Nghiên cứu sản xuất cồn từ nguyên liệu lát khô, sắn tươi bằng công nghệ đường hoá và lên men đồng thời

BỘ CÔNG THƯƠNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỀ TÀI THUỘC ĐỀ ÁN PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG LĨNH VỰC CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN ĐẾN NĂM 2020 BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔ

BỘ CÔNG THƯƠNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐỀ TÀI THUỘC ĐỀ ÁN PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG LĨNH VỰC CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN ĐẾN NĂM 2020

BÁO CÁO TỔNG HỢP

KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

“NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CỒN TỪ NGUYÊN LIỆU SẮN LÁT KHÔ, SẮN TƯƠI BẰNG CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG HÓA VÀ LÊN

BỘ CÔNG THƯƠNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐỀ TÀI THUỘC ĐỀ ÁN PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH

HỌC TRONG LĨNH VỰC CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN ĐẾN NĂM 2020

BÁO CÁO TỔNG HỢP

KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

“NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CỒN TỪ NGUYÊN LIỆU SẮN LÁT

KHÔ, SẮN TƯƠI BẰNG CÔNG NGHỆ ĐƯỜNG HÓA VÀ LÊN

MEN ĐỒNG THỜI”

MÃ SỐ ĐỀ TÀI: DT 05.08/CNSHCB

Chủ nhiệm đề tài: Cơ quan chủ trì đề tài:

(ký tên) (ký tên và đóng dấu)

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Viện CN Sinh học- CN Thực phẩm

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà Nội, ngày tháng 9 năm 2010

BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I THÔNG TIN CHUNG

1 Tên đề tài: Nghiên cứu sản xuất cồn từ nguyên liệu sắn lát khô, sắn tươi bằng

công nghệ đường hóa và lên men đồng thời

Mã số đề tài: DT 05.08/CNSHCB

Thuộc: Đề án phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh

vực công nghiệp chế biến đến năm 2020

2 Chủ nhiệm đề tài/dự án:

Họ và tên: Nguyễn Thanh Hằng

Ngày, tháng, năm sinh: 29/4/1959 Nam/ Nữ: Nữ

Học hàm, học vị: Tiến sĩ, Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm

Chức danh khoa học: Phó Giáo sư Chức vụ : Trưởng bộ môn

Điện thoại:

Tổ chức: (84-4) 38680119 Nhà riêng : 04 36411720 Mobile: 0904285886

Fax: (84-4) 38692515 E-mail: hang@mail.hut.edu.vn

Tên tổ chức đang công tác: Viện Công nghệ sinh học và Công nghệ thực

phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Địa chỉ tổ chức: Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội, Việt Nam

Địa chỉ nhà riêng: Số 6, N2, TT5, Bắc Linh Đàm, Hà Nội

3 Tổ chức chủ trì đề tài/dự án:

Tên tổ chức chủ trì đề tài: Đại học Bách Khoa Hà Nội

Điện thoại: (84-4) 38682470 Fax: (84-4) 38692515

E-mail: biofotech@mail.hut.edu.vn

Website: http://www.hut.edu.vn

Địa chỉ: 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội Việt Nam

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: PGS TS Tô Kim Anh

Số tài khoản: 931-01-140

Ngân hàng: Kho bạc Hai Bà Trưng - TP Hà Nội

Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Công thương

II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN

1 Thời gian thực hiện đề tài/dự án:

- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ tháng 1 năm 2008 đến tháng 12 năm 2009

- Thực tế thực hiện: từ tháng 10 năm 2008 đến tháng 9 năm 2010

Thời gian (Tháng, năm)

Kinh phí (Tr.đ)

Ghi chú

(Số đề nghị quyết toán)

c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:

Đối với đề tài:

Đơn vị tính: Triệu đồng

Theo kế hoạch Thực tế đạt được

Số, thời gian ban

Quyết định, văn bản của cơ quan quản lý

3 Số 0936/BCT-KHCN,

ngày 23/2/2009

Quyết định về việc giao kinh phí năm

2009 tiếp tục thực hiện nhiệm vụ đã giao năm 2008

Bộ Công Thương

5 Số 6379/QĐ-BCT ngày

21/12/2009

Quyết định về việc gia hạn thời gian thực hiện các nhiệm vụ khoa học công nghệ được giao năm 2008

Bộ Công Thương

7 Số 1546/QĐ-BCT ngày

30/3/2010

Quyết định phê duyệt kế hoạch đấu thầu mua nguyên liệu, máy móc và thiết bị

Bộ Công Thương

Văn bản của tổ chức chủ trì đề tài

CNSH-5 Số 02/CV-

VCNSH-CNTP, ngày 26/1/2010

Công văn phê duyệt mua sắm thiết bị

và đấu thầu mua sắm thiết bị

Viện CNSH-CNTP

4 Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án:

Nội dung tham gia chủ yếu

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

1 Công ty

TNHH Cồn

Hà Thành

Công ty TNHH Cồn Hà Thành

Tổ chức sản xuất thử sản phẩm

2000 lít cồn 96%V

- Nghiên cứu tuyển chọn chủng vi sinh vật phù hợp

để lên men rượu

- Tổ chức sản xuất thử nghiệm sản phẩm trên mô hình thiết bị

- Chủng nấm men BMQ 467

- 200 lít cồn 96%V/ ngày

Nội dung tham gia

chính

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

1 PGS TS

Nguyễn

Thanh Hằng

PGS TS Nguyễn

Thanh Hằng

Viết thuyết minh, báo cáo tổng kết, tham gia các nội dung trong đề tài

Quản lý đề tài, Bản báo cáo tổng kết

Phối hợp thực hiện

Bản phân tích, đánh giá chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế

Phối hợp thực hiện

3 PGS TS

Phạm Thu

Thủy

PGS TS Phạm Thu Thủy

Nghiên cứu chọn loại enzym phù hợp

để thủy phân đối với nguyên liệu sắn lát khô và sắn tươi

Chọn được loại enzym phù hợp công nghệ

Phối hợp thực hiện

4 PGS.TS Lê

Thanh Mai

PGS.TS Lê Thanh Mai

Ứng dụng quá trình đường hóa và lên men rượu đồng thời

từ sắn tươi, sắn khô

ở quy mô lớn của phòng thí nghiệm (3-5 lit/mẻ)

Quy trình công nghệ (quy mô phòng TN)

Phối hợp thực hiện

5 TS.Chu Kỳ

Sơn

TS.Chu Kỳ Sơn

Nghiên cứu tái sử dụng nấm men và một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đường hóa và lên men rượu đồng thời

từ sắn khô

Quy trình kỹ thuật tái sử dụng nấm men

Phối hợp thực hiện

Quy trình công nghệ thủy phân sắn tươi, sắn lát khô bằng enzyme

Phối hợp thực hiện

7 Nguyễn

Xuân Hùng

Nguyễn Xuân Hùng

Tổ chức sản xuất thử sản phẩm

2.000 lít cồn 96% V

Phối hợp

thực hiện

8 Ths.Kiều

Văn Hải

Ths.Kiều Văn Hải

Xây dựng mô hình thiết bị (công suất 200lít cồn 96%

V/ngày)

Đã xây dựng

mô hình thiết

bị (công suất 200lít cồn 96% V/ngày) Sản xuất thử

200 lít cồn 96% V; Hoàn thiện thông số

kỹ thuật

Phối hợp thực hiện

9 Ths.Nguyễn

Thúy Hường

Ths.Nguyễn Thúy Hường

Nghiên cứu tuyển chọn vi sinh vật phù hợp để lên men rượu trong công nghệ đường hóa và lên men đồng thời đối với nguyên liệu sắn lát khô và sắn tươi

Chọn được 1 chủng vi sinh vật phù hợp công nghệ và chất lượng sản phẩm

Phối hợp thực hiện

Thời gian 5 ngày

Tham quan, học hỏi nhà máy

cồn tại Thái Lan

Đoàn đi Thái Lan

Số lượng 2 người Thời gian 5 ngày từ 3/10/2009 đến 7/10/2009

Tham quan, học hỏi nhà máy tại Thái Lan

Kinh phí 32,720,000 đ

2 Tham gia hội thảo quốc tế:

Focus on Biofuels and Bioenergy tại Phillipine

Thời gian : 3 ngày từ 28/7- 31/7/2009

Trình bày báo cáo về một vấn

đề nghiên cứu của đề tài

Research and development on Food Biotechnology tại Cambodia

Thời gian: 3 ngày từ 12/2/2010

10-Trình bày báo cáo về một vấn

đề nghiên cứu của đề tài

7 Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:

(Nội dung, thời gian,

kinh phí, địa điểm )

Thực tế đạt được

Người,

cơ quan thực hiện

I Nội dung 1

Nghiên cứu tuyển chọn

chủng vi sinh vật và enzym

phù hợp

I.1 Nghiên cứu chọn loại enzym

phù hợp để thủy phân đối với

nguyên liệu sắn lát khô và sắn

tươi

1-12/2008

9/2008-12/2008

Phạm Thu Thủy, Quản Lê Hà,

ĐH Bách Khoa

Hà Nội I.2 Nghiên cứu tuyển chọn vi

sinh vật phù hợp để lên men

rượu trong công nghệ đường

hóa và lên men đồng thời đối

với nguyên liệu sắn lát khô và

sắn tươi

1-12/2008

9/2008-12/2008

Nguyễn Thúy Hường, Viện CN Thực Phẩm Nguyễn Thanh Hằng

ĐH Bách Khoa

Hà Nội

II Nội dung 2

Nghiên cứu quy trình công

nghệ thủy phân từ nguyên

liệu sắn lát khô và sắn tươi

sử dụng chế phẩm enzyme

06/2009

06/2008-6/2009

1/2009-Phạm Thu Thủy, Quản Lê Hà,

ĐH Bách Khoa

Hà Nội

III Nội dung 3

Nghiên cứu và ứng dụng

công nghệ đường hóa và lên

men đồng thời từ nguyên

liệu sắn lát khô và sắn tươi

06/2009

06/2008-9/2009

1/2009-Lê Thanh Mai, Chu Kỳ Sơn,

ĐH Bách Khoa

Hà Nội

IV Nội dung 4

Xây dựng mô hình thiết bị

6/2009-Nguyễn Thanh Hằng,

Hồ Phú Hà,

ĐH Bách Khoa

Hà Nội Kiều Văn Hải, Nguyễn Xuân Hùng, Công ty TNHH Cồn - Hà Thành

III SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN

1 Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:

Thực tế đạt được

phương pháp đường hóa

và lên men đồng thời

Hiệu suất tổng thu hồi đạt

≥80% so với lý thuyết

Hiệu suất tổng thu hồi đạt

≥80% so với lý thuyết

2 Mô hình thiết bị sản xuất Đạt công suất Đạt công suất

thử nghiệm quy mô 200 lit

cồn 96% V/ ngày

200 lit cồn 96% V/ ngày

200 lit cồn 96% V/ ngày

3 Báo cáo nghiệm thu đề tài Đã được

nghiệm thu

Đã được nghiệm thu

Thực tế đạt được

Số lượng, nơi công bố

(Tạp chí, nhà xuất bản)

1 Study on several parameters

affecting liquefation process

in ethanol production from

fresh cassava

1-2 bài 5 bài Khoa học và công nghệ

các trường đại học kỹ thuật

N0 80- 2010

4 Optimizaton of liquafaction

process by enzyme in ethanol

production from dry cassava

powder

The 4th South East Asian Technical University Consortium

Symposium, No 4 tháng

2/2010 tại Nhật Bản

5 Nghiên cứu một số yếu tố ảnh

hưởng đến quá trình đường

hóa và lên men đồng thời

trong sản xuất cồn từ sắn khô

Tạp chí hóa học T.48, 4A/2010

Hội nghị hóa học toàn quốc lần thứ V

Cấp đào tạo, Chuyên

Ghi chú

(Thời gian kết thúc)

Hiệu suất tổng thu hồi đạt

≥80% so với lý

pháp đường hóa và lên

men đồng thời

thuyết

2 Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại:

a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:

Trên cơ sở nghiên cứu của đề tài đã chọn được chủng nấm men có khả năng sinh trưởng và lên men ở nhiệt độ cao và chịu được nồng độ 0,01g/l chất sát trùng Na2SìF6

Đề tài đã góp phần đưa ra được quy trình và xây dựng mô hình thiết bị sản xuất cồn từ nguyên liệu sắn tươi và sắn khô với công nghệ dịch hóa ít gia nhiệt, công nghệ đường hóa và lên men đồng thời

b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:

Việt Nam đang hòa nhập vào xu thế của thế giới và có những bước đi mạnh

mẽ trong lĩnh vực ứng dụng nhiên liệu sinh học, và đặc biệt là cồn nhiên liệu Nhu cầu thị trường về cồn nhiên liệu là rất lớn và không giới hạn quốc gia Với ưu thế

sử dụng một nguồn nhiên liệu rẻ và dồi dào, cồn nhiên liệu từ sản phẩm nông nghiệp thực sự sẽ có một tương lai tốt đẹp

Sản xuất cồn sinh học vừa giảm ô nhiễm môi trường vừa giảm thiểu nhập khẩu nhiên liệu Tạo thêm công ăn việc làm cho người lao động đồng thời nâng cao khả năng cạnh tranh của ngành sản xuất cồn nhiên liệu của Việt Nam trong thời kỳ hội

nhập “sau WTO”

Quy trình công nghệ sản xuất cồn của đề tài đưa ra có hiệu quả kinh tế cao, có khả năng cạnh tranh về giá thành và chất lượng sản phẩm vì đã tiết kiệm được năng lượng, nước, thiết bị, hóa chất và thời gian sản xuất, giảm giá thành của sản phẩm

3 Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, dự án:

Số

Thời gian thực hiện

Ghi chú

Đủ điều kiện bảo vệ cấp nhà nước

IV Nghiệm thu cấp nhà nước Từ 9/8/2011

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cồn trên thế giới và Việt Nam 3

1.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cồn trên thế giới 3

1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cồn ở Việt Nam 4

1.1.2.1 Thực trạng tình hình sản xuất và tiêu thụ cồn hiện nay 4

1.1.2.2 Triển vọng về phát triển nhiên liệu sinh học ở Việt Nam 5

1.2 Nguyên liệu sản xuất cồn từ sắn 6

1.2.1 Thành phần hóa học của sắn 6

1.2.2 Đặc tính và tính chất của tinh bột sắn 7

1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn trên thế giới và ở Việt Nam………….8

1.3.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn trên thế giới 8

1.3.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn tại Việt Nam 9

1.4 Công nghệ sản xuất cồn ……… 10 1.4.1 Công nghệ sản xuất cồn truyền thống 10 1.4.2 Công nghệ sản xuất cồn hiện nay ở một số nước trên thế giới 13 1.5 Một số chế phẩm enzym được sử dụng để thủy phân tinh bột trong sản xuất cồn……… 17

1.5.1 Spezyme Extra .17

1.5.2 Termamyl SC 18

1.5.3 Stargen 001 18

1.5.4 Distillase ASP 19 1.5.5 Dextrozyme GA (DGA) 20

CHƯƠNG II: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

2.1 Nguyên vật liệu 21

2.1.1 Sắn 21

2.1.2 Chủng vi sinh vật 21

2.1.2 Enzym: 21

2.1.3 Hoá chất: 21

2.2 Các phương pháp nghiên cứu 21

2.2.1 Các phương pháp hoá lý 22

2.2.1.1 Phương pháp xác định độ ẩm 22

2.2.1.2 Xác định hàm lượng tinh bột trong sắn : 22

2.2.1.3 Xác định hàm lượng đường khử bằng phương pháp DNS 22

2.2.1.4 Xác định độ chua 22

2.2.1.5 Xác định hàm lượng maltoza bằng phương pháp iot 22

2.2.1.6 Xác định hàm lượng dextrin bằng phương pháp kết tủa cồn 22

2.2.1.7 Phương pháp xác định hàm lượng chất khô bằng chiết quang kế 22

2.2.1.8 Xác định hàm lượng đường sót và tinh bột sót trong giấm chín 22

2.2.1.9 Xác định hàm lượng cồn trong dịch sau lên men 23

2.2.1.10 So sánh khả năng lên men bằng phương pháp cân bình 24

2.2.2 Các phương pháp vi sinh và hoá sinh 24

2.2.2.1 Phương pháp đếm và xác định số tế bào nấm men 24

2.2.2.2 Phương pháp đếm mật độ và xác đinh tỷ lệ sống của tế bào 24

2.2.2.3 Phương pháp đếm khuẩn lạc trên môi trường YPD 24

2.2.3 Phương pháp toán học 24

2.2.3.1 Phương pháp tối ưu hóa theo Box willson 24

2.2.3.2 Cách tính hiệu suất 25

2.2.4 Phương pháp nghiên cứu 26 2.2.4.1 Chuẩn bị mẫu nghiên cứu các điều kiện trong quá trình dịch hóa… 26 2.2.4.2 Chuẩn bị mẫu nghiên cứu các điều kiện trong quá trình đường hóa và lên men đồng thời……… …… 28

2.2.4.3 Nghiên cứu tuyển chọn vi sinh vật phù hợp để lên men rượu trong công nghệ đường hóa và lên men đồng thời……… 28

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……… 30

3.1 Nghiên cứu tuyển chọn chủng vi sinh vật và enzym phù hợp……… 30

3.1.1 Nghiên cứu chọn loại enzym phù hợp để thủy phân đối với nguyên liệu sắn tươi 30

3.1.1.1 Xác định các thành phần của sắn tươi (phần ruột củ, bỏ vỏ) 30

3.1.1.2 Nghiên cứu lựa chọn chế phẩm enzym thích hợp cho quá trình dịch hóa trong điều kiện chế độ gia nhiệt hạn chế 30

3.1.1.3 Ảnh hưởng của mức độ nghiền sắn tươi 32

3.1.1.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ bột nước 33

3.1.1.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ dịch hóa 35

3.1.1.6 Ảnh hưởng của thời gian dịch hóa 36

3.1.1.7 Ảnh hưởng pH của dịch bột 36

3.1.1.8 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme dịch hóa 37

3.1.2 Nghiên cứu chọn loại enzym phù hợp để thủy phân đối với nguyên liệu sắn lát khô 39 3.1.2.1 Xác định các thành phần của sắn lát khô 39 3.1.2.2 Nghiên cứu lựa chọn enzym dịch hóa 39

3.1.2.3 Ảnh hưởng của mức độ nghiền sắn lát khô 42

3.1.2.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ bột nước 43

3.1.2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ dịch hóa 44

3.1.2.6 Ảnh hưởng của nồng độ enzym dịch hóa 45

3.1.2.7 Ảnh hưởng của pH dịch hóa 46

3.1.2.8 Ảnh hưởng của thời gian dịch hóa 47

3.1.2.9 Kết quả nghiên cứu tìm điều kiện dịch hóa tối ưu để thu được cồn với hiệu suất cao 49

3.1.3 Nghiên cứu tuyển chọn vi sinh vật phù hợp để lên men rượu trong công nghiệp đường hóa và lên men đồng thời đối với nguyên liệu sắn lát khô và sắn

tươi 52

3.1.3.1 Khảo sát khả năng chịu nhiệt của 11 chủng nghiên cứu……… 52

3.1.3.2 Khảo sát khả năng chịu nhiệt độ cao và chịu thuốc sát trùng 54

3.1.3.3 Nghiên cứu đặc tính sinh học cơ bản của chủng chọn lựa BMQ 467 57

3.1.3.4 Vai trò của nito, photpho và magie đến sinh trưởng và lên men của chủng BMQ467 58 3.1.3.5 Ứng dụng chủng BMQ 467 trong lên men sắn tươi và sắn lát khô theo công nghệ đường hóa và lên men đồng thời 59

3.2 Nghiên cứu quy trình công nghệ thủy phân từ nguyên liệu sắn lát khô và sắn tươi sử dụng chế phẩm enzym 61

3.2.1 Nghiên cứu quy trình công nghệ thủy phân từ nguyên liệu sắn tươi sử dụng chế phẩm enzym 61

3.2.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu quả đường hoá 61

3.2.1.2 Khảo sát lựa chọn thời gian đường hoá thích hợp 61

3.2.1.3 Nghiên cứu lựa chọn chế phẩm enzym thích hợp cho quá trình dường hóa .63

3.2.1.4 Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzym đến cơ cấu sản phẩm thuỷ phân dịch bột sắn tươi 64

3.2.1.5 Ảnh hưởng của thời gian thuỷ phân đến cơ cấu sản phẩm thuỷ phân dịch bột sắn tươi 65

3.2.1.6 Ảnh hưởng của pH môi trường đến cơ cấu sản phẩm thuỷ phân dich bột sắn tươi 66

3.2.1.7 Ảnh hưởng của nồng độ enzym đường hoá đến hiệu quả của quá trình đường hoá và lên men 66

3.2.1.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ bổ sung enzym đường hoá đến hiệu quả lên men 67 3.2.1.9 Quy trình công nghệ thủy phân bằng enzym phù hợp cho quá trình đường hóa và lên men đồng thời từ nguyên liệu sắn tươi 68 3.2.2 Nghiên cứu quy trình công nghệ thủy phân từ nguyên liệu sắn khô sử dụng chế phẩm enzym 69 3.2.2.1 So sánh kết quả đường hóa và lên men đồng thời của các enzym đường hóa khác nhau 69 3.2.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ enzym đường hóa ASP 70

3.2.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ enzym đường hóa Stagen 001 đến cơ cấu sản phẩm thủy phân dịch bột sắn khô 72

3.2.2.4 Ảnh hưởng của thời gian thuỷ phân đến cơ cấu sản phẩm thuỷ phân dịch bột sắn khô 72

3.2.2.5 Ảnh hưởng của pH môi trường đến cơ cấu sản phẩm thuỷ phân dịch bột sắn khô 73

3.2.2.6 Ảnh hưởng của nồng độ enzym đường hoá Stagen 001 đến hiệu quả của quá trình đường hoá và lên men 74

3.2.2.7 Ảnh hưởng của thời gian đường hoá và nhiệt độ bổ sung enzyme Stargen

001 001 74

3.2.2.8 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian làm nguội 76

3.2.2.9 Quy trình công nghệ thủy phân bằng enzym phù hợp cho quá trình đường hóa và lên men đồng thời từ nguyên liệu sắn lát khô 77

3.3 Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ đường hóa và lên men đồng thời từ

nguyên liệu sắn tươi và sắn lát khô 78

3.3.1 Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ đường hóa và lên men đồng thời từ nguyên liệu sắn tươi sử dụng nấm men khô Mauripan, La ngà 78

3.3.1.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến hiệu quả của quá trình lên men 78

3.3.1.2 Ảnh hưởng của pH lên men đến hiệu quả của quá trình lên men 79

3.3.1.3 Ảnh hưởng của nguồn nitơ bổ sung đến hiệu quả lên men 80

3.3.1.4 Ảnh hưởng của thời gian lên men đến hiệu quả lên men 81

3.3.1.5 Ảnh hưởng của chế độ khuấy đến hiệu quả quá trình lên men 82

3.3.1.6 Ứng dụng quá trình đường hóa và lên men rượu đồng thời từ sắn tươi ở quy mô lớn của phòng thí nghiệm (3-5 lit/mẻ) 83 3.3.2 Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ đường hóa và lên men đồng thời từ nguyên liệu sắn tươi sử dụng nấm men BMQ 467 84 3.3.2.1 Ảnh hưởng của pH lên men 84 3.3.2.2 Ảnh hưởng của thời gian lên men 85 3.3.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ nấm men 85 3.3.2.4 Ảnh hưởng của khuấy dịch trong quá trình lên men 86 3.3.2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men 87

3.3.2.6 Ứng dụng quá trình đường hóa và lên men rượu đồng thời từ sắn tươi ở quy mô lớn của phòng thí nghiệm (3-5 lit/mẻ) 88

3.3.2.7 So sánh kết quả lên men của các chủng nấm men 88

3.3.3 Nghiên cứu các ýếu tố ảnh hưởng đến quá trình đường hóa và lên men đồng thời từ nguyên liệu sắn khô khi sử dụng chế phẩm enzym đường hóa ASP và nấm men khô Mauri, La ngà 89

3.3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ men giống 89

3.3.3.2.Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ khuấy 90

3.3.3.3 Ứng dụng quá trình đường hóa và lên men rượu đồng thời từ sắn khô khi sử dụng chế phẩm enzym đường hóa ASP và nấm men khô Mauri, La ngà ở quy mô lớn của phòng thí nghiệm (3-5 lit/mẻ) 91

3.3.4 Nghiên cứu các ýếu tố ảnh hưởng đến quá trình đường hóa và lên men đồng thời từ nguyên liệu sắn lát khô khi sử dụng chế phẩm enzym đường hóa Stargen 001 001 và nấm men khô Mauri, La ngà 92

3.3.4.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ men giống 92

3.3.4.2 Ảnh hưởng của pH lên men đến hiệu quả của quá trình lên men 92

3.3.4.3 Ảnh hưởng của thời gian lên men đến hiệu quả lên men 93

3.3.4.4 Ứng dụng quá trình đường hóa và lên men rượu đồng thời từ sắn khô khi

sử dụng chế phẩm enzym đường hóa Stargen 001 001 và nấm men khô Mauri, La ngà ở quy mô lớn của phòng thí nghiệm (3-5 lit/mẻ) 94

3.3.5 Nghiên cứu các ýếu tố ảnh hưởng đến quá trình đường hóa và lên men đồng thời từ nguyên liệu sắn khô khi sử dụng chế phẩm enzym đường hóa Stargen 001

001 và nấm men BMQ 467 95

3.3.5.1 Ảnh hưởng của pH lên men 95

3.3.5.2 Ảnh hưởng của thời gian lên men 95

3.3.5.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men 96

3.3.5.4 Ảnh hưởng của lượng nấm men giống 97

3.3.5.5 Chế độ khuấy 98

3.3.5.6 Ứng dụng các chỉ tiêu lựa chọn ở qui mô phòng thí nghiệm (3lít) 99

3.3.5.7 Quy trình công nghệ lựa chọn 100

3.3.6 Nghiên cứu tái sử dụng nấm men 101

3.3.6.1 Đánh giá sơ bộ quá trình công nghệ sử dụng chế phẩm men khô và các enzym mới của Genencor 101

3.3.6.2 Đánh giá hiệu quả của quá trình sản xuất cồn có sử dụng nấm men thu hồi: .102

3.3.6.3 Đề xuất quy trình tái sử dụng nấm men như sau: 106

3.4 Xây dựng mô hình thiết bị (công suất 200lít cồn 96% V/ngày) và tổ chức sản xuất thử sản phẩm 108

3.4.1 Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất cồn từ nguyên liệu sắn tươi bằng công nghệ đường hóa và lên men đồng thời 108

3.4.2 Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất cồn từ nguyên liệu sắn khô bằng công nghệ đường hóa và lên men đồng thời 109

3.4.3 Xây dựng mô hình thiết bị sản xuất cồn từ sắn khô ( công suất 200 lít cồn 96%v/ ngày) 111

3.4.3.1 Chọn bơm 111

3.4.3.2 Tính toán thiết bị đường hóa và lên men đồng thời 111

3.4.3.3 Tổng hợp số liệu các thông số thiết bị 122

3.4.4 Tổ chức sản xuất thử nghiệm sản phẩm trên mô hình thiết bị 129

3.4.5 Tổ chức sản xuất thử nghiệm sản phẩm tại cơ sở sản xuất 132

3.5 Phân tích, đánh giá chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế 135

3.5.1 Phân tích đánh giá chất lượng sản phẩm 135

3.5.2 Phân tích và đánh giá hiệu quả kinh tế 137

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 139

TÀI LIỆU THAM KHẢO 141

PHỤ LỤC 148

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của củ sắn tươi 6

Bảng 1.2 Thành phần hóa học của sắn lát khô 6

Bảng 3.1 Bảng chỉ tiêu của nguyên liệu 30

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của enzym dịch hóa đến quá trình dịch hóa và hiệu quả lên men 32

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của mức độ nghiền đến quá trình dịch hóa và hiệu quả lên men 33

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ bột nước đến quá trình dịch hóa và hiệu quả lên men 34

Bảng 3.5 Kết quả sau dịch hoá và lên men khi nhiệt độ dịch hoá khác nhau 35

Bảng 3.6 Kết quả sau dịch hoá và lên men khi thời gian dịch hoá khác nhau 36

Bảng 3.7 Kết quả sau dịch hoá và lên men khi pH dịch hoá khác nhau 37

Bảng 3.8 Kết quả sau dịch hoá và lên men khi nồng độ enzym dịch hoá khác nhau 38

Bảng 3.9 Bảng chỉ tiêu của nguyên liệu sắn lát khô 39

Bảng 3.10 Ảnh hưởng của enzym dịch hóa đến quá trình dịch hóa và hiệu quả lên men 42

Bảng 3.11 Ảnh hưởng của mức độ nghiền đến quá trình dịch hóa và hiệu quả lên men 43

Bảng 3.12 Ảnh hưởng của tỷ lệ bột nước đến quá trình dịch hóa và hiệu quả lên men 44

Bảng 3.13 Ảnh hưởng của nhiệt độ dịch hóa 45

Bảng 3.14 Ảnh hưởng của nồng độ enzym dịch hóa 46

Bảng 3.15 Ảnh hưởng của pH dịch hóa 47

Bảng 3.16 Ảnh hưởng của thời gian dịch hóa đến hiệu quả lên men 48

Bảng 3.17 Mức thí nghiệm của các yếu tố 49

Bảng 3.18 Ma trận thực nghiệm và kết quả 50

Bảng 3.19 Tối ưu hóa điều kiện dịch hóa theo Box Willson 51

Bảng 3.20 Sơ đồ thí nghiệm xác định sự sinh trưởng của giống ở nhiệt độ cao… 52 Bảng 3.21 Khả năng sinh trưởng của giống ở nhiệt độ cao 53

Bảng 3.22 Khả năng lên men cồn của các chủng nghiên cứu ở nhiệt độ cao 54

Bảng 3.23 Khả năng sinh trưởng của các chủng nấm men trong điều kiện nhiệt độ cao và môi trường có 0.01 g/l chất sát trùng Na2SiF6 55

Bảng 3.24 Khả năng lên men cồn ở nhiệt độ cao và môi trường có Na2SiF6 0.01 g/l 56

Bảng 3.25 Hình thái khuẩn lạc và hình thái tế bào của chủng BMQ 467……… 57 Bảng 3.26 Đặc tính sinh lý của chủng nấm men BMQ 467……… 58 Bảng 3.27 Ảnh hưởng của nito, photpho và magie đến quá trình lên men rượu…59 Bảng 3.28 Khả năng lên men cồn trong môi trường sắn tươi và sắn khô có 0,01 g/l Na2SiF6 và ở nhiệt độ cao của chủng BMQ 467 60

Bảng 3.29 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu quả đường hoá (hàm lượng đường khử, g/l) 61

Bảng 3.30 Ảnh hưởng của loại chế phẩm enzym và thời gian đường hoá tới sự khởi động lên men rượu 62

Bảng 3.31 Ảnh hưởng của các enzym đường hoá đến hiệu quả lên men 64

Bảng 3.32 Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm enzym Stargen 001 001 đến cơ cấu sản phẩm thuỷ phân bột sắn 64

Bảng 3.33 Ảnh hưởng của thời gian thuỷ phân đến cơ cấu sản phẩm thuỷ phân bột sắn 65

Bảng 3.34 Ảnh hưởng của pH môi trường đến cơ cấu sản phẩm thuỷ phân dịch bột sắn tươi 66

Bảng 3.35 Ảnh hưởng của nồng độ enzym đường hoá đến hiệu quả lên men 66

Bảng 3.36 Ảnh hưởng của nhiệt độ bổ sung enzym đường hoá 68

Bảng 3.37 Kết quả đường hóa và lên men đồng thời của các enzym đường hóa khác nhau 69

Bảng 3.38 Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm ASP đến cơ cấu sản phẩm thuỷ phân bột sắn 70

Bảng 3.39 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đường hóa ASP đến quá trình đường hóa lên men đồng thời 71

Bảng 3.40 Ảnh hưởng của nồng độ enzyme đường hóa Stargen 001 001 đến cơ cấu sản phẩm thủy phân dịch bột sắn khô 72

Bảng 3.41 Ảnh hưởng của thời gian thuỷ phân đến cơ cấu sản phẩm thuỷ phân bột sắn 73

Bảng 3.42 Ảnh hưởng của pH môi trường đến cơ cấu sản phẩm thuỷ phân dịch bột sắn khô 73

Bảng 3.43 Ảnh hưởng của nồng độ enzym đường hóa Stargen 001 001 đến quá trình đường hóa lên men đồng thời 74

Bảng 3.44 Ảnh hưởng của nhiệt độ bổ sung enzym Stargen 001 001 đường hóa đến quá trình đường hóa lên men đồng thời 75

Bảng 3.45 Ảnh hưởng của thời gian làm nguội đến quá trình đường hóa lên men đồng thời 77

Bảng 3.46 Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến hiệu quả lên men 78

Bảng 3.47 Ảnh hưởng pH lên men đến hiệu quả lên men 79

Bảng 3.48 Ảnh hưởng của nguồn nitơ bổ sung đến hiệu quả lên men 80

Bảng 3.49 Ảnh hưởng của thời gian lên men đến hiệu quả lên men 81

Bảng 3.50 Ảnh hưởng của chế độ khuấy đến hiệu quả lên men 82

Bảng 3.51 Các chỉ tiêu đánh giá các công đoạn trong sản xuất rượu từ sắn tươi 84

Bảng 3.52 Ảnh hưởng pH lên men đến hiệu quả lên men 84

Bảng 3.53 Ảnh hưởng của thời gian lên men đến hiệu quả lên men 85

Bảng 3.54 Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến hiệu quả lên men 86

Bảng 3.55 Ảnh hưởng của chế độ khuấy đến hiệu quả lên men 86

Bảng 3.56 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men đến hiệu quả lên men 87

Bảng 3.57 Áp dụng qui trình trên qui mô 3l 88

Bảng 3.58 So sánh kết quả lên men của các chủng nấm men áp dụng trên quy mô

3 lít 89

Bảng 3.59 Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến hiệu quả lên men 89

Bảng 3.60 Ảnh hưởng của chế độ khuấy đến hiệu quả lên men 90

Bảng 3.61 Các chỉ tiêu đánh giá các công đoạn trong sản xuất rượu từ sắn khô 91

Bảng 3.62 Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến hiệu quả lên men 92

Bảng 3.63 Ảnh hưởng pH lên men đến hiệu quả lên men 93

Bảng 3.64 Ảnh hưởng của thời gian lên men đến hiệu quả lên men 93

Bảng 3.65 Các chỉ tiêu đánh giá các công đoạn trong sản xuất rượu từ sắn khô 94

Bảng 3.66 Ảnh hưởng của pH lên men tới quá trình lên men 95

Bảng 3.67 Ảnh hưởng của thời gian lên men đến quá trình lên men 96

Bảng 3.68 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men đến quá trình lên men 96

Bảng 3.69 Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến quá trình lên men 97

Bảng 3.70 Ảnh hưởng của chế độ khuấy đối với quá trình lên men 98

Bảng 3.71 Kết quả thí nghiệm tiến hành trên mẫu 3000ml 100

Bảng 3.72 So sánh kết quả lên men của các chủng nấm men áp dụng trên quy mô

3 lít 100

Bảng 3.73 Các chỉ số của quy trình công nghệ sản xuất cồn ít gia nhiệt 101

Bảng 3.74 Kết quả sản xuất cồn từ nguyên liệu bột sắn trên mô hình thiết bị 130

Bảng 3.75 Kết quả sản xuất cồn từ nguyên liệu bột sắn tại cơ sở sản xuất 133

Bảng 3.76 Chỉ tiêu chất lượng cồn được sản xuất thực nghiệm 136

Bảng 3.77 TCVN 1051-71 136

Bảng 3.78 Tiêu hao nguyên liệu và giá thành sản phẩm 137

Bảng 3.79 Các công đoạn giảm tiêu hao năng lượng Điện–Hơi–Nước 138

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Tinh bột sắn 1500X 7

Hình 1.2 Tinh bột sắn 3500X 7

Hình 1.3 Quy trình sản xuất cồn theo công nghệ truyền thống 10

Hình 1.4: Quá trình thủy phân tinh bột của ngô với chế phẩm enzym Stargen 001

19

Hình 3.1 Hàm lượng đường khử theo thời gian, nhiệt độ dịch hóa .31

Hình 3.2 Biểu diễn lượng CO2 thoát ra khi lên men ở các tỷ lệ bột nước khác nhau

34

Hình 3.3 Biến đổi hàm lượng đường khử trong quá trình thuỷ phân 40

Hình 3.4: Biến đổi độ nhớt trong quá trình thuỷ phân 41

Hình 3.5 Ảnh hưởng của thời gian dịch hoá tới tác dụng của enzym đường hoá 48

Hình 3.6 Khả năng sinh trưởng trong điều kiện nhiệt độ cao của các chủng nghiên

cứu ……….52 Hình 3.7 Khả năng sinh trưởng của giống nghiên cứu trong điều kiện nhiệt độ cao

và môi trường có chứa 0,01g/l Na2SiF6 55

Hình 3.8 Ảnh hưởng của thời gian đường hóa tới sự khởi động lên men rượu 62

Hình 3.9 Biểu diễn lượng CO2 thoát ra khi lên men ở các nồng độ enzyn đường

hóa khác nhau 67

Hình 3.10 Biểu diễn lượng CO2 thoát ra khi lên men ở nhiệt độ bổ sung enzym

đường hóa khác nhau……… 68

Hình 3.11 Ảnh hưởng của nồng độ enzym đường hóa ASP đến lượng CO2 thoát ra

trong quá trình lên men 71

Hình 3.12 Ảnh hưởng của nhiệt độ bổ sung enzym và thời gian đường hoá tới khởi

động quá trình lên men 75

Hình 3.13 Ảnh hưởng tốc độ làm nguội dịch đường tới khởi động lên men…… 76 Hình 3.14 Biểu diễn lượng CO2 thoát ra khi lên men ở các tỷ lệ nấm men khác

Hình 3.19 Đồ thị biểu diễn lượng CO2 thoát ra ở các tỷ lệ nấm men khác nhau 90

Hình 3.20 Ảnh hưởng của tỷ lệ nấm men đến lượng CO2 trong quá trình lên

Hình 3.21 Ảnh hưởng của chế độ khuấy tới lượng CO2 thoát ra trong quá trình lên

Hình 3.22 Đường cong sinh trưởng của nấm men trong quy trình đường hóa và lên men đồng thời 102

Hình 3.23 Hàm lượng cồn theo thế hệ nấm men tái sử dụng 103

Hình 3.24 Hiệu suất lên men của các thế hệ nấm men tái sử dụng………… 103

Hình 3.25 Tỷ lệ sống của tế bào nấm men tại đời thứ 1 (dùng trục tiếp men khô) và tái sử dụng đến đời thứ 9……… 104

Hình 3.26 Mật độ tế bào nấm men (log) của đời 1 (men khô) và tái sử dụng đến đời thứ 9 ……… 105

Hình 3.27 Quy trình tái sử dụng nấm men……… 107 Hình 3.28 Quy trình công nghệ sản xuất từ sắn tươi……… 108 Hình 3.29 Quy trình công nghệ sản xuất từ sắn khô………… 110 Hình 3.30 Mô hình thiết bị nấu, đường hóa và lên men với năng suất 200 lít cồn /ngày……… 129 Hình 3.31 Một số hình ảnh tháp chưng luyện để sản xuất thử tại pilot…………132 Hình 3.32 Theo dõi các thông số của quá trình lên men: Bx, nhiệt độ, pH tại nhà máy rượu Hà Thành, Hưng yên………133 Hình 3.33 Một số hình ảnh về thiết bị của nhà máy rượu Hà thành, Hưng yên 135

Nhiên liệu sinh học là một trong những giải pháp ưu tiên trong chính sách năng lượng của nhiều nước trên thế giới Giải pháp này không những giúp giảm sự phụ thuộc vào xăng dầu nhập khẩu mà còn thúc đẩy sản xuất nông nghiệp, giúp xóa đói giảm nghèo, tăng công ăn việc làm và tăng thêm sản phẩm hàng hóa cho xã hội

Hiện nay, 47% cồn nhiên liệu trên thế giới được sản xuất từ mía đường và 53% được sản xuất từ nguyên liệu chứa tinh bột Trong số những nguyên liệu chứa tinh bột của Việt Nam có tiềm năng để sản xuất cồn thì sắn là nguyên liệu có nhiều ưu điểm: sắn dễ trồng trên các loại đất khác nhau và trong điều kiện khí hậu khác nhau; giá thành chi phí để trồng sắn là thấp, nguyên liệu sắn sẵn có quanh năm dưới dạng sắn củ tươi hoặc sắn lát khô, hàm lượng tinh bột cao, giá thành sản xuất cồn cạnh tranh so với những nguồn nguyên liệu khác là thấp (Srioth, Piyachomkwan, 2007; Srioth và cộng

sự, 2007)

Bên cạnh tiềm năng về nguồn nguyên liệu, hiện nay có một số giải pháp được đưa ra nhằm cải tiến công nghệ sản xuất cồn truyền thống, như giảm được một số công đoạn sản xuất, tiết kiệm nước và năng lượng, giảm sử dụng các chất hóa học Giải pháp công nghệ sử dụng các chế phẩm enzym có khả năng thủy phân cao là một trong số đó Với mục đích thúc đẩy sự phát triển công nghệ mới trên nền tảng công nghệ sinh học

và tăng cường hiệu quả kinh tế trong công nghiêp sản xuất cồn ở Việt Nam chúng tôi

đã tiến hành đề tài: “Nghiên cứu sản xuất cồn từ nguyên liệu sắn lát khô, sắn tươi

bằng đường hóa và lên men đồng thời”, mã số DT 05.08/CNSHCB Đề tài bao gồm

những nội dung chính sau:

1 Nghiên cứu tuyển chọn chủng vi sinh vật và enzym phù hợp

2 Nghiên cứu quy trình công nghệ thủy phân từ nguyên liệu sắn lát khô và sắn tươi sử dụng chế phẩm enzym

3 Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ đường hóa và lên men đồng thời từ nguyên liệu sắn lát khô và sắn tươi

4 Xây dựng mô hình thiết bị (công suất 200 lít cồn 96% V/ngày) và tổ chức sản xuất thử

5 Phân tích, đánh giá chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cồn trên thế giới và Việt Nam

1.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cồn trên thế giới

Trên thế giới, việc nghiên cứu sử dụng etanol để thay thế chất phụ gia butyl ete trong xăng dầu đã được tiến hành trong nhiều năm qua Ở Mỹ, chính phủ này công bố cấm sử dụng metyl-butyl ete vào đầu năm 2003, do nhiều công trình nghiên cứu về sự ô nhiễm nguồn nước, môi trường không khí, sức khỏe con người của việc sử dụng metyl-butyl ete [2] Etanol nhiên liệu được đặc biệt chú ý ở các nước có nền nông nghiệp phát triển và là mục tiêu hướng tới của đa số quốc gia có nhu cầu tiêu thụ năng lượng lớn Chương trình etanol nhiên liệu được nhiều nước quan tâm, đầu tư xây dựng chiến lược để phát triển các nhà máy để sản xuất etanol từ các loại ngũ cốc như: ngô, sắn, mía đường… để đáp ứng nhu cầu cung cấp nhiên liệu tái tạo trong tương lai Đây

metyl-là chương trình phát triển nông nghiệp nông thôn, nhằm khai thác tiềm năng sẵn có về lao động, đất đai, nguồn nông sản của mỗi quốc gia

Năm 2003 toàn thế giới đã sản xuất được 38,5 tỷ lít cồn (châu Mỹ chiếm khoảng 70%, châu Á 17%, châu Âu 10%), trong đó 70% được dùng làm nhiên liệu, 30% được

sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, y tế, hoá chất Đến năm 2007, lượng cồn sản xuất đã tăng lên 56 tỷ lít, trong đó tỷ lệ sử dụng làm nhiên liệu tăng lên 75% Năm

2009, lượng cồn trên thế giới là khoảng 66 tỷ lít Dự báo đến năm 2012 (khi Nghị định thư Kyoto có hiệu lực), lượng cồn thế giới sẽ tăng lên 79,3 tỷ lít và tỷ lệ sử dụng làm nhiên liệu tăng lên tới 85% [11], [12], [73], [54], [55]

Trên thế giới, Brazin, Mỹ và Trung Quốc là 3 quốc gia đứng đầu về sản xuất và

sử dụng cồn nhiên liệu Trong khu vực Đông Nam Á, Thái Lan là quốc gia phát triển rất nhanh về sản xuất và sử dụng xăng pha cồn sản xuất từ phế phẩm của sắn, hạt ngô, cây ngô, đường, bã mía [12], [73]

Năm 2004, Braxin sản xuất cồn ở mức kỷ lục với 15,2 tỷ lít, tăng 3,4% so với năm 2003, năm 2009 sản lượng này lên tới 19,8 tỷ lít [73]

Mỹ là quốc gia tiêu thụ hàng năm 25% năng lượng trên thế giới.Từ năm 1990 đến nay, do giá dầu lại tăng liên tục trở lại nên cồn lại được đưa vào chương trình an ninh năng lượng Mỹ Nước Mỹ có đất đai và khí hậu thuận lợi để sản xuất một lượng lớn cồn nhiên liệu từ cây ngô, góp phần hữu hiệu vào việc giảm nhẹ sự phụ thuộc ngày càng lớn vào dầu nhập khẩu [12] Năm 2004, Mỹ đã sản xuất trên 13 tỷ lít cồn Do lệnh cấm sử dụng metyl-butyl ete đã làm tăng mạnh nhu cầu đối etanol nhiên liệu ở Mỹ Mỹ

đã vượt Braxin và là nước sản xuất etanol lớn nhất trên thế giới hiện nay Năm 2009, sản lượng etanol lên tới 25,9 tỷ lít [73], [54], [55]

Ở Trung Quốc là quốc gia sản xuất và sử dụng cồn nhiên liệu lớn thứ 3 sau Braxin và Mỹ Chính phủ nước này đang tăng cường hỗ trợ cho năng lượng sinh khối

và hoạt động sản xuất cồn Năm 2004, nước này đã đưa vào hoạt động nhà máy sản xuất cồn lớn nhất thế giới với công suất 600.000 tấn/năm tại Cát Lâm (mỗi năm tiêu thụ 1,9 triệu tấn ngô làm nguyên liệu), tăng lượng cồn etanol cả nước trên 3,5 tỷ lít Trong kế hoạch 2006-2010 Chính phủ đặt mục tiêu sản xuất 6 triệu tấn cồn [11]

Gần nước ta nhất là Thái Lan, một nước đã có chính sách sản xuất nhiên liệu sinh học từ 10 năm nay Từ năm 2002, Thái Lan đã xây dựng thêm 4 nhà máy sản xuất cồn nhằm giảm chi phí nhập khẩu xăng dầu Năm 2004, Thái Lan đã sản xuất trên 280.000 m3 cồn, đầu tư thêm 20 nhà máy để năm 2015 có trên 2,5 tỷ lít cồn dùng làm nhiên liệu [12], [73]

1.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cồn ở Việt Nam

1.1.2.1 Thực trạng tình hình sản xuất và tiêu thụ cồn hiện nay

Theo thống kê năm 2007 ở Việt Nam có khoảng 328 cơ sở sản xuất rượu lớn với sản lượng 360 triệu lít/năm, 320 cơ sở sản xuất nhỏ với sản lượng dưới 1 triệu lít/năm,

hộ gia đình tự sản xuất ước tính khoảng 250 triệu lít/năm [11]

Theo khảo sát của Bộ Công Thương, hết quý I-2009, rượu tăng 16% so với cùng

kỳ năm 2008 Cho đến năm 2010 chính phủ vẫn định hướng chỉ đạo việc tiếp tục gia

tăng sản lượng rượu bia do nhiều thành phần kinh tế tham gia sản xuất, chỉ hạn chế dần lượng rượu dân tự nấu [11]

Mỗi năm tổng công suất sản xuất cồn trên cả nước đều tăng tập trung ở 3 nhà máy lớn có công suất từ 15.000 - 30.000 lít/ngày là nhà máy đường Hiệp Hoà, Lam Sơn, nhà máy rượu Bình Tây và hàng trăm cơ sở sản xuất có quy mô nhỏ lẻ với công suất từ 3.000 - 5.000 lít/ngày Sản lượng cồn Việt Nam hiện nay còn rất nhỏ, công suất sản xuất của mỗi nhà máy cũng nhỏ, các đơn vị sản xuất cồn đang gặp nhiều khó khăn

do nguồn nguyên liệu không ổn định, công nghệ sản xuất lạc hậu, tốn nhiều chi phí sản xuất nên sản phẩm không có sức cạnh tranh cao [12]

Do nhu cầu thị trường tiêu thụ cồn trong nước ngày càng tăng, các đơn vị sản xuất cồn trong nước đẩy mạnh sản xuất, đồng thời mở thêm nhiều nhà máy mới Công

ty mía đường Biên Hòa đầu tư xây dựng nhà máy công suất 50.000 tấn/ năm, công ty Đồng xanh đầu tư xây dựng nhà máy 60.000lit/ ngày, công ty CP Cồn sinh học Việt Nam đầu tư nhà máy 66.000m3/ năm tại Đắc lắc, ngân hàng BIDV đầu tư nhà máy công suất 100.000 tấn/ năm tại Quảng Nam Dự án đầu tư xây dựng nhà máy sản xuất Bioetanol khu vực phía bắc do PVB làm chủ đầu tư nằm trong đề án phát triển nhiên liệu sinh học của Việt Nam đến năm 2015, tầm nhìn đến 2025 Đây là nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học đầu tiên được xây dựng ở miền Bắc Việt nam có quy mô đầu

tư lớn, công suất tiên tiến, thiết bị hiện đại với tổng mức đầu tư khoảng 80 triệu USD, công suất 100.000 m3 etanol/ năm tại huyện Tam Nông, tỉnh Phú Thọ, sử dụng nguyên liệu sắn, mía để sản xuất etanol.[1]

1.1.2.2 Triển vọng về phát triển nhiên liệu sinh học ở Việt Nam

Ngày 20/11/2007, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số TTg phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến 2025” Mục tiêu tổng quát của Đề án là phát triển nhiên liệu sinh học thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch truyền thống nhằm góp phần đảm bảo an ninh năng lượng và bảo

177/QĐ-vệ môi trường Đến năm 2010, xây dựng và phát triển được các mô hình sản xuất thử nghiệm và sử dụng nhiên liệu sinh học quy mô 100 nghìn tấn E5 và 50 nghìn tấn

B5/năm, bảo đảm đáp ứng 0,4% nhu cầu xăng dầu của cả nước (chỉ tiêu này là 1% đến

năm 2015) Đến năm 2025, sản lượng cồn và dầu thực vật phấn đấu đạt 1,8 triệu tấn,

đáp ứng khoảng 5% nhu cầu xăng dầu của cả nước [1]

1.2 Nguyên liệu sản xuất cồn từ sắn

1.2.1 Thành phần hóa học của sắn

Củ sắn tươi có tỷ lệ chất khô 38-40%, tinh bột 16-32% (có tài liệu công bố

20-34%), giàu vitamin C, canxi, vitamin B và các chất khoáng, nghèo chất béo và nghèo

đạm Trong củ sắn, hàm lượng các axit amin không được cân đối, thừa arginin nhưng

lại thiếu các axit amin chứa lưu huỳnh Thành phần dinh dưỡng khác biệt tuỳ giống, vụ

trồng, số tháng thu hoạch sau khi trồng và kỹ thuật phân tích

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của củ sắn tươi [9]

1.2.2 Thành phần và tính chất của tinh bột sắn

Tinh bột sắn có màu sáng trắng, có pH từ 4,5 đến 6,5 Hạt tinh bột sắn có kích thước 5- 40 µm, chủ yếu là hình tròn, có bề mặt nhẵn Hàm lượng amilopectin trong tinh bột sắn tương đối cao, chiếm 78- 80% Tinh bột sắn có độ nở, khả năng hồ hoá và

Hình 1.1 Tinh bột sắn 1500X

Hình 1.2 Tinh bột sắn 3500X

độ nhớt cao Nhiệt độ hồ hoá của tinh bột sắn 58- 80oC Độ nhớt dịch tinh bột sắn tăng nhanh và có độ dính cao so với tinh bột từ nguồn khác

Sắn dùng trong sản xuất rượu chủ yếu là sắn lát khô, còn sắn tươi phần lớn được

sử dụng để sản xuất tinh bột sắn, tuy vậy nhiều cơ sở sản xuất cồn vẫn nhập sắn tươi trong các vụ thu hoạch để sản xuất cồn Đối với sắn tươi, quá trình nấu dễ chín hơn do khả năng hồ hóa của tinh bột sắn tươi dễ dàng hơn tinh bột sắn đã được phơi khô, tuy vậy độc tố HCN chứa trong sắn tươi nhiều hơn trong sắn khô Tuy nhiên trong sản xuất rượu, sắn đã được pha loãng nước nên hàm lượng độc tố ít ảnh hưởng đến nấm men và muối xyanat khi chưng cất không bay hơi nên cũng bị loại cùng bã rượu [9]

1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn trên thế giới và ở Việt Nam

1.3.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn trên thế giới

Sản lượng sắn thế giới năm 2006-2007 đạt 226,34 triệu tấn củ tươi so với

2005-2006 là 211,26 triệu tấn và 1961 là 71,26 triệu tấn Nước có sản lượng sắn nhiều nhất thế giới là Nigeria (45,72 triệu tấn) Nước có năng suất sắn cao nhất hiện nay là Ấn Độ (31,43 tấn/ha) (FAO, 2008)

Mức tiêu thụ sắn bình quân toàn thế giới khoảng 18 kg/người/năm Sản lượng sắn của thế giới được tiêu dùng trong nước khoảng 85% (lương thực 58%, thức ăn gia súc 28%, chế biến công nghiệp 3%, hao hụt 11 %), còn lại 15% (gần 30 triệu tấn) được xuất khẩu dưới dạng sắn lát khô, sắn viên và tinh bột (CIAT, 1993) Nhu cầu sắn làm thức ăn gia súc trên toàn cầu đang giữ mức độ ổn định trong năm 2006 (FAO, 2007)

Viện Nghiên cứu Chính sách lương thực thế giới (IFPRI), đã tính toán nhiều mặt và dự báo tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn toàn cầu với tầm nhìn đến năm 2020 Năm 2020 sản lượng sắn toàn cầu ước đạt 275,10 triệu tấn, trong đó sản xuất sắn chủ yếu ở các nước đang phát triển là 274,7 triệu tấn, các nước đã phát triển khoảng 0,40 triệu tấn Mức tiêu thụ sắn ở các nước đang phát triển dự báo đạt 254,60 triệu tấn so với các nước đã phát triển là 20,5 triệu tấn Khối lượng sản phẩm sắn toàn cầu sử dụng làm lương thực thực phẩm dự báo nhu cầu là 176,3 triệu tấn và thức ăn gia súc 53,4 triệu tấn Tốc độ tăng hàng năm của nhu cầu sử dụng sản phẩm sắn làm lương thực,

thực phẩm và thức ăn gia súc đạt tương ứng là 1,98% và 0,95% Châu Phi vẫn là khu vực dẫn đầu sản lượng sắn toàn cầu với dự báo sản lượng năm 2020 sẽ đạt 168,6 triệu tấn Trong đó, khối lượng sản phẩm sử dụng làm lương thực thực phẩm là 77,2%, làm thức ăn gia súc là 4,4% Châu Mỹ La tinh giai đoạn 1993-2020, ước tính tốc độ tiêu thụ sản phẩm sắn tăng hàng năm là 1,3%, so với châu Phi là 2,44% và châu Á là 0,84 - 0,96% Cây sắn tiếp tục giữ vai trò quan trọng trong nhiều nước châu Á, đặc biệt là các nước vùng Đông Nam Á nơi cây sắn có tổng diện tích đứng thứ ba sau lúa và ngô và tổng sản lượng đứng thứ ba sau lúa và mía Chiều hướng sản xuất sắn phụ thuộc vào khả năng cạnh tranh cây trồng Giải pháp chính là tăng năng suất sắn bằng cách áp dụng giống mới và các biện pháp kỹ thuật tiến bộ [13] Do vấn đề về an ninh lương thực nên hiện nay đa số các quốc gia đều chọn sắn làm nguyên liệu chủ yếu cho sản xuất cồn

1.3.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn tại Việt Nam

Ở Việt Nam, sắn là cây lương thực, thức ăn gia súc quan trọng sau lúa và ngô Sắn cũng là cây công nghiệp có giá trị xuất khẩu và tiêu thụ trong nước Sắn là nguyên liệu chính để chế biến bột ngọt, bio- etanol, mì ăn liền, bánh kẹo, siro, nước giải khát, bao bì, ván ép, phụ gia dược phẩm, màng phủ sinh học và chất giữ ẩm cho đất Việt Nam hiện sản xuất mỗi năm khoảng 800.000 – 1.200.000 tấn tinh bột sắn, trong đó trên 70% xuất khẩu và gần 30% tiêu thụ trong nước [13] Sản phẩm sắn xuất khẩu của Việt Nam chủ yếu là tinh bột, sắn lát và bột sắn Thị trường chính là Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản, Singapo, Hàn Quốc

Đầu tư nhà máy sản xuất bioetanol từ sắn là một hướng lớn, nhiều triển vọng Trong số những nguyên liệu có tiềm năng để sản xuất cồn thì sắn là nguyên liệu có nhiều ưu điểm: i) sắn dễ trồng trên các loại đất khác nhau và trong điều kiện khí hậu khác nhau; ii) giá thành chi phí để trồng sắn là thấp; iii) nguyên liệu sắn sẵn có quanh năm dưới dạng sắn củ tươi hoặc sắn lát khô; iv) hàm lượng tinh bột cao; v) giá thành

sản xuất cồn cạnh tranh so với những nguồn nguyên liệu khác là thấp

1.4 Công nghệ sản xuất cồn

1.4.1 Công nghệ sản xuất cồn truyền thống

Công nghệ sản xuất cồn truyền thống hiện đã và đang được áp dụng tại một số nước đang phát triển Quy trình sản xuất gồm các công đoạn chính là: nấu, dịch hóa, đường hóa, lên men, chưng cất và tinh chế như trong hình 1.3

Hình 1.3 Quy trình sản xuất cồn theo công nghệ truyền thống

Nghiền nguyên liệu

Quá trình nghiền sắn sẽ phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật, tạo điều kiện giải phóng hạt tinh bột đồng thời tăng cường sự tiếp xúc giữa enzym và cơ chất Với mục đích tăng cường hòa tan tinh bột, giảm tổn thất đường, giảm chi phí năng lượng trong quá trình nấu, sau này ở hầu hết các nhà máy người ta đã sử dụng các kiểu máy nghiền khác nhau để bột nghiền đạt nhỏ nhất nhưng vẫn không tốn nhiều điện năng

Nấu, dịch hóa nguyên liệu

Trước kia, người ta dùng nhiệt và áp suất làm tác nhân để chuyển hóa tinh bột từ dạng không tan thành dạng hòa tan Phương pháp này có nhược điểm là đòi hỏi nhiệt

α amylase bền nhiệt Glucoamylase

Bã rượu

Hoà bột

Bảo quản

độ nấu khá cao (135-140oC) và áp suất cao (3-3,5 thậm chí 4-4,5kg/cm2) tùy từng loại nguyên liệu, do đó gây tổn thất về mặt tinh bột, đường và chi phí năng lượng lớn Thiết

bị cũng phải chịu được áp suất nên chi phí đầu tư ban đầu cho thiết bị cũng rất cao Người ta cải tiến phương pháp nấu bằng cách cho thêm axit sunfuric để nấu chóng chín, khi làm lạnh dịch cháo tinh bột ít hoặc không bị lão hóa Nhưng axit lại có nhược điểm làm ăn mòn thiết bị, nếu nhiều sẽ ảnh hưởng đến hoạt độ của amylaza; Hiện nay, người ta sử dụng các chế phẩm enzym α-amylaza chịu nhiệt trong quá trình nấu nhằm làm giảm nhiệt độ nấu so với nấu chịu áp lực và có thể thực hiện được ở áp suất thường nên chi phí năng lượng và thiết bị đã giảm đi đáng kể [9]

Đường hóa

Cháo sau khi nấu xong được chuyển xuống thùng đường hóa và làm nguội xuống nhiệt độ đường hóa ( 55-600C) và giữ ở nhiệt độ này trong 30 phút để đạt được một lượng đường nhất định cho quá trình lên men, rồi tiếp tục làm nguội đến nhiệt độ lên men 300C rồi bơm sang thùng lên men [9]

Lên men

Dịch đường được trộn với dịch nấm men trong thùng lên men và tiến hành đường hóa tiếp và lên men ở nhiệt độ 300C trong khoảng thời gian 72 giờ, rồi đem đi chưng cất và tinh chế

Chưng cất và tinh chế

Chưng cất là quá trình tách rượu và các tạp chất bay hơi ra khỏi giấm chín Giấm chín là sản phẩm sau quá trình lên men bao gồm: Các chất dễ bay hơi như rượu, este và một số alcol cao phân tử Ngoài ra, trong giấm chín còn chứa tinh bột, đường, dextrin Quá trình tinh chế là quá trình tách các tạp chất khỏi cồn thô và nâng cao độ cồn Sản phẩm của cồn tinh chế có nồng độ cồn trong khoảng từ 90 – 96%V Chất lượng rượu, cồn phụ thuộc rất nhiều vào quá trình chưng cất và tinh chế Để loại được tạp chất đòi hỏi hệ thống phải có những tháp cất tốt

Ở Việt Nam, các nhà máy sản xuất cồn từ nguyên liệu chứa tinh bột đang được sản xuất theo quy trình này và cồn chủ yếu được sử dụng trong ngành thực phẩm, đồ uống mà chưa được sử dụng làm nhiên liệu sinh học Lượng cồn này sản xuất từ gạo, sắn và từ rỉ đường mía Đã có nhiều công trình nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất lượng và hiệu suất thu hồi cồn etylíc từ nguyên liệu chứa tinh bột và rỉ đường Như đề tài cấp nhà nước (18-01-02-02B, 1980-1985) và các đề tài cấp Bộ, cấp trường các năm

từ 1990- 2000 của bộ môn Công nghệ lên men, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội,

“Nghiên cứu nâng cao chất lượng và hiệu suất tổng thu hồi cồn”, các nghiên cứu này tiến hành qua nhiều giai đoạn và áp dụng tại Công ty cổ phần rượu bia Sài Gòn – Đồng Xuân đã cho phép thu được các hiệu quả như giảm tiêu hao sắn cho một lít cồn, nâng cao nồng độ rượu trong dấm chín, chất lượng cồn đạt loại I theo TCVN 71 Đề tài cấp nhà nước KC.06- 17CN năm 2003-2004 của bộ môn Quá trình và thiết bị hóa học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, “Nghiên cứu áp dụng các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao chất lượng và hiệu suất thu hồi cồn phục vụ xuất khẩu”, nghiên cứu này được

áp dụng tại Công ty đường- rượu Hòa Bình và Công ty cổ phần rượu bia Sài Gòn – Đồng Xuân, kết quả đạt được đã góp phần nâng cao chất lượng và hiệu suất rượu trong các nhà máy

Ngoài ra, hiện nay còn có những nghiên cứu về sản xuất cồn nhiên liệu từ các nguyên liệu khác nhau từ rỉ đường, từ các phụ phẩm nông nghiệp; như năm 2001-2004 Viện Công nghiệp Thực phẩm đã nghiên cứu đề tài nhánh cấp nhà nước KC.07.14 về sản xuất cồn nhiên liệu từ rỉ đường Năm 2005-2007, Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh đã giao cho trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chi Minh nghiên cứu đề tài Biomass là đề tài nghiên cứu công nghệ xử lý các phế phẩm trong sản xuất nông nghiệp như rơm, rạ, trấu nhằm sản xuất cồn nhiên liệu Năm 2007-

2010, nhóm nghiên cứu đề tài của Viện Công nghiệp Thực phẩm đã chủ trì đề tài cấp nhà nước KC.04.07/06-10: “ Nghiên cứu công nghệ và hệ thống thiết bị sản xuất cồn nhiên liệu từ phế phụ phẩm nông nghiệp”

Tuy nhiên, hiện nay Việt Nam chưa có một cơ sở sản xuất cồn, sử dụng enzym chuyển hóa tinh bột không qua quá trình nấu ở quy mô thử nghiệm cũng như quy mô công nghiệp Chính vì vậy, việc phát triển các công nghệ mới không những nhằm mục tiêu đạt hiệu quả sản xuất cao mà còn đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia và giảm thiểu tác động xấu đến môi trường là một nhu cầu hết sức cấp bách

1.4.2 Công nghệ sản xuất cồn hiện nay ở một số nước trên thế giới :

Quy trình sản xuất cồn hiện nay ở một số nước đã được cải tiến thông qua việc

sử dụng một số loại enzym mới cho phép thực hiện hiệu quả quá trình hồ hóa và dịch hóa ở nhiệt độ thấp hơn thay vì hồ hóa và dịch hóa ở nhiệt độ sôi theo quy trình truyền thống Hơn nữa, công nghệ sản xuất cồn còn dựa trên việc sử dụng các enzym đặc biệt cho phép thực hiện quá trình đường hóa trực tiếp mà không cần qua quá trình nấu chín tinh bột Ưu điểm đó không những giúp giảm được thời gian sản xuất, tiết kiệm năng lượng và chi phí cho thiết bị, giảm đi đáng kể lượng nước dội nguội để hạ nhiệt độ xuống nhiệt độ đường hóa và lên men, đồng thời tạo điều kiện để thực hiện được quá trình đường hóa và lên men đồng thời Như vậy trong một thiết bị có thể bổ sung vừa enzym đường hóa, vừa nấm men, thời gian cho một chu kỳ đường hóa cũng như lên men giảm rõ rệt [30], [42], [58]

Enzym có thể thủy phân tinh bột sống (không cần gia nhiệt) đã được biết đến từ năm 1944 Tuy nhiên, chỉ có Nhật Bản sản xuất được enzym thương phẩm để thủy phân tinh bột sống dùng trong sản xuất rượu Sake Một lý do quan trọng làm hạn chế

sự phát triển của các loại enzym này là giá thành quá đắt do phải sử dụng phương pháp lên men rắn Hiện nay, hãng Genecor đã nghiên cứu và phát triển thành công loại enzym thủy phân tinh bột sống với giá thành hợp lý và có hoạt độ cao nên có thể ứng dụng thủy phân tinh bột sống trong công nghệ sản xuất etanol [26], [27] Điểm đặc trưng của loại enzym này là bên cạnh vùng xúc tác còn có một cầu nối chứa nhiều serin

và treonin với độ dài thay đổi Vai trò của cầu nối chưa được làm rõ Tuy nhiên, nếu chiều dài của cầu nối này ngắn đi thì khả năng sinh tổng hợp enzym này sẽ giảm và

nếu chiều dài của cầu nối này tăng lên thì hoạt độ thủy phân tinh bột của enzym này cũng tăng lên Cầu nối này cũng được nối với vùng kết nối với tinh bột Vùng này có hai chức năng chính là phân cắt tinh bột và đưa vùng xúc tác đến gần cơ chất hơn Hoạt

độ thủy phân của amylaza không chứa vùng kết nối với tinh bột bị giảm đi đáng kể đối với tinh bột không hòa tan (chưa được gia nhiệt)[58]

Đến thời điểm hiện tại, phần lớn các loại enzym α-amylaza có nguồn gốc từ nấm mốc chỉ có vùng xúc tác mà không có cầu nối hoặc vùng kết nối với tinh bột Gần đây, enzym α-amylaza bền axít đã được tìm thấy ở Aspergillus kawachii Khi thay đổi gen mã hóa cho enzym này để làm mất vùng kết nối với tinh bột thì enzym mới tạo thành không thể thủy phân tinh bột sống Ngoài ra, enzym có thể thủy phân tinh bột

sống cũng được tìm thấy ở Aspergillus awamori và Aspergillus nidunlans [58]

Shariffa và cộng sự [57] đã nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý nhiệt ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hồ hóa của sắn và khoai lang kết hợp với sử dụng hỗn hợp enzym α-amylaza và glucoamylaza ở 350C trong 24 giờ Tinh bột sắn và khoai lang khi được thủy phân trực tiếp ở trạng thái không gia nhiệt hoặc sau khi xử lý nhiệt ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hồ hóa thì giá trị DE của mẫu tinh bột xử lý nhiệt tăng lên đáng kể so với mẫu tinh bột sống, tăng từ 36-50% và 27-34% đối với sắn và khoai lang Nghiên cứu bằng kính hiển vi điện từ quét cho thấy khu vực enzym tác dụng xảy ra chủ yếu bề mặt của hạt tinh bột Hạt tinh bột được xử lý nhiệt có bề mặt xốp và sần sùi hơn so với bề mặt hạt tinh bột sống Phân tích tia X cho thấy khu vực enzym tấn công ưu tiên xảy ra

ở các vùng vô định hình của tinh bột Nghiên cứu này chứng tỏ xử lý nhiệt ở nhiệt độ dưới nhiệt độ hồ hóa có hiệu quả nâng cao mức độ thủy phân tinh bột sống [57] Trong một nghiên cứu khác có sử dụng các enzym để thủy phân tinh bột sống của sắn và khoai lang có kết hợp xử lý nhiệt để giảm thiểu năng lượng thủy phân tinh bột trong sản xuất các loại siro glucoza và frutoza [41], các tác giả đã so sánh khả năng tạo glucoza của các enzym khác nhau kết hợp với xử lý nhiệt sơ bộ khác nhau Kết quả cho thấy mẫu xử lý nhiệt đã làm giảm hiệu suất tạo glucoza [41]