3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1.4 Quy trình sản xuất chitosan
Sau khi nghiên cứu lựa chọn, tối ƣu hóa, quy trình sản xuất chitosan có hoạt tính kháng khuẩn đƣa ra nhƣ sau (Hình 3.1.25)
Thuyết minh quy trình (Quy mô 200 kg phế liệu tôm/mẻ)
1) Nguyên liệu phế liệu tôm
Thu gom đầu, vỏ tôm từ các nhà máy chế biến thủy sản. Kiểm tra chất lƣợng phế liệu bao gồm độ ẩm theo phƣơng pháp sấy đến trọng lƣợng không đổi, hàm lƣợng protein tính theo hàm lƣợng chất khô theo phƣơng pháp Biuret. Độ ẩm của PLT thƣờng vào khoảng 70-80% và hàm lƣợng protein dao động khá lớn vào khoảng 22-51%. Với độ ẩm 76% và hàm lƣợng protein 46% thì
96 lƣợng protein trong 1 kg PLT là 0.11 kg.
2) Rửa
Dùng nƣớc sạch để rửa loại bỏ bẩn nhƣ cát và rác bằng rổ và rá
3) Xay
Tiến hành xay PLT bằng máy xay thịt với lỗ lƣới φ=10 cm
4) Thủy phân
Trộn với nƣớc sạch theo tỉ lệ 1:1 (1kg PLT/1L nƣớc). Cho chế phẩm enzym Alcalase (chế phẩm hãng Novo với hoạt độ 2.4 AU/g) với liều lƣợng enzyme 60 AU/kg protein. Đối với 1kg PLT với độ ẩm 76% và hàm lƣợng protein 46% thì cần 33 AU tức là 1,375 g chế phẩm. Giữ trong thời gian thủy phân 165 phút.
5) Tiến hành tách hỗn hợp bã sau thủy phân.
Tách dịch thủy phân ra khỏi bã vỏ tôm bằng lƣới mắt sàng 5X5 mm. Lấy bã vỏ tôm để sản xuất chitin bằng lên men lactic
97
Hình 3.1.25 : Quy trình sản xuất chitosan
Alcalase [ T y p e a q
98
6) Chuẩn bị giống
L. plantarium NCDN4 đƣợc hoạt hóa trên môi trƣờng MRS lỏng có thành phần nhƣ sau (Pepton 1%, cao thịt 1%, cao nấm men 0.5%, CH3COONa 0.5%, K2HPO4 0.2%, (NH4)2C6H5O7 0.2%, Tween 80 0.1%, MgSO4.7H2O 0.01%, MnSO4.4H2O 0.005%) trong thời gian 20h, OD giống đạt vào khoảng 7. Cứ 1 kg PLT cần 0.2 L giống (tỉ lệ 20%).
7) Chuẩn bị dịch đƣờng glucose
Glucose đƣợc pha với nƣớc sạch với nồng độ 12.5% có nghĩa là 100 Lit nƣớc cần 12.5 kg đƣờng glucose.
8) Lên men
Đổ dịch glucose 12.5% vào bã chitin. Cứ 1 kg PLT ban đầu đƣợc trộn với 0.2L dịch đƣờng 12.5%. Điều chỉnh pH của hỗn hợp đến 6 bằng axit axetic và bổ sung 2% NaCl (w/w). Cấy giống vào theo tỉ lệ 20% (v/w) khuấy đảo cho đều và dùng nilon bịt kín thùng lại. Giữ trong thời gian 4 ngày.
9) Tách bã chitin
Tách bã chitin bằng lƣới kích thƣớc mắt lƣới 5x5 mm
10) Rửa bã chitin
Dùng lƣới vớt chitin đã loại protein ra và rửa sạch bằng nƣớc tới khi pH nƣớc rửa bằng 7
99 11) Deaxetyl hóa chitin
Tiến hành deaxetyl chitin bằng NaOH 40% ở nhiệt độ 121oC trong khoảng 20 phút với thời gian tăng nhiệt và hạ nhiệt tổng là 3h, tỉ lệ NaOH10%/bã chitin là 10/1.
12) Rửa
Chitin sau deaxetyl hóa đạt mức deaxetyl khoảng 85-90% đƣợc đem rửa bằng nƣớc đến khi khi pH nƣớc rửa bằng 7
13) Sấy khô
Tiến hành sấy chitosan đến khô
14) Ngâm nƣớc 80o
C
Ngâm bã chitin sau khi làm sạch trong nƣớc 80oC để lắng các cặn còn bám trên bã chitin. Sau đó vớt chitin bằng rây để loại cặn.
15) Hòa tan trong axit axetic
Hòa chitosan trong axit axetic 1% theo tỉ lệ 1% đến khi tan hết.
16) Kết tủa chitosan
Dùng NaOH 10% để kết tủa chitosan đến khi pH dịch bằng 8.
17) Li tâm
Li tâm liên tục tuần hoàn ở điều kiện tốc độ bơm dịch vào là 0.5 bar với thời gian là 20 phút cho 10 Lít dịch
18) Sấy
100 Sơ bộ đánh giá hiệu quả kinh tế của quy trình thu nhận chitosan phần sử dụng phƣơng pháp sinh học thu nhận chitin nhƣ sau
Bảng 3.1.17. Sơ bộ đánh hiệu quả kinh tế của quy trình
(từ bƣớc 1 đến bƣớc 12)
STT Quy trình Thời gian
Yêu cầu nguyên liệu và thiết bị cho 1 tấn tôm phế liệu (thu 30 kg sản phẩm) Chi phí cho 1kg sản phẩm (chƣa kể khấu hao thiết bị), VND Khả năng thu hồi protein Chi phí môi trƣờng, VND/ 1kg sản phẩm 1 Sinh học 5 ngày 25kg đƣờng 200 kg giống 1,3 L Alcalase 40 kg NaOH 432 000 Có mùi thơm lactic, có thể thu hồi làm thức ăn gia súc - 2 Hóa học 1-2 ngày NaOH, HCl 80 000 Không thu hồi 120 000
Giá thành cho chitin bằng phƣơng pháp sinh học ở đây chƣa tính đến khả năng thu hồi dịch thủy phân protein cũng nhƣ khả năng tiết kiệm giống bằng phƣơng
101 pháp cấy chuyển. Hơn nữa chi phí cho xử lí nƣớc thải khi ứng dụng qui trình sản xuất chitin bằng phƣơng pháp hóa học là khá lớn, qua đó nhận thấy quy trình sinh học là khá khả quan, tuy nhiên cần nghiên cứu tiết kiệm nguyên vật liệu và tối ƣu đồng thời các điều kiện của từng giai đoạn trong công nghệ nhằm hạ giá thành sản phẩm.