CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.2. Kết quả thí nghiệm thủy phân chuyển hóa bèo tây thành đường
Tiến hành thủy phân 2,5g bèo tây với dung dịch 120ml H2SO4 2,5%
trong các khoảng thời gian 35 – 60 phút ở 1000C. Kết quả đƣợc thể hiện trong bảng 8:
Bảng 9. Ảnh hưởng của yếu tố thời gian đến khả năng thủy phân Thời gian thủy phân
(phút) Khối lượng đường (g) Tỷ lệ thủy phân (g/g)
35 1,315 0.526
40 1,738 0.695
45 1,945 0.778
50 2,203 0.881
55 1,126 0.450
60 1,063 0.425
0 0.5 1 1.5 2 2.5
35 40 45 50 55 60
Thời gian (phút)
Khối lượng (g)
0 0.5 1 1.5 2 Khối lượng đường Tỷ lệ thủy phân
Hình 8. Ảnh hưởng của yếu tố thời gian đến khả năng thủy phân Từ biểu đồ hình 8, có thể thấy trong khoảng khảo sát 35 – 60 phút thì lượng đường tạo ra chủ yếu trong 50 phút đầu tiên. Tại thời điểm 50 phút lượng đường tạo ra đạt giá trị lớn nhất (2,203 g) tương ứng với tỷ lệ thủy phân cao nhất (0,881 g/g). Do vậy đề tài lựa chọn thời gian thủy phân là 50 phút là thời gian tối ƣu.
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ axit
Tiến hành thủy phân 3g bèo tây với dung dịch 120ml H2SO4, nồng độ axit khảo sát trong khoảng 3% - 8% trong 50 phút ở 1000C. Kết quả thu đƣợc thể hiện trong bảng 9:
Bảng 10. Ảnh hưởng của nồng độ axit đến khả năng thủy phân Nồng độ axit H2SO4(%) Khối lượng đường (g)* Tỷ lệ thủy phân (g/g)
3% 2,096 0.699
4% 2224 0.741
5% 2,275 0.758
6% 2,416 0.805
7% 2,754 0.918
8% 1,784 0.595
(*): Tính cho 120ml dung dịch axit
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
3% 4% 5% 6% 7% 8%
Nồng độ axit (%)
Khối lượng đường (g)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Khối lượng đường Tỷ lệ thủy phân
Hình 9. Ảnh hưởng của nồng độ axit đến khả năng thủy phân
Từ biểu đồ hình 9, thấy đƣợc trong khoảng khảo sát nồng độ axit H2SO4 thủy phân 3% - 8% thì lượng đường tạo ra ở nồng độ 7% là lớn nhất (2,754 g) tương ứng với tỷ lệ thủy phân cao nhất (0,918 g/g). Do vậy đề tài lựa chọn nồng độ axit H2SO4 7% là nồng độ tối ƣu để sử dụng cho thí nghiệm tiếp theo.
3.2.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn/lỏng
Bèo tây đƣợc thủy phân trong 120ml axit H2SO4 7% theo các tỷ lệ rắn/
lỏng là 1:120, 1:60, 1:40, 1:30, 1:24, 1:20 ở 1000C trong 50 phút. Kết quả đƣợc thể hiện trong bảng 10:
Bảng 11. Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn/lỏng đến khả năng thủy phân
Tỷ lệ rắn/ lỏng Khối lƣợng bèo tây (g)
Khối lƣợng đường
Tỷ lệ thủy phân (g/g)
1:120 1 0,409 0,409
1:60 2 0,965 0,482
1:40 3 2,187 0,729
1:30 4 2,861 0,715
1:24 5 3,296 0,659
1:20 6 3,593 0,599
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
1 2 3 4 5 6
Khối lượng bèo tây (g)
Khối lượng đường (g)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Khối lượng đường Tỷ lệ thủy phân
Hình 10. Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn/lỏng đến khả năng thủy phân
Từ biểu đồ 10, trong khoảng khảo sát khối lƣợng bèo tây thay đổi 1 – 6(g), lượng đường tạo ra tỉ lệ thuận với khối lượng bèo tây đem thủy phân thì khối lượng đường thu được càng lớn. Vì ở 6g lượng đường tạo ra đạt giá trị lớn nhất 3,593 (g) nhƣng tỷ lệ thủy phân chỉ đạt 0,599 (g/g) thấp hơn so với tỷ lệ thủy phân ở 3g (0,729 g/g). Vì vây, xét cả yếu tố sử dụng nguyên liệu hiệu
quả, đề tài lựa chọn khối lƣợng bèo tây thủy phân ở 3g (tỷ lệ 1: 30) là tối ƣu để sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo.
Từ 3 thông số đã khảo sát (thời gian thủy phân, nồng độ axit và tỷ lệ rắn/ lỏng), đề tài đã lựa chọn ra điều kiện tối ƣu của quá trình thủy phân bèo tây bằng dung dịch axit H2SO4 loãng là:
Thể tích axit H2SO4 V = 120ml Khối lƣợng bèo: 3g
Nồng độ axit H2SO4: 7%
Thời gian thủy phân: 50 phút Nhiệt độ: 1000C
3.2.4. Thành phần của bã bèo sau quá trình thuỷ phân
Sau khi đã lựa chọn đƣợc bộ thông số tối ƣu cho quá trình thuỷ phân, ta tiến hành thuỷ phân bèo tây với các thông số tối ƣu. Quá trình thuỷ phân đƣợc tiến hành. Sản phẩm dung dịch đường được chuẩn bị cho quá trình lên men, còn bã bèo sẽ đƣợc phân tích thành phần các chất rắn còn lại.
Bảng 12. Thành phần chất rắn còn lại sau quá trình thuỷ phân
STT Hợp chất Nguyên liệu
ban đầu (g)
Sau quá trình thuỷ phân (g)
1 Cellulose 1,02 0,692
2 Hemicellulose 1,29 0,593
3 Lignin 0,24 0,218
4 Khác 0.45 0,415
Tổng cộng 3,0 1,685
Từ số liệu về thành phần chất rắn còn lại sau quá trình thuỷ phân ở bảng 12, tính đƣợc khả năng chuyển hoá hydrocacbon trong quá trình thuỷ phân bằng axit nhƣ sau:
Bảng 13. Khả năng chuyển hoá hydratcacbon trong quá trình thuỷ phân
STT Hợp chất Nguyên liệu
ban đầu (g)
% chuyển hoá hydrocacbon
1 Cellulose 1,02 32,20
2 Hemicellulose 1,29 54,08
3 Lignin 0,24 9,21
4 Khác 0.45 7,78
Kết quả trong bảng 13 cho thấy hemicelluloses là hợp chất có khả năng chuyển hoá hydrocacbon tốt nhất 54,08 % trong quá trình thuỷ phân bằng axit H2SO4, tiếp đến là cellulose 32,2 %, ligini 9,21%. Kết quả này chỉ ra rằng:
lignin là hợp chất rất khó chuyển hoá trong quá trình thuỷ phân bằng axit.
Điều này phù hợp với các nghiên cứu trên thế giới về quá trình thuỷ phân nguy