CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ - BÀN LUẬN
3.2 Khảo sát quá trình thủy phân
3.2.1 Khảo sát quá trình thủy phân bằng enzyme pectinase
3.2.1.5 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân
Để tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thời gian xử lí chế phẩm enzyme đến hiệu suấtt thu hồi chất khô, tiến hành theo thí nghiệm 5. Các mẫu bã dứa tươi sau khi được xay mịn với nước được cho vào các becher, điều chỉnh pH = 5, nhiệt độ 45oC, hàm lƣợng chế phẩm enzyme sử dụng là 0,3 %v/w. Thời gian xử lí enzyme thay đổi lần lƣợt: 60, 90, 120, 150 phút. Kết quả thí nghiệm nhƣ sau:
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất thu hồi chất khô
Thời gian (phút) 60 90 120 150
HSTHCK (%) 64,50b±0.14 66,77a±0.21 66,93a±0.09 67,02a±0.07 a,b,…: Các giá trị có cùng chữ viết phía trên trong cùng một hàng thì không khác nhau có nghĩa với p < 0,05.
Hình 3.5: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồi chất khô Nhận xét: Kết quả cho thấy hiệu suất thu hồi chất khô tăng từ 66,50 đến 66,77%
khi tăng thời gian xử lý enzyme từ 60 đến 90 phút. Tại thời gian 90 phút hiệu suất thu
63 63.5 64 64.5 65 65.5 66 66.5 67 67.5
60 90 120 150
Hiệu suất thu hồi chất khô (%)
Thời gian (phút)
HVTH: Nguyễn Thị Việt Hải Trang 44 hồi chất khô thu đƣợc là 66,77 %. Tuy nhiên việc tăng thời gian lên 120 hay 150 phút thì hiệu suất thu hồi chất khô tăng nhƣng không có sự khác biệt về ý nghĩa thống kê.
Kết quả này là do trong giai đoạn đầu của quá trình thủy phân, hàm lƣợng cơ chất ban đầu nhiều, khả năng tiếp xúc giữa enzyme và cơ chất lớn, hiệu suất thủy phân nên hiệu suất thu hồi chất khô cao. Thời gian thủy phân càng lâu mà lƣợng cơ chất trong nguyên liệu lại giới hạn nên đến một thời điểm xác định thì lƣợng cơ chất không còn đủ để enzyme xúc tác cho phản ứng thủy phân. Vì vậy, hiệu suất thu hồi chất khô hầu nhƣ thay đổi không đáng kể dù thời gian vẫn tăng.
Kết luận: chọn thời gian thích hợp cho quá trình thủy phân là 90 phút.
3.2.1.6 Tối ƣu hóa các điều kiện thủy phân bã dứa bằng enzyme pectinase
Tối ƣu hóa các thông số quá trình thủy phân bằng enzyme pectinase sử dụng phương pháp trực giao theo Box Wilson tâm xoay hai yếu tố với hàm mục tiêu là hiệu suất thu hồi chất khô. Hai yếu tố là hàm lƣợng enzyme và thời gian thủy phân có ảnh hưởng nhiều nhất tới hiệu suất thu hồi chất khô, các yếu tố còn lại chúng tôi chọn giá trị từ những thí nghiệm khảo sát cổ điển.
Chúng tôi sẽ lần lƣợt thay đổi giá trị của 2 yếu tố hàm lƣợng enzyme và thời gian thủy phân rồi xác định quy luật tác dụng của 2 yếu tố này lên hiệu suất thu hồi chất khô, sau đó xây dựng quy trình hồi quy và xác định các thông số tối ƣu.
Các thí nghiệm đƣợc thực hiện với thông số nhƣ sau:
- Hàm lƣợng enzyme thủy phân: X1 thuộc [0,2; 0,4] và tâm X01 = 0,3 %v/w.
- Thời gian thủy phân: X2 thuộc [60; 120] và tâm X02 = 90 phút.
- Hiệu suất thu hồi chất khô: Y (%).
Bảng 3.7: Bảng mã hóa biến
Thông số độc lập Ký hiệu Mã hóa
-1 0 +1
Hàm lƣợng enzyme thủy phân (%v/w) X1 0,2 0,3 0,4
Thời gian thủy phân (phút) X2 60 90 120
HVTH: Nguyễn Thị Việt Hải Trang 45 Để tìm phương trình hồi quy, chúng tôi tiến hành 11 thí nghiệm, gồm 3 thí nghiệm ở tâm và 8 thí nghiệm ở các giá trị biên.
Sau khi tiến hành 11 thí nghiệm, kết quả thu được biểu diễn dưới dạng trực giao theo bảng 3.8 sau:
Bảng 3.8: Xây dựng ma trận trực giao theo tâm xoay hai yếu tố
Số thí nghiệm Mã hóa biến
Kết quả Y (%) X1 X2
1 -1 -1 65,32
2 +1 -1 66,17
3 -1 +1 66,04
4 +1 +1 66,44
5 -1 0 65,31
6 +1 0 66,36
7 0 -1 66,23
8 0 1 66,62
9 0 0 66,77
10 0 0 66,72
11 0 0 66,70
Phương trình hồi quy của hàm mục tiêu có dạng như sau:
Y= b0 + b1X1 + b2X2 + b12X1X2 + b11 X12 + b22 X22
Sau khi giải bài toán quy hoạch thực nghiệm bằng phần mềm Modde 5.0 chúng tôi thu đƣợc kết quả sau:
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của các biến độc lập đến hiệu suất thu hồi chất khô Hệ số Hệ số hồi quy P
b0 66.73 2.16E-14 < 0,05 b1 0.3431 0.000444 < 0,05 b2 0.1940 0.00572 < 0,05
HVTH: Nguyễn Thị Việt Hải Trang 46 b11 -0.4814 0.000204 < 0,05
b22 -0.1863 0.013576 < 0,05 b12 -0.11 0.122903 > 0,05
Q2 0,818
R2 0,974
P có ý nghĩa ở mức 5% (P < 0,05)
Hệ số R2 = 0,974 và Q2 = 0,818 thể hiện độ tin cậy của mô hình thí nghiệm, giữa mô hình thực nghiệm và mô hình lý thuyết có độ tương thích cao.
PT hồi quy: Y = 66.73+0.3431X1 +0.1940X2 -0.4814 X12 -0.1863X22
Khi dựng phương trình hồi quy trên hệ trục không gian ba chiều bằng phần mềm Modde 5.0 ta có:
Hình 3.6: Mô hình tối ƣu hóa quá trình thủy phân bằng enzyme pectinase Từ phương trình hồi quy cho thấy rằng hiệu suất thu hồi chất khô phụ thuộc vào cả hai yếu tố hàm lƣợng enzyme và thời gian thủy phân. Tiến hành tối ƣu hóa bằng phần mềm Modde 5.0 chúng tôi thu đƣợc kết quả: