng nhau với lần lƣợt là 81,86% và 82,1%, sau phút 50, hiệu suất tại 3 vùng nhiệt độ từ 40oC đến 60oC tiếp tục tăng đều, còn hiệu suất tại 70o
C và 80oC gần nhƣ không đổi và tiếp tục xấp xỉ nhau cho đến phút 80, hiệu suất của 2 vùng nhiệt độ trên đạt lần lƣợt là 82,53 và 82,77%.
- Dƣới tác dụng của nhiệt độ thì phân tử protein bị giãn mạch, vận tốc biến tính phụ thuộc rất mạnh vào nhiệt độ. Sự biến tính của các protein do nhiệt độ cho khả năng hòa tan của protein giảm xuống do xuất hiện các nhóm kị nƣớc ở bề mặt phân tử. 55 60 65 70 75 80 85 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 H IỆ U SUẤ T % THỜI GIAN (PHÚT)
HIỆU SUẤT THU HỒI PROTEIN
Nhiệt độ 40 Nhiệt độ 50 Nhiệt độ 60 Nhiệt độ 70 Nhiệt độ 80
Tiến hành xác định COD của dung dịch đã đƣợc lọc kết tủa. Kết quả ảnh hƣởng của nhiệt độ, thời gian kết tủa protein đến COD và hiệu suất xử lý COD của mẫu nƣớc thải đƣợc trình bày ở Bảng 3.5 và bảng 3.6, hình 3.4.
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian kết tủa protein đến COD của mẫu nước thải (mg/l)
Thời gian (phút) Nhiệt độ (0C) 400C 500C 600C 700C 800C 10 3144.5 2726 2539 2123 1864 20 2965 2697 2505 1977 1819 30 2821 2492 2295 1842 1683 40 2727 2389 2195 1540 1473 50 2547 2186 2085 1343 1318 60 2538 1888 1836 1285 1255 70 2502 1736 1713 1260 1165 80 2237 1656 1547 1224 1112
Bảng 3.6. Hiệu suất xử lý COD theo nhiệt độ và thời gian (%)
Thời gian (phút) Nhiệt độ (0C) 400C 500C 600C 700C 800C 10 33,52 42,37 46,32 55,1 60,59 20 37,31 42,98 47,04 58,19 61,53 30 40,34 47,31 51,47 61,04 64,4 40 42,35 49,5 53,59 67,43 68,85 50 46,16 53,79 55,91 71,6 72,12 60 46,34 60,09 61,17 72,82 73,45 70 47,11 63,3 63,77 73,36 75,37 80 52,71 64,99 67,29 74,11 76,48
Hình 3.4. Hiệu suất xử lý COD tại các nhiệt độ và thời gian (%)
Nhận xét:
- Biểu đồ hình 3.4 biểu diễn sự thay đổi của hiệu suất COD theo nhiệt độ và thời gian. Sau 10 phút đầu tiên của quá trình xử lý, hiệu suất tại 400
C là thấp nhất chỉ có 33,53%. Hiệu suất ở nhiệt độ 500
C và 600C cao hơn hiệu suất tại 400
C khoảng 10% và lần lƣợt là 42,37% và 46,32%. Tiếp theo là hiệu suất tại 700
C đạt 55% và cao nhất là 60,59% ở 800C. Từ phút thứ 10 đến phút thứ 50, hiệu suất tại các vùng nhiệt độ đều tăng dần theo thời gian. Đến 50 phút, hiệu suất ở 400
C đạt 46,16%, hiệu suất tại 500C và 600C lần lƣợt là 53,79% và 55,91%. Hiệu suất tại phút 50 tiết tục tăng đáng kể khi nâng nhiệt độ lên 700C và đạt đến 71,6%. Nhƣng khi tiếp tục nâng nhiệt độ lên 800
C tại thời điểm đó thì hiệu suất chỉ tăng nhẹ lên 0,6%, tức là 72,12%. Ở khoảng thời gian từ 50 đến 80 phút của quá trình, khi tăng dần nhiệt độ từ 400
C đến 700C hiệu suất tiếp tục tăng mạnh. Đến 80 phút, hiệu suất tại 700
C đạt 74,11%, tuy nhiên cũng trong suốt thời gian đó, khi tăng tiếp nhiệt độ lên 800
C thì hiệu suất xử lý COD tăng không đáng kể, chỉ khoảng 0,6% đến 2%.
Nhận xét chung:
- Hiệu suất thu hồi protein trong nƣớc thải cao nhất là ở nhiệt độ 800C.
30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 HIỆ U S U Ấ T % THỜI GIAN (PHÚT)
HIỆU SUẤT XỬ LÝ COD
Nhiệt độ 40 Nhiệt độ 50 Nhiệt độ 60 Nhiệt độ 70 Nhiệt độ 80
Tuy nhiên ở thời gian 50 phút trở đi thì hiệu suất thu hồi protein của nhiệt độ 700C và 800C là tƣơng đƣơng nhau. Vì vậy, chọn nhiệt độ 700
C và thời gian là 50 phút là giá trị tối ƣu để thu hồi protein bằng nhiệt độ.
3.2.2. Ảnh hƣởng của pH
Lấy 200 ml nƣớc thải surimi cho vào bình tam giác 250 ml, số lƣợng mẫu đƣợc lấy để tiến hành thí nghiệm là 7 mẫu, pH mẫu thay đổi từ 3 - 9. Sau 60 phút, lọc tách kết tủa ra khỏi dung dịch. Kết tủa đƣợc sấy khô đem đi cân. Dung dịch sau khi loại bỏ kết tủa đem đo COD.
Kết quả khối lƣợng chất khô thu đƣợc, COD, hàm lƣợng protein trong nƣớc sau qua trình lắng và hiệu suất thu hồi protein, hiệu suất xử lý COD tại các giá trị pH khác nhau đƣợc trình bày ở Bảng 3.7 và Bảng 3.8, Hình 3.5.
Bảng 3.7. Khối lượng chất khô thu được, COD và hàm lượng protein trong nước sau qua trình lắng pH khác nhau (g)
pH 3 4 5 6 7 8 9
Chất khô thu hồi
(g) 0,219 0,236 0,243 0,228 0,193 0,178 0,164 Hàm lƣợng protein
còn lại trong nƣớc 40,525 36,925 35,987 37,541 46,792 49,819 51,807 COD (mg/l) 2973 2726 2639 2784 3070 3289 3390
Bảng 3.8. Hiệu suất thu hồi protein và hiệu suất xử lý COD tại các pH khác nhau (%)
pH 3 4 5 6 7 8 9
Hiệu suất thu hồi
protein % 53,87 57,97 59,03 57,26 46,73 43,29 41,03 Hiệu suất xử lý
Hình 3.5. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất thu hồi protein và COD (%)
Nhận xét:
- Theo Hình 3.4, hiệu suất thu hồi protein và xử lý COD tăng khi pH thay đổi từ 3 - 5 và có xu hƣớng giảm khi pH thay đổi từ 6 - 9.
- Hiệu suất thu hồi protein và xử lý COD cao nhất nằm ở khoảng pH từ 4 - 6 với khoảng giá trị tƣơng ứng là 57,97% - 57,26% và 38,47% - 37,16%.
Tiếp tục tiến hành khảo sát khả năng thu hồi protein và xử lý COD của pH trong khoảng giá trị từ 4 - 6 với bƣớc nhảy là ± 0,5. Kết quả khối lƣợng chất khô thu đƣợc, COD, hàm lƣợng protein trong nƣớc sau qua trình lắng và hiệu suất thu hồi protein, hiệu suất xử lý COD đƣợc trình bày ở Bảng 3.9, Bảng 3.10 và Hình 3.6.
Bảng 3.9. Khối lượng chất khô thu được, COD và hàm lượng protein trong nước sau qua trình lắng pH khác nhau (g)
pH 4 4.5 5 5.5 6
Chất khô thu hồi (g) 0,236 0,24 0,243 0,252 0,228
Protein trong nƣớc % 36,925 36,193 35,987 35,392 37,541
Bảng 3.10. Hiệu suất thu hồi chất khô và hiệu suất xử lý COD tại các pH khác nhau (%)
pH 4 4.5 5 5.5 6
Thu hồi protein % 57,97 58,8 59,03 59,71 57,26
Xử lý COD % 38,47 39,73 40,43 41,45 37,16
Hình 3.6. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất thu hồi chất khô và COD (%)
Nhận xét:
- Dựa trên Hình 3.5, tại pH = 5,5 thì hiệu suất thu hồi protein và hiệu suất xử lý COD là cao nhất đạt 59,71%, và 41,45%.
- Kết quả này cho thấy, khi pH thay đổi dẫn đến thay đổi mức độ ion hóa và sự tích điện trên bề mặt của các phân tử protein, luôn thay đổi lực đẩy và lực hút giữa các phân tử này và khả năng liên kết với nƣớc.
- Từ khoảng pH = 6 trở đi thì khả năng thu hồi protein và xử lý COD diễn ra chậm và có xu hƣớng giảm.
Nhận xét chung:
có xu hƣớng giảm khi pH thay đổi từ 6 - 9.
- Qua thực nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của pH đến quá trình thu hồi protein: chọn pH = 5,5 là giá trị tối ƣu.
3.2.3. Ảnh hƣởng của ethanol
Lấy 200 ml nƣớc thải surimi phân phối vào bình tam giác 250 ml. Bắt đầu tiến hành cho ethanol nồng độ 10% với thể tích thay đổi từ 10 - 100 ml lần lƣợt vào bình tam giác trên, quan sát không thấy xuất hiện kết tủa. Nâng tiếp nồng độ ethanol lên 10% và làm thí nghiệm tƣơng tự, từ thể tích 10 ml đến 80 ml không thấy kết tủa, ở thể tích 90 ml trở đi thấy có vệt trắng mờ. Vì vậy, tiến hành 6 đợt thí nghiệm về ảnh hƣởng của nồng độ ethanol, bắt đầu khảo sát tại nồng độ ethanol 30% với bƣớc nhảy ± 10% và thể tích ethanol thay đổi từ 10 ml - 100 ml. Số lƣợng mẫu để tiến hành mỗi đợt là 10 mẫu.
Kết quả khối lƣợng chất khô thu đƣợc đƣợc trình bày ở Bảng 3.11 và Hình 3.7.
Bảng 3.11. Khối lượng chất khô thu được theo V và C% ethanol (g)
V ml C% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 10 0,265 0,266 0,372 0,377 0,406 0,456 20 0,267 0,269 0,381 0,416 0,424 0,464 30 0,272 0,286 0,385 0,428 0,443 0,502 40 0,275 0,29 0,394 0,435 0,448 0,553 50 0,277 0,292 0,407 0,447 0,465 0,558 60 0,306 0,314 0,463 0,489 0,549 0,56 70 0,32 0,324 0,47 0,542 0,556 0,566 80 0,327 0,336 0,479 0,546 0,557 0,569 90 0,332 0,341 0,503 0,55 0,561 0,571 100 0,336 0,343 0,508 0,553 0,562 0,574
Hình 3.7. Khối lượng chất khô thu được theo V và C% ethanol (g)
Nhận xét:
- Hình 3.7 biểu diễn sự thay đổi của khối lƣợng chất khô theo thể tích và nồng độ % của dung dịch ethanol, trong khoảng thể tích từ 10 ml đến 50 ml khối lƣợng chất khô thu đƣợc tại nồng độ 30% và 40% luôn ở mức thấp hơn 0,3g, khối lƣợng chất khô tại nồng độ 60% và 70% tăng nhẹ và lần lƣợt là 0,447g và 0,465g ở mức 50ml. Khối lƣợng chất khô thu đƣợc tại nồng độ 80% cũng tăng nhẹ khi tăng thể tích từ 10 ml lên 40 ml, tuy nhiên khi tiếp tục tăng thể tích thì khối lƣợng chất khô thu đƣợc tại nồng độ 80% hầu nhƣ không thay đổi nhiều, ở mức thể tích 40 ml là 0,553g và ở mức 50 ml là 0,558g. Tiếp tục tăng thể tích các dung dịch ethanol lên đến 100 ml, trong khi khối lƣợng chất khô thu đƣợc tại nồng độ 80% tăng nhẹ, đạt 0,574g tại thể tích 100 ml thì ở các nồng độ 60% và 70%, khối lƣợng chất khô thu đƣợc lại tăng nhanh giá trị lần lƣợt là 0,553g và 0,562g.
- Tiếp tục tiến hành thí nghiệm, lấy 2 ml dung dịch đã đƣợc lọc kết tủa
-0.1 6E-16 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Kh ố i lượn g (g) V (ml)
KHỐI LƯỢNG CHẤT KHÔ THU ĐƯỢC
30% 40%
50% 60%
cho vào bình định mức 10 ml, thêm 8 ml thuốc thử Biure, lắc đều. Sau 30 phút đem dung dịch đo mật độ quang ở bƣớc sóng 750 nm.
Kết quả hàm lƣợng protein có trong nƣớc thải sau khi thu hồi chất khô và hiệu suất thu hồi protein đƣợc trình bày ở Bảng 3.12, Bảng 3.13 và Hình 3.8.
Bảng 3.12. Hàm lượng protein có trong nước thải sau khi thu hồi chất khô (%)
V ml C% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 10 43,32 43,16 30,86 30,45 28,27 25,17 20 43 42,68 30,13 27,6 27,07 24,74 30 42,2 40,14 29,82 26,82 25,91 22,87 40 41,74 39,59 28,14 26,39 25,62 20,76 50 41,44 39,31 28,28 25,68 24,69 20,57 60 37,52 36,56 24,79 23,48 20,91 20,5 70 35,87 35,43 24,42 21,18 20,65 20,28 80 35,11 34,16 23,97 21,03 20,61 20,18 90 34,58 33,66 22,82 20,87 20,46 20,1 100 34,17 33,47 22,6 20,76 20,43 20
Bảng 3.13. Hiệu suất thu hồi protein theo V và C% ethanol (%)
V ml C% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 10 50,69 50,87 64,87 65,34 67,82 71,35 20 51,05 51,41 65,7 68,58 69,18 71,84 30 51,96 54,31 66,05 69,47 70,5 73,97 40 52,48 54,93 67,97 69,96 70,83 76,37 50 52,83 55,25 67,81 70,77 71,89 76,58 60 57,29 58,38 71,78 73,27 76,2 76,66 70 59,17 59,67 72,2 75,89 76,49 76,91 80 60,03 61,11 72,71 76,06 76,54 77,03 90 60,64 61,68 74,02 76,24 76,71 77,12 100 61,1 61,9 74,27 76,37 76,74 77,23
Hình 3.8. Hiệu suất thu hồi protein theo V và C% ethanol (%)
Nhận xét:
- Biểu đồ Hình 3.8 biểu diễn sự thay đổi của hiệu suất thu hồi protein theo thể tích và nồng độ % của ethanol.