CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.4. Tiến hành thí nghiệm
2.4.1. Lên men theo phương pháp thuỷ phân và lên men riêng biệt (Separate
2.4.1.3. Thí nghiệm 3: Lên men
Thí nghiệm này tập trung khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men nhằm tìm ra điều kiện lên men tối ưu.
Nguyên liệu sau khi thuỷ phân được đem hấp khử trùng (1atm, 10 phút, 121
oC) để tiêu diệt vi sinh vật tránh gây nhiễm trong quá trình lên men.
- Khảo sát thời gian lên men: thí nghiệm được tiến hành trong 48 giờ, mỗi nghiệm thức cách nhau 2 giờ.
Mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần, kết quả là giá trị trung bình của 3 lần đo.
- Khảo sát nhiệt độ: Sau khi tìm được thời gian tối ưu ở thí nghiệm trên, ta tiến hành khảo sát nhiệt độ ở khoảng thời gian tối ưu đó.
Nghiệm thức Nhiệt độ (0C)
1 35
2 37
3 40
Mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần, kết quả là giá trị trung bình của 3 lần đo.
- Khảo sát ảnh hưởng của pH: Sau khi tìm được nhiệt độ tối ưu của thí nghiệm trên, ta tiến hành khảo sát ảnh hưởng của pH ở nhiệt độ và thời gian tối ưu đó.
Nghiệm thức pH
1 4
2 5
3 6
Mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần, kết quả là giá trị trung bình của 3 lần đo.
- Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ giống: Sau khi tìm được pH tối ưu của thí nghiệm trên, ta tiến hành khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ giống bổ sung ở nhiệt độ, thời gian và pH tối ưu đó.
37
Nghiệm thức Tỉ lệ giống (%)
1 2,5
2 5
3 7,5
Chỉ tiêu theo dõi: độ cồn, tổng số chất rắn hòa tan, cellulose, đường khử.
2.4.2. Thuỷ phân và Lên men đồng thời (Simulneous saccharification and fermention, SSF)
Nguyên liệu ban đầu sau khi tiền xử lí sẽ được trung hoà, hấp khử trùng, bổ sung nấm men và enzyme đồng thời để lên men tạo cồn.
Hình 2.2. Quy trình SSF Thuyết minh quy trình:
Quy trình lên men gồm có 2 giai đoạn chính:
Tiền xử lý nguyên liệu
Lớp vỏ cứng của cacao có chứa hầu hết các loại glucide, trong đó tỉ lệ cellulose và đường chiếm khá cao. Do đặc điểm cấu tạo của vỏ quả cacao có chứa các lignocellulose, trong đó có các phân tử lignin là vỏ bao bọc bên ngoài các mạch cellulose, hemicellulose nên việc xâm nhập của enzyme vào bên trong mạch phân
Vỏ ca cao
Tiền xử lý NaOH
Thủy phân & lên men đồng thời
Enzyme Nấm men
38
tử rất khó khăn. Trong thành phần của vỏ quả có mặt của các phân tử lignin, là polymer vô định hình trong phân tử có các nhóm – OH, – OCH3, là các cầu nối chính để liên kết các mạch cellulose lại với nhau nên làm cho vỏ quả trở nên dai và cứng. Do đó, để thực hiện quá trình thủy phân có hiệu quả cần phải loại bỏ các liên kết giữa lignin và cellulose, giúp cho các tác nhân thủy phân như acid dễ dàng tác động vào mạch cellulose và bẻ gãy liên kết giữa các monomer thành các phân tử đường đơn.
Để loại bỏ liên kết có thể sử dụng các phương pháp: nhiệt độ cao, acid, nổ hơi nước, sinh học, điện trường.
Vỏ cacao được thu gom về sẽ được cắt nhỏ khoảng 3 – 4 cm để thuận tiện trong quá trình sấy khô nguyên liệu.Vỏ cacao được sấy khô sẽ được xay nhuyễn thành bột mịn nhằm tăng diện tích tiếp xúc với tác nhân thủy phân giúp quá trình thủy phân diễn ra nhanh và đạt hiệu quả cao nhất. Quá trình tiền xử lý phải đáp ứng những yêu cầu:
- Nâng cao được hiệu quả của quá trình thủy phân tiếp theo.
- Hạn chế sự mất mát hydrocarbon.
- Tránh sự tạo thành các sản phẩm phụ làm ức chế quá trình thủy phân và quá trình lên men tiếp theo.
- Tiết kiệm được chi phí.
Thủy phân và lên men đồng thời:
Nguyên liệu sau khi tiền xử lí sẽ được trung hoà pH, mang hấp khử trùng (1210C, 1 atm, 20 phút) để tiêu diệt vi sinh vật tránh gây nhiễm trong quá trình lên men. Cuối cùng được bổ sung enzyme và nấm men tiến hành thủy phân và lên men đồng thời. Sau lên men thu dịch cồn.
Nấm men sử dụng trong thủy phân và lên men đồng thời là nấm men chịu nhiệt (Top~380C) để thích hợp với nhiệt độ tối thích của enzyme thủy phân.