3.2 Kết quả khảo sát các phương pháp lên men
3.2.1. Kết quả khảo sát thời gian lên men SHF
Thời gian lên men là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình lên men bioethanol, Thời gian của quá trình lên men phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ lên men, nồng độ đường trong dịch lên men, tỉ lệ nấm men … Nếu thời gian lên men quá ngắn, quá trình lên men chưa xảy ra hoàn toàn, đường sót sẽ còn nhiều trong dịch lên men và độ cồn tạo ra thấp, và nếu thời gian lên men quá dài , lượng ethanol sẽ bị oxy hóa thành acid acetic gây ức chế lại quá trình lên men.Vì vậy, việc xác định thời gian lên men có ý nghĩa quan trọng để mang lạu hiệu quả kinh tế.
50
Hình 3.5.Sự thay đổi độ cồn theo thời gian lên men
Trước khi lên men độ cồn trong dịch là 0% và tăng lên rất nhanh thành 3,2%
chỉ sau 4 giờ lên men và vẫn tăng dần với tốc độ chậm lại. Sau 20 giờ kể từ thời điểm cho nấm men vào, độ cồn đạt ngưỡng cao nhất là 4,9%.Từ 20 giờ đến 28 giờ , độ cồn vẫn duy trì khá ổn định và bắt đầu có dấu hiệu xuống thấp.Kể từ 32 giờ trở đi, độ cồn trong dịch giảm dần theo thời gian và chỉ còn 3,1% ở thời điểm 48 giờ.
Hình 3.6. Sự thay đổi độ Brix theo thời gian lên men
0 1 2 3 4 5 6
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
%
Thời gian ( giờ)
Độ cồn
Độ cồn
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
%
Thời gian (giờ)
Độ Brix
51
Trước quá trình lên men ghi nhận độ Brix của dịch là 9% và trong 8 giờ đầu của quán trình lên men , độ Brix tăng dần và đạt cao nhất là 9,4% ở mốc 8 giờ. Và kể từ sau đó hàm lượng chất tan trong dịch bắt đầu giảm xuống dần theo thời gian lên men và giảm khá nhanh từ khoảng thời gian 8 giờ đến 20 giờ. Sau 20 giờ, độ Brix vẫn giảm nhưng với tốc độ chậm hơn và đạt mức thấp nhất là 6,2% ở 48 giờ.
Hình 3.7. Sự thay đổi hàm lượng đường theo thời gian lên men
Kết quả: Trong 2 giờ đầu tiên độ cồn tăng nhanh từ 0 lên 3,3. Sau đó trở đi độ cồn tăng chậm dần và sau 20 giờ độ cồn đạt cao nhất (4,8%), sau đó độ cồn giảm xuống do lượng cồn cũng như lượng acid sinh ra đã bắt đầu ức chế khả năng lên men.
Tổng số chất rắn hòa tan giảm dần theo thời gian lên men. Ở 8 giờ đầu, nấm men sử dụng đường và chất trong môi trường chưa nhiều nên độ Brix không có dấu hiệu giảm xuống. Kể từ sau 8 giờ, độ Brix bắt đầu giảm xuống khá nhanh do nấm men đã bắt đầu hoạt động mạnh. Sau 40 giờ , độ Brix giảm ít và gần như ko giảm về sau do nấm men đã suy yếu và quá trình lên men bị ức chế.
Trong quá trình lên men, lượng đường khử tất nhiên sẽ giảm dần theo thời gian.
Ở 8 giờ đầu tiên lượng đường khử giảm khá nhanh sau đó giảm chậm dần cho đến thời
0 5 10 15 20 25 30 35
0h 2h 4h 6h 8h 10h 12h 14h 16h 18h 20h 22h 24h 26h 28h 30h 32h 34h 36h 38h 40h 42h 44h 46h 48h
mg/ml
Thời gian (giờ)
Glucose Cellulose
52
điểm đạt độ cồn cao nhất là 20 giờ do nấm men bị lượng ethanol và acid sinh ra gây ức chế quá trình lên men. Đường lúc này được nấm men sử dụng để duy trì sự sống là chủ yếu. Sau 34 giờ lượng đường không thay đổi nhiều do sinh khối nấm men đã giảm .
Trong khoảng 20 giờ đầu của quá trình lên men , mật độ tế bào nấm men tăng mạnh trong dịch lên men và đạt số lượng cao nhất là 141 triệu tế bào/ml. Ở giai đoạn này nấm men phát triển mạnh, thích nghi tốt với môi trường làm cho quá trình lên men diễn ra mạnh mẽ.Theo khảo sát , nấm men sau 10 giờ đã bắt đầu thích nghi và tăng sinh khối chuẩn bị cho quá trình lên men thực sự diễn ra và đến 20 giờ là cao nhất. Sau khoảng thời gian đó mật độ nấm men vẫn duy trì và có xu hướng giảm dần, có thể nói là nấm men lúc này đang vào pha ổn định.
Từ 28 giờ trở đi, mật độ nấm men giảm nhanh do bước vào giai đoạn suy vong do môi trường tích tụ acid gây ức chế nấm men.