Luận Văn Nghiên cứu lên men acid acetic bằng dịch ép trái điều

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
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 dịch 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 dịch chuyển 23
2.4.1.4 Phương pháp cố định 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
Fermenter sử dụng màng sinh học cố định 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 dịch quả điều 34
3 – VẬT LIỆU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Thời gian và địa điểm thực hiện 38
3.2 Vật liệu 38
3.2.1 Thiết bị 38
3.2.1.1 Thiết bị chính 38
3.2.1.2 Các thiết bị 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
3.3.1 Cấy giống 42
3.3.2 Lên men 44
3.3.3 Phương pháp lấy mẫu và phân tích xác định nồng độ acid acetic 45
3.3.4 Bố trí thí nghiệm 45
3.3.4.1 Tách tanin ra khỏi dịch 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 luợng 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 dịch 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 dịch 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 dịch 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
5 – KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 64
6 – TÀI LIỆU THAM KHẢO 66
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Acid acetic là một hoá chất có giá trị 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 vị chát mạnh cho sản phẩm, cho nên cần phải loại bỏ ra khỏi dịch 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. Trịnh 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 dịch ép trái điều”
1.2 Mục đích yêu cầu
- Khảo sát phương pháp xử lý nguyên liệu: tách tanin ra khỏi dịch 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.