- Khả năng dùng thân tre làm vật liệu bám cho vi khuẩn giấm .
MỤC LỤC
TRANG
Lời cảm ơn i
Tóm tắt ii
Mục lục iii
Danh sách các bảng vii
Danh sách các hình và sơ đồ viii
Danh sách các phụ lục viii
1. MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề 1
1.2 Mục đích, yêu cầu 2
2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Tính chất và ứng dụng của acid acetic 3
2.1.1 Tính chất hóa lý của acid acetic 3
2.1.1.1 Tính chất vật lý 3
2.1.1.2 Tính chất hóa học 3
2.1.2 Ứng dụng của acid acetic 5
2.1.2.1 Ứng dụng trong ngành cao su 5
2.1.2.2 Ứng dụng trong ngành công nghiệp khác 5
2.1 Các phương pháp sản xuất acid acetic 6
2.2.1 Sản xuất acid acetic bằng phương pháp hóa học 6
2.2.2 Sản xuất acid acetic bằng phương pháp hóa gỗ 7
2.2.3 Sản xuất acid acetic bằng phương pháp vi sinh 8
2.2.4 Sản xuất acid acetic bằng phương pháp hỗn hợp 9
2.2.5 Phân tích – lựa chọn phương pháp sản xuất acid acetic 9
2.3 Sản xuất acid acetic bằng phương pháp vi sinh 11
iii
2.3.1 Quá trình lên men acid acetic 11
2.3.2 Cơ chế quá trình lên men acid acetic 11
2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men acid acetic 12
2.3.3.1 Ảnh hưởng của hàm lượng Oxy 12
2.3.3.2Ảnh hưởng của nhiệt độ 13
2.3.3.3 Hàm lượng acid 13
2.3.3.4 Hàm lượng rượu 14
2.3.3.5 Các chất dinh dưỡng 14
2.3.3.6 Các chất gây độc và các kim loại nặng 15
2.3.3.7 Chất lượng nước pha dòch 15
2.3.4 Các phương pháp sản xuất acid acetic bằng cách lên men 15
2.3.4.1 Phương pháp chậm 15
2.3.4.2 Phương pháp nhanh 16
2.3.4.3 Phương pháp chìm 17
2.3.4.4 Phương pháp tổ hợp 17
2.3.4.5 Chọn phương pháp lên men 18
2.3.5 Chọn chủng vi khuẩn acid acetic 18
2.3.6 Nguồn nguyên liệu sản xuất acid acetic 22
2.4 Sản xuất acid acetic theo phương pháp nhanh 22
2.4.1 Các phương pháp sản xuất acid acetic theo phương pháp nhanh 22
2.4.1.1 Phương pháp trống quay 22
2.4.1.2 Phương pháp nhúng 23
2.4.1.3 Phương pháp dòch chuyển 23
2.4.1.4 Phương pháp cố đònh 24
2.4.2 Chất mang vi khuẩn acid acetic 25
2.4.2.1 Yêu cầu đối với chất mang vi khuẩn acid acetic 25
2.4.2.2 Lựa chọn chất mang 25
2.4.3 Sự hình thành và phát triển của màng sinh học trên chất mang trong
iv
Fermenter sử dụng màng sinh học cố đònh để lên men acid acetic 26
2.4.3.1 Trạng thái vi khuẩn acid acetic trong fermenter 26
2.4.3.2 Cấu tạo màng vi khuẩn acid acetic 27
2.4.3.3 Sự phát triển của màng vi khuẩn acid acetic 27
2.4.3.4 Bề dày màng vi khuẩn acid acetic 28
2.5 Khái quát về nguồn nguyên liệu điều 29
2.5.1 Cây điều – đặc điểm thực vật học của cây điều 29
2.5.1.1 Nguồn gốc và tên gọi 29
2.5.1.2 Đặc điểm thực vật học 30
2.5.1.3 Thành phần hóa học của quả điều 31
2.5.1.4 Tình hình ở Việt Nam 32
2.5.2 Hợp chất polyphenol – tanin 33
3.5.2.1 Một số tính chất cơ bản của tanin 33
3.5.2.2 Các phương pháp tách tanin ra khỏi dòch quả điều 34
3 – VẬT LIỆU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Thời gian và đòa điểm thực hiện 38
3.2 Vật liệu 38
3.2.1 Thiết bò 38
3.2.1.1 Thiết bò chính 38
3.2.1.2 Các thiết bò phụ 39
3.2.1.3 Các hóa chất và dụng cụ thí nghiệm khác 39
3.2.2 Nguyên liệu 40
3.2.2.1 Giống vi khuẩn giấm 40
3.2.2.2 Thành phần môi trường cấy giống 40
3.2.2.3 Nguyên liệu trái điều 41
3.2.2.4 Gelatin 42
3.2.2.5 Phương pháp xử lý nguyên liệu trái điều 42
3.3 Phương pháp thí nghiệm 42
v
3.3.1 Cấy giống 42
3.3.2 Lên men 44
3.3.3 Phương pháp lấy mẫu và phân tích xác đònh nồng độ acid acetic 45
3.3.4 Bố trí thí nghiệm 45
3.3.4.1 Tách tanin ra khỏi dòch trái điều bằng gelatin 45
3.3.4.2Ảnh hưởng của hàm lương tanin lên hiệu quả lên men acid acetic 46
3.3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lïng chất kho hoà tan (độ Brix) đến
hiệu quả lên men acid acetic theo phương pháp lên men chậm 46
3.3.4.4 Thí nghiệm lên men acid acetic bằng dòch ép nước trái điều theo
phương pháp nhanh 47
3.3.4.5 Khảo sát lên men đối chứng giữa hai phương pháp nhanh và phương
pháp chậm 47
3.3.4.6 Khảo sát ảnh hưởng của lưu lượng lỏng (ml/phút) đến hiệu quả lên
men acid acetic 48
3.3.4.7 Khảo sát khả năng thay thế của thân tre làm chất mang vi khuẩn
acid acetic 48
3.4 Phương pháp xử lý số liệu 49
4 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Hiệu quả xử lý tanin trong dòch quả điều bằng gelatin 50
4.2 Ảnh hưởng của hàm lượng tanin còn sót lên hiệu quả lên men acid acetic 51
4.3Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô (độ Brix) đến hiệu quả lên men
acid acetic 54
4.4 Thí nghiệm lên men acid acetic dòch ép quả điều theo phương pháp nhanh 56
4.5 So sánh giữa hai phương pháp lên men acid acetic theo phương pháp nhanh
và phương pháp chậm 57
4.6Ảnh hưởng của lưu lượng lỏng đến hiệu quả lên men acid acetic 59
4.7 Khảo sát khả năng thay thế của thân tre làm chất mang vi khuẩn acid acetic
trong phương pháp lên men nhanh 62
vi
5 – KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 64
6 – TÀI LIỆU THAM KHẢO 66
DANH SÁCH CÁC BẢNG
TRANG
Bảng 2.1: Thành phần hóa học của quả điều 31
Bảng 2.2: Lượng vitamin C và muối khoáng trong một số loại quả 32
Bảng 3.1: Thành phần của môi trường cấy giống 41
Bảng 4.1: Kết quả xử lý gelatin trong dòch quả điều bằng gelatin 50
Bảng 4.2: Kết quả lên men acid acetic các dòch nước điều có hàm lượng tanin còn
sót khác nhau 52
Bảng 4.3: Nồng độ acid acetic (%) ở các dòch lên men có độ Brix khác nhau 54
Bảng 4.4: Độ Brix trước và sau khi lên men 54
Bảng 4.5: Nồng độ acid acetic (%) theo phương pháp lên men nhanh và độ tích lũy
acid acetic theo thời gian 56
Bảng 4.6: Nồng độ acid acetic (%) thu được theo phương pháp nhanh và phương
pháp chậm 58
Bảng 4.7: Nồng độ acid acetic (%) theo phương pháp nhanh với các lưu lượng lỏng
khác nhau 60
Bảng 4.8: Kết quả kiểm tra đònh tính các tính chất của chất mang chế tạo từ tre. .63
vii
DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
HÌNH TRANG
Hình 2.1: Thiết bò lên men nhanh bằng phương pháp trống quay 23
Hình 2.2: Thiết bò lên men nhanh bằng phương pháp nhúng 23
Hình 2.3: Thiết bò lên men nhanh bằng phương pháp cố đònh 24
Hình 2.4: Biểu diễn màng sinh học bám trên các vật rắn trơ 27
Hình 3.1: Vật liệu mang vi khuẩn acid acetic làm từ thân tre 39
Hình 3.2: Nguyên liệu trái điều 41
Hình 3.3: Sơ đồ xử lý nguyên liệu trái điều 42
Hình 3.4: Tháp lên men trước và sau khi cấy giống vi khuẩn acid acetic 43
Hình 3.5: Hệ thống lên men acid acetic theo phương pháp nhanh 44
ĐỒ THỊ
Đồ thò 4.1: Hiệu quả tách tanin bằng gelatin 51
Đồ thò 4.2: Đồ thò biểu diễn nồng độ acid acetic (%) do lên men các dòch nước
quả điều có hàm lượng tanin còn sót khác nhau 52
Đồ thò 4.3: Đồ thò biểu diễn nồng độ acid acetic từ ngày thứ 4 đế ngày thứ 9 53
Đồ thò 4.4: Nồng độ acid acetic (%) do lên men nhanh theo thời gian 55
Đồ thò 4.5: Độ tích lũy acid acetic theo thời gian 57
Đồ thò 4.6: Nồng độ acid acetic theo phương pháp nhanh và phương pháp
chậm 58
Đồ thò 4.7: Đồ thò biểu diễn nồng độ acid acetic theo thời gian ở các lưu lượng
lỏng khác nhau 61
Đồ thò 4.8: Đồ thò biểu diễn ảnh hưởng của lưu lượng lỏng đến kết quả lên men
acid acetic theo phương pháp nhanh 62
DANH SÁCH CÁC PHỤ LỤC TRANG
Phụ lục 1: Phương pháp phân tích xác đònh nồng độ acid acetic 68
Phụ lục 2: Phương pháp xác đònh hàm lượng tanin 69
viii
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Acid acetic là một hoá chất có giá trò kinh tế cao, nó được ứng dụng nhiều
trong công nghiệp như: công nghiệp tổng hợp hữu cơ, công nghiệp thực phẩm, công
nghiệp chế biến mủ cao su,… cho nên nhu cầu ngày càng tăng. Ở nước ta hiện nay,
việc sản xuất acid acetic chủ yếu chỉ bằng phương pháp truyền thống với qui mô
nhỏ phục vụ cho công nghiệp thực phẩm. Với qui mô này thì không thể đáp ứng
được nhu cầu ngày càng tăng ở nước ta trong các ngành công nghiệp, nhất là ngành
công nghiệp chế biến mủ cao su. Vì thế việc tìm kiếm phương pháp để nâng cao
hiệu quả trong sản xuất acid acetic là điều cần thiết.
Nguồn nguyên liệu để sản xuất acid acetic rất phong phú như: mật rỉ, nước hoa
quả chín, tinh bột, cồn và các loại có chứa cellulose như gỗ,…. Việt Nam là nước
nông nghiệp có khí hậu nhiệt đới nên các nguyên liệu này rất dồi dào, đặc biệt là
quả điều. Điều được trồng chủ yếu để lấy hạt, nhưng hạt chỉ chiếm 15% khối lượng
cả trái điều còn phần trái chiếm tỷ lệ lớn (85%) nhưng không được sử dụng một
cách có hiệu quả. Nước ép quả điều có hàm lượng đường, khoáng vi lượng, đa
lượng, các vitamin cao rất thích hợp cho các quá trình lên men vi sinh, vì thế có thể
dùng để sản xuất acid acetic rất thích hợp. Tuy nhiên, nước điều chứa hàm lượng
tanin cao (0,2 – 0,4%) ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật, gây vò chát
mạnh cho sản phẩm, cho nên cần phải loại bỏ ra khỏi dòch ép trái điều.
Nhằm mục đích nâng cao hiệu quả sản xuất, tận dụng nguồn nguyên liệu dồi
dào trong nước (nước ép trái điều) và tìm kiếm vật liệu ở trong nước làm chất
mang vi khuẩn giấm để thay thế cho gỗ sồi trong phương pháp lên men nhanh,
được sự đồng ý của Bộ môn Công Nghệ Sinh Học, Trường Đại Học Nông Lâm
TP.Hồ Chí Minh và sự hướng dẫn tận tình của TS. Trònh Văn Dũng – giảng viên
Trường Đại Học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh, chúng tôi tiến hành đề tài “nghiên
cứu lên men acid acetic bằng dòch ép trái điều”
1
1.2 Mục đích yêu cầu
- Khảo sát phương pháp xử lý nguyên liệu: tách tanin ra khỏi dòch ép trái điều bằng
gelatin nhằm tìm ra hàm lượng gelatin thích hợp, có hiệu quả trong xử lý nguyên
liệu cho quá trình lên men giấm.
- Khảo sát lên men giấm từ nước ép trái điều theo phương pháp lên men chậm và
lên men nhanh.
- Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men giấm theo phương pháp
chậm và lên men nhanh.
- Khảo sát khả năng thay thế của thân tre làm chất mang vi khuẩn acid acetic.
2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Tính chất và ứng dụng của acid acetic
2.1.1 Các tính chất hoá lý của acid acetic
2.1.1.1 Các tính chất vật lý
- Acid acetic (ethanoid acid) có công thức phân tử CH
3
COOH, khối lượng phân
tử 60,5 kg/mol. Nó là một chất lỏng không màu, có mùi hăng, vò chua, có khả năng
hút ẩm từ không khí. Nhiệt độ nóng chảy 16,63
o
C, nhiệt độ sôi 118,1
o
C, tỷ trọng
d
20
=1,0492, chỉ số khúc xạ n
b
20
=1,3718, độ nhớt ở 20
o
C là 1,21.10
-3
N.s/m
2
, acid
acetic là acid yếu có hằng số phân ly nhiệt động ở 25
o
C là k=1,75.10
-5
- Acid acetic tan trong nước và các dung môi thường (rượu, aceton, cloruafooc,…)
với bất kỳ tỷ lệ nào. Và chính nó cũng là dung môi tốt cho nhiều hợp chất hữu cơ
(nhựa, tinh dầu,…), đặc biệt acid acetic hòa tan tốt ngay cả cellulose và các hợp
chất của nó, tính chất này không có ở các acid cùng dãy đồng đẳng với nó.
- Acid acetic có tác dụng phân hủy da, gây bỏng, ăn mòn nhiều kim loại và hợp
kim, hòa tan tốt nhiều chất vô cơ. Trong dung dòch acid acetic tồn tại các dạng
(CH
3
COOH)
2
, (CH
3
COOH)
3
, sự tồn tại các phân tử kép như trên là do các liên kết
hydro giữa các phân tử với nhau. Khi hòa tan trong nước thì tỷ trọng tăng do giảm
thể tích, sự giảm thể tích lớn nhất xảy ra khi cho1 mol acid tác dụng với 2 mol
nước, nhận được dung dòch chứa 62,5% acid có công thức CH
3
COOH.(H
2
O)
2
.
2.1.1.2 Tính chất hóa học
Các tính chất hóa học của acid acetic được qui đònh bởi sự có mặt của nhóm
cacboxyl trong phân tử. Acid acetic có khả năng trung hoà các bazơ, oxit bazơ, đẩy
acid cacbonic ra khỏi muối của nó:
CH
3
COOH CH
3
COO
-
+ H
+
2CH
3
COOH + Ca(OH)
2
(CH
3
COO)
2
Ca + 2H
2
O
3
2CH
3
COOH + CaO (CH
3
COO)
2
Ca + H
2
O
2CH
3
COOH + CaCO
3
(CH
3
COO)
2
Ca + CO
2
+ H
2
O
Các kim loại tự do có thể thay thế hydro trong acid acetic:
CH
3
COOH + Na CH
3
COONa + 1/2H
2
Acid acetic bền với các tác nhân oxi hóa mạnh như cromit, permanganat kali.
Tính chất được ứng dụng để tinh chế acid acetic ra khỏi các tạp chất hữu cơ. Hơi
acid có thể chòu nhiệt đến 400
o
C, khi đun nóng quá 420
o
C thì hơi này bò phân huỷ
thành aceton, cacbonic và nước:
CH
3
COOH (CH
3
)
2
CO + CO
2
+ H
2
O (t
o
> 420
o
C)
Khi có mặt các muối của acid sunfuric thì hơi acid acetic bò phân huỷ mạnh trên
300
o
C tạo thành methanol và oxit cacbon:
CH
3
COOH CH
3
OH + CO
Hơi acid acetic cháy trong không khí với ngọn lửa sáng xanh tạo thành cacbonic
và nước:
CH
3
COOH + 2O
2
2CO
2
+ 2H
2
O (xúc tác, t
o
> 300
o
C)
Acid acetic tạo với các acid mạnh thành một hợp chất kép dạng [CH
3
COOH].X,
trong đó X là cation acid, và pha loãng thì phản ứng với acid nitric bốc khói tạo
thành diacetylnitric
CH
3
COOH + H
2
SO
4
[ CH
3
COOH].[SO
4
H
2
]
CH
3
COOH + SO
3
CH
2
SO
3
HCOOH
2CH
3
COOH + HNO
3
( CH
3
COO)
2
N(OH)
3
Acid acetic tạo với acid hypocloric phức chất có thành phần CH
3
COOH.HClO
4
và 2CH
3
COOH.HClO
4
, tạo với bậc ba các muối acid có dạng R
3
NCH
3
COOH, đồng
thời nó phản ứng với cacbonat amon và xyanua|
4
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét