CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.3. Nghiên cứu xử lý hóa học xơ khóm
1.3.4. Xử lý keo Pectin bằng dung dịch enzyme Pectinase và Natricacbonat
Với hàm lượng Pectin chiếm 2-3% trong PALF [3-5], tuy không nhiều nhưng lượng keo này khiến các xơ sau xử lý bị dính lại với nhau, q trình kéo sợi sẽ trở nên khó khăn hơn. Chính vì vậy, keo Pectin cần phải được loại bỏ.
1.3.4.1. Xử lý bằng dung dịch Enzyme Pectinase
Enzyme pectinase thuộc nhóm enzyme thủy phân. Nó sử dụng cơ chất là pectin và sản phẩm sau khi thủy phân là acid pectic và methanol. Enzyme pectinase được sử dụng nhiều trong công nghiệp chế biến trái cây nhằm mục đích gia tăng hiệu suất thu hồi dịch quả, cải thiện chất lượng dịch quả và có tác dụng làm trong. Enzyme pectinase bao gồm nhiều loại enzyme khác nhau như pectinesterase polygalacturonase, pectin methoxylase và pectolipase, polygalac- turonase, pectin este, pectin lyase và pectate lyase … bị bất hoạt ở nhiệt độ 55℃ - 62℃ [16].
Protopectin khơng hịa tan có trong xơ khóm là dạng pectine nguyên thủy. Dưới tác dụng của acid, enzyme protopectinaza (enzyme pectinase) hoặc khi gia nhiệt thì protopectin chuyển thành pectin. Khi thủy phân protopectin sẽ tạo ra pectin hoặc acid pectinic. Protopectin là
57 thành phần quan trọng của chất gian bào, làm nhiệm vụ liên kết giữa các tế bào thực vật với nhau. Dưới tác dụng của acid HCl 0.03%, enzyme pectinase hay khi đun sơi, protopectin chuyển hóa thành pectin hịa tan [16]. Dựa vào nhưng tính chất hố học trên, ta có thể sử dụng các biện pháp làm tan chảy keo pectin ra khỏi xơ bằng cách gia nhiệt hoặc xử dụng enzyme pectinase thuỷ phân keo Pectin.
Xử lý enzyme Pectinase dựa trên sự thay đổi môi trường của nước ngâm. Kỹ thuật ngâm này đã được phát triển để thay thế phương pháp dầm truyền thống và rất tiềm năng trong tương lai vì rút ngắn được thời gian dầm, chi phí khơng quá cao. Đối với phương pháp bình thường thời gian ngâm kéo dài lên đến hàng tuần (tùy loại xơ và môi trường dầm), tuy nhiên đối với phương pháp này đã cả thiện được thời gian ngâm, thời gian chỉ cần từ 8-24 giờ [28] Theo nghiên cứu của Wimonrat Sricharussin và các cộng sự (2009), xử lý PALF bằng enzyme Pectinase 5% trong 2 giờ, 40oC, pH=4.5 hoặc enzyme cellulase 5%, trong 2 giờ, 55oC, pH = 7 [30]. Enzyme Pectinase thâm nhập vào lớp biểu bì bằng các vết nứt kích cỡ micro, sau đó thuỷ phân pectin trong xơ. Tương tự, enzyme cellulase cũng thâm nhập vào để loại bỏ sự liên kết giữa lớp biểu bì và cellulose. Sau xử lý, xơ được đung sôi trong 10 phút để khử hoạt tính của enzyme sau đó rửa sạch và phơi khơ. Kết quả sau khi đạt được cho thấy enzyme pectinase và enzyme cellulase làm mịn bề mặt xơ, loại bỏ pectin, và tăng diện tích bề mặt cũng như kích thước lỗ trong xơ.
1.3.4.2. Xử lý bằng phương pháp nhiệt - Natri Carbonate
Degumming là một trong những quá trình được thực hiện để loại bỏ các vấn đề về keo trên xơ dứa bao gồm pectin, pentosan và lignin. Tất cả những vấn đề này khiến các xơ dính với nhau trong tự nhiên. Degumming có thể được thực hiện bằng cách sử dụng silane, kiềm hoặc axit. Tuy nhiên, sử dụng kiềm là phương pháp phổ biến nhất. Ngoài ra, xử lý nhiệt cũng được áp dụng. Yusri Yusof và các cộng sự (2015),đã tiến hành xử lý PALF với 3 phương án là xử lý kiềm, xử lý nhiệt và xử lý kiềm – nhiệt, cụ thể PALF xử lý trong Na2CO3 3% trong 1h ở nhiệt độ phịng; PALF được đun sơi ở 100°C trong khoảng 1 giờ và sau đó phơi khơ và PALF được xử lý trong Na2CO3 3%, kết hợp đun ở 100°C. Sau khi xử lý, các bó xơ được rửa nhiều lần bằng nước cất để trung hịa kiềm cịn lại, và sau đó sấy khơ trực tiếp dưới ánh mặt trời. Toàn bộ phương pháp xử lý bề mặt được áp dụng trên PALF được tóm tắt trong bảng 1.9.
58
Bảng 1.9: Xử lý keo bằng phương pháp nhiệt và kiềm-nhiệt [27]
Tính chất Độ bền (MPa) Modul (Gpa) Độ giãn đứt (%)
Chưa qua xử lý 613.75 1379500.0 6.67
Xử lý kiềm 763.60 2899.9 3.60
Xử lý nhiệt 671.64 6725.4 3.16
Xử lý kiềm nhiệt 1088.60 6441.6 3.79
Phương pháp xử lý bề mặt loại bỏ keo đã làm tăng cường độ bền kéo PALF. Ngoài ra, PALF được xử lý bằng cả xử lý nhiệt và xử lý kiềm thể hiện độ bền kéo cao nhất (1088.60 MPa) cao hơn so với chỉ xử lý bằng nhiệt (671.64 MPa) và xử lý bằng kiềm (763.60 MPa).