LUẬN văn CÔNG NGHỆ hóa bước đầu KHẢO sát TIỀN xử lý và THỦY PHÂN vỏ CACAO để làm NGUYÊN LIỆU CHO QUÁ TRÌNH lên MEN BIOETHANOL BẰNG SACCHAROMYCES CEREVISIAE

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

BƢỚC ĐẦU KHẢO SÁT TIỀN XỬ LÝ VÀ
THỦY PHÂN VỎ CACAO ĐỂ LÀM
NGUYÊN LIỆU CHO QUÁ TRÌNH LÊN
MEN BIOETHANOL BẰNG
SACCHAROMYCES CEREVISIAE
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

TS. Lê Thị Kim Phụng

Nguyễn Văn Pháp

GVC.ThS. Hoàng Minh Nam

MSSV: 2092149
Ngành: Công Nghệ Hóa Học-Khóa 35

Tháng 4/2013


LỜI CẢM ƠN
Qua một thời gian làm luận văn tại phòng thí nghiệm Trọng điểm CNHH và
Dầu Khí – Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, tôi đã được sự hướng dẫn

và giúp đỡ tận tình của quý thầy cô:
Th.s Hoàng Minh Nam, Bộ môn Quá Trình & Thiết Bị, Khoa Kỹ Thuật Hóa
Học, Trường Đại học Bách Khoa, TP. Hồ Chí Minh. Cám ơn thầy đã tạo điều kiện
cho em được làm luận văn tại trường Đại Học Bách Khoa.
TS. Lê Thị Kim Phụng, Bộ môn Quá Trình & Thiết Bị, Khoa Kỹ Thuật Hóa
Học, Trường Đại học Bách Khoa, TP. Hồ Chí Minh. Em cám ơn cô đã giúp cho em
được vào thực tập tại Công Ty Cổ Phần XNK Domesco Đồng Tháp, là môi trường
cho em trải nghiệm công việc thực tế. Cám ơn cô đã sắp xếp công việc và động viên,
chỉ bảo em để thực hiện đề tài luận văn này.
ThS. Trần Thị Tưởng An, Trường Đại học Bách Khoa, TP. Hồ Chí Minh.
Cám ơn cô đã tận tình hướng dẫn chi tiết công việc, hỗ trợ kinh phí cho em và luôn
động viên em trong suốt quá trình làm luận văn.
Cám ơn các anh (chị) làm việc trong phòng thí nghiệm, các bạn lớp Kỹ
Thuật Hóa Học – ĐHBK, với các bạn lớp Công Nghệ Sinh Học trường Đại Học
Bình Dương, Đại Học Kỹ Thuật TPHCM, đã giúp đỡ và chia sẻ khó khăn trong quá
trình làm luận văn.
Một lần nữa xin chân thành cám ơn quý thầy cô và các bạn.

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Pháp

i


LỜI TÓM TẮT
Bioethanol là nguồn nhiên liệu đầy hứa hẹn trong tương lai thay thế cho
nguồn nhiên liệu hóa thạch, bởi nó là nguồn nhiên liệu có thể tái tạo. Bioethanol tồn
tại ở dạng lỏng có thể được sử dụng thích nghi như nguồn nhiên liệu mới cho tương
lai. Tuy nhiên, những sản phẩm bioethanol có nguồn gốc từ tinh bột dễ bị biến động
do tinh bột là nguồn lương thực của con người. Nếu sử dụng lương thực để sản xuất

bioethanol sẽ làm cho giá của lương thực tăng cao. Như vậy, sẽ làm bất bình ổn giá
của lương thực, tác động xấu đến thị trường lương thực trong nước. Việc sử dụng
tinh bột hoặc nguyên liệu giàu đường sẽ lập tức đẩy giá của lương thực và
bioethanol tăng cao hơn so với sản xuất bằng con đường hóa học. Trong khi đó, giá
của vật liệu phải chi trả 40 – 75% tổng chi phí của sản xuất ethanol. Vì vậy, việc
thay thế nguồn nguyên liệu là yêu cầu cho việc sản xuất bioethanol. Như các nguồn
nguyên liệu là các phụ phẩm của ngành nông nghiệp: rơm rạ, bã mía, vỏ cacao, vỏ
cam chanh, …
Hiện nay, một phần vỏ cacao phế thải sau khi bóc hạt là tác nhân gây hại cho
môi trường. Đề tài này nhằm xác định giá trị dinh dưỡng của vỏ trái cacao để xử lí
và chuyển giao vào quá trình lên men để thu được cồn với hiệu suất cao nhất. Theo
nghiên cứu của các nhà khoa học nước ngoài, vỏ trái cacao chứa hàm lượng glucid
cao nên việc sử dụng để chuyển hóa thành đường glucose để lên men tạo rượu
ethanol là rất có hiệu quả. Tuy nhiên, nếu vỏ trái cacao tươi không được sấy khô
đến độ ẩm thích hợp thì đó là điều kiện cho vi sinh vật có hại phát triển. Nên đề tài
khảo sát nguyên liệu và lên men trên nguyên liệu có độ ẩm thích hợp, để bảo quản
được lâu và sẵn sàng cung cấp nguyên liệu cho nghiên cứu. Để đạt được hiệu suất
lên men cao thì cần phải khảo sát các yếu tố: thời gian lên men; nhiệt độ, pH, ...
trong dịch lên men. Từ đó, chọn được điều kiện tối ưu để thu được ethanol nhiều
nhất.

ii


MỤC LỤC
Danh mục hình ............................................................................................. vi
Danh mục bảng ........................................................................................... vii
Danh mục phụ lục ....................................................................................... viii
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................. 1
1.1. Giới thiệu bioethanol ........................................................................................ 1

1.1.1. Khái niệm ...................................................................................................... 1
1.1.2. Phương pháp sản xuất bioethanol................................................................... 3
1.2. Sản xuất ethanol sinh học từ nguyên liệu lignocellulose ................................... 4
1.2.1. Các bước cơ bản trong lên men bioethanol từ nguyên liệu lignocellulose ................ 4

1.2.2. Quy trình tổng hợp ethanol từ lignocellulose ................................................. 5
1.3. Tổng quan về phụ phẩm trong chế biến trái cây ................................................ 8
1.4. Các phương pháp thủy phân ........................................................................... 10
1.4.1. Phương pháp vật lý ...................................................................................... 10
1.4.2. Phương pháp hóa học................................................................................... 11
1.4.3. Phương pháp sinh học .................................................................................. 12
1.5. Giới thiệu về cây cacao .................................................................................. 15
1.5.1. Tên khoa học ............................................................................................... 15
1.5.2. Thành phần và giá trị dinh dưỡng của vỏ trái cacao .................................... 15
1.5.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cacao ở nước ta ............................................ 16
1.6. Nấm men tham gia trong quá trình lên men rượu ............................................ 17
1.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men .................................................. 18
1.7.1. Thời gian ..................................................................................................... 18
1.7.2. Nhiệt độ ....................................................................................................... 19
1.7.3. Hàm lượng giống nấm men .......................................................................... 19
1.7.4. Nồng độ của dịch lên men............................................................................ 19
1.7.5. Thành phần các chất dinh dưỡng của môi trường lên men ............................ 19
1.7.6. Nồng độ CO2 trong môi trường .................................................................... 20
1.7.7. pH .............................................................................................................. 20

iii


1.8. Tình hình sản xuất và tiêu thụ bioethanol trên thế giới và Việt ........................ 20
1.8.1. Trên thế giới ................................................................................................ 20

1.8.2. Tại Việt Nam ............................................................................................... 23
1.9. Các công trình nghiên cứu sản xuất bioethanol ............................................... 25
1.9.1. Trên thế giới ................................................................................................ 25
1.9.2. Ở Việt Nam ................................................................................................. 26
CHƢƠNG 2.VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 28
2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ................................................................... 28
2.2. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 28
2.3. Vật liệu nghiên cứu......................................................................................... 28
2.3.1. Nguyên vật liệu............................................................................................ 28
2.3.2. Thiết bị và dụng cụ dùng trong nghiên cứu .................................................. 29
2.4. Bố trí thí nghiệm............................................................................................. 29
2.4.1. Thí nghiệm 1. Khảo sát giá trị dinh dưỡng nguyên liệu ................................ 29
2.4.2. Thí nghiệm 2. Tiền xử lý nguyên liệu .......................................................... 29
2.4.3. Thí nghiệm 3. Khảo sát phương pháp thủy phân .......................................... 31
2.4.4. Thí nghiệm 4. Khảo sát các thông số ảnh hưởng đến quá trình lên men ....... 33
2.5. Phương pháp phân tích ................................................................................... 35
2.5.1. Phương pháp vi sinh: ................................................................................... 35
2.5.2. Phương pháp hóa lý ..................................................................................... 36
2.6. Xử lý số liệu ................................................................................................... 40
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .......................................................... 41
3.1. Khảo sát giá trị dinh dưỡng vỏ cacao .............................................................. 41
3.2. Khảo sát nguyên liệu được tiền xử lý bằng dung dịch NaOH và HCl .............. 41
3.3. Khảo sát phương pháp thủy phân .................................................................... 45
3.4. Khảo sát các điều kiện tối ưu của quá trình lên men........................................ 49
3.4.1. Khảo sát thời gian lên men........................................................................... 49
3.4.2. Khảo sát nhiệt độ lên men ............................................................................ 54
3.4.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men ...................................... 56
CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................... 59

iv

Tài liệu tham khảo ................................................................................................. 61

v


DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Quá trình chuyển đổi sinh khối lignocellulose thành ethanol ................... 5
Hình 1.2. Ảnh hưởng của quá trình tiền xử lý đến quy trình biến đổi lignocellulose
thành ethanol ......................................................................................................... 6
Hình 1.3. Cơ chế quá trình nổ hơi ......................................................................... 11
Hình 1.4. Vị trí phân cắt của cellulase ................................................................... 13
Hình 1.5. Cấu tạo của acid  - galacturonic và khung cấu tạo pectin .................. 14
Hình 1.6. Cơ chế hoạt động của enzyme pectinesterase (PE) ................................ 14
Hình 1.7. Trái cacao chín....................................................................................... 15
Hình 1.8. Thành phần cấu tạo của trái cacao .......................................................... 15
Hình 1.9. Sản lượng ethanol trên thế giới theo lĩnh vực qua các năm .................... 23
Hình 1.10. Hai nhà máy công suất lớn quy mô lớn ở Việt Nam ............................. 24
Hình 2.1. Sơ đồ lên men bioethanol thử nghiệm .................................................... 34
Hình 2.2. Nhân giống nấm men trong môi trường SDB ......................................... 37
Hình 3.1. Vỏ cacao sau khi xử lý bằng kiềm ......................................................... 42
Hình 3.3. Kết quả đường khử khi thủy phân nguyên liệu bằng enzyme ................. 47
Hình 3.4. Kết quả cellulose khi thủy phân nguyên liệu bằng enzyme ..................... 48
Hình 3.5. Bộ dụng cụ lên men .............................................................................. 51
Hình 3.6. Sự thay đổi tổng số chất rắn hòa tan theo thời gian lên men .................. 51
Hình 3.7. Sự thay đổi độ cồn theo thời gian lên men ............................................. 52
Hình 3.8. Sự thay đổi đường khử theo thời gian lên men ...................................... 53
Hình 3.9. Sự thay đổi hiệu suất chuyển hóa đường khử theo thời gian lên men .............. 53

Hình 3.10. Kết quả lên men ảnh hưởng bởi nhiệt độ ............................................. 54
Hình 3.11. Kết quả lên men ảnh hưởng bởi pH ..................................................... 56

vi


DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Năng lượng tạo ra khi đốt cháy 1 lít nhiên liệu . ...................................... 2
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của một số phụ phẩm trái cây .................................. 9
Bảng 1.3. Diện tích và sản lượng một số cây trồng ở nước ta năm 2011 (theo Tổng
cục thống kê) ......................................................................................................... 10
Bảng 1.4. Ảnh hưởng của loại nấm men đến hiệu suất tạo ethanol......................... 18
Bảng 1.5. Tổng hợp về sản xuất ethanol trên thế giới. ........................................... 22
Bảng 1.6. Sản xuất Ethanol tại Mỹ từ 1981 - 2010................................................. 22
Bảng 1.7. Tổng số nhà máy ethanol và công suất tại Mỹ qua các năm. .................. 23
Bảng 1.8. Một số nhà máy sản xuất ethanol ở Việt Nam. ....................................... 24
Bảng 3.1. Giá trị dinh dưỡng của vỏ cacao tươi ..................................................... 41
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát nguyên liệu tiền xử lý với dung dịch NaOH ................ 42
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát tiền xử lý nguyên liệu với dung dịch acid ................... 43
Bảng 3.4. Kết quả thủy phân bằng enzyme. ........................................................... 46
Bảng 3.5. Kết quả khảo sát thời gian lên men ........................................................ 50
Bảng 3.6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình lên men ............ 54
Bảng 3.7. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình lên men .................... 56

vii


DANH MỤC PHỤ LỤC

Trang
PHỤ LỤC 1: GIỚI THIỆU VỀ LIGNOCELLULOSE .......................................... 65
PHỤ LỤC 2: HÌNH THÁI VÀ CẤU TẠO TẾ BÀO NẤM MEN .......................... 67
PHỤ LỤC 3: CÁCH XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN ĐỊNH LƯỢNG ĐƯỜNG
KHỬ ..................................................................................................................... 69
PHỤ LỤC 4: ĐƯỜNG CHUẨN ĐỊNH LƯỢNG ĐƯỜNG KHỬ (DNS) .............. 69

viii


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu bioethanol
1.1.1. Khái niệm
Bioethanol là rượu ethanol sinh học thu được từ quá trình lên men vi sinh các
loại nguyên liệu chứa đường hoặc từ tinh bột, cellulose nhờ vào phản ứng trung
gian thủy phân thành đường của vi sinh. Bioethanol được tổng hợp thông qua quá
trình sinh học, vi sinh sử dụng nguồn nguyên liệu đường làm thức ăn để thực hiện
hô hấp kỵ khí và thải ra ethanol và khí CO2. Trong khi đó, ethanol có nguồn gốc
dầu mỏ thì được tổng hợp thông qua quá trình hóa học, không có mặt tham gia của
cơ thể sống trong quá trình tạo ethanol. Cả 2 quá trình tổng hợp đều tạo ra ethanol
có tính chất như sau [12]:

ETHANOL
Công thức phân tử C2H5OH
Khối lượng phân tử 46.07 g/mol
Trạng thái: lỏng, không màu (từ -117 oC – 78 oC)
Tỉ trọng 0.789 kg/l
Điểm sôi 78.5 oC

Điểm đông đặc -1170C
Giới hạn nổ: dưới 3.5% v/v; trên 19% v/v
Áp suất hơi: 38 oC, 50mmHg
pKa = 15.9
Độ nhớt 1.200 mPa.s (20 oC)
Chỉ số octane 99

SVTH: Nguyễn Văn Pháp MSSV: 2092149

1


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

Bảng 1.1. Năng lượng tạo ra khi đốt cháy 1 lít nhiên liệu [12].
Nhiên liệu

Năng lƣợng, MJ/L

E100

23.5

E85

25.2

E10

33.7

Xăng

34.8

Xăng thơm

33.5

Diesel

38.6

LPG

26.8

Bioethanol có thể sử dụng để tạo ra ethanol khối gel để sử dụng làm năng
lượng nấu ăn ( sử dụng trong nhà bếp), làm nhiên liệu phát điện, sử dụng làm dung
môi trong chiết suất dược liệu. Ethanol tuyệt đối được ứng dụng để làm phụ gia khi
thêm vào ETBE, polyethylenterephtalate trong sản xuất bao bì và chai nhựa, pha
vào xăng để tăng chỉ số octane của xăng.
Bioethanol là nguồn năng lượng tái tạo và không đóng góp vào việc làm tăng
hiệu ứng nhà kính. Nếu như ta đốt cháy các sinh khối sẽ sinh ra CO2 thì tác động
xấu tới môi trường mà không có hiệu quả kinh tế. Các nguồn sinh khối có nguồn
gốc thực vật, được tổng hợp thông qua quá trình tổng hợp quang học. Tổng hợp
bioethanol từ nguồn sinh khối là chuyển nguồn năng lượng tổng hợp quang học
thành nguồn năng lượng có giá trị và nhiều ứng trong thực tế. Sinh khối thực vật
không phải thực phẩm là nguồn nguyên liệu thuộc “thế hệ thứ hai” được sử dụng để
chuyển hóa thành bioethanol với sự kết hợp công nghệ hóa học hiện đại và công

nghệ sinh học, đó là nguồn phụ phẩm của ngành nông nghiệp như rơm rạ, vỏ
cacao … . Với sự phát triển của ngành sản xuất ethanol sinh học từ nguồn sinh khối
thực vật sẽ thúc đẩy các hộ nông dân trồng trọt tăng diện tích cây trồng cung cấp
nguồn lương thực cho con người và tận dụng sinh khối. Như vậy, sẽ tạo ra diện tích
cây xanh nhiều hơn giúp cân bằng hệ sinh thái, giảm hiện tượng hiệu ứng nhà kính.

SVTH: Nguyễn Văn Pháp MSSV: 2092149

2


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1.2. Phƣơng pháp sản xuất bioethanol
Có nhiều phương pháp để tổng hợp ethanol, có thể chia làm hai quá trình
tổng hợp: hóa học và sinh học. Ethanol được tổng hợp theo phương pháp hóa học từ
nguồn nguyên liệu là khí ethane hoặc ethylen bằng quá trình hydrate hóa ethylen
với xúc tác là acid H2SO4. Sản xuất ethanol bằng phương pháp hóa học rất tốn nhiều
chi phí cho thiết bị, nguyên liệu và năng lượng. Nên để có hiệu quả kinh tế cao và
đồng thời bảo vệ môi trường thì phải chọn phương pháp tổng hợp ethanol bằng con
đường sinh học để thu được bioethanol. Nguồn nguyên liệu sinh khối sử dụng cho
lên men rất phong phú. Tuy nhiên, xuất phát từ điều kiện Việt Nam là một nước
nông nghiệp có sản phẩm nông nghiệp rất phong phú nên có thể sản suất
ethanol từ nguồn nguyên liệu chính sau đây:
 Sản xuất ethanol từ nguyên liệu chứa tinh bột (sắn, ngô).
 Sản xuất ethanol từ nguyên liệu chứa đường(vỏ thanh long, cacao, …).
 Sản xuất ethanol từ nguyên liệu chứa cellulose (rơm rạ, mùn cưa, bã mía…).
Tuy nhiên, tinh bột là nguồn lương thực quan trọng cho con người. Trong
thời kì khủng hoảng kinh tế thì cần phải tìm ra nguồn nguyên liệu thay thế khác, chủ
yếu là các phế phẩm của ngành nông nghiệp để bảo vệ môi trường và mang lại hiệu

quả kinh tế cao cho nông dân. Trong khi đó, nguồn nguyên liệu chứa cellulose rất
phong phú ở nước ta lại chưa được sử dụng để tổng hợp bioethanol.
Việc sản xuất ethanol từ các nguồn nguyên liệu chứa cellulose không còn là
vấn đề mới mẻ của nhiều nước trên thế giới nhưng đối với Việt Nam thì đây là một
vấn đề rất mới. Hiện nay, nước ta chưa có một nhà máy nào sản xuất ethanol từ các
nguồn nguyên liệu chứa cellulose như: rơm rạ, cây cỏ, mùn cưa, bã mía… Ethanol
được sản xuất ở Việt Nam chỉ từ các nguồn nguyên liệu chứa tinh bột (gạo, ngô,
sắn) và từ rỉ đường. Việc nghiên cứu xây dựng nhà máy sản xuất ethanol từ nguồn
nguyên liệu chứa cellulose là một việc làm rất cần thiết nhằm tận dụng được các
phế phẩm từ ngành nông nghiệp, tăng thu nhập cho nông dân.
Vùng Đông Nam Bộ của nước ta có diện tích lớn trồng các loại cây công
nghiệp như điều, cà phê. Nên rất thuận lợi cho việc trồng xen cây cacao với các loại
cây công nghiệp. Sau đó thu hoạch và bóc vỏ tại hợp tác xã ở địa phương nên nguồn
nguyên liệu vỏ trái cacao rất dồi dào cung cấp cho các nhà máy sản xuất ethanol
trong tương lai tới.

SVTH: Nguyễn Văn Pháp MSSV: 2092149

3


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

1.2. Sản xuất ethanol sinh học từ nguyên liệu lignocellulose
1.2.1. Các bƣớc cơ bản trong lên men bioethanol từ nguyên liệu lignocellulose
Sơ đồ chuyển đổi sinh khối thành ethanol
1. Tiền xử lý
2. Thủy phân

Sinh khối lignocellulose

(Lignin, cellulose, hemicellulose)

3. Lên men

Đường đơn

Ethanol,
rượu bậc cao,
acid …
4. Tách chiết/
tinh chế

Nhiên liệu

Về nguyên tắc, quá trình lên men ethanol từ các nguồn nguyên liệu chứa
cellulose cũng giống như từ tinh bột hay rỉ đường. Bao gồm bốn bước cơ bản:
 Tiền xử lý nguyên liệu: giúp cho quá trình thủy phân cellulose thành
đường có hiệu quả hơn.
 Thủy phân nguyên liệu: sử dụng hệ enzyme thủy phân cellulase
 Lên men: sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae.
 Tinh chế sản phẩm (chưng cất, tách nước, bốc hơi, tách lỏng rắn) tùy
vào nồng độ cồn mà có phương pháp tinh chế khác nhau.

SVTH: Nguyễn Văn Pháp MSSV: 2092149

4


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

1.2.2. Quy trình tổng hợp ethanol từ lignocellulose

Hình 1.1. Quá trình chuyển đổi sinh khối lignocellulose thành ethanol

Quá trình tổng hợp bioethanol từ sinh khối lignocellulose bao gồm các bước
chính. Thủy phân và lên men có thể tiến hành độc lập (SHF, được thể hiện bằng
mũi tên nét đứt), hoặc tiến hành đồng thời (SSF). Trong quá trình sinh học hợp nhất
(CBP), tất cả các bước biến đổi sẽ được tích hợp vào trong một bước duy nhất bằng
cách sử dụng một hoặc nhiều loại vi sinh vật. Các kỹ thuật khác nhau như gây đột
biến gen, đồng nuôi cấy (co-culturing) và biểu hiện gen (heterologous gene) được
sử dụng để cải thiện khả năng sử dụng đường của vi sinh vật cũng như cải thiện
hoạt tính và sự ổn định của enzyme thủy phân có nguồn gốc từ nấm để nâng cao sản
lượng ethanol tổng thể. Để giảm chi phí cho quy trình sản xuất, việc sản xuất
ethanol có thể được kết hợp với nhà máy nhiệt điện sử dụng lignin [23].

SVTH: Nguyễn Văn Pháp MSSV: 2092149

5


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

1.2.2.1. Quá trình tiền xử lý

Hình 1.2. Ảnh hưởng của quá trình tiền xử lý đến quy trình biến đổi lignocellulose thành
ethanol [15].

Thành phần của nguyên liệu lignocellulose chứa chủ yếu là cellulose, lignin
và hemicellulose. Trong đó, cellulose là thành phần quan trọng được sử dụng trong
chuyển hóa sinh khối thực vật thành bioethanol. Nhưng cellulose rất khó bị phân

hủy vì phân tử của nó rất lớn, liên kết giữa các monomer rất bền vững, phân tử có
độ kết tinh cao và nó liên kết chặt chẽ với lignin và hemicellulose. Nên cần phải có
phương pháp tiền xử lý thích hợp nhất để phân hủy phân tử cellulose. Mục đích của
quá trình tiền xử lý là để loại bỏ lignin và hemicellulose, giảm kích thước vi sợi
cellulose, và tăng độ xốp của vật liệu lignocellulose.
1.2.2.2. Quá trình thủy phân
Sau quá trình tiền xử lý, cellulose và hemicellulose sẽ bị thủy phân thành các
đường đơn (hexoses và pentoses) (hình 1.1). Ở đây, quan tâm nhiều đến sự thủy
phân cellulose, do nó là thành phần chính trong sinh khối lignocellulose. Quá trình
thủy phân cellulose được thực hiện bởi acid thủy phân hoặc enzyme thủy phân. Vào
cuối thế kỉ 19 và đầu thế kỉ 20, quá trình thủy phân được thực hiện bởi phản ứng

SVTH: Nguyễn Văn Pháp MSSV: 2092149

6


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

giữa cellulose với acid. Acid loãng được sử dụng dưới điều kiện nhiệt độ cao và áp
suất cao, còn acid đậm đặc được sử dụng ở nhiệt độ thấp và áp suất khí quyển. Quá
trình thủy phân bằng acid loãng xảy ra ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao dẫn đến
sự tạo thành các chất độc hại có thể ảnh hưởng không tốt đến quá trình lên men như
các acid hữu cơ có trọng lượng phân tử thấp, dẫn xuất furfuran và các hợp chất vô
cơ. Các mắt xích của cellulose có thể bị phân cắt thành các phân tử đường glucose
riêng lẻ bằng cellulase. Vì cellulase là một phức hệ enzyme có tác dụng thuỷ phân
cellulose thông qua việc thuỷ phân liên kết 1,4-β-glucoside trong cellulose tạo ra
sản phẩm glucose. Nguồn thu enzyme cellulase lớn nhất hiện nay là vi sinh vật
(nấm, vi khuẩn). Nhiều loài nấm như Trichoderma, Penicillium, Aspergillus, và T.
emersonii có thể sản sinh ra một số lượng lớn cellulase và hemicellulase ngoại bào.

Vật liệu lignocellulose bị thủy phân bằng enzyme ở điều kiện ôn hòa (50 oC và
pH ~ 5), cho phép phân cắt cellulose và hemicellulose một cách hiệu quả mà không
hình thành nên các sản phẩm phụ có thể ức chế hoạt động của enzyme [23].
1.2.2.3. Quá trình lên men
Trong quá trình lên men, các sản phẩm của quá trình thủy phân bao gồm
đường hexose (glucose, mannose và galactose) và pentose (xylose và arabinose) sẽ
được lên men thành ethanol (hình 1.2). Trong số các sản phẩm của quá trình thủy
phân, glucose là phong phú nhất, theo sau là đường xylose hoặc mannose và một ít
các đường khác. S. cerevisiae có ưu điểm như phổ biến, tỷ lệ lên men cao và lượng
ethanol tạo thành cao. Vì vậy, S. cerevisiae là loại nấm men được sử dụng phổ biến
cho quá trình lên men sinh khối lignocellulose thành ethanol. Tuy nhiên, S.
cerevisiae không có khả năng lên men xylose thành ethanol được [8]. Để quá trình
biến đổi sinh khối lignocellulose có khả thi về kinh tế, nó cần thiết lựa chọn những
sinh vật có khả năng lên men cả glucose và xylose.
Ngoài xylose, S. cerevisiae không có khả năng lên men arabinose, trừ khi cải
tiến chúng. Do đó, S. cerevisiae tái tổ hợp chứa gen có khả năng lên men xylose đã
được thiết kế với gen chuyển hóa arabinose từ những vi sinh vật khác. S.cerevisiae
tái tổ hợp gần đây nhất (TMB 3400) đã cho thấy lên men thành công cả ba loại
đường glucose, xylose và arabinose [16].
Trong quá trình lên men sinh khối lignocellulose, hoạt tính của S. cerevisiae
giảm xuống nếu có sự hiện diện của các hợp chất ức chế bao gồm các acid hữu cơ
có trọng lượng phân tử thấp, dẫn xuất fufural, phenol và các hợp chất vô cơ. Các
hợp chất này được sinh ra trong quá trình tiền xử lý và cũng có thể từ quá trình thủy
phân lignocellulose. Vì vậy, cần phải loại bỏ các hợp chất ức chế có trong môi

SVTH: Nguyễn Văn Pháp MSSV: 2092149

7

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

trường trước khi tiến hành lên men, mà điều đó sẽ làm tăng chi phí của quá trình
công nghệ cũng đồng thời làm mất mát lượng đường cần thiết cho quá trình lên men.
Điều thú vị, S. cerevisiae là một trong những vi sinh vật ít nhạy cảm với các chất ức
chế của quá trình thủy phân lignocellulose [19].
Hai bước cuối để biến đổi sinh khối lignocellulose thành ethanol (thủy phân
và lên men) có thể được thực hiện một cách độc lập (SHF) hoặc đồng thời (SSF)
(Hình 1.1). Trong phương pháp thủy phân và lên men độc lập (SHF), các sản phẩm
thủy phân sẽ được lên men để sản xuất ethanol trong một quá trình riêng. Ưu điểm
của phương pháp này là cả hai quá trình có thể được tối ưu hóa riêng, không phụ
thuộc vào nhau (ví dụ như nhiệt độ tối ưu của quá trình thủy phân là 45-50 oC, trong
khi đó quá trình lên men là 30 oC). Tuy nhiên, nhược điểm chính của nó là sự tích tụ
các chất ức chế cản trở hoạt động của enzyme thủy phân cellulose và glucose. Điều
này làm cho quá trình biến đổi kém hiệu quả, và gây tốn kém (phải bổ sung thêm
một lượng lớn enzyme). Trong phương pháp thủy phân và lên men đồng thời (SSF),
thì các sản phẩm cuối của quá trình thủy phân sẽ được trực tiếp chuyển đổi thành
ethanol ngay nhờ vi sinh vật. Do đó, việc bổ sung một lượng lớn enzyme là không
cần thiết và điều này sẽ làm giảm chi phí sản xuất ethanol. Nhưng, nhược điểm của
SSF là cần phải chọn được điều kiện nhiệt độ và pH gần với điều kiện tối ưu của
mỗi quá trình riêng [18].
1.2.2.4. Quá trình chưng cất và tinh chế
Chưng cất là phương pháp tách ethanol ra khỏi hỗn hợp cấu tử trong dịch sau
lên men. Do ethanol tạo hỗn hợp đẳng phí với nước nên sản phẩm thu được hỗn hợp
gồm cồn và nước. Để thu cồn tuyệt đối người ta có thể dùng các phương pháp sau:









Chưng trích ly
Chưng phân tử.
Hấp phụ rây phân tử
Dùng Na2SO4, CaSO4, CaCO3, CuSO4 khan để hấp phụ nước.
Thẩm thấu qua màng lọc.
Bốc hơi thẩm thấu và rây phân tử
Chưng cất và thẩm thấu qua màng

1.3. Tổng quan về phụ phẩm trong chế biến trái cây
Ngành công nghệ chế biến các loại rau quả đáp ứng thị trường trong nước và
xuất khẩu rất phát triển ở nước ta. Nên các phế phẩm được dùng trong sản xuất
ethanol có thể là vỏ của các loại quả (như vỏ cam chanh, vỏ chuối, vỏ dứa, vỏ thanh
long, vỏ quả cacao), hoặc bã ép nếu còn nhiều đường (như bã ép táo, nho…).

SVTH: Nguyễn Văn Pháp MSSV: 2092149

8


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

Trong chế biến cam, quýt, chanh, bưởi thì vỏ ngoài, cùi trắng, bã loại ra khi
ép và khi chà là phế liệu. Vỏ ngoài và cùi trắng chiếm 10-35% khối lượng quả. Vỏ
được sử dùng để trích ly tinh dầu ứng dụng trong thực phẩm và dược phẩm. Hàm
lượng pectin hơn 6-7 lần, chất khoáng hơn 1.5-2 lần và vitamine C hơn 3-4 lần so
với múi. Từ vỏ cam, quýt thu hồi được tinh dầu, pectin, chế phẩm vitamine P, chất
màu và làm được mứt. Tuy nhiên, hiệu suất trích ly rất thấp do đó cần phải có biện

pháp sử dụng có hiệu quả hơn vỏ quả cam chanh. Đó là sử dụng vỏ cam chanh để
lên men tạo ethanol.
Vỏ chuối chiếm 30% khối lượng quả, được sử dụng để chế biến chuối nước
đường. Phần bã còn lại được sử dụng để sản xuất ethanol.
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của một số phụ phẩm trái cây [21]

Vỏ quýt

Vỏ cam

Vỏ bƣởi

Vỏ thanh
long

Vỏ chuối

10.1%

9.6%

8.1%

89.43 mg/g

1.61-1.97%

Chất béo (%)

1.6

4

0.5

-

-

Protein (%)

7.5

9.1

12.5

-

1.40-1.45

Pectin (%)

16

23

8.5

15.84

-

Lignin (%)

8.6

7.5

11.6

Cellulose (%)

22.5

37.1

26.57

4.38

4.5-4.6

6

11

5.6

-

-

Chỉ tiêu
Đường

Hemicellulose (%)

-

Ghi chú: “-“: không có số liệu

Từ số liệu bảng 1.2, hàm lượng đường của các phụ phẩm trái cây rất thích
hợp để chuyển hóa thành ethanol bằng con đường lên men. Đối với các nguyên liệu
có hàm lượng cellulose cao thì cần phải tiền xử lý và thủy phân cellulose để tạo ra
hàm lượng đường cao hơn giúp quá trình lên men tạo ra cồn nhiều hơn.

SVTH: Nguyễn Văn Pháp MSSV: 2092149

9


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

Bảng 1.3. Diện tích và sản lượng một số cây trồng ở nước ta năm 2011 (theo
Tổng cục thống kê)
Cây trồng
Lúa
Ngô
Mía

Bông
Lạc
Đậu tương

Diện tích
(nghìn ha)
7651.4
1117.2
281.3
9.4
223.7
181.5

Sản lƣợng
(nghìn tấn)
42324.9
4799.3
17465.2
12.8
465.9
266.3

Số liệu bảng 1.3 cho thấy cây trồng nông nghiệp chủ yếu là lúa, sau đó là ngô,
các cây trồng khác chiếm tỉ lệ nhỏ hơn. Như vậy, lượng phụ phẩm nông nghiệp
(phần để lại sau thu hoạch như gốc, rễ, thân, lá…) sau mỗi vụ thu hoạch rất lớn.
Đây là lượng nguyên liệu rất lớn, một nguồn nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất
ethanol nếu được đầu tư nghiên cứu.
1.4. Các phƣơng pháp thủy phân
Về nguyên tắc, cellulose và pectin là đại phân tử gồm nhiều đơn vị liên kết
với nhau thành chuỗi phân tử có khối lượng phân tử lớn. Do đó, cần phải thực hiện

quá trình thủy phân cellulose thành các đơn vị monomer để nấm men dễ dàng sử
dụng để thực hiện quá trình lên men. Trên nguyên tắc đó, có các phương pháp thủy
phân bằng vật lý và hóa học [14].
1.4.1. Phƣơng pháp vật lý
 Cơ khí: vật liệu được nghiền thành kích thước nhỏ, nấm men dễ dàng
lên men.
 Nhiệt phân: ở nhiệt độ 300 oC, cellulose biến đổi thành đường
glucose, CO, nước. Glucose cung cấp nguồn carbon cho nấm men.
 Bức xạ: sử dụng tia lửa điện kết hợp với vi sóng để sinh ra nhiệt nội
và bẻ gãy các liên kết phân tử phân cực cellulose thành các monomer.
 Nổ hơi nước: Quá trình nổ hơi nước là một quá trình cơ – hóa – nhiệt.
Đó là phá v ỡ cấ u trúc các h ợp phần với sự giúp đỡ của nhiệt ở dạng hơi
(nhiệt), lực cắ t do s ự giãn nở của ẩm (cơ), và th ủy phân các liên k ết
glycoside (hóa).

SVTH: Nguyễn Văn Pháp MSSV: 2092149

10


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

Hình 1.3. Cơ chế quá trình nổ hơi

Trong thiết bị phản ứng, nước dưới áp suấ t cao thâm nh ập vào cấ u trúc
lignocellulose bởi quá trình khu ếch tán và làm ẩm nguyên liệu. Ẩm trong biomass
sẽ hóa hơi đột ngột ra khi áp suấ t trong thi ết bị phản ứng được giải phóng và hạ đột
ngột từ rấ t cao khoảng vài chục atm xuố ng còn áp suấ t khí quyể n . Nguyên liệu được
tố ng m ạnh khỏi thiết bị qua một lỗ nh ỏ bởi lực ép. Nhiệt độ càng cao thì áp suất
càng cao, do đó càng làm gia tăng s ự khác nhau giữa áp suấ t trong thiết bị phản ứng

so với áp suấ t khí quyể n . Sự chênh lệch về áp suấ t t ỷ lệ với lực cắ t của ẩm hóa hơi.
Phương pháp này tăng đ ộ xố p c ủa nguyên liệu, phá h ủy phần lớn cấ u trúc
hemicellulose và lignin . Tuy nhiên, tiêu tố n nhiề u năng l ượng và hình thành các
chấ t gây kiề m hãm là những hạn chế lớn của phương pháp này .
1.4.2. Phƣơng pháp hóa học
Xử lý bằng acid: là phương pháp được xem là một công nghệ quan trọng và
cho năng suất tạo đường cao nhất từ lignocellulose. Mục đić h ch ủ yếu của các
phương pháp tiề n x ử lý bằng acid là để hòa tan ph ần lớn hemicellulose c ủa sinh
khố i và để làm cho ph ần cellulose có nhiề u kh ả năng tiếp xúc với enzyme hơn. Sử
dụng acid với nồng độ thấp 0.2 % và 0.25 % w/w và nhiệt độ 130 oC và 210 oC để
xử lý nguyên liệu. Acid sulfuric được sử dụng rộng rãi trong các loại acid dùng để
xử lý như HCl, HNO3. Các loại acid này có thể phá hủy cấu trúc của các
polysaccharides, hemicellulose dễ dàng được thủy phân thành glucose. Tuy nhiên,
phương pháp xử lý bằng acid sẽ tạo ra những sản phẩm phụ như acetic acid,
furfural, đây là các tác nhân chống lại hoạt động của nấm men. Hơn nữa, vấ n đề ăn
mòn thi ết bị và thu hồi acid là những nhược điể m quan tr ọng khi sử dụng các
phương pháp tiền xử lý bằng acid đặc. Chi phí vận hành và bảo dưỡng cao làm giảm
sự quan tâm đến việc áp dụng phương pháp tiề n x ử lý bằng acid đặc ở quy mô
thương mại [28].
Xử lý bằng kiềm: các loại kiềm sử dụng như NaOH, KOH, NH4OH. Với
phương pháp này, các nguyên liệu được xử lý ở nhiệt độ và áp suất thấp hơn. Điều
kiện để xử lý nguyên liệu là dung dịch NaOH nồng độ 1.5 % trong 144 giờ, ở nhiệt
độ 20 oC. Mục đić h c ủa phương pháp là lo ại bỏ và thay đ ổi cấ u trúc thành ph ần

SVTH: Nguyễn Văn Pháp MSSV: 2092149

11


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

lignin dẫn đến tăng khả năng tiếp cận của các tác nhân th ủy phân cellulose và gi ảm
độ hấ p phụ của enzyme lên thành ph ần lignin. Phương pháp này có thể th ực hiện ở
nhiệt độ phòng trong 1-2 ngày hoặc ở nhiệt độ cao trong thời gian ngắ n . NaOH có
thể làm ph ồng nở cấ u trúc cellulose , tăng diện tić h ti ếp xúc của cellulose và làm
giảm độ trùng hợp cũng như độ kết tinh của cellulose. NaOH đã được chứng minh
tăng hiệu suấ t thủy phân gỗ cứng từ 14% lên 55% bằng cách giảm hàm lượng lignin
từ 24-55% xuố ng còn 20% [23]. Ngoài ra Ca (OH)2 cũng đang được nghiên cứu
rộng rãi vì nó có giá thành r ẻ, không tố n kém thi ết bị yêu cầu độ an toàn cao và có
thể tái phục hồi bằng phản ứng với CO2.
Các phương pháp khác: Cũng có thể s ử dụng những phương pháp khác nh ư
xử lý v ới dung môi hữu cơ: dùng dung môi như ethanol, methanol, acetone để
hòa tan lignin ; hay sử dụng các lo ại hóa chấ t khá c: ozone, ure, KMnO4 , dioxane,
EDTA …
1.4.3. Phƣơng pháp sinh học
Là phương pháp sử dụng enzyme làm tác nhân thủy phân cellulose, pectin
thành đường glucose sau quá trình tiền xử lí để loại bỏ các thành phần lignin,
hemicellulose làm cản trở quá trình tấn công vào mạch để phân cắt mạch dưới tác
dụng của enzyme. Tùy vào nguyên liệu có chứa hàm lượng thành phần nào nhiều
thì sử dụng enzyme để thủy phân thành đường glucose. Vỏ Cacao có chứa nhiều
cellulose, pectin nên sử dụng hệ cellulase và pectinase làm tác nhân thủy phân.
 Hệ cellulase: là một phức hệ enzyme có tác dụng thủy phân lần lượt
cellulose thông qua việc thủy phân liên kết  – 1,4 – glucosid trong cellulose thành
sản phẩm cuối cùng là đường glucose. Người ta có thể thu nhận enzyme từ vi khuẩn
như: Bacillus, Clostridium, Cellulomonas, … hay từ nấm như: Trichoderma reesei,
Trichoderma koningii, Penicillium pinophilentum, Talaromyces emersonii,
Pleurotus sp, … trong đó, người ta chú ý nhiều đến các chủng Trichoderma vì
chúng có khả năng sinh enzyme cellulase với số lượng lớn và hoạt tính cao.
Cellulose là polysaccharide phong phú nhất trong tự nhiên nên làm nguồn cơ chất
cho cellulase. Đồng thời việc thủy phân cellulose của vi sinh vật là một bước quan

trọng của chu trình carbon trên trái đất. Có 3 loại cellulase:
 Endo - β - glucanase hay còn gọi là 1,4 - β - D-glucan
glucanohydrolase, CMCase, Cx: Enzyme này tham gia phân giải liên
kết β - 1,4 - glucosid trong mạng cellulose, trong lichenin và β - D glucan. Sản phẩm của quá trình phân giải là cellodextrin, cellobiose
và glucose. Chúng tham gia tác động mạnh đến cellulose dạng vô định
hình, tác động yếu đến cellulose dạng kết tinh.

SVTH: Nguyễn Văn Pháp MSSV: 2092149

12


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

 Exo - β - glucanase hay còn gọi là 1,4 - β - D - glucan
cellobiohydrolase, Avicelase, C1: Enzyme cắt đặc hiệu liên kết β - 1,4
glucosid ở đầu tự do của cellulose để tạo thành cellobiose. Không có
khả năng phân giải cellulose dạng kết tinh mà chỉ làm thay đổi tính
chất hóa lý của chúng giúp cho enzyme endocellulase phân giải
chúng.
 β - glucosidase hay còn gọi là cellobiase (EC.3.2.1.21): enzyme này
tham gia thủy phân cellobiose, tạo thành glucose.
Cellulase là một protein có tính acid. Cellulase có thể hoạt động ở dãy pH từ
3 – 7 , nhưng pH tối ưu là 4 – 5 và nhiệt độ tối ưu là 40 - 50 °C. Cellulase bị ức chế
bởi các sản phẩm như glucose và cellobiose được tạo ra trong phản ứng thủy phân.
Glucose ức chế β-glucosidase và cellobiose ức chế Endo-ß-glucanase và Exo-ßglucanase. Trong tự nhiên, thủy phân cellulose cần có sự tham gia của tất cả 3 loại
enzyme endoglucanase, exolglucanase và β- glucosidase. Mỗi loại enzyme chỉ tham
gia thủy phân một phần trong cellulose. Các loại enzyme này lần lượt thủy phân
cellulose để tạo ra sản phẩm cuối cùng là glucose.

Hình 1.4. Vị trí phân cắt của cellulase [30]

 Hệ pectinase: là một nhóm enzyme thủy phân các chất pectin, sản
phẩm tạo thành là acid galacturonic, galactose, methanol. Đây là nhóm enzyme thứ
ba được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật sau amylase và protease. Pectinase được
tìm thấy ở thực vật bậc cao và vi sinh vật. Ở thực vật bậc cao, pectinase có nhiều

SVTH: Nguyễn Văn Pháp MSSV: 2092149

13


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

trong lá, củ khoai tây, trong chanh, cà chua, cỏ ba lá. Nhiệt độ tối ưu của enzyme
trong khoảng 45 – 55 oC. Pectin là cơ chất của enzyme pectinase. Pectin là
polysaccharide dị thể mạch thẳng, mạch chính của phân tử do các acid galacturonic
liên kết với nhau bằng liên kết  - 1,4 – glucosid. Các mạch bên của phân tử pectin
gồm có rhamnose, arabinose, galactose và xylose. Các nhóm carboxyl của acid
galacturonic có thể ester hóa một phần bằng các nhóm methyl và được trung hòa
một phần hay hoàn toàn bằng các ion Na+, K+, NH4+ hay bị decarboxyl hóa …
Công thức cấu tạo của acid  - galacturonic và khung cấu tạo phân tử pectin
được giới thiệu ở hình 1.5

Hình 1.5. Cấu tạo của acid  - galacturonic và khung cấu tạo pectin.

Dựa vào thành phần khác nhau của khung sườn chính mà pectin được phân
loại thành protopectin, acid pectic, acid pectinic và pectin [11].
Dựa vào đặc điểm của cơ chất và cơ chế phân cắt, pectinase được chia thành
ba nhóm chính gồm: pectinesterase, các enzyme khử mạch polymer, protopectinase.

Pectinase còn được gọi là pectinmethyl hydrolase, xúc tác sự khử ester hóa
nhóm methoxyl của pectin, tạo thành acid pectic. Enzyme này hoạt động đặc hiệu
với nhóm methyl ester của acid galacturonic nằm bên cạnh acid galacturonic không
bị ester hóa.

Hình 1.6. Cơ chế hoạt động của enzyme pectinesterase (PE) [11]
Các enzyme khử mạch polymer chia thành hai tiểu nhóm: enzyme thủy phân
liên kết glycosid và enzyme cắt.
Polymethylgalacturonase (PMG) có tác dụng xúc tác thủy phân liên kết
 - 1,4 – glycosid, đặc hiệu với pectin có mức độ ester hóa cao. PMG gồm 2 loại:

SVTH: Nguyễn Văn Pháp MSSV: 2092149

14


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

phân cắt ngẫu nhiên liên kết  – 1,4 – glycosid và phân cắt ngẫu nhiên từ đầu
không khử của mạch pectin.
1.5. Giới thiệu về cây cacao
1.5.1. Tên khoa học [1]
Tên khoa học của cacao như sau: Theobroma cacao L.
Thuộc họ Trôm Sterculiaceae.

Hình 1.7. Trái cacao chín [36]

1.5.2. Thành phần và giá trị dinh dƣỡng của vỏ trái cacao
Những nghiên cứu khoa học đã và đang được thực hiện đều hướng đến sự
phát triển bền vững của xã hội. Trong đó, việc sử dụng có hiệu quả các phế phẩm

của ngành nông nghiệp để sản xuất nhiên liệu ethanol thân thiện với môi trường.
Một trong những sự phát triển bền vững đó là sử dụng nguồn cung cấp đường từ vỏ
cacao để chuyển hóa vi sinh để tạo ra ethanol sinh học. Điều đó sẽ giải quyết các
vấn đề về ô nhiễm môi trường và chất thải nông nghiệp [11].

Hình 1.8. Thành phần cấu tạo của trái cacao [35]

SVTH: Nguyễn Văn Pháp MSSV: 2092149

15


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

1.5.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cacao ở nƣớc ta
Theo ban điều phối phát triển Cacao (VCC), Việt Nam có hơn 20500 ha
cacao, trong đó gần 7000 ha thu hoạch, sản lượng trên 4800 tấn/năm. Có 15 tỉnh
trồng Cacao, chủ yếu là vùng đồng bằng sông Cửu Long (Bến Tre, Tiền Giang,
Vĩnh Long, Trà Vinh, Bạc Liêu, Sóc Trăng, Cần Thơ), Đông Nam Bộ (Bà Rịa –
Vũng Tàu, Đồng Nai, Bình phước, Bình Thuận), Tây Nguyên ( Đắc Lắc, Đắc Nông,
Lâm Đồng, Gia Lai) và một số tỉnh duyên hải Nam Trung Bộ. Trong đó, Đồng
bằng sông Cửu Long có diện tích cây Cacao lớn nhất (khoảng 12.100 ha), Tây
Nguyên (4.500ha), Đông Nam bộ (3.400 ha). Ca cao Việt Nam cho năng suất hơn
7 tạ hạt/ha, mỗi vụ cho sản lượng khoảng 4.900 tấn/ha. Gần đây, đầu ra của hạt
Cacao Việt Nam rất thuận lợi, có hàng chục doanh nghiệp trong và ngoài nước
chuyên thu mua với giá trên 50 nghìn đồng/kg. Đặc biệt, cả nước có hơn 600 hộ dân
trồng 541 ha cây ca cao đạt tiêu chuẩn UTZ (tiêu chuẩn Quốc tế chứng nhận sản
xuất tốt). Trong năm 2011, cả nước đã xuất khẩu được 240 tấn hạt Cacao, đạt kim
ngạch xuất khẩu 520 nghìn USD. So với nhiều loại cây ăn quả khác, Cacao dễ trồng,
thích nghi với nhiều loại đất khác nhau, thường thì sau 18 tháng trồng cây Cacao bắt

đầu cho trái [31].
Tiền Giang có 5 huyện là: Chợ Gạo, Gò Công Tây, Tân Phú Đông, Châu
Thành và thành phố Mỹ Tho đã trồng loại cây này và đang phát huy hiệu quả. Giữa
tháng 11/2011, 147 ha cây cacao của các nhà vườn tại huyện Chợ Gạo được tổ chức
HELVETAS (Thụy sĩ) cấp giấy chứng nhận UTZ. [32].
Đắc Lắc là tỉnh đầu tiên trồng cây cacao của cả nước nhưng đến nay chỉ có
hơn 2.100 ha và chưa xây dựng được nhà máy chế biến cacao. Bộ Nông nghiệp –
PTNT cho biết: toàn quốc hiện nay chỉ có 2 nhà máy chế biến hạt cacao tại tỉnh
Quảng Ngãi và Bình Dương. Riêng dự án Nhà máy chế biến hạt cacao có kế họach
xây dựng tại xã An Khánh, huyện Châu Thành (tỉnh Bến Tre) nhưng đến nay vẫn
chưa khởi động. Mặt khác công tác sản xuất, quản lý giống cây cacao; kỹ thuật
trồng, thu hoạch, chế biến hạt cacao còn nhiều bất cập. Ở một số địa phương, nhà
vườn chưa thật sự tin tưởng vào loại trái cây này.
Cùng với nhu cầu sử dụng cacao trong nước và thế giới đang tăng cao, đây là
cơ hội cho Việt Nam phát triển diện tích và sản lượng cacao. Đó là kỳ vọng của các
nhà chế biến cacao tại châu Âu về sản xuất cacao của Việt Nam. Tuy diện tích trồng
cacao còn thấp so với thế giới nhưng chất lượng hạt cacao tại các nhà máy chế biến
vào loại hàng đầu. Để phát triển năng suất trồng cây cacao lên cao thì cần sự hỗ trợ
của một số ngân hàng các nước như ngân hàng Rubank của Hà Lan. Đây là một

SVTH: Nguyễn Văn Pháp MSSV: 2092149

16