Tiến hành 5 mẫu thí nghiệm mỗi mẫu 100g sắn tươi xay nhỏ với nước theo tỷ
lệ 1:2, bổ sung vào mỗi mẫu 0,09g enzyme Termamyl và thực hiện hồ hóa, đường hóa theo các bước như thí nghiệm trước. Sau đó, bổ sung vào các mẫu lượng dịch
chiết giá đỗ khác nhau: Mẫu 1: 20ml (tương ứng 5%); Mẫu 2: 40ml (tương ứng
10%); Mẫu 3: 60ml (tương ứng 15%); Mẫu 4: 80ml (tương ứng 20%); Mẫu 5: 100ml (tương ứng 25%) và điều chỉnh thể tích dịch trong mỗi mẫu tới đủ 400ml.
Tiếp theo, mỗi mẫu được bổ sung 0,2g Kali hypophosphate, 0,8g Sulphate amoni, điều chỉnh pH=5,5 và độ đường hòa tan là 180Bx. Kế tiếp, bổ sung vào mỗi mẫu
0,072g nấm men của Novo và tiến hành lên men ở 370C trong 5 ngày.
Cuối cùng, kiểm tra độ cồn và độ đường hòa tan còn lại trong các mẫu bằng
cồn kế và khúc xạ kế. Kết quả thí nghiệm được thể hiện ở hình 3.14 và 3.15.
14.29 20.44 13.50 13.29 12.77 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 5 10 15 20 25
Tỷ lệ dịch chiết giá đỗ bổ sung (%v/v)
Đ ộ c ồ n ( % v /v )
Hình 3.14 Ảnh hưởng của tỷ lệ nước chiết giá dỗ tới độ cồn thu được trong dung dịch.
6.00 4.77 4.63 4.27 4.07 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 5 10 15 20 25
Tỷ lệ dịch chiết giá đỗ bổ sung (%v/v)
Đ ộ đ ư ờ n g c ò n l ạ i (B x )
Hình 3.15. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch chiết giá đỗ tới độ đường hòa tan còn lại trong dung dịch
Nhận xét:
Từ kết quả phân tích ở hình 3.14 cho thấy, độ cồn của các mẫu tăng lên trong khoảng tỷ lệ dịch chiết giá là 5÷10% dịch lên men. Cụ thể là, với tỷ lệ dịch chiết giá là 5%, độ cồn đạt được là 14,29% và tỷ lệ 10%, độ cồn trong dịch lên tới 20,44%.
Nhưng khi tăng tỷ lệ dịch chiết giá đỗ, trong khoảng 10÷25%, độ cồn lại giảm.
Chi tiết hơn, với tỷ lệ dịch chiết giá là 15%, độ cồn của dịch có được là 13,50% và với tỷ lệ 25%, độ cồn chỉ còn 12,77% .
Hơn nữa, kết quả phân tích ở hình 3.15 cho thấy, theo chiều tăng của tỷ lệ dịch
chiết giá đỗ, độ đường cuối trong các mẫu có xu hướng giảm xuống. Cụ thể hơn, độ
khô hòa tan của dich sau lên men giảm từ 6,000Bx xuống 4,070Bx tương ứng trong
mẫu có tỷ lệ dịch chiết giá đỗ là 5% và 25%.
Điều này có thể được giải thích như sau: thành phần giá đỗ rất giàu vitamin C
và các protein căn bản giúp kích thích nấm men gia tăng sinh khối tốt hơn, rút ngắn
thời gian thích nghi và sinh trưởng trong môi trường lên men. Do đó, khi tăng tỷ lệ
giá đỗ lên nhiều hơn so với nhu cầu thực của nấm men cần để tăng sinh khối đủ cho lên men, môi trường sẽ thừa kích thích tố cho nấm men sinh trưởng và phát triển.
Khi đó, số lượng tế bào nấm men tăng mạnh, nhu cầu tiêu thụ đường cũng tăng lên và giảm lượng đường sử dụng cho lên men. Do vậy, độ đường còn lại trong dịch ít đi nhưng ethanol tạo thành lại giảm xuống.
Tóm lại:
Trong khoảng tỷ lệ dịch chiết giá đỗ 5÷10% dịch lên men, nấm men sinh trưởng và phát triển tốt nhất, vừa đủ lượng và cho sản lượng ethanol nhiều nhất tương ứng là 14,29% và 20,44%. Khi tăng tỷ lệ dịch chiết giá đỗ, môi trường sẽ
thừa nấm men và tiêu thụ nhiều đường hơn, sản lượng ethanol tạo thành giảm.
Chứng tỏ, tỷ lệ dịch chiết giá đỗ khoảng 10% là thích hợp nhất. Do vậy, em chọn tỷ
3.2 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẢN XUẤT ETHANOL TỪ SẮN
Từ các kết quả nghiên cứu ở trên cho phép đề xuất quy trình lên men cồn từ
sắn như sau:
Hình 3.16. Sơ đồ quy trình lên men ethanol từ sắn * Thuyết minh quy trình
Sắn được thu mua đảm bảo chất lượng, hàm lượng tinh bột trên 22% với
nguyên liệu tươi.
Trước khi sản xuất, sắn được xử lý cơ học như lột bỏ vỏ, rửa sạch và ngâm trong khoảng 4h để tách bớt chất độc Cyanogenic glucosides, chất gây ức chế hoạt động sống của nấm men và làm giảm chất lượng của sản phẩm. Sau đó, sắn tươi
Sắn tươi Xử lý cơ học + ngâm tách độc tố Nước (tỷ lệ 2lít/kg nguyên liệu) Xay nhỏ
Hồ hóa+ đường hóa
Điều chỉnh thành phần Lên men (370C, 120h) Chưng cất Ethanol thành phẩmt Nước (t0 thường) Vỏ sắn Termamyl 300g/tấn NL pH=5,8; t= 850C, 24h -KH2PO4 0,5g/l -(NH4)2SO4 2g/l, pH=5,5. -Độ đường đầu 180Bx
-Nước chiết giá 10%
Nấm men
được xay với nước theo tỷ lệ 2 lít/kg nguyên liệu tươi rồi bổ sung enzyme lần 1 và
được đem đi hồ hóa trong thiết bị chuyên dùng. Trong công nghiệp thường dùng nồi
gia nhiệt 2 vỏ để thực hiện công đoạn này rất hiệu quả. Nhờ sự hỗ trợ của enzyme
-amylase, các phân tử tinh bột sắn sẽ được phân cắt nhỏ thành hợp phần ngắn
mạch và đường maltose hòa tan. Các thành phần này là cơ chất cho nấm men lên men và tạo ra ethanol như sản phẩm thải của quá trình trao đổi chất.
Dịch sau khi được thủy phân sẽ được điều chỉnh thành phần sao cho nấm men
có thể hoạt động tốt nhất. Nước chiết giá đỗ và Sulphate amoni sẽ bổ sung đạm và các vitamin cần thiết mà trong sắn còn thiếu cho nấm men sử dụng và gia tăng hoạt
lực lên men. Muối Kali phosphate bổ sung lượng phospho cần thiết cho nấm men,
nhằm hỗ trợ đắc lực cho quá trình vận chuyển các chất qua màng tế bào, đặc biệt là ethanol.
Sau khi được điều chỉnh thành phần, dịch lên men được đưa vào thiết bị lên men cùng với lượng nấm men ban đầu được tính toán hợp lý khoảng 18g/hl dịch.
Nhiệt độ lên men được duy trì ở 370C±1, và pH dịch đi lên men là 5,5. Sau 4 ngày lên men với tổng thời gian lên men là 5 ngày, dịch được đem chưng cất để thu hồi
ethanol. Độ tinh khiết của sản phẩm cồn ngày càng được cải thiện nhờ sự tiến bộ
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN