rơm.
3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ thuỷ phân đến hiệu suất sản xuất Etanol.
- Cân 0,5 kg rơm đã được nghiền nhỏ kích thước khoảng từ 5-7mm
- 5 lít nước vào thùng 10l, sau đó chuẩn độ lượng axit H2SO4 loãng sao cho nồng độ axit trong thùng là 5%.
- Thời gian thuỷ phân 6 giờ
- Tiến hành khảo sát 6 thùng, ở các nhiệt độ 400C, 500C, 600C, 700C; 800C; 900C. - Sau đó lên men trong thời gian 6 ngày với hàm lượng men là 1% theo khối lượng của rơm.
- Tiến hành chưng cất thu sản phẩm, sau đó tiến hành đo nồng độ cồn để xác định hiệu suất của quá trình.
Kết quả được xác định trong bảng:
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy phân đến hiệu suất quá trình sản xuất Etanol từ rơm
TT Nhiệt độ (0C) Hiệu suất (% tt)
1 40 2 2 50 3,2 3 60 4,5 4 70 5 5 80 5,5 6 90 4,7
Hình 3.1. Sự phụ thuộc của nhiệt độ thủy phân đến hiệu suất quá trình sản xuất Etanol từ rơm
Từ bảng ta thấy:
- Khi nhiệt độ tăng thì hiệu suất thu được Etanol tăng, nhưng đến một độ xác định thì khi nhiệt độ tăng hiệu suất sẽ giảm.
Cũng từ bảng ta thấy, hiệu suất lớn nhất là 5,5%, ở nhiệt độ 800C.
Giải thích: Phản ứng thủy phân xenlulozo bằng enzyme chịu ảnh hưởng lớn của nhiệt độ Tốc độ phản ứng thủy phân tăng theo nhiệt độ, tuy nhiên đến một nhiệt độ nhất định, tốc độ phản ứng sẽ giảm dần và đến mức triệt tiêu. Nếu đưa nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tối ưu, hoạt tính enzyme sẽ bị giảm, khi đó enzyme không có khả năng phục hồi hoạt tính.
Ngược lại khi ở nhiệt độ 0oC, enzyme bị hạn chế hoạt động rất mạnh, nhưng khi đưa nhiệt độ lên từ từ, hoạt tính của enzyme sẽ tăng dần đều đến mức tối ưu. Khi nhiệt độ cao thường gây cho enzyme mất hoạt tính.
3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất sản xuất Etanol.
- 5 lít nước vào thùng,
- Thay đổi pH: 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5 - Thời gian thuỷ phân 6 giờ
- Tiến hành ở nhiệt độ thuỷ phân 800C
- Tiến hành liên men trong thời gian 6 ngày với hàm lượng men là 1% theo khối lượng của rơm.
- Tiến hành chưng cất thu sản phẩm, sau đó tiến hành đo nồng độ cồn để xác định hiệu suất của quá trình.
Kết quả thu được trình bày trong bảng dưới đây
Bảng 3.2 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất quá trình sản xuất Etanol từ rơm
TT pH Hiệu suất (%tt) 1 3,0 3 2 3,5 3,7 3 4,0 5 4 4,5 6,2 5 5,0 6,5 6 5,5 6,1
Hình 3.2: Sự phụ thuộc của pH đến hiệu suất quá trình sản xuất Etanol từ rơm
Nhận xét: Dựa vào bảng ta thấy, khi pH tăng thi hiệu suất thu Etanol sẽ tăng, nhưng khi pH tăng đến một giá trị nào đó thì khi pH tăng, hiệu suất sẽ giảm. Dựa vào bảng ta thấy pH tối ưu là 4,8 và hiệu suất thu được là 6,5%.
Giải thích: pH môi trường thường ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất, enzyme và đặc biệt ảnh hưởng đến độ bền của enzyme. Chính vì thế pH có ảnh hưởng rất mạnh đến phản ứng của enzyme. Nhiều enzyme hoạt động rất mạnh ở pH trung tính. Tuy nhiên cũng có nhiều enzyme hoạt động ở môi trường axit yếu.
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thuỷ phân đến hiệu suất sản xuất Etanol.
- Cân 0,5 kg rơm đã được nghiền nhỏ kích thước khoảng từ 5-7mm cho vào thùng chứa 5 lít nước.
- pH cố định ở 5,0
- Nhiệt độ thuỷ phân cố định là 800C
- Tiến hành liên men trong thời gian 6 ngày với hàm lượng men là 1% theo khối lượng của rơm.
- Tiến hành chưng cất thu sản phẩm, sau đó tiến hành đo nồng độ cồn để xác định hiệu suất của quá trình.
Kết quả thu được cho trong bảng sau:
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của thời gian thủy phân đến hiệu suất quá trình sản xuất Etanol từ rơm
TT Thời gian (giờ) Hiệu suất (%)
1 4 4,3 2 5 5,8 3 6 6,5 4 7 6,7 5 8 7,0 6 9 6,8
Hình 3.3:Sự phụ thuộc của thời gian thủy phân đến hiệu suất quá trình sản xuất Etanol từ rơm
Nhận xét: Dựa vào bảng ta thấy, khi thời gian tăng thì hiệu suất thu cồn Etanol tăng, đến một giá trị cực đại, tiếp tục tăng thời gian thì hiệu suất sẽ giảm xuống. Hiệu suất cao nhất là 7,0% ở thời gian thủy phân 8 giờ.
Giải thích: Khi thời gian tăng thì cấu trúc Xenlulozo bị phá vỡ càng tăng, nhưng đến một lúc nào đấy, lượng Xenlulozo sẽ hết nên hiệu suất sẽ giảm
3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chế phẩm Enzyme đến hiệu suất sản xuất Etanol.
- Cân 0,5 kg rơm đã được nghiền nhỏ kích thước khoảng từ 5-7mm cho vào thùng chứa 5 lít nước.
- pH cố định ở 5,0
- Nhiệt độ thuỷ phân cố định là 800C
- Lượng chế phẩm thay đổi & theo khối lượng rơm là 1%; 1,5%; 2%; 2,5%; 3%; 3,5%.
- Tiến hành liên men trong thời gian 6 ngày.
- Tiến hành chưng cất thu sản phẩm, sau đó tiến hành đo nồng độ cồn để xác định hiệu suất của quá trình.
Kết quả thu được trong bảng sau:
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của lượng chế phẩm đến hiệu suất quá trình sản xuất Etanol từ rơm
TT Lượng chế phẩm (%KL rơm) Hiệu suất (%tt)
1 1 7,0 2 1,5 7,2 3 2 7,5 4 2,5 7,7 5 3 8,0 6 3,5 7,6
Hình 3.4: Sự phụ thuộc của lượng chế phẩm đến hiệu suất quá trình sản xuất Etanol từ rơm
Nhận xét: Dựa vào bảng ta thấy, khi lượng chế phẩm tăng thì hiệu suất thu Etanol tăng, nhưng đến một giá trị nhất định nào đó thì hiệu suất sẽ không tăng nữa.
Giải thích: Khi nồng độ enzyme tăng, tốc độ phản ứng tăng theo đường thẳng. Tuy nhiên, khi nồng độ enzyme đạt đến một ngưỡng nào đó, nồng độ cơ chất sẽ trở thành yếu tố hạn chế tốc độ phản ứng.
3.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian lên men đến hiệu suất sản xuất Etanol.
- Cân 0,5 kg rơm đã được nghiền nhỏ kích thước khoảng 5-7mm cho vào thùng chứa 5 lít nước.
- pH cố định ở 5,0
- Nhiệt độ cố định là 800C
- Lượng men là 3% theo khối lượng của rơm. - Thời gian thủy phân: 8 giờ
- Thời gian lên men của 6 thùng theo thứ tự là: 3 ngày; 4 ngày; 5 ngày; 6 ngày; 7 ngày; 8 ngày
- Tiến hành chưng cất thu sản phẩm, sau đó tiến hành đo nồng độ cồn để xác định hiệu suất của quá trình.
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của thời gian lên men đến hiệu suất quá trình sản xuất Etanol từ rơm
TT Thời gian lên men (ngày) Hiệu suất (%)
1 3 5,4 2 4 6,6 3 5 7,8 4 6 8,0 5 7 8,3 6 8 7,1
Hình 3.5: Sự phụ thuộc của thời gian lên men đến hiệu suất sản xuất Etanol từ rơm
Nhận xét: Dựa vào bảng ta thấy, khi thời gian lên men tăng thì hiệu suất thu được Etanol tăng đến giá trị cực đại, sau đó nếu tiếp tục tăng thời gian thì hiệu suất sẽ giảm, hiệu suất cực đại là 8,3%.
Giải thích: Thời gian lên men được tính bắt đầu từ khi cấy chủng nấm men vào môi trường lên men, nhưng thời gian kết thúc thì tùy thuộc vào từng môi trường lên men
cụ thể và tùy thuộc vào mục đích lên men mà ta dừng quá trình lên men. Trong giai đoạn đầu của quá trình lên men phải cho dịch đường tiếp xúc với oxy. Lúc này nấm men cần oxy để tích lũy một lượng sinh khối cần thiết cho quá trình lên men. Tiếp theo, để chuyển hóa đường thành Etanol, nấm men phải được phát triển trong điều kiện yếm khí hoàn toàn. Vì trong môi trường này, sự hô hấp của nấm men bị ức chế và bắt đầu phải tìm năng lượng cần thiết bằng con đường lên men. Để đáp ứng năng lượng cần thiết thì nấm men cần phân hủy một lượng đường lớn và đường sẽ chuyển hóa thành Etanol và CO2. Đó là nguyên nhân muốn có Etanol nhiều thì không được thoáng khí môi trường. Nếu có oxy thì trong giai đoạn này rượu sẽ tiếp tục chuyển hóa thành axit acetic làm sản phẩm bị chua.
3.1.6. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên men đến hiệu suất sản xuất Etanol.
- Cân 0,5 kg rơm đã được nghiền nhỏ kích thước khoảng 50mm cho vào thùng chứa 5 lít nước.
- pH cố định ở 5,0
- Nhiệt độ thuỷ phân cố định là 800C
- Lượng men là 3% theo khối lượng của rơm. - Thời gian thủy phân: 8 giờ
- Thời gian lên men : 7 ngày.
- Tiến hành chưng cất thu sản phẩm, sau đó tiến hành đo nồng độ cồn để xác định hiệu suất của quá trình.
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men đến hiệu suất quá trình sản xuất Etanol từ rơm
TT Nhiệt độ lên men (oC) Hiệu suất (%)
2 27 6,3
3 32 8,5
4 37 9,5
5 42 8,7
6 47 7,0
Hình 3.6: Sự phụ thuộc của nhiệt độ lên men đến hiệu suất quá trình sản xuất Etanol từ rơm
Nhận xét: Dựa vào bảng ta thấy, khi nhiệt độ lên men tăng thì hiệu suất thu được Etanol tăng đến giá trị cực đại, sau đó nếu tiếp tục tăng nhiệt độ thì hiệu suất sẽ giảm, hiệu suất cực đại là 9,5%.
Giải thích: Mỗi vi sinh vật đều có nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của chúng. Ở nhiệt độ cao, hoạt tính của nấm men giảm nhanh, dễ bị nhiễm khuẩn lactic và nấm men hoang dại. Mặt khác, khi lên men ở nhiệt độ cao sẽ tạo nhiều este aldehyt và tổn thất rượu theo CO2 cũng tăng. Vậy phải chọn nhiệt độ lên men thích hợp.