Luận Văn Nghiên cứu sản xuất acid acetic theo phương pháp lên men nhanh bằng nguồn nguyên liệu tự nhiên

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT ACID ACETIC
THEO PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN NHANH BẰNG
NGUỒN NGUYÊN LIỆU TỰ NHIÊN
Mục lục
trang
Lời cảm ơn. iii
Tóm tắt iv
Mục lục. v
Danh sách các hình. ix
Danh sách các bảng biểu và đồ thị .x
MỞ ĐẦU1
I.1 Đặt Vấn Đề. 1
I.2 Mục Đích Yêu Cầu. 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU3
Chương 1. Công Nghệ Sản Xuất Acid Acetic. 3
1.1 Tính chất và ứng dụng của acid acetic. 3
1.1.1 Các tính chất hóa lý của acid acetic. 3
1.1.2 Ứng dụng của acid acetic. 3
1.1.2.1 Ứng dụng trong chế biến mủ cao su 3
1.1.2.2 Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm . 4
1.1.2.3 Ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác. 4
1.2 Các phương pháp sản xuất acid acetic. 4
1.2.1 Phương pháp hóa gỗ 5
1.2.2 Phương pháp hóa học. 5
1.2.3 Phương pháp sinh học. 5
1.2.4 Phương pháp hỗn hợp 7
1.2.5 Phân tích lựa chọn phương pháp sản xuất acid acetic:. 7
1.3 Sản xuất acid actic bằng phương pháp len men. 8
1.3.1 Bản chất của quá trình lên men acid acetic. 8
1.3.2 Cơ chế phản ứng của quá trình lên men acid acetic. 9
1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men acid acetic. 10
1.3.3.1 Ảnh hưởng của oxy (sự thoáng khí). 10
1.3.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ:. 10
1.3.3.3 Nồng độ acid acetic và nồng độ rượu 11
1.3.3.4 Các chất dinh dưỡng:. 11
1.3.3.5 Các kim loại nặng và các chất gây độc hại. 13
1.3.4 Vật liệu chế tạo thiết bị lên men acid acetic. 14
1.4 Các phương pháp sản xuất acid acetic bằng phương pháp lên men. 14
1.4.1 Phương pháp chậm (phương pháp Pháp). 15
1.4.2 Phương pháp nhanh (phương pháp Đức). 16
1.4.3 Phương pháp chìm (phương pháp sục khí):. 18
1.4.4 Phương pháp hỗn hợp (phương pháp lai):. 19
1.5 Chọn chủng vi khuẩn acid acetic: 20
1.6 Nguồn nguyên liệu sản xuất acid acetic. 21
1.7 Sản xuất acid acetic theo phương pháp nhanh. 24
1.7.1 Các phương pháp sản xuất acid acetic theo phương pháp nhanh:. 24
1.7.1.1 Phương pháp nhúng:. 24
1.7.1.2 Phương pháp dịch chuyển:. 24
1.7.1.3 Phương pháp trống quay 25
1.7.1.4 Phương pháp cố định:. 25
1.7.2 Chất mang vi khuẩn acid acetic. 27
1.7.2.1 Một số yêu cầu đối với chất mang vi khuẩn acid acetic:. 27
1.7.2.2 Lựa chọn chất mang:. 27
1.7.3 Chuẩn bị cấy giống vào generator. 29
1.7.4 Vận hành generator. 29
1.7.5 Năng suất và hiệu quả của generator:. 30
Chương 2: Mô Hình Fermenter Sử Dụng Màng Sinh Học Cố Định Trong Lên Men Acid Acetic 32
2.1 Thiết bị phản ứng sinh học-fermenter 32
2.1.1 Khái niệm, phân loại. 32
1. Fermenter làm việc gián đoạn:. 32
2. Fermenter hoạt động liên tục dạng thùng có cánh khuấy:. 33
3. Các fermenter dạng tầng sôi:. 34
4. Fermenter dạng ống:. 34
2.1.2 Những yêu cầu chung đối với fermenter. 35
2.2 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. 36
2.2.1 Trạng thái vi khuẩn acid acetic trong fermenter. 36
2.2.2 Cấu tạo màng vi khuẩn acid acetic. 37
2.2.3 Sự phát triển của màng acid acetic. 37
2.2.4 Bề dày màng vi khuẩn acid acetic:. 38
THỰC NGHIỆM40
Chương 3: Thực nghiệm lên men giấm theo phương pháp nhanh 40
3.1 Thời điểm, địa điểm nghiên cứu. 40
3.2. Thiết bị, nguyên liệu, phương pháp thí nghiệm 40
3.2.1 Thiết bị. 40
3.2.1.1 Thiết bị chính (tháp lên men). 41
3.2.1.2 Các thiết bị phụ 42
3.2 Nguyên liệu. 42
3.2.1 Giống vi khuẩn giấm . 42
3.2.2 Thành phần môi trường và cấy giống lên men 43
3.2.3 Các hóa chất và dụng cụ thí nghiệm khác:. 44
3.3 Phương pháp thí nghiệm 45
3.3.1 Cấy giống. 45
3.3.2 Lên men 46
3.3.3 Cách lấy mẫu 48
3.3.4 Khảo sát thí nghiệm của thành phần môi trường lên tốc độ lên men 50
3.3.4.1 Trên thành phần môi trưòng nước dừa. 50
3.3.4.1.1 Thay đổi nồng độ phần trăm môi trường nước dừa. 50
3.3.4.1.2 So sánh quá trình lên men nhanh và lên men chậm của môi trường nước dừa 51
3.3.4.2 Trên môi trường dung dịch nước đường pha. 52
3.3.4.2.1. Thay đổi thành phần nước đường trong môi trường lên men 52
3.3.4.2.2 So sánh môi trường lên men nhanh và lên men chậm của môi trường nước đường 53
3.3.5 Khảo sát khả năng thay thế của thân tre làm chất mang vi khuẩn acid acetic 53
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN54
Chương 4: Ảnh hưởng của thành phần môi trường lên tốc độ lên men 54
4.1 Khảo sát môi trường mới khi thay đổi thành phần nước dừa. 54
4.1.1. Thí nghiệm thăm dò: (lên men chậm). 54
4.1.2 Thí nghiệm chính (lên men nhanh). 56
4.2 So sánh giữa lên men nhanh và lên men chậm với môi trường nước dừa. 58
4.3 Khảo sát thực nghiệm khi thay đổi thành phần nước đường pha. 60
4.3.1 Thí nghiệm thăm dò (lên men chậm). 60
4.3.2 Thí nghiệm chính (lên men nhanh). 62
4.4 Thí nghiệm thực nghiệm so sánh giữa lên men nhanh và lên men chậm với môi trường nước đường. 64
4.5 Khảo sát khả năng thay thế của thân tre làm chất mang vi khuẩn acid acetic 66
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67
Kết luận. 67
Kiến nghị 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO68


MỞ ĐẦU
I.1 Đặt Vấn Đề
Acid acetic đóng vai trò quan trọng trong đời sống cũng như trong công nghiệp. Nó được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như: công nghiệp tổng hợp hữu cơ, công nghiệp thực phẩm, mà đặc biệt là trong công nghiệp chế biến mủ cao su.
Trong ngành công nghệ thực phẩm, trên thị trường hiện nay có hai loại giấm: giấm hóa học (tổng hợp hóa học) và giấm nuôi (giấm được sản xuất theo phương pháp lên men).
Giấm tổng hợp theo phương pháp hóa học. Qua kiểm nghiệm người ta thấy trong giấm tổng hợp ngoài thành phần chính là acid acetic, còn chứa nhiều thành phần phụ khác, chúng là chất độc gây ung thư như: acidfocmic, metanol, metylaxetac, mặc dù các nhà sản xuất đã áp dụng những thiết bị và phương pháp khử độc hiện đại.
Giấm nuôi được sản xuất theo phương pháp lên men vi sinh vật. Nó là loại thực phẩm an toàn được các chuyên gia thực phẩm khuyên dùng. Ngoài thành phần chính là acid acetic, còn chứa một số acid amin và vitamin cần thiết cho cơ thể.
Ở Việt Nam, acid acetic có thể được chế biến từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau như: mật rỉ, nước hoa quả chín, tinh bột, cồn và các loại chứa cellulose như gỗ, . Nước ta là nước nông nghiệp có khí hậu nhiệt đới nên các nguyên liệu này rất dồi dào, đặc biệt là rỉ đường, nước dừa, quả điều và dứa. Ở nước ta acid acetic dùng để làm thực phẩm trong gia đình chủ yếu được sản xuất bằng phương pháp lên men truyền thống.
Nhưng hiện nay, tại các chợ và các quầy hàng người ta thường bán giấm hóa học với tên gọi “giấm ăn”. Vấn đề ở đây là giá thành 1lít giấm nuôi đắt gấp 10 lần so với giá thành 1lít giấm hóa học. Lý do là sản xuất giấm ăn theo phương pháp lên men phải tốn thời gian dài, độ chua không cao nên ít người sản xuất nó. Người tiêu dùng đành phải mua giấm tổng hợp để dùng.
Còn trong ngành công nghiệp chế biến mủ cao su, lượng acid acetic dùng trong chống đông mủ cao su (sử dụng dung dich acid acetic 2,5% với lượng là 3,5-10 kg/tấn dung dịch mủ cao su) chủ yếu nhập khẩu từ Trung Quốc.
Ở nước ta hiện nay, diện tích trồng cao su khoảng 400000 ha, mỗi năm thu hoạch gần 800000 tấn/năm. Từ đó cho thấy rằng lượng acid acetic dùng trong ngành công nghiệp chế biến mủ cao su này rất lớn. Mặc khác, diện tích trồng cao su ngày một tăng, ước tính đến 2010 diện tích trồng cao su trên cả nước khoảng 700000 ha.
Do đó, việc nghiên cứu để tìm ra phương pháp sản xuất, nguồn nguyên liệu để sản xuất cho năng suất, hiệu quả kinh tế cao là rất có ý nghĩa thực tế ở nước ta hiện nay và trong tương lai.
I.2 Mục Đích Yêu Cầu
- Đối chứng để thấy được tính hiệu quả của phương pháp nhanh so với phương pháp chậm.
- Thử nghiệm sản xuất acid acetic theo phương pháp nhanh bằng dung dịch đường, nước dừa; qua đó khẳng định tính hiệu quả của nguồn nguyên liệu tự nhiên thay thế.
- Khảo sát khả năng thay thế của thân tre dùng làm chất mang trong lên men acid acetic theo phương pháp nhanh.