Đề tài Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái

LÔØI MÔÛ ÑAÀU Trong cheá bieán rau quaû, löôïng nguyeân lieäu loaïi ra chieám tôùi 50% khoái löôïng nguyeân lieäu rau quaû ñöa vaøo cheá bieán. Pheá lieäu rau quaû bao goàm: Caùc caù theå rau quaû hay boä phaän cuûa noù khoâng ñaït quy caùch cheá bieán saûn phaåm nhö xanh quaù, chín quaù, baàm daäp, saâu beänh, khoâng ñaït kích thöôùc yeâu caàu. Caùc boä phaän khoâng aên ñöôïc hoaëc aên ñöôïc nhöng coù giaù trò dinh döôõng thaáp nhö voû, haït, loõi, baõ… Caùc pheá thaûi naøy chöùa caùc chaát dinh döôõng nhö tinh boät, ñöôøng, protein, lipit, vitamin, tinh daàu…vôùi haøm löôïng khaùc nhau, tuøy thuoäc nguoàn goác, ñoä chín, boä phaän vaø phöông phaùp cheá bieán. Döôùi taùc duïng cuûa vi sinh vaät toàn taïi trong thieân nhieân, pheá lieäu rau quaû bò phaân huûy laøm oâ nhieãm nhaø maùy, baõi ñoå, ruoäng ñoàng, nguoàn nöôùc neáu khoâng ñöôïc söû duïng thích ñaùng. Töø caùc pheá thaûi cuûa coâng nghieäp cheá bieán rau quûa (ñoà hoäp, saáy, laïnh ñoâng) coù theå saûn xuaát coàn, röôïu vang, giaám, tinh daàu, pectin, daàu beùo, baùnh keïo, thöùc aên gia suùc vaø phaân boùn. Vì vaäy taän duïng pheá lieäu khoâng chæ ñem laïi lôïi nhuaän cho xí nghieäp, cuûa caûi cho xaõ hoäi maø coøn goùp phaàn baûo veä sinh quyeån ñöôïc trong saïch vaø caân baèng laø höôùng quan taâm ngaøy caøng nhieàu cuûa caùc nhaø kinh teá, kyõ thuaät. Trong nhöõng naêm gaàn ñaây ñaõ coù nhieàu thaønh töïu kyõ thuaät môùi trong laõnh vöïc taän duïng pheá lieäu coâng nghieäp noùi chung, pheá lieäu rau quaû noùi rieâng. Ñaëc bieät laø öùng duïng phöông phaùp leân men töø pheá lieäu rau quaû ñeå saûn xuaát nhöõng saûn phaåm nhö acid höõu cô, daám, coàn… PHAÀN 1: ACID HÖÕU CÔ ACID ACETIC Giôùi thieäu Coâng thöùc hoùa hoïc: CH3COOH. Khoái löông phaân töû cuûa acid acetic laø 60,05. Acid acetic ôû daïng loûng coù muøi xoác raát ñaëc tröng, nhieät ñoä boác hôi:400C, nhieät ñoä soâi: 117÷1180C, nhieät ñoä baõo hoøa:16÷170C Acid acetic hoaøn toaøn tan trong nöôùc, coàn, ester, benzen, axeton, vaø trong cloroform. Acid acetic raát beàn vôùi chaát oxy hoùa nhö acid chromic, permanganate. Chuùng coù khaû naêng hoøa tan celulose, caùc hôïp chaát töông töï cellulose. Chuùng coø khaû naêng phaân huûy da, gaây boûng da, aên moøn nhieàu kim loaïi. Acid acetic hieän nay ñöôïc ñieàu cheá baèng nhieàu phöông phaùp : Phöông phaùp hoùa goã. Phöông phaùp hoùa hoïc. Phuông phaùp sinh hoïc. Phöông phaùp keát hôïp. Nhöng hieän nay acid acetic ñöôïc ñieàu cheá chuû yeáu baèng phöông phaùp leân men, so vôùi caùc phöông phaùp khaùc thì phöông phaùp leân men coù raát nhieàu öu ñieåm: Nguyeân lieäu saûn xuaát baèng phöông phaùp leân men raát reû tieàn. Coù theå söû duïng nguyeân lieäu chöùa ñöôøng ( nöôùc eùp traùi caây, nöôùc traùi döøa, nöôùc eùp mía..), coù theå söû duïng nguyeân lieäu chöùa tinh boät vaø coù theå söû duïng coàn coâng nghieäp. Neáu saûn xuaát töø nguyeân lieäu chöùa tinh boät, phaûi traûi qua ba giai ñoaïn chuyeån hoùa. Giai ñoaïn chuyeån hoùa tinh boät thaønh ñöôøng. Giai ñoaïn chuyeån hoùa ñöôøng thaønh coàn. Giai ñoaïn chuyeån hoùa coàn thaønh acid acetic. Neáu saûn xuaát töø nguyeân lieäu chöùa ñöôøng thì qua hai giai ñoaïn chuyeån hoùa: Giai ñoaïn chuyeån hoùa ñöôøng thaønh coàn. Giai ñoaïn chuyeån hoùa coàn thaønh acid acetic. Neáu saûn xuaát töø nguyeân lieäu ñaõ chöùa coàn thì chæ caàn taïo ñieàu kieän thuaän lôïi ñeå vi khuaån acetic chuyeån coàn thaønh acid. Quaù trình chuyeån hoùa (hay quaù trình leân men) ñöôïc thöïc hieän ôû ñieàu kieän raát oân hoøa, khoâng caàn nhieät ñoä cao, aùp suaát cao hay maùy moùc, thieát bò phöùc taïp. Coâng ngheä saûn xuaát acid acetic hoaøn toaøn khoâng gaây oâ nhieãm moâi tröôøng Acid toång hôïp baèng phöông phaùp höõu cô coù noàng ñoä raát cao töø 96÷99,5% Acid acetic söû duïng trong thöïc phaåm thöôøng döôùi daïng loûng chöùa 3÷4% acetic vaø ñöôïc goïi laø giaám. Giaám Giaám laø dung dòch acid acetic loaõng ñöôïc saûn xuaát baèng phöông phaùp leân men qua hai giai ñoaïn. Giai ñoaïn thöù nhaát, quaù trình leân men ñöôøng ñöôïc bieán ñoåi thaønh röôïu baèng naám men, gioáng naám men thoâng thöôøng duøng laø S.cerevisiae , trong khi ñoù giai ñoaïn thöù hai, gioáng vi khuaån Acetobacter (vi khuaån acetic) oxi hoùa röôïu thaønh acid acetic. Nguoàn nguyeân lieäu: Nguyeân lieäu Nguyeân lieäu saûn xuaát giaám baèng phöông phaùp leân men coù theå töø : nguyeân lieäu chöùa tinh boät:khoai taây, gaïo, khoai lang, luùa mì, luùa maïch… nguyeân lieäu chöùa ñöôøng: nöôùc eùp traùi caây, traùi caây ( döùa, chuoái, taùo ,leâ…) nguyeân lieäu chöùa coàn: röôïu vang, röôïu taùo, röôïu maïnh… Toùm laïi nguyeân lieäu saûn xuaát giaám raát ña daïng nhö saûn xuaát coàn nhöng ôû Vieät Nam chuû yeáu töø chuoái, döùa, gaïo, röôïu caát. ÔÛ baøi baùo caùo naøy chæ ñeà caäp ñeán nguyeân lieäu töø pheá lieäu rau traùi nhö baõ döùa, voû chuoái, voû khoai taây…. Vaäy coù theå chia nguyeân lieäu ñieàu cheá giaám töø 2 nguoàn: Nguyeân lieäu laø pheá lieäu caùc loaïi quaû coù chöùa ñöôøng: baõ döùa, chuoái… Pheá lieäu caùc loaïi quaû coù chöùa ñöôøng thu ñöôïc sau khi saûn xuaát möùt, nöôùc quaû, quaû muoái chua, quaû khoâ… maø coøn chöùa moät löôïng ñöôøng khoâng döôùi 8% thì coù theå duøng ñeå saûn xuaát giaám. Caùc pheá lieäu naøy khoâng theå cheá bieán ngay trong thôøi kyø nhaø maùy ñang saûn xuaát caùc maët haøng chính neân ngöôøi ta thöôøng saáy khoâ chuùng ( ñeán ñoä aåm khoâng quaù 8%) roài baûo quaûn trong caùc bao hoaëc thuøng. Coù theå baûo quaûn pheá lieäu ( baõ ) trong caùc thuøng, hoäp hoaëc beå coù cho theâm naám men khi ñieàu kieän khoâng khí xaâm nhaäp khoù khaên. Trong tröôøng hôïp naøy röôïu vaø acid cacbonic taïo ra do söï leân men ñöôøng bôûi naám men laø yeáu toá baûo quaûn Baõ trong caùc thuøng, hoäp, beå ñöôïc neùn chaët baèng caùc daàm neùn , hoaëc caùc taám goã, roâuùi töôùi ñeàu dòch canh tröôøng naám men vôùi löôïng 2-3 l treân 100 kg baõ. Ngöôøi ta saûn xuaát naám men ôû daïng canh tröôøng thuaàn khieát, cuõng nhö ngöôøi ta duøng naám men khoeû laáy töø vang non. Thôøi gian leân men baõ laø 6-7 ngaøy. Baõ sau khi leân men coù theå ñöôïc baûo quaûn ñöôïc 2- 3 thang Nguyeân lieäu töø pheá lieäu chöùa tinh boät: voû khoai taây Baûng 1: Thaønh phaàn voû khoai taây Thaønh phaàn Haøm löôïng (%) Protein 1.7 N toång 0.27 Beùo 0 Xô 0.8 Tro 2.2 Ñoä aåm 86 Vi sinh vaät leân men acid acetic Coù raát nhieàu loaøi vi sinh vaät coù khaû naêng leân men ñeå taïo ra acid acetic. Taát caû caùc vi khuaån coù khaû naêng leân men taïo ra acid acetic ñöôïc goïi chung laø vi khuaån acetic. Caùc loaøi vi sinh vaät acetic khoâng chæ coù khaû naêng leân men coàn ñeå taïo thaønh acid acetic, maø coøn coù khaû naêng chuyeån hoùa ñöôïc röôïu propionic thaønh acid propionic vaø chuyeån hoùa röôïu butyric thaønh acid butylic. Caùc loaøi vi sinh vaät acetic khoâng theå oxy hoùa ñöôïc röôïu baäc cao vaø röôïu metylic. Caùc loaïi vi sinh vaät acetic laø nhöõng loaøi hieáu khí maïnh. Trong ñieàu kieän moâi tröôøng ñaày ñuû vaø löôïng oxy ñöôïc cung caáp lieân tuïc, chuùng coù theå taêng sinh khoái sau 12 giôø gaáp 17 trieäu laàn so vôùi sinh khoâi ban ñaàu. Trong soá 20 loaøi hieän ñaõ ñöôïc nghieân cöùu kyõ, cho thaáy khaû naêng coù theå aùp duïng vaøo thöïc teá saûn xuaát, caùc gioáng vi sinh vaät sau ñaây ñöôïc xem nhö coù nhieàu öu ñieåm hôn caû. Acetibacter acetic: Vi khuaån naøy coù hình daïng gioáng nhö vi khuaån hình que khaùc, nhöng kích thöôùc raát ngaén. Chuùng khoâng theå taïo ñöôïc baøo töû vaø caùc teá baøo thöôøng taïo thaønh hình chuoãi coù kích thöôùc r aát daøi. Khi nhuoäm iot teá baøo chuyeån hoùa thaønh maøu vaøng. Chuùng chòu ñöôïc noàng ñoä röôïu 11% V vaø trong ñieàu kieän moâi tröôøng thuaân lôïi, chuùng coù khaû naêng taïo ra ñöôïc 6% acid acetic. Nhieät ñoä thích hôïp nhaát ñeå acetobacter phaùt trieån laø 34oC. Acetobacter pasteurianum: Hình thaùi acetobacter pasteurianum gioáng acetobacter aceti, nhöng khi ta nhuoäm chuùng vôùi iod, teá baøo seõ cho maøu xanh. Khaû naêng chòu noâng ñoä coàn cuûa chuùng thaáp hôn cuûa acetorbacter aciti. Trong ñieàu kieän thuaän lôïi, chuùng coù khaûn naêng taïo ñöôïc 5-6% acid acetic. Acetobacter orlcancuse: Hình thaøi vi khuaån naøy gioáng hai vi khuaån treân nhöng laïi coù kích thöôùc nhoû hôn nhieàu. Ñaëc bieät hai ñaàu cuûa teá baøo thöôøng nhoû laïi. Nhieàu tröôøng hôïp ngöôøi ta laãn oän vi khuaån naøy vôùi vi khuaån kî khí Clostridium. Trong dòch röôùc caáy, chuùng thöôøng taïo ra moät vaùng raát moûng treân beà maët. Vaùng vi khuaån thöôøng raát chaéc; khi nhuoäm vôùi iod, teá baøo seõ chuyeån sang maøu vaøng. Vi khuaån naøy chòu ñöïng ñöôïc löôïng coàn ñeán 12%V, vaø trong ñieàu kieän leân men thích hôïp, chuùng coù theå taïo ra ñöôïc 9,5% acid acetic. Acetobacter xylinum: Vi khuaån naøy khi phaùt trieån trong moâi tröôøng thuaän lôïi coù theå taïo ra 4,5% acid acetic vaø taïo ra moät maøng raát daøy treân beà maët moâi tröôøng. ÔÛ nhieàu nöôùc nhö Trung Quoác, Trieàu Tieân vaø Nhaät Baûn, ngöôøi ta thöôøng söû duïng vi khuaån naøy cuøng vôùi naám men ñeå saûn xuaát ra loaïi nöôùc uoáng raát ñaëc bieät. Acetobacter Schiitzenbachii: Vi khuaån naøy thuoäc vi khuaån hình que, nhöng kích thöôùc cuûa chuùng daøi hôn caùc gioáng ñaõ trình baøy ôû treân. Chuùng khoâng taïo ra baøo töû, khoâng coù khaû naêng chuyeån ñoäng vaø thuoäc vi khuaån gram (-). Khi phaùt trieån ôû moâi tröôøng loûng, chuùng taïo ra lôùp maøng daøy nhöng khoâng chaéc. ÔÛ caùc nöôùc treân theá giôùi, ngöôøi ta thöôøng söû duïng chuùng ñeå saûn xuaát giaám theo phöông phaùp chìm. Trong ñieàu kieän moâi tröôøng thuaân lôïi, chuùng coù khaû naêng taïo ñöôïc 11-12% acid acetic. Acetobecter curvum Veà cô baûn vi khuaån naøy gioáng Acetobecter schiitzenbachii Trong moâi tröôøng leân men thuaän lôïi, vi khuaån naøy coù theå taïo ra ñöôïc 10-11% acid acetic. Vi khuaån Acetobacter curvum taïo vaùng raát chaéc treân beà maët moâi tröôøng. Nhieät ñoä leân men toái öu cuûa vi khuaån naøy laø 35-37oC. Acetobacter suboxydans Vi khuaån Acetobacter suboxydans ñöôïc söû duïng nhieàu trong coâng nghieäp saûn xuaât vitaminC. Chuùng coù khaû naêng chòu ñöïng ñöôïc noàng ñoä coàn raát cao. Neáu trong moâi tröôøngta cho theâm moät löôïng nhoû caùc chaát dinh döôõng caàn thieát, ví duï nhö glucose, vi khuaån naøy coù theå chuyeån hoùa hoaøn toaøn coàn thaønh acid acetic. Löôïng acid acetic taïo ñöôïc töø quaù trình leân men coù theå leân ñeán 13%. Nhieät ñoä thích hôïp cho vi khuaån leân men tieán haønh ôû 28-30oC. Thôøi gian leân men xaûy ra raát nhanh, chæ caàn 48 giôø, löôïng acid acetic coù theå ñaït ñeán 13%. Trong quaù trình leân men caàn phaûi thoâng khí lieân tuïc vì vi khuaån naøy caàn oxy raát nhieàu cho quaù trình chuyeån hoùa coàn thaønh acid acetic vaø cho quaù trình phaùt trieån. Quy trình saûn xuaát Quy trình 1: Pheá lieäu (Nöôùc quaû, quaû muoái chua,…) Trích ly Dòch EÙp Chieát ruùt acetic Leân men acetic Cho vaøo thuøng goã soài Laøm trong Leân men Thanh truøng Saûn phaåm Baõ Naám men (2%) Boå sung röôïu Baõ Moâ taû quy trình coâng ngheä: Sau 8 - 14 giôø trích ly pheá lieäu, dòch trích ly cho chaûy vaøo thuøng, coøn khoái caën baõ ñöôïc ñem ñi eùp; nöôùc eùp thu ñöôïc ñem troän vôùi dòch trích ly ñaàu ( tyû leä 1:1) vaø ñöôïc ñöa vaøo thanh truøng trong thieát bò trao ñoåi nhieät. Ôû trong thieát bò ñun noùng laøm vieäc lieân tuïc, dòch ñöôïc ñun ñeán 85oC trong 2 - 3 phuùt, sau ñoù ñeå nguoäi xuoáng 25oC vaø ñöa ñi leân men trong caùc thuøng coù dung tích 500 lít hoaëc trong thuøng hình noùn dung tích 500 - 700 decalit coù naép kín. Naám men caùi ñaõ chuaån bò töø tröùôc ñöôïc cho vaøo thuøng vôùi löôïng 2% so vôùi theå tích dòch trích ly chöùa trong thuøng. Nhieät ñoä leân men ñöôïc giöõ ôû nhieät ñoä giôùi haïn 18 - 25 oC, thôøi gian leân men khoûang 6-7 ngaøy. Röôïu ñaõ leân men ñöôïc ñeå laéng hoaëc ñöôïc roùt gaïn laáy röôïu roài cho chaûy vaøo thuøng chöùa. Ñeå laøm trong röôïu vang, ngöôøi ta cho vaøo thuøng keo tannin vaø gelatin hoaëc tannin vaø casein, sau ñoù giöõ trong kho laïnh coù nhieät ñoä 10 - 12oC trong 3 thaùng. Vieäc cheá bieán röôïu thaønh giaám ñöôïc laøm trong caùc thuøng goã soài dung tích 150 – 300 lít, chöùa ñaày phoi baøo goã hoaëc loõi ngoâ naèm ngang thaønh nhieàu lôùp. Hoãn hôïp ñöôïc thoâng khí qua loã coù ñöôøng kính 3cm ôû phía tröôùc vaø phía sau thuøng. Töø hoãn hôïp röôïu ñaõ thanh truøng, ngöôøi ta tính toaùn vaø pha röôïu nhö theá naøo ñeå ñaït ñöôïc toång noàng ñoä acid vaø röôïu laø 9 - 10%, sau ñoù ngöôøi ta cho vaøo thuøng ñeán 1/3 dung tích roài cho gioáng vi khuaån acetic hoaït ñoäng (töø 2-4 ngaøy) vaøo thuøng vôùi khoaûng 25 lít cho 100 lít hoãn hôïp. Nhieät ñoä luoân giöõ ôû nhieät ñoä 25 - 35oC. khi dòch trong thuøng ñaït ñöôïc ñoä acid 8 - 9% ( qua 8-15 ngaøy) thì ruùt laáy giaám ra vaø laïi theâm löôïng röôïu môùi vaøo thuøng. Haøm löôïng röôïu trong giaám laáy ra khoâng ñöôïc lôùn hôn 1%. Moãi ngaøy, moãi thuøng nhö theá coù theå cho hieäu suaát khoaûng 0,08 - 0,14Kg acid acetic treân 100Kg dòch leân men, hoaëc 1,1 - 2,8 lít giaám treân 100Kg dòch ñeå leân men. Giaám thaønh phaåm ñöôïc roùt vaøo caùc chai thuûy tinh hoaëc caùc thuøng saïch vaø ñöôïc taøng tröõ khoâng döôùi 2 thaùng, sau ñoù ñem loïc vaø pha ( ñeå coù noàng ñoä töø 5 – 9%) roài ñoùng chai vaø thanh truøng ôû 65 - 70oC trong 20 - 30 phuùt. Khi cheá bieán 1 taán pheá lieäu quaû taùo, leâ vaø caùc quaû khaùc ( thu ñöôïc khi saûn xuaát quaû muoái chua, nöôùc quaû, möùt) coù löôïng ñöôøng 8 - 10% seõ thu löôïng giaám 5% laø 612 - 765 lít. Töø pheá lieäu cuûa quaû nho coù chöùa 15 – 20% ñöôøng seõ thu ñöôïc 1139-1530 lít giaám treân 1 taán pheá lieäu. Quy trình 2: Baõ khoai taây EÙp Boå xung voâi Naáu Leân men röôïu Chöng caát Röôïu Leân men acetic Chöng caát – trích ly Saûn phaåm Men Men Hieäu chænh ñoä coàn Khi cheá bieán khoai taây thì maät tinh boät, baõ, dòch teá baøo vaø nöôùc eùp laø caùc pheá lieäu. Söû duïng baõ khoai taây: Baõ ra khoûi raây chuyeàn saûn xuaát chöùa khoaûng 94% aåm. Baõ lôùn vaø baõ nhoû chieám khoaûng 3-7% chaát khoâ tuyeät ñoái cuûa khoai taây tuøy thuoäc vaøo löôïng tinh boät, vaøo loaïi khoai taây vaø möùc ñoä nghieàn. Löôïng tinh boät naèm trong baõ dao ñoäng trong khoaûng 40-60% tuøy thuoäc vaøo chaát löôïng cuûa maùy maøi. Trong baõ coù chöùa caùc chaát tan phi nitô ( tröø tinh boät) laø: dextrin, ñöôøng, chaát pectin v.v… chieám moät löôïng khoaûng 3-3,5% troïng löôïng chaát khoâ. Xenllulose coù trong baõ 13,1-15,7% tuøy thuoäc vaøo beà daøy cuûa khoai taây. Baûng 2: Thaønh phaàn baõ khoai taây nhö sau Thaønh phaàn Haøm löôïng (%) Nöôùc 95,51 Cenllulose 1,15 Tinh boät 2,3 Glucid tan 0,13 Chaát khoaùng 0,24 Hôïp chaát nitô 0,24 Chaát beùo 0,02 Chaát khaùc 0,41 Baõ khoai taây ñeå ñaûm baûo thôøi gian baûo quaûn cho toát khoûi bò hö hoûng leân caàn ñöôïc eùp laøm taêng haøm löôïng chaát khoâ trong baõ. Baõ sau eùp ñöôïc naáu nhaèm muïc ñích tieâu dieät moät soá vi sinh vaät gaây nhieãm cho quaù trình leân men thuaän lôïi vaø laøm tinh boät tröông nôû. Quaù trình saûn xuaát acid acetic luoân ñöôïc chuyeån hoùa töø röôïu maø thaønh neân ta caàn chuyeån hoùa töø tinh boät thaønh ñöôøng roài thaønh röôïu. Löôïng ethanol sau thu ñöôïc seõ ñöôïc hieäu chænh noàng ñoä ñeå böôùc vaøo giai ñoaïn leân men actic. Tieán haønh leân men theo phöông phaùp leân men nhanh hoaëc leân men chaäm tuøy thuoäc vaøo ñieàu kieän thieát bò vaø ñieàu kieän saûn xuaát. Quy trình 3: Thuyeát minh quy trình: Ñeå saûn xuaát daám thì haøm löôïng ñöôøng trong dòch quaû phaûi ñaït töø 8% trôû leân. Cöù 1000l dòch quaû coù ñoä ñöôøng 8 – 10% seõ thu ñöôïc 612 – 765l giaám coù haøm löôïng acid acetic 10%. Saûn xuaát daám töø dòch quaû bao goàm caùc coâng ñoaïn: Thanh truøng dòch quaû: 85oC trong 2 – 3 phuùt Laøm nguoäi: 25 – 35oC Leân men thu röôïu vang: 18 – 25oC trong 6 – 7 ngaøy, naám men Saccharomyces (2% theå tích dòch quaû) Gaïn loïc laøm trong röôïu vang. Leân men röôïu vang thu daám: noàng ñoä coàn 10 – 13%; vi khuaån acetic (Acetobacter aceti, A.pasteurianum, A.xylium…); pH khoâng quaù 4.5 – 5.0; boå sung supephotphat, amoni photphat, kali cacbonat; thôøi gian leân men 8 – 10 ngaøy, nhieät ñoä 24 – 37oC. Daám thu ñöôïc haøm löôïng coàn khoâng quaù 0.5%, noàng ñoä acid acetic 10.5%. Taøng tröõ ñeå oån ñònh phaåm chaát: 1 – 2 thaùng Loïc, pha troän thaønh daám 5 – 9% acid acetic Ñoùng chai, thanh truøng: 65 – 70oC trong 20 – 30 phuùt. Naâng cao haøm löôïng acid acetic: Sau khi leân men, haøm löôïng acid acetic trong dòch leân men thöôøng khoâng cao. Haøm löôïng naøy naèm trong khoaûng 5 - 10%. Acid acetic coù trong dòch men thöôøng laãn vôùi caùc chaát khaùc, do ñoù, dòch sau leân men chæ coù theå söû duïng ñeå cheá bieán thöïc phaåm. Trong nhieàu ngaønh caàn söû duïng acid acetic, ngöôøi ta yeâu caàu haøm löôïng acid acetic trong dung dòch phaûi cao vaø coù ñoä tinh khieát. Chính vì theá vieäc naâng cao haøm löôïng acid acetic trong dòch leân men vaø laøm saïch acid acetic laø vieäc laøm raát caàn thieát. Trong thöïc teá saûn xuaát acid acetic, ngöôøi ta thöôøng söû duïng nhöõng phöông phaùp sau ñeå naâng cao haøm löôïng vaø tinh cheá acid acetic. Phöông phaùp chöng caát Ngöôøi ta söû duïng phöông phaùp chöng caát thoâng thöôøng ñeå nhaän acid acetic coù haøm löôïng cao hôn. Phöông phaùp naøy raát ñôn giaûn vaø deã thöïc hieän. Tuy nhieân phöông phaùp naøy thöôøng tieâu hao nhieàu naêng löôïng vaø haøm löôïng acid acetic khoâng cao Phöông phaùp chöng caát baèng muoái Ngöôøi ta thöôøng söû duïng coù khaû naêng phaân ly maïnh laøm thay ñoåi traïng thaùi caân baèng loûng – hôi. Trong chöng caát coù söï tham gia cuûa muoái CaCl2 hoaëc CH3COONa hieäu suaát thu nhaän acid acetic thöôøng raát cao. Phöông phaùp naøy coù öu ñieåm: Toán ít naêng löôïng Saûn phaåm ñaït ñoä tinh khieát cao Tuy nhieân phöông phaùp naøy cuõng coù nhöôïc ñieåm: Phaûi hoaøn nguyeân caáu töû phaân ly neân toán thieát bò cho quaù trình naøy. Gaây aên moøn thieát bò Nguyeân lyù hoaït ñoäng: Hình 1:Sô ñoà thaùp chöng caát 1. Thaùp chöng caát baäc 1 2. Thaùp chöng caát baäc 2 3. Thaùp chöng 4,5,6,7. Thieát bò ngöng 8,9. Thieát bò khuaáy 10,11,12. Thieát bò chöùa 13,14. Thuøng thoâng aùp 15. Thieát bò boác hôi 16. Hoaøn nguyeân CaCl2 17. Hoaøn nguyeân CH3COONa ÔÛ baäc 1, caáu töû phaân ly laø CaCl2 coù taùc duïng laøm taêng ñoä bay hôi cuûa acid acetic. Saûn phaåm chính cuûa baäc moät laø acid trung bình noàng ñoä khoaûng 50% duøng laøm hoãn hôïp ñaàu cho baäc hai. Caáu töû phaân ly baäc hai cuûa CH3COONa coù taùc duïng laøm taêng ñoä bay hôi töông ñoái cuûa nöôùc. Saûn phaåm chính baäc hai laø acid acetic tinh khieát coù noàng ñoä 90% khoái löôïng. Toaøn boä heä thoáng thieát bò laøm vieäc lieân tuïc ôû aùp suaát thöôøng. Caùc loaïi saûn phaåm trung gian tuaàn hoaøn trong heä thoáng saûn phaåm heä thoáng laø nöôùc (coù chöùa acid acetic khoâng daùng keå) vaø acid acetic tinh khieát noàng ñoä cao. Heä thoáng laøm vieäc nhö sau: Acid acetic 5-10% ño vaøo ñóa tieáp lieäu cuûa thaùp 1. Dung dòch CaCl2 ñöôïc hoøa tan ôû thuøng khuaáy 9, vaøo thuøng chöùa 11 vaø ñi vaøo ñóa treân cuøng cuûa thaùp 1. Hôi töø ñænh thaùp 1 ñi vaøo thieát bò ngöng 5.Töø thieát bò 5, moät phaàn loûng (acid 50%) ñi vaøo thaùp chöng 2. Phaàn coøn laïi ñi vaøo hai thuøng khuaáy 9 ñeå hoøa tan muoái. Saûn phaåm ñaùy vaøo thieát bò boác hôi 15, töø ñoù phaàn acid thu ñöôïc sau thieát bò 6 troän vôùi hoãn hôïp ñaàu ñeå ñi vaøo thaùp 1. CaCl2 ñöôïc hoaøn nguyeân ôû 16. Keát thuùc baäc 1. Sau baäc 1, acid 50% ñi vaøo thaùp chöng 2. Hôi töø ñænh thaùp 2 ñi vaøo thieát bò ngöng 4. Moät phaàn loûng sau ngöng (sp) coù noàng ñoä acid 10% tuaàn hoaøn veà thaùp 1. Phaàn coøn laïi (löôïng hoài löu) vaøo thuøng khuaáy 8 ñeå hoøa tan CH3COONa .Dung dòch muoái ñi vaøo thuøng 10 roài vaøo thaùp 2 ôû ñóa treân cuøng. Saûn phaåm ñaùy vaøo thaùp chöng 3. Acid tinh khieát ñöôïc laáy vaøo thuøng chöùa 12 sau thieát bò ngöng 7. Dung dòch muoái töø ñaùy thaùp 3 ñi vaøo khu hoaøn nguyeân 17. ÔÛ ñoù thu ñöôïc CH3COONa vaø acid acetic loaõng trôû veà troän vôùi hoãn hôïp ñaàu ñeå chöng. AÙp suaát trong thaùp ñöôïc ñaûm baûo baèng heä thoáng aùp 13, 14. Heä thoáng phaûi tuyeät ñoái kín. Caùc bình thoâng aùp coøn coù nhieäm vuï baøo ñaûm an toaøn khi coù söï coá. Phöông phaùp chöng caát – trích ly Phöông phaùp naøy ñöôïc thöïc hieän treân cô sôû nhöõng caáu töû phaân töû coù ñoä bay hôi nhoû hôn caáu töû ñaõ coù trong hoãn hôïp. Caáu töû phaân ly naøy seõ keát hôïp vôùi moät caáu töû coù trong dung dòch taïo ra moät hoãn hôïp khoù bay hôi vaø thoaùt ra ôû döôùi ñaùy thaùp chöng caát. Caáu töû phaân ly caàn coù tính chaát hoøa tan choïn loïc vaø khoâng ñöôïc hoøa tan caáu töû caàn taùch thöôøng dung caùc dung moâi höõu cô nhö isopropyl eter ñeå trích ly acid acetic. Ñaëc ñieåm cuûa phöông phaùp naøy nhö sau: Söû duïng moät caáu töû trung gian ñeå laøm thay ñoåi ñoä bay hôi töông ñoái cuûa caùc caáu töû trong hoãn hôïp. Sau khi trích ly ñeå thu hoài caáu töû caàn taùch ôû daïng nguyeân chaát, phaûi taùch dung moâi ra, thöôøng baèng phöông phaùp chöng luyeän (neáu caáu töû hoøa tan cuõng bay hôi) hoaëc baèng phöông phaùp coâ ñaëc (neáu caáu töû hoøa tan khoâng bay hôi). Vì vaäy caùc caáu töû phaân ly coù tính choïn loïc cao, neân trong quaù trình chöng caát caàn choïn ñuùng chaát phaân ly, coù nhieät dung rieâng beù, hoaëc keát tinh neáu caáu töû caàn taùch coù tính hoøa tan haïn cheá. Ngöôøi ta thöôøng duøng thaùp trích ly coù taám ngaên trong quaù trình trích ly acid acetic. Ñaây laø loaïi thaùp hình truï coù caùc taám ngaên, trong ñoù pha nheï ñi töø döôùi leân, pha naëng ñi töø treân xuoáng. Taám ngaên coù theå laø hình vaønh khaên hay hình vieân phaân. Beà maët cuûa taám ngaên baèng khoaûng 70% beà maët ngang cuûa thaùp. Khoaûng caùch giöõa caùc taám ngaên töø 0.1 – 0.15m. Ñöôøng kính cuûa thaùp khoaûng 0.9 – 1.8m. Chất lỏng nhẹ Phöông phaùp trích ly thì phöùc taïp hôn chöng luyeän, thöôøng ít ñöôïc duøng. Chất lỏng nhẹ Chất lỏng nhẹ Chất lỏng nặng Vòng ngoài Vòng tâm Hình 2: Phöông phaùp trích ly Phöông phaùp chöng caát chaân khoâng Phöông phaùp naøy raát phöùc taïp. Tuy nhieân phöông phaùp naøy coù öu ñieåm laø thu nhaän ñöôïc saûn phaåm coù chaát löôïng cao. Nhìn chung ñoä coâ ñaëc acid acetic cao nhaát coù theå saûn xuaát thöôøng laø 10-15%, maëc duø möùc cao nhaát laø 18%. Chöng caát ñeå coâ ñaëc acid acetic thì voâ cuøng khoù khaên, maët duø phöông phaùp chöng caát phaân ñoaïn coù theå saûn xuaát giaám 20% töø 10% ban ñaàu. Thoâng thöôøng phöông phaùp chöng caát truyeàn thoáng thì ñôn giaûn, noàng ñoä thu ñöôïc thaáp. Coâ ñaëc baèng caùch eùp nöôùc ra ngoaøi ñöôïc ghi bôûi Glauber naêm 1657. Moät phöông phaùp laøm laïnh giaám vaø loïc caùc tinh theå baêng ñöôïc moâ taû bôûi Wenzelberger (1956), vaø phöông phaùp ñöôïc phaùt trieån bôûi Chemeetron Corp cuûa Kentucky coâ ñaëc ñeán 20% töø 12% baèng laøm laïnh vaø ly taâm phaân ly (1968). Moät söï löïa choïn gaàn ñaây coù theå coâ ñaëc acid acetic ñeán 87% baèng caùch taùch nöôùc duøng hydrateforming (trichloroflouromethane) loûng ôû nhieät ñoä thaáp sau ñoù chöng caát phaân ñoaïn. (Davies, 1980). Chæ tieâu chaát löôïng Tieâu chuaån chaát löôïng quan troïng cuûa giaám chính laø haøm löôïng acid acetic. Khi caùc tieâu chuaån môùi vöøa ñöôïc thieát laäp, löôïng acid acetic toái thieåu laø 4% (w/v) nhö ôû Mó. Löôïng naøy ñöôïc ñeà nghò söû duïng ôû Anh bôûi UÛy ban veà tieâu chuaån thöïc phaåm (Food Standards Committee) (1971), maëc duø caùc chai giaám thoâng thöôøng ôû Anh chöùa khoaûng 5%. Boä luaät tieâu chuaån vaø boä luaät cuûa CIPV (Committee of the Manufacturers of Fermentation Vinagar) thì laïi ñeà nghò löôïng toái thieåu trong giaám töø röôïu vang laø 6% vaø 5% cho caùc loaïi coøn laïi. Ñoä chua toång coäng cuûa giaám ñöôïc xaùc ñònh deã daøng baèng caùch chuaån ñoä baèng NaOH chuaån, söû duïng phenolphthalein laøm thuoác thöû. Ñoä chua cuûa acid khoâng bay hôi phaûn aùnh thaät hôn veà haøm löôïng acid acetic, coù theå ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông phaùp chöng caát loâi cuoán hôi nöôùc hay döïa treân löôïng chaát baõ coøn laïi sau khi cho bay hôi. Nhieàu phöông phaùp ñaõ ñöôïc ñeà nghò döïa treân hieåu bieát veà söï taïo nhieàu saûn phaåm phuï khaùc ngoaøi acid acetic. Ñôn giaûn nhaát nhöng khoâng phaûi laø ñaùng tin nhaát laø xaùc ñònh pH. Caùc chaát ñeäm khoâng bay hôi trong giaám laøm cho giaù trò pH cuûa noù cao hôn trong acid acetic. Vd: pH cuûa acid acetic 5% vaøo khoaûng 2.46, trong khi ôû giaám cuøng möùc ñoä laø khoaûng 2.8 – 3.2. Giaám töø röôïu nguyeân chaát vaø giaám chöng caát ñöôïc taùch laøm 2 phaàn goàm 1 phaàn khoâng bay hôi coù pH sai bieät raát lôùn vaø 1 phaàn khoâng uû khoâng theå xaùc ñònh baèng phöông phaùp naøy. Thoâng thöôøng, ôû giaám ñaõ pha thì khoâng theå xaùc ñònh ñöôïc giaám töø röôïu nguyeân chaát vaø acid acetic chæ baèng pH. Giaám coøn bao goàm nhieàu thaønh phaàn thöù caáp khaùc ñöôïc hình thaønh töø caùc cô chaát rieâng bieät trong quaù trình leân men röôïu vaø leân men giaám goùp phaàn taïo muøi vò vaø höông thôm cho noù. Pheùp ghi saéc khí loûng coù theå taùch vaø phaùt hieän löôïng lôùn caùc chaát bay hôi thöôøng xuaát hieän trong quaù trình leân men röôïu. Trong 16 hôïp chaát ñöôïc phaùt hieän thì chæ coù acid propionic, isobutyric, vaø acetoin taêng leân trong quaù trình leân men giaám. Caùc chaát khaùc ñöôïc tìm thaáy trong vaät lieäu leân men giaám laø nhöõng thaønh phaàn phoå bieán trong thöùc uoáng coù coàn. Vi khuaån leân men acid acetic oxi hoùa röôïu taïo ra löôïng töông öùng acid hay ketone vaø söï sinh ra acetoin töø acetaldehyde vaø pyruvate hay lactate thì ñaõ ñöôïc xaùc ñònh roõ raøng Caùc nhaø khoa hoïc ñaõ nghieân cöùu vaø khaùm phaù ra moät soá hôïp chaát amino acid khoù bay hôi trong giaám. Theo soá lieäu thoáng keâ veà löôïng giaám ñöôïc tieâu thuï, chæ tieâu veà höông vò laø tieâu chí ñöôïc ñaùnh giaù quan troïng nhaát. Moät soá huông vò ñaëc bieät cuûa giaám gaïo Nhaät Baûn ñöôïc taïo neân bôûi hoaït tính cuûa chuûng Acetobacter vaø moät soá phaûn öùng quang hoaù. Coù raát nhieàu phöông phaùp leân men nhanh khaùc nhau taïo saûn phaåm giaám loaõng ñaõ ñöôïc ñeà nghò. Khi chöng caát giaám, quang phoá aùnh saùng haáp thu lôùn cöïc ñaïi ôû böôùc soùng töø 270 - 285nm. Nhöõng vaät lieäu gia vò khoâng uû theå hieân söï haáp thuï aùnh saùng raát ít trong daõy naøy, nhöng trong moät vaøi tröôøng hôïp söï hieän dieän cuûa nhöõng hôïp chaát khoâng maøu trong caramel (duøng ñeå taïo maøu) maø lyù ra ñaõ maát, ñoâi khi chöng caát vaãn chöa ñöôïc giaûi thích roõ raøng. Giaù trò aùp suaát thaåm thaáu cuûa ñieåm ñoùng baêng giaûm nhanh vaø cheânh leäch raát roõ reät giöõa vaät lieäu gia vò khoâng uû vaø giaám, nhöng khoâng theå döïa vaøo noù ñeå phaân bieät söï khaùc nhau giöõa caùc loaïi giaám. Acid acetic trong giaám coù chöùa haøm löôïng raát lôùn ñoàng vò phoùng xaï C14, cao hôn raát nhieàu so vôùi giaám ñöôïc saûn xuaát baèng phöông phaùp nhaân taïo. Nguyeân nhaân laø do heä vi sinh vaät trong giaám coù theå söû duïng ñöôïc löôïng CO2 trong khí quyeån. Ño löôïng ñoàng vò phoùng xaï trong giaám ñöôïc coi nhö moät phöông phaùp kieåm ñònh giaám. Maëc duø lôïi ích cuûa phöông phaùp naøy coøn khaù haïn cheá, nhöng söï thaät laø raát khoù phaân bieät söï khaùc nhau giöõa giaám, acid acetic thu nhaän ñöôïc töø söï chöng caát goã hay söï leân men röôïu ethanol. ÖÙng duïng: Acid acetic laø moät loaïi acid höõu cô ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong ñôøi soáng vaø trong saûn xuaát coâng nghieäp. Nhöõng öùng duïng quan troïng nhaát cuûa acid acetic bao goàm : ÖÙng duïng trong cheá bieán muû cao su. Trong saûn xuaát muû cao su, ngöôøi ta raát sôï hieän töôïng ñoâng ñaëc cuûa muû tröôùc khi ñöa ñi cheá bieán. Ñeå choáng ñoâng muû cao su, ngöôøi ta thöôøng duøng NH3 3%. Löôïng NH3 ñöôïc söû duïng tuøy theo loaïi muû ñem sô cheá. Muû ñoå xoâng khoùi, ngöôøi ta söû duïng löôïng NH3 laø 0,6 -1 g/l muû. Muû ñaùnh ñoâng khoâng pha loaõng, ngöôøi ta thöôøng söû duïng löôïng NH3 laø 0,3 – 0,6 g/l. Khi ñoå muû vaøo xoâ hoaëc thuøng chöùa, ngöôøi ta thöôøng duøng NH3 ñeå choáng ñoâng. Theo ñoù, muû ñöôïc pha loaõng vôùi nöôùc ñeán ñoä cao su thoâ (DRC) khoaûng 14%, pH = 4,7. Tuy nhieân, tuøy theo heä thoáng maùy caùn, ngöôiø ta coù theå thay ñoåi pH hoaëc ñoä cao su thoâ cho thích hôïp. Ví duï: DRC töø 25 – 30% ñeå cheá bieán cao su tôø xoâng hôi (IRC). DRC khoaûng 15%, pH 5 - 5,2 ñeå cheá bieán cao su SVR. Sau khi pha loaõng vaø khuaáy troän muû vôùi NH3, ngöôøi ta cho theâm vaøo dung dòc acid acetic 2,5% vôùi löôïng laø 3,5 – 10 kg/taán dung dòch muû cao su, khi cho acid vaøo, ngöôøi ta khuaáy lieân tuïc. Nhu caàu veà acid acetic trong cheá bieán muû cao su laø heát söùc lôùn. Hieän nay, nöôùc ta vaãn phaûi nhaäp acid acetic töø beân ngoaøi. ÖÙng duïng acid acetic trong coâng ngheä thöïc phaåm Vôùi haøm löôïng acid acetic töø 5 – 10%, ngöôøi ta goïi dung dòch naøy laø daám aên. Daám aên ñöôïc söû duïng trong coâng ngheä thöïc phaåm ñeå cheá bieán ñoà hoäp rau, quaû, gia vò trong caùc böõa aên gia ñình. Löôïng daám aên ñöôïc söû duïng trong coâng ngheä thöïc phaåm raát lôùn, do ñoù, vieäc saûn xuaát daám aên khoâng chæ mang tính chaát thuû coâng maø ñaõ trôû thaønh moät ngaønh saûn xuaát theo quy moâ coâng nghieäp ôû nhieàu nöôùc treân theá giôùi. ÖÙng duïng trong y hoïc Giaám taùo vaø maät ong röøng laø moùn aên, vò thuoác coù giaù trò dinh döôõng cao, phoøng vaø chöõa ñöôïc nhieàu beänh. Giaám taùo chöùa nhieàu muoái khoaùng cuûa traùi caây. Maät ong coù nhieàu loaïi axit, muoái khoaùng, coù taùc duïng dieät vi khuaån cao nhö dieät vi khuaån thöông haøn trong 48 giôø; vi khuaån phoù thöông haøn A vaø B trong 24 giôø... Ngoaøi ra, trong giaám taùo, maät ong coù nhieàu kali (potassium), noù huùt nöôùc maïnh giuùp laøm giaûm huyeát aùp, chöõa khoûi chöùng chaûy nöôùc maét nöôùc muõi ôû ngöôøi giaø, thaáp khôùp, thaàn kinh khoâng oån ñònh, caêng thaúng. ÖÙng duïng trong coâng nghieäp khaùc Acid acetic coøn ñöôïc söû duïng roäng raõi trong nhieàu ngaønh coâng nghieäp nhö coâng nghieäp saûn xuaát chaát maøu, dung moâi höõu cô, toång hôïp chaát deûo tô sôïi. Nhöõng ngaønh saûn xuaát naøy ñoøi hoûi löôïng acid acetic nhieàu vaø coù chaát löôïng cao hôn dung dòch acid acetic duøng trong coâng ngheä thöïc phaåm vaø trong coâng ngheä cheá bieán muû cao su. Khi luoäc gaø hay vòt, muoán thòt mau meàm tröôùc khi caét tieát vaøi giôø, baïn neân cho chuùng uoáng vaøi thìa giaám Tuû laïnh duøng ñeå chöùa thöùc aên laâu ngaøy seõ coù muøi hoâi, muoán heát hoâi, baïn haõy röûa tuû thaät saïch vôùi xaø phoøng sau ñoù xaû laïi nöôùc laïnh vaø cuoái cuøng traùng laïi baèng nöôùc coù pha chuùt giaám. ÖÙng duïng khaùc Ngoaøi ra, giaám coøn coù taùc duïng laøm traéng nhöõng chaäu röûa baèng söù hoaëc caùc loaïi gaïch men traéng bò oá vaøng. Thöôøng xuyeân röûa maët vôùi nöôùc coù pha giaám seõ giaûm ñöôïc caùc veát ñoám treân da do tuoåi giaø vaø baûo veä da khoûi aùnh naéng maët trôøi. Khi goäi ñaàu hay suùc mieäng, haõy pha theâm chuùt giaám vaøo nöôùc, giaám seõ giuùp cho raêng chaéc, laøm chaët chaân toùc, loaïi tröø gaøu. Duøng giaám xoa boùp seõ giaûm ñöôïc côn ñau khôùp, dòu caùc veát baàm tím, xoùa caùc veát chai tay. Pha giaám vaøo nöôùc röûa toâm caù, gaø vòt … seõ khöû ñöôïc muøi tanh, hoâi.Neáu trong nhaø baïn coù muøi khoù chòu, haõy laáy vaøi cheùn giaám ñem ñun cho boác hôi leân, caùc muøi khoù chòu seõ bay ñi. Quaàn aùo giaët vôùi nöôùc coù pha chuùt giaám seõ töôi maøu vaø meàm maïi hôn. Quaàn aùo hay ñoà ñaïc coù dính keïo cao su, haõy duøng giaám ñeå taåy chuùng. Haõy duùng mieáng gieû vaøo giaám ñeå lau cho ñoà ñaïc vaø neàn nhaø saùng boùng leân, coù theå ñaùnh boùng cho ñoà ñoàng. (Hì… nhaø ai duøng beáp gas, haõy laáy giaám ñeå lau chuøi seõ nhanh saïch phaûi Nôi saûn xuaát, cung caáp vaø giaù caû Coâng ty saûn xuaát: Solidairity International Chemical Industry (Hoàng Koâng) Website: www.xcqy.com.cn Huzhou Shenda Chemical (Trung Quoác) Website: www.shendachem.com Haiqiang Chemicals (Trung Quoác) Website: www.haiqiangchem.com Duksan Pure Chemicals (Haøn Quoác) Website: www.duksan.co.kr Coâng ty phaân phoái: Coâng Ty Traùch Nhieäm Höõu Haïn Thöông Maïi Vaø Dòch Vuï Thuaän Phong Vaên Phoøng Bieân Hoaø : Soá 126 C Xa Loä Haø Noäi Phöôøng Taân Hieäp Thaønh Phoá Bieân Hoaø ,Tænh Ñoàng Nai. Vaên Phoøng Hoà Chí Minh: Ñaët Taïi Thaùp C Toaø Nhaø Thuaän Plaza ,Phoøng 25.03 Soá 190 Ñöôøng Hoàng Baøng Phöôøng 15 Quaän 5 Thaønh Phoá Hoà Chí Minh. Website:www.tpchemical.com Coâng Ty Coå Phaàn Hoùa Chaát Môùi Vieät Nam Ñòa chæ : Soá 1 ngoõ 76/7 Phoá An Döông, Phöôøng Yeân Phuï, Quaän Taây Hoà, Thaønh phoá Haø Noäi Website: www.vietnamchemtech.com Giaù caû: 620 – 640 USD/ taán saûn phaåm (Theo nguoàn ICIS) ACID CITRIC Giôùi thieäu Acid citric hay coøn goïi laø acid limonic coù coâng thöùc hoùa hoïc laø C6H8O7 , Laø acid raát phoå bieán trong thöïc vaät, ñaêïc bieät coù nhieàu trong hoï citrus nhö cam, chanh… Coâng thöùc caáu taïo cuûa acid citric: HO H2C H2C COOH COOH COOH C Caùc tính chaát vaät lyù cô baûn cuûa acid citric: Nhieät ñoä noùng chaûy: 153 oC Chæ soá khuùc xaï: nD 20 = 1.493 Söùc caêng beà maët/khoâng khí (ôû 30 oC): 69,5 dynes/cm pK=3.14 (pK 1=3.09 ; pK2=4.74,pK3=5.41) Nguoàn nguyeân lieäu Nguyeân cô chaát: Nguoàn C: Acid citric laø acid chuû yeáu trong caùc loaïi quaû hoï citrus vaø döùa. Trong saûn xuaát rau quaû vaø nhaát laø cheá bieán döùa, pheá thaûi trong quaù trình xöû lyù nguyeân lieäu chieám moät tæ leä khaù lôùn. Do ñoù vieäc taän duïng pheá lieäu trong nhaø maùy cheá bieán döùa laø moät vaán ñeà raát ñaùng quan taâm nhaèm giaûm thieåu oâ nhieãm moâi tröôøng vaø mang laïi lôïi nhuaän cao cho nhaø saûn xuaát. Ngaøy nay ôû Hawaii, ngöôøi ta ñaõ coù theå saûn xuaát löôïng lôùn acid citric töø pheá lieäu döùa. Pheá lieäu trong cheá bieán ñoà hoäp döùa goàm coù: Hai ñaàu quaû döùa: 15 – 20% khoái löôïng quaû. Voû, loõi, maét, mieáng vuïn trong quaù trình goït: 40 – 50%. Baõ döùa: 40 – 50% khoái löôïng döùa ñem eùp. Hieäu suaát dòch quaû khi eùp voû khoaûng 40%, eùp loõi 45%, eùp maét, döùa vuïn 55%. Baûng 3: Thaønh phaàn trong nöôùc eùp pheá lieäu Chæ soá Loaïi nöôùc döùa Haøm löôïng chaát khoâ (%) Haøm löôïng ñöôøng chung (%) Haøm löôïng acid chung (%) Töø thòt quaû Töø voû Töø loõi 10 – 15 7 – 10 6 -9 8 – 13 5.5 – 8.5 4 - 8 0.5 – 0.7 0.6 – 0.7 0.2 – 0.3 Nguoàn Nitô Voâ cô NH4+, NO-3 Nguoàn khoaùng: mangan (<2µg), saét(<1mg) Moâi tröôøng Currie: NH4NO3(2-2.2g/l), KH2PO4(0.75-1g/l),MgSO4.7H2O(0.2-0.25g/l) Vi sinh vaät söû duïng trong coâng ngheä saûn xuaát acid citric Acid citric chuû yeáu ñöôïc toång hôïp nhôø loaøi naám sôïi. Hình nhö caùc loaøi naám men vaø caùc loaøi vi khuaån khoâng coù khaû naêng naøy. Caùc loaøi naám sôïi coù khaû naêng toång hôïp acid citric bao goàm: Citromycesglader, citromyees fferianus, chitromyees Conidiophone, Penicillium lutcum, Penicillium glaucum, Aspergillus niger, Aspergillus Oryzae, Aspergillus batatac, Aspergillus awamari Aspergillus welchii. Trong caùc gioáng vi naám keå treân. Aspergillusniger laø naám sôïi ñöôïc öùng duïng nhieàu vaøo saûn xuaát acid citric, ñeå ñaùp öùng ñöôïc 3 yeâu caàu cô baûn veà gioáng duøng trong saûn xuaát acid citric laø: Coù khaû naêng taïo acid raát maïnh. Coù khaû naêng chòu ñöôïc moâi tröôøng acid khi löôïng acid citric taêng cao. Ít taïo ra nhöõng acid höõu cô khaùc nhö acid oxalic, acid gluconic, acid fumaric. Quy trình saûn xuaát H2SO4 Lọc Sản phẩm Pheá lieäu töø chanh Ép Lên men Tạo kết tủa Lọc thu kết tủa Hòa tan kết tủa Vi sinh vật Voâi (CaCO3) H2SO4 Caùc giai ñoaïn cuûa quaù trình leân men: Quaù trình saûn xuaát acid citric baèng phöông phaùp leân men coù theå chia ra ba giai ñoaïn sau: Chuaån bò dung dòch leân men Leân men Xöû lyù dòch ñaõ leân men ñeå thu acid citric. Chuaån bò dòch leân men: Nguyeân lieäu chuû yeáu ñeå leân men citric laø ñöôøng. Ngoaøi ra N2, P, S, Zn, Fe vaø Mg cuõng laø nhöõng thaønh phaàn raát quan troïng cuûa moâi tröôøng leân men. Ngöôøi ta ñaõ chöùng toû raèng hieäu suaát cuûa acid citric seõ cao khi maøng naám moûng vaø khi coù hình thaønh baøo töû nhöng raát yeáu. Vaø ñieàu ñoù thöôøng xaûy ra khi haøm löôïng muoái trong moâi tröôøng laø cöïc tieåu. Nitô laø thaønh phaàn quan troïng nhaát thöôøng ñöôïc ñöa vaøo moâi tröôøng leân men döôùi daïng NH4Cl, NH4NO3. Hieäu suaát cuûa quaù trình leân men laø cöïc ñaïi neáu haøm löôïng nitô coù trong dòch leân men laø 0,07%. Phospho cuõng laø nguyeân toá raát quan troïng. Thieáu P, heä sôïi naám taïo thaønh yeáu vaø seõ thieân veà toång hôïp ra acid gluconic. Coøn khi khoâng coù P thì heä sôïi naám laïi khoâng phaùt trieån. Thöôøng haøm löôïng P2O5 khoaûng 0,016 – 0,021% laø thích hôïp ñeå cho hieäu suaát cao. Löu huyønh thöôøng ñöôïc ñöa vaøo moâi tröôøng leân men döôùi daïng muoái magie sulfat, keõm sulfat vaø saét sulfat. Löôïng S thích hôïp laø 71,1ml/l. taêng löôïng S cao hôn seõ giaûm khaû naêng toång hôïp acid citric cuûa heä sôïi. Caùc nguyeân toá khaùc nhö Mg, Zn, vaø Fe cuõng khoâng keùm quan troïng. Loaïi tröø Zn ra khoûi moâi tröôøng thì haàu nhö khoâng toång hôïp ra ñöôïc acid citric. Hieäu suaát cuûa acid citric seõ raát cao neáu nhö Zn, Fe, Mg coù maët vôùi haøm löôïng giôùi haïn. Nhö vaäy caùc nguyeân toá voâ cô laø nhaân toá ñieàu chænh söï taân taïo acid citric raát quan troïng. Trong caùc ñöôøng laøm nguyeân lieäu thì saccharose (chöùa trong ræ ñöôøng) vaø glucoza kyõ thuaät laø toát hôn caû. Ñöôøng cuû caûi taïo ñieàu kieän cho heä sôïi naám sinh tröôûng toát vaø hieäu suaát acid cao. Hieäu suaát acid cöïc ñaïi khi noàng ñoä ñöôøng trong dòch leân men töông ñoái lôùn (25%). Noàng ñoä ñöôøng cao hôn, quaù trình leân men bò öùc cheá. Khi heát glucid thì heä sôïi naám baét ñaàu söû duïng ñeán acid citric. Khi ñoù phaàn lôùn (85%) acid ñöôïc heä sôïi duøng cho hoâ haáp: C6H8O7 + 4,5O2 ® 6CO2 + 4H2O. Leân men Trong giai ñoaïn leân men acid citric thì ñoä pH, nhieät ñoä vaø ñoä thoaùng khí coù yù nghóa raát quan troïng. Ñeå cho heä sôïi naám taïo acid sinh tröôûng vaø hình thaønh dung dòch phaûi ñöôïc acid hoùa baèng HCl ñeán pH 3 - 4, pH toái öu coøn phuï thuoäc vaøo daïng nitô coù trong dung dòch. Neáu nitô ôû daïng NH4NO3 thì pH toái öu xaáp xæ 3, coøn neáu ôû daïng NH4Cl thì pH toái öu gaàn 4. Trong quaù trình leân men do söï taïo haønh lieân tuïc acid citric neân pH cuûa dung dòch leân men giaûm xuoáng 2,4. Nhö vaäy, dung dòch coù pH toái öu chæ trong thôøi kì sinh tröôûng cuûa naám. Söï thoaùng khí cuûa moâi tröôøng leân men coù yù nghóa quan troïng trong saûn xuaát, vì taát caû naám moác coù heä sôïi ñeàu laø cô theå hieáu khí ñieån hình. Söï toång hôïp neân caùc saûn phaåm oxy hoùa khaùc nhau laø nhôø caùc saûn phaåm cuûa söï phaân ly maïch carbon cuûa glucid. Caùc phaûn öùng phaân giaûi ñaàu tieân khoâng phuï thuoäc vaøo söï coù maët cuûa oxy khoâng khí. Coøn caùc phaûn öùng phaân giaûi thöù ñeán laø nhöõng phaûn öùng oxy hoùa coù oxy phaân töû tham gia. Naám moác caàn moät löôïng oxy lôùn trong thôøi gian phaùt trieån cuûa mình. Söï thoaùng khí ñöôïc thöïc hieän baèng caùch thoâng gioù cho buoàng leân men. Oxy khi coù noàng ñoä vuôït quaù haøm löôïng bình thöôøng cuûa noù trong khoâng khí (21%) seõ laøm chaäm söï sinh tröôûng cuûa naám moác nhöng laïi kích thích söï sinh toång hôïp acid citric. Coøn khi khoâng khí coù oxy keùo daøi, heä sôïi seõ naám seõ bò cheát. Nhö vaäy löôïng khoâng khí nhieàu hay ít ñeàu khoâng thuaän lôïi cho söï leân men citric. Oxy caàn cho söï hoâ haáp vaø cho söï toång hôïp acid citric. Nhieät ñoä coù aûnh höôûng ñeán cöôøng ñoä sinh tröôûng vaø taïo acid cuûa naám moác. Nhieät ñoä toái öu do tính chaát cuûa vi sinh vaät cuõng nhö do yeâu caàu trong caùc giai ñoaïn cuûa chu trình saûn xuaát quyeát ñònh. Nhieät ñoä thaáp hôn seõ taïo ra acid gluconic, nhieät ñoä cao hôn seõ ngöøng quaù trình taïo ra acid citric. Coù theå leân men baèng phöông phaùp nuoâi caáy beà maët hoaëc baèng phöông phaùp nuoâi caáy chieàu saâu. Xöû lyù dòch ñaõ leân men Dung dòch ñaõ leân men laø moät hoãn hôïp caùc acid limonic, acid gluconic, acid oxalic, ñöôøng chöa bò leân men vaø caùc taïp chaát voâ cô (trong ñoù acid citric 40 – 50g/l, acid gluconic 3g/l, acid oxalic 1g/l, ñöôøng chöa leân men 70g/l). Trung hoøa dung dòch baèng phaán. Döïa vaøo ñoä hoøa tan khaùc nhau cuûa caùc muoái taïo thaønh ñeå taùch muoái canxi citrat. Citrat hoøa tan ít trong nöôùc soâi, nhöng hoøa tan trong nöôùc laïnh, canxi oxalat khoâng hoøa tan, coøn canxi gluconat thì hoøa tan ôû baát kì nhieät ñoä naøo. Loïc ñeå taùch keát tuûa canxi citrat ra. Phaân ly canxi citrat baèng acid sulfuric ñeå taïo ra acid citric. Coâ ñaëc vaø keát tinh acid citric . Caùc phöông phaùp leân men saûn xuaát acid citric: Hieän nay vaãn toàn taïi hai phöông phaùp saûn xuaát acid citric töø naám sôïi Aspergillus niger: phöông phaùp leân men beà maët vaø phöông phaùp leân men chìm. Phöông phaùp leân men beà maët: Phöông phaùp leân men beà maët öùng duïng nhieàu vaøo nhöõng naêm ñaàu cuûa theá kyû XX, theo ñoù caùc vi sinh vaät phaùt trieån haún treân beà maët moâi tröôøng naèm giöõa pha raén vaø pha khí hoaëc naèm giöõu pha loûng vaø pha khí. Nhö vaäy, phöông phaùp leân men beà maët coù theå söû duïng hai loaïi moâi tröôøng: moâi tröôøng baùn raén, coøn goïi laø moâi tröôøng xoáp vaø moâi tröôøng loûng. Leân men beà maët vôùi moâi tröôøng baùn raén: Phöông phaùp naøy ít ñöôïc aùp duïng vì hieäu suaát thu khoâng cao vaø khaù phöùc taïp ôû khaâu chieát, taùch acid citric. Tröôùc kia ngöôøi ta duøng moâi tröôøng caùm mì, caùm gaïo coù troän khoaûng 15 - 25% traáu ñeå taêng ñoä xoáp cuûa moâi tröôøng. Ngoaøi ra, trong moät soá cô sôû ngöôøi ta coøn duøng moâi tröôøng khaùc töø saén, khoai taây, baép… Moâi tröôøng laøm nguyeân lieäu phaûi ñöôïc nghieàn nhoû ñeán kích thöôùc vöøa phaûi. Sau khi nghieàn xong moâi tröôøng phaûi ñöôïc laøm aám ñeán ñoä aåm khoaûng 60 - 65% vaø ñem haáp thanh truøng baèng hôi noùng. Moâi tröôøng laøm xong phaûi ñöôïc laøm nguoäi vaø chuaån bò cho quaù trình nuoâi caáy. Tröôùc ñoù ta phaûi chuaån bò gioáng. Quaù trình naøy coøn goïi laø giai ñoaïn thu nhaän baøo töû gioáng. Coù 2 phöông phaùp thu nhaän: Phöông phaùp thöù nhaát Chuaån bò 3 - 4 bình tam giaùc dung tích 150 ml, cho vaøo ñoù khoaûng 50g caùm ñeå coù ñoä aåm 60%. Haáp thanh truøng vaø ñeå nguoäi. Töø oáng gioáng Aspergillus niger goác, ta chuyeån toaøn boä khuaån laïc baèng caùch cho vaøo moãi oáng nghieäm 10ml nöôùc voâ truøng, khuaáy ñeàu cho baøo töû gioáng trong oáng nghieäm hoøa troän trong nöôùc. Baèng phöông phaùp voâ truøng chuyeån toaøn boä sang caùc bình tam giaùc ñaõ chuaån bò moâi tröôøng saün. Laéc ñeàu cho moâi tröôøng troän ñeàu baøo töû. Nuoâi chuùng trong tuû aám coù nhieät ñoä 30 - 37oC, trong thôøi gian 3 ngaøy. Khi thaáy trong bình tam giaùc toaøn laø baøo töû maøu ñen laø keát thuùc giai ñoaïn nuoâi caáy. Tieáp ñoù, cuõng moâi tröôøng nhö treân nhöng ñöôïc chuaån bò vaøo khay nhoâm hoaëc inox. Taûi ñeàu khi cho 10% moâi tröôøng gioáng töø bình tam giaùc ñaõ nuoâi ôû treân vaøo. Chieàu daøy khoái troän khoaûng töû 3 - 5cm. Ñeå trong phoøng coù nhieät ñoä oån ñònh laø 32oC. Nuoâi trong khoaûng 3 - 4 ngaøy khi baøo töû maøu ñen xuaát hieän kín beà maët moâi tröôøng, ñem saáy ôû nhieät ñoä < 40oC ta thu ñöôïc gioáng baøo töû saün saøng cho quaù trình saûn xuaát ñaïi traø. Phöông phaùp thöù 2 Ngöôøi ta nuoâi trong moâi tröôøng loûng gioáng Aspergillus niger. Moâi tröôøng ñeå thu nhaän baøo töû coù thaønh phaàn nhö sau: Dung dòch nöôùc malt coù noàng ñoä chaát khoâ 3 - 5%. NH4Cl 0,25g KH2PO4 1,25g MgSO4 0,25g FeSO4 0,0125g Moâi tröôøng ñaõ chuaån bò xong ñöôïc ñöa vaøo bình coù dung tích 2 - 3lít vôùi chieàu cao cuûa dung dòch trong caùc bình laø 1cm, ñem haáp thanh truøng ôû 1 at trong 30phuùt. Sau ñoù chuyeån gioáng töø oáng nghieäm gioáng vaøo. Tieán haønh nuoâi ôû nhieät ñoä 32oC trong thôøi gian 4 ngaøy hoaëc laâu hôn cho ñeán khi treân beà maët xuaát hieän vaùng naám sôïi, luùc ñaàu laø maøu traéng sau ñoù laø ñen chöùa toaøn baøo töû. Ngöôøi ta thu baøo töû naøy ñem saáy ôû nhieät ñoä < 40oC vaø duøng noù nhö baøo töû gioáng caáp 1. Ñeå saûn xuaát baøo töû gioáng caáp 2,3, ngöôøi ta thöïc hieän nhö quaù trình nuoâi naám sôïi treân khay ñaõ trình baøy ôû treân. Quaù trình leân men beà maët ñöôïc thöïc hieän nhö sau: Troän caùm vôùi nöôùc theo tyû leä 1:1. Haáp thanh truøng ôû 1at trong 30 phuùt vaø taõi ñeàu ra khay, sau khi laøm nguoäi seõ ñöôïc troän gioáng vôùi tyû leä 0,3 - 0,5%. Chieàu daøy cuûa khoái caùm + baøo töû gioáng khoaûng 3 - 5cm. Tieán haønh nuoâi ôû nhieät ñoä oån ñònh laø 30 - 32oC trong 4 - 5 ngaøy. Thôøi gian leân men keát thuùc khi baøo töû naám sôïi môùi baét ñaàu xuaát hieän nhieàu nhöng chöa hoaøn toaøn chuyeån qua maøu ñen. Phöông phaùp nuoâi caáy beà maët ñeå thu nhaän acid citric treân moâi tröôøng baùn raén hieän nay khoâng coøn aùp duïng ôû caùc nöôùc chaâu Aâu nöõa. Tuy nhieân, ôû nhieàu nöôùc vaãn phöông phaùp naøy vaãn coøn ñöôïc aùp duïng vaø thay caùm baèng boät khoai mì. Cöù 3 – 4kg boät khoai mì ngöôøi ta thu ñöôïc 1kg acid citric. Leân men theo phöông phaùp beà maët treân moâi tröôøng loûng: Trong phöông phaùp nuoâi caáy naøy ngöôøi ta söû duïng moät trong nhöõng coâng thöùc moâi tröôøng sau ñaây: Moâi tröôøng 1: Saccharose 150g(15%) MgSO4 0,25g(0,025%) KH2PO4 0,5g(0,05%) Nöôùc 1000ml( theâm vaøo vöøa ñuû 100%) Moâi tröôøng 2: (moâi tröôøng Curie) Saccharose 12-15% MgSO4 0,15% KH2PO4 0,1% NH4NO3 0,2% pH = 3-3,6 Moâi tröôøng 3: (moâi tröôøng Deolger) Saccharose 14% MgSO4 0,023% K2HPO4 0,1% NH4NO3 0,223% pH = 2,2 Moâi tröôøng 4 Saccharose 10% NH4NO3 0,25% KH2PO4 0,01% MgSO4.7H2O 0,03% ZnSO4.7H2O 0,0008% pH = 5,5-6. Ngöôøi ta thay ñöôøng baèng maät ræ. Maät ræ söû duïng tröôùc khi laøm moâi tröôøng. Xöû lyù maät ræ goàm 3 vaán ñeà caàn giaûi quyeát: Xöû lyù maøu Xöû lyù heä keo coù trong maät ræ Xöû lyù saét neáu maät ræ chöùa saét. Maät ræ ñöôøng caàn phaûi ñöôïc xöû lyù maøu vaø heä keo baèng caùch cho dòch qua than hoïat tính ñeå haáp phuï vaø pha loaõng ñeå ñieàu chænh heä keo cuûa dòch maät ræ. Neáu trong maät ræ coù Fe3+ ngöôøi ta cho vaøo maät ræ sau pha loaõng K4{Fe(CN)6} 4Fe3+ + 3{Fe(CN)6}3- Fe4{Fe(CN)6}3 Tieáp theo ta hieäu chænh haøm löôïng ñöôøng vaø pH ñeå thuaän lôïi cho quaù trình leân men. Haøm löôïng ñöôøng ñöôïc hieäu chænh ôû haøm löôïng töø 14 - 15% veà khoái löôïng. Ngoaøi ra ñeå quaù trình leân men thuaän lôïi cho vi sinh vaät ngöôøi ta boå sung MgSO4, NH4NO3, KH2PO4 vaø ñieàu chænh pH töø 2,2 - 6 tuøy thuoäc vaøo thaønh phaàn caùc chaát boå sung maø ñieàu chænh pH cho hôïp lyù. Quaù trình chuaån bò gioáng ñaõ ñöôïc trình baøy ôû muïc treân. Moâi tröôøng leân men phaûi ñöôïc loïc ky õvaø thanh truøng, laøm nguoäi, phaân phoái vaøo caùc khay, nuoâi ôû nhieät ñoä 28 - 32oC trong thôøi gian töø 48 - 72 giôø. Quaù trình leân men treân beà maët cuûa dòch loûng nhôø lôùp vaùng daøy ôû treân ñoù laø khuaån laïc cuûa naám Aspergillus niger. Acid citric seõ ñöôïc thaåm thaáu qua maøng teá baøo vaøo moâi tröôøng. Keát thuùc quaù trình leân men, ngöôøi ta laáy phaàn dòch leân men ñem ñi loïc ñeå thu acid citric vaø tieáp tuïc leân men meû môùi. Leân men theo phöông phaùp chìm: Trong coâng ngheä saûn xuaát acid citric theo phöông phaùp chìm, ngöôøi ta söû duïng moâi tröôøng gioáng nhö moâi tröôøng loûng duøng trong phöông phaùp leân men beà maët. Quaù trình ñöôïc thöïc hieän trong caùc thieát bò leân men coù caùnh khuaáy vaø coù heä thoáng thoåi khí lieân tuïc. Ngöôøi ta tieán haønh leân men ôû 28 – 320C trong thôøi gian 6 – 7 ngaøy. Trong quùa trình leân men, ngöôøi ta thöôøng phaûi söû duïng CaCO3 ñeå ñieàu chænh pH vì acid citric ñöôïc taïo thaønh seõ laøm giaûm pH xuoáng 1 – 1,5. Vieäc ñieàu chænh naøy coøn coù yù nghóa laø ngöôøi ta chuyeån acid citric thanh xitrat canxi laéng xuoáng. Keát thuùc quaù trình leân men, ngöôøi ta söû duïng H2SO4 ñeå taùch acid citric ra. Tieán haønh coâ ñaëc vaø keát tinh acid citric. Quy trình saûn xuaát acid citric töø pheá lieäu döùa (töông töï vôùi chanh): Ñem pheá lieäu döùa eùp laáy nöôùc hoaëc trích ly chaát hoøa tan roài môùi eùp. Thöôøng trích ly vaø eùp 3 laàn ñeå laáy dòch quaû ñöôïc trieät ñeå. Cho leân men nöôùc eùp trong 4 – 5 ngaøy ñeå phaân huûy ñöôøng vaø pectin coù trong nöôùc eùp. Loïc trong roài ñoå dung dòch voâi toâi noùng vaøo. Ñun soâi trong vaøi phuùt ñeå canxi citrat keát tuûa vaø laéng xuoáng. Gaïn nöôùc trong röûa saïch phaàn caën (muoái xitrat) baèng nöôùc soâi. Sau ñoù cho H2SO4 (360 Be) vaøo, ñun soâi trong 30phuùt vaø ñeå yeân trong 3 giôø ñeå hoaøn thaønh quaù trình phaân giaûi canxi citrat thaønh acid citric. Ñem loïc, loaïi boû phaàn caën laø canxi sunfat sau khi ñaõ röûa saïch caën. Coâ ñaëc dung dòch acid citric thu ñöôïc trong chaân khoâng ñeán 400 Be, roài ñeå keát tinh trong 3 – 5 ngaøy. Phaân li baèng maùy li taâm, ñöôïc acid citric keát tinh. Ñem tinh cheá acid baèng nöôùc saïch vaø than hoaït tính, ñöôïc acid citric töông ñoái tinh khieát. Chæ tieâu chaát löôïng Citric acid monohydrate (C6H8O7.H2O) Baûng 4: Tieâu chuaån chaát löôïng Citric acid monohydrate Thaønh phaàn hoaù hoïc Ñôn vò BP98 USP24 E330 Ñaëc tính Maøu trong suoát hoaëc daïng boät maøu traéng Khaû naêng hoaø tan Tan Tan Tan Haøm löôïng % 99.5-101.0 99.5-100.5 99.5-100.5 Haøm aåm % 7.5<**<9.0 ≤8.8 7.5<**<8.8 Ca PPM ≤200 ≤75 Fe PPM ≤50 ≤5 As PPM ≤1 ≤3 ≤0.5 Thuyû ngaân PPM ≤1 Kim loaïi naëng PPM ≤5 ≤5 ≤5 oxalic acid PPM ≤350 ≤350 ≤100 chloride PPM ≤ 50 ≤ 25 sulphate PPM ≤1 50 pass the test <150 Tro % ≤ 0.1 ≤ 0.05 ≤ 0.05 Chì PPM ≤1 Citric acid anhydrous (C6H8O7) Baûng 5: Tieâu chuaån chaát löôïng Citric acid anhydrous Thaønh phaàn hoaù hoïc Ñôn vò BP98 USP24 E330 Ñaëc tính Maøu trong suoát hoaëc daïng boät maøu traéng Haøm löôïng % 99.5-101.0 99.5-100.5 99.5-100.5 Haøm aåm % ≤ 0.5 ≤ 0.5 ≤ 0.5 barium pass the test pass the test Ca PPM ≤ 200 ≤ 75 Fe PPM ≤ 50 ≤ 5 As PPM ≤ 1 ≤ 3 ≤ 0.5 Kim loaïi PPM ≤ 5 ≤ 5 ≤ 5 oxalic acid PPM ≤ 350 ≤ 350 ≤ 100 chloride PPM ≤ 50 ≤ 25 sulphate PPM ≤ 150 pass the test <150 sulphated ash % ≤ 0.1 ≤ 0.05 ≤ 0.05 Chì PPM ≤ 1 ÖÙng duïng Acid citric coù nhieàu öùng duïng trong coâng ngheä thöïc phaåm: nöôùc giaûi khaùt (taïo vò chua töông töï nhö nhoùm nöôùc eùp traùi caây, baùnh keïo, trong nhieáp aûnh, trong y hoïc, trong ngheà in, trong coâng nghieäp saûn xuaát sôn vaø chaát deûo… Coâng ty saûn xuaát, giaù caû Coâng ty saûn xuaát: Jiangsu Winpool Industrial (Trung Quoác) www.winpoolgrp.com Changsha Huayang Chemical (Trung Quoác) Shanghai NewGenius BioTech (Trung Quoác) Gansu Xuejing Biochemical (Trung Quoác) Reign Chemie Sdn Bhd  (Malaysia) Tarunkumar Chemicals Pvt (Aán Ñoä) Shihezi Changyun Biochemical (Trung Quoác) Shyam Ji Traders   (AÁn Ñoä) Agromed Foreign Trade (Thoå Nhó Kì) yitong food industry (Trung Quoác) Shihezi Changyun Biochemical (Trung Quoác) Citrus (Qinhuangdao) Biochemical (Trung Quoác) Coâng ty phaân phoái: Coâng Ty Traùch Nhieäm Höõu Haïn Thöông Maïi Vaø Dòch Vuï Thuaän Phong Website:www.tpchemical.com Coâng Ty Coå Phaàn Hoùa Chaát Môùi Vieät Nam Website: www.vietnamchemtech.com Giaù caû: 6 USD/Kg (theo trang web www.spicesofindia.co.uk) ACID LACTIC Giôùi thieäu Coâng thöùc hoùa hoïc acid lactic: CH3CHOHCOOH. Khoái löôïng phaân töû cuûa acid lactic laø: 98,08, Nhieät ñoä soâi laø 122oC, ñieåm tan 17oC. Laø chaát höõu cô khoâng maøu, muøi nheï, tan trong nöôùc vaø trong coàn. Acid lactic coøn coù teân goïi khaùc laø 1-hydroxyethanol cacbonxylic hay acid 2-hydroxypropanoic. Trong caáu taïo phaân töû cuûa chuùng coù moät C baát ñoái xöùng neân chuùng coù 2 ñoàng phaân quang hoïc laø: OH COOH CH3 C H COOH CH3 C OH H D - acid lactic L - acid lactic Loaïi L - acid lactic ôû daïng tinh theå. Chuùng coù khaû naêng tan trong nöôùc, tan trong coàn etylic, tan trong ester, khoâng tan trong CHCl3. Nhieät ñoä noùng chaûy 28oC, goùc quay cöïc ôû 15oC laø 2,67o. Loaïi D - acid lactic laø daïng tinh theå, tan trong nöôùc, tan trong coàn. Nhieät ñoä noùng chaûy laø 28oC, nhieät ñoä soâi 103oC, goùc quay cöïc ôû 15oC laø -2,26o. Neáu trong hoãn hôïp coù tyû leä L - acid lactic vaø D – acid lactic laø 1:1 thì ngöôøi ta goïi laø hoãn hôïp Raxemic. Hoãn hôïp naøy ñöôïc kyù hieäu laø D1 acid lactic Nguoàn nguyeân lieäu Nguoàn cô chaát: Ta söû duïng pheá lieäu cuûa quaù trình saûn xuaát röôïu vang ñoù laø baõ nho. Thaønh phaàn cuûa baõ nho: Nöôùc Cellulose Polyphenol:chaát maøu, chaát khoâng maøu Ñöôøng : glucose, fructose, sucrose, xylose, arabinose … Pectin: protopectin vaø pectin Khoaùng: K, Ca döôùi daïng muoái sunfate, clorua vaø phosphate Acid höõu cô: 90% laø acid tartric vaø malic, 10 coøn laïi laø caùc acid khaùc laø a. citric, fumaric… Þ quan taâm ñeán acid malic Vi sinh vaät leân men lactic Ñaëc ñieåm chung cuûa vi khuaån lactic nhö sau: Vi khuaån lactic thuoäc hoï lactobacilliaceae Vi khuaån lactic thuoäc vi khuaån gram (+) Vi khuaån lactic khoâng di ñoäng Vi khuaån lactic khoâng taïo baøo töû (hieän nay ñaõ tìm thaáy moät soá gioáng trong hoï vi khuaån lactic coù khaû naêng taïo baøo töû) Vi khuaån lactic thuoäc hoï hieáu khí tuøy tieän Vi khuaån lactic khoâng chöùa cytochrom vaø enzym catalase Vi khuaån lactic coù khaû naêng sinh toång hôïp enzym peroxydase raát maïnh. Chuùng phaân giaûi H2O2 deã taïo ra H2O vaø oxy ñeå phaùt trieån. Vi khuaån lactic coù nhieàu trong thieân nhieân. Chuùng toàn taïi ôû coû, nhaát laø coû khoâ. Chuùng toàn taïi trong ñöôøng ruoät, trong mieäng cuûa cô theå ngöôøi vaø ñoäng vaät. Coù moät soá loaøi trong hoï vi khuaån lactic nhö Streptococcus coù khaû naêng gaây beänh Khi nghieân cöùu veà khaû naêng leân men lactic töø caùc nguyeân lieäu chöùa ñöôøng, ngöôøi ta thaáy coù hai nhoùm vi khuaån lactic chuyeån hoùa ñöôøng hoaøn toaøn khaùc nhau: Vi khuaån lactic dò hình Vi khuaån lactic ñoàng hình Vi khuaån lactic dò hình Khi tieán haønh leân men caùc dung dòch ñöôøng. Caùc vi khuaån lactic dò hình thöôøng taïo ra löôïng acid lactic khoâng lôùn laém. Ngoaøi ra chuùng coøn taïo ra moät soá saûn phaåm khaùc nhö acid acetic, acid propionic, ethanol, CO2. Moät soá gioáng vi khuaån lactic dò hình Lactobacillus pasteurianus: Thuoäc tröïc khuaån gram(+) Kích thöôùc: roäng 0,5 -1 mm, daøi 7,0 - 35mm Trong thieân nhieân chuùng toàn taïi daïng rieâng leû, khoâng di ñoäng. Coù khaû naêng leân men leân men ñöôïc arabinose, glucose, fructose, galactose… Trong quaù trình leân men taïo moät loaït saûn phaåm nhö CO2, alcobol, acid lactic, acid acetic, acid formic. Nhieät ñoä thích hôïp laø 29-33oC pH thích hôïp 8,0 Lactobacillus brevis Thuoäc loaïi tröïc khuaån gram (+) Kích thöôùc roäng 0,7 - 10mm, daøi 2,0 - 4,0mm Trong thieân nhieân chuùng lieân keát thaønh chuoãi, khoâng di ñoäng. Trong quaù trình phaùt trieån, chuùng coù theå söû duïng lactat canxi nhö nguoàn cung caáp cacbon. Chuùng coù khaû naêng leân men caùc loaïi ñöôøng nhö arbinose, xylose, glucoso, fructose, galactose, maltose. Nhieät ñoä phaùt trieån toái ña laø 30oC. Vi khuaån coù nhieàu trong söõa, trong kefin. Trong döa chua. Lactobacillus lycopessici Thuoäc tröïc khuaån gram(+) Trong thieân nhieân chuùng toàn taïi töøng ñoâi moät Chuùng coù khaû naêng taïo baøo töû Trong quaù trình leân men ñöôøng, chuùng taïo ra coàn, acid lactic, acid acetic vaø CO2. Streptococcus cumoris Thuoäc loaøi caàu khuaån, trong thieân nhieân chuùng toàn taïi thaønh daïng chuoãi daøi. Thuoäc gram (+) Nhieät ñoä cho chuùng thích hôïp phaùt trieån laø 30oC Chuùng khoâng phaùt trieån ñöôïc ôû noàng ñoä NaCl 4% Khi leân men ñöôøng taïo acid acetic, diacetyl, CO2 Chuùng coù khaû naêng taïo ra nhöõng chaát khaùng khuaån. Streptococcus falcalis Chuùng taïo thaønh chuoãi teá baøo hình caàu, gram (+) Nhieät ñoä sinh tröôûng 10 – 450C Coù khaû naêng chòu ñöôïc noàng ñoä NaCl 5% Coù khaû naêng leân men ñöôøng glucose, maltose, lactose, trehalose, sihicin, manritol vaø rorbitol Taát caû caùc vi khuaån lactic dò hình thöôøng thieáu 2 loaïi enzym quan troïng: enzym aldolase vaø enzym trisophophatizomerase. Do ñoù trong giai ñaàu cuûa quaù trình leân men, chuùng ñöôïc tieán haønh theo con ñöôøng pentose - photphat Vi khuaån lactic ñoàng hình Laø vi khuaån trong teá baøo cuûa chuùng coù chöùa enzym aldolase vaø enzym triosophotphatizomerase. Khi tieán haønh leân men caùc loaïi ñöôøng chuùng chuû yeáu taïo ra acid lactic. Moät soá gioáng vi khuaån ñieån hình sau: Lactobacillus acidophilus Chuùng thuoäc tröïc khuaån, coù kích thöôùc: roäng 0,6 - 0,9 mm, daøi 1,5 - 6,0 mm. Trong thieân nhieân chuùng toàn taïi rieâng leû. Ñoâi khi chuùng taïo thaønh nhöõng chuoãi ngaén. Chuùng thuoäc nhoùm vi khuaån gram (+) vaø coù khaû naêng chuyeån ñoäng. Chuùng coù khaû naêng leân men caùc loaïi ñöôøng nhö glucose, fructose, galactose, mannose, maltose, saccharose ñeå taïo ra acid lactic. Chuùng hoaøn toaøn khoâng coù khaû naêng leân men xylose, arabinose, rahamnose, glycerol, sorbitol, dulcitol, enositol. Trong quaù trình leân men chuùng taïo ra caû hai loaïi ñoàng phaân quang hoïc cuûa acid lactic. Nhieät ñoä phaùt trieån toái öu laø 45 - 50oC. Lactobacillus bulgaricus Thuoäc loaøi tröïc khuaån coù kích thöôùc raát daøi, lieân keát vôùi nhau taïo thaønh chuoãi, gram (+). Chuùng khoâng coù khaû naêng di chuyeån. Coù khaû naêng leân men ñöôïc caùc loaïi ñöôøng glucose, lactose, galactose. Khoâng coù khaû naêng leân men xylose, arabinose, sorbose, dulcitol, mannitiol, dectrin, inulin. Chuùng khoâng coù khaû naêng taïo ra initrit töø nitrate. Nhieät ñoä phaùt trieån 45 - 50oC. Lactobacillus bifdus Tröïc khuaån raát nhoû, kích thöôùc trung bình khoaûng 4mm. Khoâng coù khaû naêng di ñoäng, thuoäc gram(+). Nhieät ñoä phaùt trieån toát nhaát cuûa vi khuaån naøy laø 37oC. Chuùng coù khaû naêng leân men caùc loaïi ñöôøng glucose, fructose, galactose, saccharose, inulin, dextrin. Lactobacillus casei Tröïc khuaån nhoû, kích thöôùc raát ngaén. Chuùng coù theå taïo thaønh chuoãi, khoâng chuyeån ñoäng, gram (+). Chuùng coù khaû naêng leân men ñöôïc caùc loaïi ñöôøng glucose, fructose, mannose, galactose, maltose, lactose, salicin. Trong quaù trình leân men chuùng taïo ra D - acid lactic. Nhieät ñoä phaùt trieån toái öu laø 38 - 40oC. Ngoaøi ra coøn moät soá vi khuaån khaùc nhö: Lactobacillus causaciccus, Lactobacillus leichmannii, Lactobacillus helveticcus, Lactobacillus helveticcus, Lactobacillus thermophillus… Quy trình saûn xuaát 90 oC pH = 10 - 11 Boå sung voâi Men 2.5 – 3 % Baõ nho EÙp trích ly Ñun noùng Loïc Leân men Laéng caën vaø sinh khoái vi sinh vaät Taïo tuûa lactat canxi Laøm tan tuûa Loïc Saûn phaåm Boå sung voâi H2SO4 Hieän nay, ngöôøi ta saûn xuaát acid lactic theo 2 phöông phaùp: Phöông phaùp truyeàn thoáng Phöông phaùp hieän ñaïi Coâng ngheä truyeàn thoáng saûn xuaát acid lactic Theo phöông phaùp truyeàn thoáng, coâng ngheä saûn xuaát acid lactic phaûi qua 3 giai ñoaïn chính: Chuaån bò moâi tröôøng leân men. Ñieàu khieån quaù trình leân men. Taïo lactat canxi vaø thu nhaän acid lactic. Chuaån bò moâi tröôøng leân men Tröôùc tieân, maät ræ caàn phaûi ñöôïc xöû lyù ñeå taåy maøu vaø taùch caùc chaát keo coù trong maät ræ. Ñeå xöû lyù maøu, ngöôøi ta duøng than hoaït tính. Tröôùc tieân, maät ræ caàn ñöôïc laøm loaõng theo tyû leä 1:3, sau ñoù cho chaûy qua coät than hoaït tính. Than hoaït tính seõ haáp phuï chaát maøu, khi ñoù dung dòch maät ræ seõ saùng maøu hôn. Sau ñoù, ngöôøi ta laøm loaõng maät ræ ñeán noàng ñoä chaát khoâ 15% vaø duøng H2SO4 5% theo khoái löôïng dung dòch ñeå acid hoùa moâi tröôøng. H2SO4 coù yù nghóa raát quan troïng trong quaù trình xöû lyù maät ræ: H2SO4 nhö moät chaát ñieàu hoøa pH, H2SO4 nhö moät chaát phaù vôõ heä keo vaø H2SO4 nhö moät chaát chuyeån hoùa ñöôøng saccharose thaønh ñöôøng nghòch ñaûo giuùp quaù trình leân men sau naøy toát hôn. Trong giai ñoaïn naøy, ngöôøi ta ñun dung dòch ñeán 90 - 95oC trong 6 giôø. Tieáp tuïc ngöôøi ta pha loaõng dung dòch ñöôøng xuoáng coøn 5 - 10% ñöôøng vaø ñieàu chænh pH ngöôïc laïi ñeán 6,3 - 6,5. Ngöôøi ta laøm nguoäi dung dòch ñöôøng xuoáng 50oC vaø bôm chuùng vaøo thuøng leân men ñeå tieán haønh quaù trình leân men. Giai ñoaïn leân men lactic Vi khuaån lactic ñaõ ñöôïc nuoâi caáy rieâng ôû phaân xöôûng nhaân gioáng. Khi löôïng gioáng ñaûm baûo veà soá löôïng teá baøo (khoaûng x.106 teá baøo/1 ml), ngöôøi ta chuyeån gioáng vaøo thuøng leân men vôùi tyû leä gioáng 2,5 - 3%. Trong saûn xuaát lactic, ngöôøi ta thöôøng söû duïng caùc loaøi vi khuaån lactic ñoàng hình, trong ñoù vi khuaån Lactobacillus delbruckii ñöôïc söû duïng nhieàu hôn caû. Ñoái vôùi vi khuaån naøy, ngöôøi ta thöôøng duy trì nhieät ñoä trong suoát quaù trình leân men laø 50oC, pH duy trì ôû 5 - 6, thôøi gian leân men 7 - 10 ngaøy. Tuy nhieân, nhöõng ñieàu kieän leân men treân coù theå thay ñoåi tuøy theo gioáng vi khuaån lactic maø ta söû duïng trong saûn xuaát. Trong quaù trình leân men, ngöôøi ta thöôøng söû duïng voâi mòn ñeå trung hoøa löôïng acid ñöôïc taïo thaønh nhaèm traùnh hieän töôïng acid hoùa dung dòch leân men vaø taïo ra lactat canxi. Haøng ngaøy, ngöôøi ta thöôøng cho voâi mòn vaøo 3 - 4 laàn moät ngaøy. Soá löôïng CaCO3 cho vaøo tuøy thuoäc vaø löôïng acid lactic ñöôïc taïo thaønh. Soá löôïng naøy cho vaøo dòch leân men ñuû ñeå trung hoøa löôïng acid lactic, duy trì pH trong dòch leân men ôû möùc ñoä 5 - 6. Trong quaù trình leân men ngöôøi ta tieán haønh khuaáy troän lieân tuïc moâi tröøông. Nhieàu tröôøng hôïp, ngöôøi ta tieán haønh thoåi khí. Khi thoåi khí löôïng acid lactic taïo ra cao hôn nhieàu so vôùi khoâng thoåi khí. Giai ñoaïn taïo lactat caxi vaø thu nhaän acid lactic Sau khi leân men xong, dung dòch leân men ñöôïc ñun noùng ñeán 80 - 90oC. Ngöôøi ta duøng CaCO3 ñieàu chænh pH cuûa dòch leân men ñeán 10 - 11. Giöõ yeân pH naøy trong khoaûng thôøi gian 3 - 5 giôø. Trong thôøi gian naøy, caùc chaát laéng vaø sinh khoái vi khuaån seõ laéng xuoáng ñaùy. Ngöôøi ta loaïi chaát laéng naøy. Sau ñoù dòch trong ñöôïc loïc baèng maùy loïc khung baûn ôû nhieät ñoä 70 - 80oC. Sau khi loïc xong, toaøn boä dòch leân men ñöôïc chuyeån qua thieát bò taïo keát tuûa lactat canxi. Quaù trình taïo keát tuûa lactat canxi phaûi maát töø 10 - 16 giôø. Keát thuùc quaù trình keát tuûa ngöôøi ta cuõng ñem loïc baèng maùy loïc khung baûn. Ngöôùi ta ñeå rieâng keát tuûa vaø dòch loïc. Dòch loïc ñöôïc ñem ñi coâ ñaëc laïi vaø tieán haønh keát tuûa laïi moät laàn nöõa ñeå thu hoài toaøn boä löôïng canxi lactat coù trong dòch leân men. Phaàn keát tuûa naøy ñöôïc troän chung vôùi phaàn tröôùc vaø ñem sang thieát bò thu nhaän acid lactic. Ñeå thu nhaän acid lactic, ngöôøi ta cho H2SO4 vaøo phaàn tuûa. Khi ñoù phaûn öùng seõ xaûy ra taïo CaSO4 keát tuûa vaø dung dòch chöùa acid lactic (C3H6O3) theo phöông trình phaûn öùng sau: Ca(C3H5O3) + H2SO4 CaSO4 ¯ + 2C3H5O3 Dung dòch acid lactic ñöôïc ñem ñi khöû maøu baèng thanh hoaït tính vaø ñem coâ ñaëc chaân khoâng ñeå thu nhaän acid lactic tinh khieát. Coâng ngheä hieän ñaïi saûn xuaát acid lactic Do nhu caàu veà acid lactic ngaøy caøng taêng neân nhieàu coâng ty sinh hoïc treân theá giôùi ñaõ coá gaéng tìm ra nhöõng coâng ngheä môùi nhaèm naâng cao hieäu suaát vaø naêng suaát, ñoàng thôøi giaûm giaù thaønh saûn phaåm. Ñaõ xuaát hieän moät soá coâng ngheä môùi saûn xuaát acid lactic, caùc coâng ngheä naøy döïa vaøo nhöõng thaønh töïu cuûa vaät lyù vaø hoùa hoïc. Phöông phaùp thaåm tích ñieän vaø trao ñoåi ion Phöông phaùp naøy khaùc vôùi phöông phaùp truyeàn thoáng ôû 2 noäi dung: Thay ñoåi gioáng vaø moâi tröôøng leân men Thay ñoåi phöông phaùp thu nhaän acid lactic Gioáng vaø moâi tröôøng leân men Moâi tröôøng leân men trong phöông phaùp naøy bao goàm: Dung dòch chöùa ñöôøng: 40 – 100 ñöôøng trong 1000 ml 1% daàu baép thoâ 1 – 4% nöôùc chieát baép Ngöôøi ta coøn boå sung khaù nhieàu loaïi khoaùng vi löôïng vaøo moâi tröôøng leân men Ñieàu kieän leân men: Nhieät ñoä leân men: 40 – 500C Ñieàu chænh pH trong suoát quaù trình leân men laø 4,8 – 5,7 baèng NaOH Gioáng duøng trong quaù trình leân men laø gioáng Lactobacillus acidophilus. Löôïng gioáng cho vaøo ñeå leân men laø 5% so vôùi dung dòch leân men. Phöông phaùp thu nhaän acid lactic Sau khi leân men, ngöôøi ta duøng Na2CO3 ñöa dung dòch leân men ñeán pH = 6,5 vaø thöïc hieän caùc ñieàu kieän cho vieäc taïo thaønh lactat canxi nhö phöông phaùp truyeàn thoáng. Toaøn boä dung dòch, caû phaàn lactat vaø sinh khoái ñöôïc ñöa vaøo thieát bò thaåm tích ñieän (electro dialysis) ñeå thu nhaän lactat canxi ôû daïng loûng vaø sinh khoái vi sinh vaät. Sinh khoái vi sinh vaät coù khaû naêng leân men seõ ñöôïc chuyeån ngöôïc laïi ñeå leân men meû keá tieáp. Lactat canxi ñöôïc coâ ñaëc chaân khoâng vaø ñöôïc chuyeån sang maùy thaåm tích ñieän trích ly (water splitting alactrodialysis) ñeå thu nhaän acid lactic tinh khieát. Dung dòch acid lactic seõ ñöôïc ñöa qua coät trao ñoåi ion ñeå taùch caùc cation Na+ vaø caùc cation khaùc (coät trao ñoåi ion thöù nhaát coù nhaõn hieäu Amberlite IR-120 pkus cuûa haõng Rohm and Hass). Ôû coät trao ñoåi ion thöù hai (coät naøy coù nhaõn hieäu Amberlite IR-94 cuõng cuûa haõng treân) seõ taùch caùc anion vaø nhöõng hôïp chaát chöùa nitô Acid lactic sau khi qua 2 coät loïc naøy coù ñoä tinh khieát ñaït 99% Phöông phaùp thu nhaän acid lactic ôû pH > pKa Ñaàu tieân, ngöôøi ta cho dung dòch leân men tieáp xuùc vôùi chaát haáp thuï alamin 336 (tricaprylylamin hoøa tan trong methyl isobutylketone). Tieáp ñeán, chaát haáp thuï seõ tieáp xuùc vôùi amoniac vaø trialkylamin phaân töû thaáp laø trimethylamin (TMA). TMA seõ taïo thaønh trimethylamonium (TMA)m, sau ñoù TMA vaø hôi nöôùc seõ ñöôïc taùi söû duïng, coøn acid lactic seõ ñöôïc thu nhaän theo phöông trình sau: CH3CHOHCOOHN(CH3)3 ® CH3CHOHCOOH + N(CH3)3 + H2O Phöông phaùp taùch pha Acid lactic ñöôïc chuyeån thaønh lactat canxi ôû dung dòch leân men. Dung dòch naøy ñöôïc chuyeån qua thieát bò loïc. Phaàn sinh khoái ñöôïc taùi söû duïng. Phaàn lactat hoøa tan ñöôïc coâ ñaëc ñeán khoaûng 40 – 70% khoái löôïng ban ñaàu. (Ngöôøi ta ñieàu chænh pH baèng NaCO3 ñeán pH = 6,0 – 6,5 ñeå taïo ra lactat natri) Lactat natri ñöôïc ñöa vaøo thieát bò chöùa trialkylamin vaø khí CO2 ôû aùp suaát 75 PSI. Luùc naøy dung dòch seõ taïo thaønh 2 pha: Pha höõu cô goàm chaát haáp thuï acid lactic. Pha hoøa tan goàm muoái cacbonate natri vaø acid cacbonic. Ngöôøi ta thu hoài acid lactic töø pha höõu cô baèng phöông phaùp chöng caát chaân khoâng vôùi aùp suaát 2 – 10 mmHg, ôû nhieät ñoä 80 – 2400C. Chæ tieâu chaát löôïng Noàng ñoä cuûa acid lactic trong kieåm nghieäm khoâng thaáp hôn 95%. Chloride khoâng vöôït quaù 0.1%. Citric, oxalic, phosphoric vaø tartaric acid ñaït tieâu chuaån. Cyanide khoâng vöôït quaù 5mg/kg. Kim loaïi naëng (chì) khoâng vöôït quaù 10mg/kg. Saét khoâng vöôït quaù 10mg/kg. Phaàn caën khoâng vöôït quaù 0.1%. Ñöôøng soùt ñaït tieâu chuaån. Sulfate khoâng vöôït quaù 0.25%. ÖÙng duïng Acid lactic ngaøy caøng ñöôïc söû duïng nhieàu trong coâng ngheä thöïc phaåm, trong y hoïc vaø trong noâng nghieäp.Nhöõng höôùng öùng duïng cô baûn goàm: ÖÙng duïng acid lactic trong coâng ngheä thöïc phaåm: Vi khuaån lactic la nhoùm vi khuaån coù raát nhieàu trong thieân nhieân, vì theá chuùng tham gia vaøo taát caû hoaït ñoäng soáng cuûa con ngöôøi, trong ñoù ñaëc bieät quan troïng laø cheá bieán thöïc phaåm. ÖÙng duïng ñeå saûn xuaát döa chua: Quaù trình muoái chua rau, quaû chính laø quaù trình hoaït ñoäng soáng cuûa vi khuaån lactic vaø vi khuaån acetic. Trong quaù trình phaùt trieån cuûa chuùng,trong rau quaû , khi leân men seõ taïo ra acid lactic vaø acid acetic cuøng moät soá loaïi acid höõu cô khaùc. Caùc acid höõu cô naøy laøm giaûm pH cuûa dòch, choáng laïi hieän töôïng gaây thoái rau, quaû. Maët khaùc, nhôø coù löôïng acid höõu cô ñöôïc taïo thaønh seõ laøm taêng höông vò cuûa khoái uû chua rau, quaû. Chính vì theá, ngöôøi ta cho raèng muoái chua rau, quaû vöøa mang yù nghóa cheá bieán, vöøa mang yù nghóa baûo quaûn. ÖÙng duïng ñeå laøm chua quaû: Tröôùc ñaây, ngöôøi ta thöôøng söû duïng acid acetic ñeå ngaâm chua quaû. Sau naøy ngöôøi ta söû duïng acid lactic ñeå ngaâm chua quaû. Phöông phaùp thay theá naøy toû ra raát hieäu quaû vì chuùng ít laøm thay ñoåi maøu töï nhieân cuûa quaû vaø vaãn ñaûm baûo chaát löôïng cuûa quaû ngaâm chua. ÖÙng duïng trong saûn xuaát töông: Saûn xuaát töông theo phöông phaùp cuûa ngöôøi mieàn Baéc (Vieät Nam) coù giai ñoaïn ngaû nöôùc ñaäu sau khi rang . Quaù trình ngaû nöôùc ñaäu xaûy ra nhieàu phaûn öùng sinh hoùa khaùc nhau, trong ñoù coù quaù trình leân men lactic taïo pH thích hôïp cho saûn xuaát vaø laøm taêng höông vò cho saûn phaåm. ÖÙng duïng trong saûn xuaát ñaäu phuï: Trong saûn xuaát ñaäu phuï coù giai ñoaïn keát tuûa protein cuûa ñaäu. Phöông phaùp truyeàn thoáng thöôøng duøng laøm laø nöôùc chua (chöùa vi khuaån lactic) ñeå taïi keát tuûa (nhôø pH giaûm ñeán pH ñaúng ñieän cuûa protein ñaäu naønh). Öùng duïng ñeå saûn xuaát caùc saûn phaåm leân men töø söõa Trong saûn xuaát caùc loaïi söõa chua ñeàu coù söû duïng quaù trình leân men lactic. Nhôø coù quaù trình chuyeån hoùa ñöôøng thaønh acid lactic maø casein ñöôïc keát tuûa vaø taïo cho saûn phaåm coù höông vò ñaëc tröng. ÖÙng duïng ñeå uû thöùc aên gia suùc Veà nguyeân taéc, uû caùc loaïi coû vaø laù caây laøm thöïc phaåm gia suùc cuõng gioáng nhö coâng ngheä saûn xuaát döa chua. Quaù trình leân men lactic xaåy ra laøm taêng giaù trò dinh döôõng vaø khaû naêng baûo quaûn coû, laù caây cho gia suùc. ÖÙng duïng trong y hoïc: Quaù trình leân men lactic vaø acid lactic ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong y hoïc. ÖÙng duïng vi khuaån lactic ñeå chöõa beänh ñöôøng ruoät; Thöïc ra vieäc öùng duïng naøy ñaõ ñöôïc Vieät Nam öùng duïng töø laâu. Khi ngöôøi ta bò tieâu chaûy, thaày thuoác khuyeân haøng ngaøy uoáng 1-2 cheùn nöôùc döa chua. Phöông phaùp naøy toû ra raát hieäu nghieäm trong ñieàu kieän ngaønh döôïc chöa phaùt trieån. Döïa vaøo hieäu quaû söû duïng vi khuaån lactic trong vieäc chöõa trò tieâu chaûy, Phaùp ñaõ saûn xuaát vaø ñöa ra thò tröôøng töø haøng chuïc naêm nay moät saûn phaåm mang teân laø Biolactyl. Saûn phaåm naøy chuyeân trò tieâu chaûy nhôø nhieàu vi khuaån lactic. ÖÙng duïng acid lactic theo pheùp chöõa vi löôïng ñoàng caân (homeopathy) Trong quaù trình vaän ñoäng cuûa cô theå, moâ cô hoaït ñoäng maïnh vaø trong moät thôøi gian daøi seõ gaây ra hieän töôïng meät moûi. Hieän töôïng meät moûi naøy xuaát hieän do caùc phaûn öùng sinh hoùa xaûy ra trong moâ cô, taïo ra acid lactic. Caùc thaày thuoác ñaõ taïo ra moät vò thuoác bao goàm acid lactic keát hôïp vôùi caây kim sa coù khaû naêng giuùp cô theå khoâng coøn meät moûi vaø coù khaû naêng laøm vieäc, hoaït ñoäng lieân tuïc trong thôøi gian daøi. ÖÙng duïng acid lactic trong phaãu thuaät chænh hình: Trong phaãu thuaät chænh hình, ngöôøi ta thöôøng söû duïng loaïi vaät lieäu coù teân laø purasorb. Purasorb laø moät hôïp chaát cao phaân töû ñöôïc saûn xuaát töø acid lactic. Thaønh phaàn cuûa purasorb bao goàm: lactides, glycolide, polylactides, polyglycolide, lactide/glycolie copolyme. Purasorb ñöôïc söû duïng nhö nhöõng ñònh ghim, gaén phaàn xöông laïi vôùi nhau; khi xöông ñònh hình, purasorb seõ töï tieâu huûy. ÖÙng duïng acid lactic trong nha khoa: Trong nha khoa coù 2 cheá phaåm ñöôïc söû duïng nhieàu laø Puramex vaø Puracal. Puramex bao goàm caùc thaønh phaàn sau: amulinium lactat, Fe-lactat, Mg-lactat, Mn-lactat, Zn-lactat. Coøn Puracal chæ coù lactat canxi. Caùc cheá phaåm naøy thöôøng laøm raêng khoûe hôn. ÖÙng duïng ñeå saûn xuaát vaät lieäu sinh hoïc (Biomaterials). Caùc nhaø khoa hoïc ñang nghieân cöùu taïo ra nhöõng vaät lieäu sinh hoïc duøng trong y hoïc baèng caùc copolyme cuûa acid lactic. Caùc copolyme naøy coù tính naêng raát gioáng nhöõng boä khung xöông ñoäng vaät. Höôùng naøy ñang ñöôïc nghieân cöùu vaø ngöôøi ta hi voïng trong töông lai noù seõ ñöôïc öùng duïng nhieàu. ÖÙng duïng trong saûn xuaát caùc loaïi söõa vaø boät giaøu canxi: Ngöôøi ta thöôøng boå sung lactat canxi vaøo thaønh phaàn söõa boät dinh döôõng, baùnh ngoït, baùnh nöôùng ñeå taêng löôïng canxi cho cô theå. ÖÙng duïng trong myõ phaåm: Caùc loaïi lactat kim loaïi ñöôïc söû duïng trong thaønh phaàn cuûa moät soá myõ phaåm chaêm soùc da nhö Punosal vaø cuûa haõng myõ phaåm Punac. Myõ phaåm naøy coù tacù duïng choáng laïi caùc vi sinh vaät coù treân beà maët da, laøm aåm vaø laøm saùng da. Moät soá öùng duïng khaùc cuûa acid lactic: Chaát deûo trong töông lai: Caùc phoøng thí nghieäm ñang nghieân cöùu loaïi chaát deûo môí thay theá cho chaát deûo cuõ khoù phaân huûy. Chaát deûo môùi naøy laø moät loaïi polyme ñöôïc goïi laø poly acid lactic (PLA). Ñoù laø saûn phaåm ñöôïc taïo ra töø phaûn öùng truøng hôïp acid lactic. Ngöôøi ta hi voïng trong töông lai, noù seõ thay chaát deûo ñöôïc saûn xuaát töø daàu moû vì tính chaát deã phaân huûy cuûa noù coù yù nghóa raát lôùn trong baûo veä moâi tröôøng. Coâng ty saûn xuaát, giaù caû Coâng ty saûn xuaát: Anhui BBCA&GALACTIC Lactic Acid Co., Ltd. (B&G) (Trung Quoác) Dlftz Chang Hing Kee Int'l Industry&Trade (Trung Quoác) Xi Pianguan Xinyuan Lacticacid (Trung Quoác) Yanshan Town Jianhu Jiangsu (Trung Quoác) Jiangxi Musashino Bio-Chem (Trung Quoác) Coâng ty phaân phoái: Coâng Ty Coå Phaàn Hoùa Chaát Môùi Vieät Nam Website: www.vietnamchemtech.com Giaù caû: 3 USD/ Kg saûn phaåm PHAÀN 2: RÖÔÏU - COÀN Giôùi thieäu: Etanol Laø chaát loûng, trong suoát, khoâng maøu, muøi vò ñaëc tröng Tyû troïng d = 0,79067; d =0,78927 Nhieät ñoä soâi: 78.350 C ( 760 mmHg) Haùo nöôùc, hoaø tan vôùi baát cöù tæ leä naøo trong nöôùc, glycerin, ester, benzen… Nguoàn nguyeân lieäu Nguoàn pheá lieäu Baõ taùo hoaëc baùnh taùo eùp laø phuï phaåm cuûa coâng nghieäp cheá bieán taùo. Smock vaø Neubert ñaõ cho bieát raèng trong baõ taùo chöùa khoaûng 9 – 22% ñöôøng vaø haøm löôïng ñöôøng khaùc nhau phuï thuoäc vaøo loaïi taùo vaø ñieàu kieän xöû lyù trong quaù trình cheá bieán. Baõ taùo khoâng phaûi laø nguoàn thöùc aên cho gia suùc vì noù coù haøm löôïng protein thaáp vaø noù mang tính thôøi vuï. Hieän taïi chæ moät phaàn nhoû baõ taùo ñöôïc söû duïng nhö laø moät thaønh phaàn trong thöùc aên gia suùc vaø phaàn coøn laïi ñöôïc vöùt boû nhö laø pheá lieäu raén. Vieäc vöùt boû nhöõng pheá lieäu naøy ñang laø vaán ñeà nghieâm trong cuûa moâi tröôøng. Vì vaäy söû duïng baõ taùo ñeå saûn xuaát röôïu ñöôïc quan taâm raát nhieàu Söû duïng caùc nguoàn pheá lieäu giaøu tinh boät khaùc: voû khoai taây … Vi sinh vaät: Söû duïng naám men Sacchomyces cerevisiae Vi khuaån Zymomonas mobilis Quy trình saûn xuaát Baõ taùo, khoai taây EÙp Leân men Chöng caát Chuaån bò moâi tröôøng leân men Coàn Naám men S.cerevisia Boå sung voâi Saûn xuaát ethyl alcohol töø baõ taùo vôùi söï leân men cuûa Saccharomyces cerevisiae. Hôn 43g ethanol coù theå ñöôïc saûn xuaát ra töø 1kg baõ taùo ñöôïc leân men ôû 300C trong 24h. Hieäu suaát quaù trình khoaûng 89%. Tieâu chuaån cuûa söï saûn xuaát röôïu trong nghieân cöùu naøy ñöôïc ñaët ra nhö sau: moät phaàn (800g) baõ taùo vaø 25ml maãu chuûng naám men (4g, khoái löôïng khoâ) ñöôïc troän hoaøn toaøn vaø ñöôïc chuyeån khoaûng 0.5 gallon (3.785lít) bình Mason (Hazel-Atlas Glass Co.,Wheeling, W.Va.). Nhöõng bình naøy ñöôïc ñoùng naép vôùi nuùt chai cho pheùp CO2 thoaùt ra ngoaøi. Quaù trình leân men trong suoát thôøi gian 96h ôû 30oC döôùi ñieàu kieän tónh. Cuoái quaù trình leân men, haøm löôïng röôïu coàn cuûa baõ taùo leân men ñöôïc xaùc ñònh baèng pheùp ghi saéc kyù khí vaø löôïng ñöôøng ñöôïc phaân tích nhö glucose bôûi phöông phaùp phenol-sulfuric cuûa Dubois et al. Nhieät ñoä leân men aûnh höôûng tôùi söï leân men röôïu cuûa baõ taùo trong ñoù söï tieâu thuï ñöôøng vaø söï saûn xuaát ra röôïu ôû 30oC toát hôn ôû nhöõng nhieät ñoä thaáp hôn. ÔÛ 30oC söï leân men röôïu cuûa baõ taùo hoaøn thaønh trong 24h. Löôïng ñöôøng luùc ban ñaàu 10,2% giaûm xuoáng khoâng lôùn hôn 0,4%, vaø söï taäp trung cuoái cuøng cuûa ethyl alcohol hôn 4,3% troïng löôïng. Hình 3 : Söï aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä leân söï saûn xuaát röôïu töø baõ taùo. Caùc bieåu töôïng:; 300C; , nhieät ñoä phoøng (22 – 250C); , 150C Chæ tieâu chaát löôïng: Baûng 6 : Tieâu chuaån röôïu töø baõ taùo Röôïu % troïng löôïng Methy 0.033 Ethyl 4.3 Isobutyl 0.012 Isoamyl 0.009 ÖÙng duïng: Saûn xuaát caùc loaïi nöôùc uoáng chöùa ethanol (vodka,liqueur, vang), acid acetic… Saûn xuaát thuoác saùt truøng Saûn xuaát ra caùc dung moâi höõu cô Saûn xuaát ra xaêng sinh hoïc: chuyeån coàn kyõ thuaät 96% thaønh hoãn hôïp nhieân lieäu vôùi thaønh phaàn ester, ceton, alcohol (khoâng coøn nöôùc) ñeà pha vôùi xaêng vôùi tyû leä 50/50, Ñaây laø keát quaû nghieân cöùu cuûa caùc nhaø khoa hoïc Vieän Di truyeàn Noâng nghieäp, Trung taâm Moâi tröôøng Envipro (TP Hoà Chí Minh), Coâng ty TNHH Sôn Haø (Bình Ñònh) vaø Coâng ty CP Phongsan (TP Hoà Chí Minh) Giaù xaêng sinh hoïc C95: 7.800 ñoàng/lít (so vôùi giaù A92 laø 9.500 ñoàng/lít) PHAÀN 3: THÖÙC AÊN GIA SUÙC THÖÙC AÊN GIA SUÙC TRUYEÀN THOÁNG Nguoàn nguyeân lieäu: Quaû döùa ngoaøi vieäc duøng ñeå cheá bieán xuaát khaåu, thì nhöõng phuï phaåm coøn laïi nhö: choài ngoïn, baû döùa…thaäm chí nhöõng laù döùa ñaày gai cuõng coù theå söû duïng laøm thöùc aên cho gia suùc nhai laïi nhö traâu boø. Nguoàn thöùc aên chaên nuoâi naøy hieän ít ñöôïc chuù yù söû duïng, coøn ñeå laõng phí raát lôùn. Phuï phaåm döùa bao goàm choài, ngoïn cuûa quaû döùa, voû cöùng ngoaøi, nhöõng vuïn naùt trong quaù trình cheá bieán döùa, baõ döùa eùp vaø toaøn boä laù cuûa caây döùa. Haøng naêm loaïi phuï phaåm naøy ôû caùc noâng tröôøng döùa vaø caùc cô sôû cheá bieán döùa raát lôùn. Öôùc tính 1ha döùa phaù ñi ñeå troàng laïi sau 2 vuï thu quaû seõ ñeå laïi 50 taán laù döùa; 1 taán döùa ñöa vaøo cheá bieán theo quy trình cheá bieán döùa ñoâng laïnh cho 0,25 taán chính phaåm vaø 0,75 taán phuï phaåm, töùc laø cöù 4kg döùa nguyeân lieäu cho 1kg thaønh phaåm; 1 taán döùa ñöa vaøo cheá bieán theo quy trình ñoùng hoäp ñöôïc 0,35 taán chính phaåm vaø 0,65 taán phuï phaåm. Phuï phaåm döùa coù haøm löôïng chaát xô cao, ngheøo protein neân coù theå söû duïng laøm thöùc aên cho traâu boø vôùi tyû leä thích hôïp. Beân caïnh ñoù, phuï phaåm döùa coù haøm löôïng ñöôøng deã tan cao, thuaän lôïi cho quaù trình leân men, neân coù theå uû chua laøm thöùc aên ñeå thay theá moät phaàn thöùc aên thoâ xanh trong khaåu phaàn aên cuûa gia suùc.  Quy trình saûn xuaát: Caùch uû chua phuï phaåm döùa. Coâng thöùc uû: Coù theå aùp duïng moät trong caùc coâng thöùc uû sau: 75% choài ngoïn döùa + 25% voû vaø baõ döùa + 0,5% muoái aên. 100% choài ngoïn, thaân vaø laù döùa + 0,5% muoái aên. 100% voû vaø baû döùa eùp + 0,5% muoái aên. 50% choài ngoïn vaø phuï phaåm khaùc + 50% caây ngoâ + 0,5% muoái aên. Caùch uû: Hoá uû: Hoá uû ñöôïc xaây noåi treân maët ñaát, treân coù maùi che. Kích thöôùc hoá uû tuyø theo quy moâ töøng ñaøn gia suùc. Hoä gia ñình coù theå taän duïng beå chöùa nöôùc hoaëc oâ chuoàng lôïn laøm hoá uû. Ngoaøi ra coù theå duøng tuùi nylon ñeå uû, coù theå taän duïng caùc voû bao phaân ñaïm laøm tuùi uû, beân ngoaøi tuùi nylon laø bao vaûi sôïi chaéc. Tieán haønh: UÛ trong hoá: Caét nguyeân lieäu vôùi ñoä daøi töø 3 ñeán 5cm, raûi thaønh töøng lôùp daøy 20cm, sau khi raûi xong moät lôùp laïi raéc muoái aên moät laàn. sau khi raûi ñöôïc vaøi lôùp phaûi duøng ñaàm neùn chaët ñeå khoâng khí khoâng coøn trong hoá uû, phuû nylon leân maët hoá uû, treân cuøng ñoå moät lôùp ñaát daøy töø 30 ñeán 40cm. UÛ trong tuùi nylon: Nguyeân lieäu ñöôïc caét vôùi ñoä daøi nhoû hôn caùch uû treân, khoaûn töø 2 deán 3cm, raûi thaønh töøng lôùp daøy 15cm, sau khi raûi xong moät lôùp laïi raéc muoái aên moät laàn. Sau vaøi lôùp laïi neùn chaët. Khi tuùi ñaày duøng daây buoäc chaët mieäng tuùi, roài buoäc chaët mieäng bao taûi. Caùc tuùi ñöôïc xeáp döïng ñöùng roài choân xuoáng döôùi ñaát hoaëc xeáp choàng leân nhau ôû nôi khoâ raùo, thoaùng maùt, traùnh aùnh naéng chieáu tröïc tieáp vaøo bao ñaõ uû. Cho aên: Sau khi uû 3 tuaàn coù theå laáy duøng laøm thöùc aên cho traâu boø cuøng vôùi caùc loaïi thöùc aên khaùc. Coù theå duøng phuï phaåm döùa uû chua ñeå thay theá töø 40 ñeán 60% löôïng thöùc aên thoâ xanh (ví duï nhö coû voi) trong khaåu phaàn cuûa gia suùc. Cho aên ñeán ñaâu laáy ñeán ñoù vaø sau khi laáy thöùc aên phaûi phuû kín laïi caån thaän ñeå traùnh laøm hoûng löôïng thöùc aên coøn laïi. THÖÙC AÊN GIA SUÙC - BIOMASS Giôùi thieäu Thöùc aên gia suùc biomass laø saûn phaåm giaøu protein ñöôïc saûn xuaát töø sinh khoái vi sinh vaät Nguoàn nguyeân lieäu Nguoàn cacbon: Caùc pheá lieäu chöùa ñöôøng nhö voû taùo, döùa pheá lieäu Caùc pheá lieäu chöùa nhieàu tinh boät: voû khoai taây… Vi sinh vaät; Vi khuaån: Lactobacillus fermentus, Bacillus subtilis... Naám men: Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis, Candida tropicalis… Naám sôïi: Asperillus oryzae, Rhizopous arrhizus… Quy trình saûn xuaát Thuyeát minh quy trình: Chuaån bò men gioáng Moâi tröôøng nhaân gioáng phaûi ñöôïc thanh truøng vaø laøm nguoäi tröôùc khi cho gioáng naám men vaøo hay chuyeån töø chu kyø tröôùc sang chu kyø sau Nhieät ñoä leân men laø 26-30oC pH dòch nuoâi laø 4 – 4.5 Thôøi gian nuoâi laø 10 – 24 giôø Nuoâi treân maùy laéc hay suïc khí voâ truøng tuøy theo dung tích bình nuoâi. Chuaån bò moâi tröôøng nuoâi caáy naám men Boå dung ure hay sunfat amoni haøm löôïng 0.15 – 0.25%, DAP haøm löôïng 0.25% cuõng nhö caùc hôïp chaát vi löôïng Chænh pH vaøo khoaûng 4 – 4.5 Nhieät ñoä: 26-30oC Nuoâi caáy naám men: 2 phöông phaùp Leân men coù boå sung cô chaát Leân men lieân tuïc Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình taïo sinh khoái naám men: Nhieät ñoä: topt = 26-30oC pH: pHopt = 4-4.5 Vieäc cung caáp oxy: Giai ñoaïn ñaàu (giai ñoaïn thích nghi) cung caáp löôïng vöøa ñuû Giai ñoaïn taêng tröôûng: giai ñoaïn naám men caàn nhieàu oxy nhaát, löôïng oxy caàn gaáp ñoâi giai ñoaïn ñaàu Giai ñoaïn caân baèng: giaûm löôïng oxy cung caáp. Noàng ñoä ñöôøng: khoaûng 2-4% Tyû leä gioáng caáy 5-10% so vôùi toång dòch leân men Xöû lyù phaù vôõ thaønh teá baøo Phöông phaùp vaät lyù Shock nhieät Taïo aùp suaát thaåm thaáu cao Phöông phaùp sinh hoïc protease Peptide Protein Acid amin protease Nhieät ñoä 48-52oC trong 24-30h Saûn phaåm Daïng paste W = 72-75% Daïng khoâ W < 10% Chæ tieâu chaát löôïng Baûng 7: Haøm löôïng chaát chính trong biomass Thaønh phaàn Haøm löôïng % (w/w) Protein > 40% Cacbohydrate Trung bình 44% Lipid < 4% Tro < 4% Xô < 2% PHAÀN 4: CAÙC SAÛN PHAÅM KHAÙC XANTHAN Xanthan laø 1 polysacharide ngoaïi baøo Saûn phaåm cuûa quaù trình leân men chìm cuûa vi khuaån Xanthomonas campestris Ñöôïc söû duïng nhö moät loaïi phuï gia thöïc phaåm ñeå ñieàu khieån ñoä nhôùt dung dòch Quy trình saûn xuaát: (quy moâ phoøng thí nghieäm) KHÍ SINH HOÏC (BIOGAS) Giôùi thieäu Khí sinh hoïc laø moät hoån hôïp khí ñöôïc saûn sinh töø söï phaân huûy nhöõng hôïp chaát höõu cô döôùi taùc ñoäng cuûa vi khuaån trng ñieàu kieän moâi tröôøng yeám khí,noù chieám tæ leä sau : CH4: 60-70% CO2: 30-40% Ngoaøi ra coøn coù moät soá khí khaùc vôùi soá löôïng khoâng ñaùng keå goàm: H2S,CO,O2,N2. Trong hoån hôïp khí sinh vaät,ta thaáy CH4 chieám soá löôïng lôùn vaø laø khí söû duïng chuû yeáu ñeå taïo ra naêng löôïng khí ñoát. Ñaëc tính cuûa khí CH4 CH4 chaát khoâng maøu khoâng muøi, khoâng muøi , nheï hôn khoâng khí . ÔÛ 200C , 1 atm, 1m3 khí CH4 coù troïng löôïng 0.716 kg , ñoát chaùy hoaøn toaøn 1m3 khí CH4 cho 5500 – 6000 Kcal. Ñaëc tính cuûa Biogas : Biogas: laø hoån hôïp khí ñöôïc sinh ra töø quaù trình phaân huyû sinh hoïc caùc chaát höu cô trong ñieàu kieän yeám khí nhôø caùc vi khaån sinh meâtan. Baûng : Thaønh phaàn khí biogas Chaát Kyù hieäu Haøm löôïng (%) Methane CH4 50-70 Carbon Dioxide CO2 30-40 Hydrogen H2 5-10 Nitrogen N2 1-2 Hôi nöôùc H2O 0.3 Hydrogen Sulphide H2S Daïng veát Biogas nheï hôn khoâng khí 20% , boác chaùy 650-7500C ,khi chaùy cho ngoïn löûa maøu xanh nhaït . Ñoát chaùy 1m3 Biogas sinh ra nhieät löôïng laø 20MJ . Trong moät beáp loø thoâng thöôøng noù cho hieäu quaû chaùy laø 60%. Troïng löôïng rieâng cuûa Biogas l aø 0.9-0.94 kg/m3 ,troïng löôïng rieâng naøy thay ñoài laø do tæ leä CH4 so vôùi caùc khí khaùc trong hoån hôïp . Khi tuùi Biogas hoaït ñoäng toát thì thaønh phaàn CH4 ñöôïc taïo ra nhieàu chính vì theá gas taïo ra chaùy toát. Khi tuùi Biogas hoaït ñoäng maøcoù O2 ( phaân huûy hieáu khí) thì löôïng CO2 trong hoån hôïp khí nhieàu seõ taïo gas chaùy khoâng toát , söùc noùng yeáu. Löôïng H2S chieám ít nhöng coù taùc duïng trong vieäc xaùc ñònh nôi hö hoûng cuûa tuùi ñeå söûa chöõa. Gas deã chaùy trong khoâng khí neáu ñöôïc hoaø laãn vôùi tæ leä töø 6-25% thì môùi coù theå chaùy ñöôïc , vì theá khi söû duïng gas naøy coù söï an toaøn cao .Neáu hoàn hôïp khí laø CH4 chæ chieám 60% thì 1m3 gas caàn 8m3 khoâng khí .Nhöng thöôøng caùc beáp loø chaùy toát caàn tæ leä gas/khoâng khí töø 1/9-1/10 Vieäc söû duïng gas töø Biogas an toaøn cao laø vì: AÙp löïc gas yeáu ( 3-10 cm nöôùc ) . Haøm löôïng CH4 trong hoån hôïp 60-70% khoâng ñuû gaây hoån hôïp noå Tröôùc khi hoån hôïp khí chaùy noù ñaõ ñöôïc hoøa laãn khoâng khí Vi khuaån sinh methane Nhöõng vi khuaån naøy taùc ñoäng leân caùc hôïp chaát höõu cô, sinh ra methane vaø caùc khí khaùc trong quaù trình hoaøn thaønh voøng ñôøi cuûa chuùng döôùi ñieàu kieän yeám khí. Coù nhieàu loaøi vi khuaån sinh methane khaùc nhau vaø ñaëc tính cuûa chuùng cuõng khaùc nhau tuøy theo töøng loaøi. Chuùng coù nhöõng thuoäc tính sinh lyù chung nhöng khoâng ñoàng nhaát veà hình thaùi teá baøo. Moät soá loaøi coù daïng hình roi, hình caàu hoaëc taäp trung thaønh töøng ñaùm hình caàu goïi laø ”sarcine”. Hoï vi khuaån sinh methane(Methanobacteriacea ) ñöôïc chia laøm 4 gioáng döïa treân söï khaùc bieät veà teá baøo(Alexander,1961) Vi khuaån hình roi: Loaïi khoâng baøo töû (Methanobacterium) Loaïi taïo baøo töû (Methanobacillus) Vi khuaån hình caàu: Loaïi taäp trung thaønh töøng ñaùm (Methanosarcina) Loaïi khoâng taäp trung (Methanococcus) Maët khaùc vi sinh vaät tham gia vaøo giai ñoaïn 1 cuûa quaù trình phaân huûy kò kí ñeàu thuoäc nhoùm vi khuaån bieán cellulose. Nhoùm vi khuaån naøy haàu heát coù caùc enzyme cellulosase vaø naèm raûi raùc trong caùc hoï haùc nhau. trong caùc hoï: Clostridium Plectridium Caduceus Endusponus Terminosponus Chuùng bieán döôõng ôû ñieàu kieän yeám khí cho ra: CO2, H2 vaø moät soá chaát tan trong nöôùc nhö: format , acetat, alcohol, methylamine. Tröø CO2 nhöõng chaát coøn laïi ñeàu coù khaû naêng cho electron vaø duøng ñeå laøm chaát dinh döôõng cho nhoùm vi khuaån yeám khí methane raát chuyeân bieät vaø ñöôïc nghieân cöùu kó bôûi W.E Bacal vaø caùc coäng taùc vieân ôû Myõ (1979). Nhoùm vi khuaån naø ñöôïc xeáp thaønh 3 boä,4 hoï,17 loaøi. Taát caû caùc vi khuaån naøy coù 2 coenzyme ñaëc thuø: Coenzyme M (2.mercaptoethan – Sulfonic - acid) Coenzym F420 (Moät loaïi flavin mononucleotide) Hai coenzyme naøy ñeàu laø reductase, nghóa laø chuùng thaûi electron töø nhöõng chaát cho electron ñeán 1 chaát khaùc ñeå khöû chaát ñoù. Ñieàu ñaëc bieät laø cho ñeán nay ngöôøi ta chæ tìm thaáy 2 coenzyme naøy coù ôû nhoùm vi khuaån sinh khí methane maø khoâng thaáy ôû nhoùm khaùc. Quy trình saûn xuaát Quaù trình taïo khí methane coù theå dieãn ra theo 2 con ñöôøng, moãi con ñöôøng goàm 2 giai ñoaïn nhö sau: Con ñöôøng thöù nhaát: Giai ñoaïn 1 : Söï acid hoùa cellulose: (C6H10O5)n + H2O → 3nCH3COOH Söï taïo muoái : Caùc bazô hieän dieän trong moâi tröôøng ( ñaëc bieät laø NH4OH ) seõ keát hôïp vôùi acid höõu cô. CH3COOH + NH4OH → CH3COONH4 + H2O Giai ñoaïn 2: Leân men methane do söï thuûy phaân cuûa muoái höõu cô. CH3COONH4 + H2O # CH4 + NH4OH + CO2 Con ñöôøng thöù hai: Giai ñoaïn 1 : Söï acid hoùa cellulose: (C6H10O5)n + nH2O → 3nCH3COOH Thuûy phaân acid taïo CO2 vaø H2 CH3COOH + 2 H2O → CO2 + 4H2 Giai ñoaïn 2: Methane ñöôïc toång hôïp töø moät soá tröïc khuaån khi söû duïng CO2 vaø H2 CO2 + 4H2 → CH4 + 2 H2O Nhö vaäy caû 2 con ñöôøng naêng suaát taïo khí methane phuï thuoäc vaøo quaù trình acid hoùa.Neáu quaù trình leân men quaù nhanh hoaëc dòch phaân coù nhieàu chaát lieân keát phaân töû thaáp seõ deã daøng thuûy phaân nhanh choùng ñöa ñeán tình traïng acid hoùa vaø ngöng treä quaù trình leân men methane. ÖÙng duïng: Naáu nöôùng: Caùch toát nhaát ñeå söû duïng khí vi sinh maø ta nhaän ñöôïc ñoù chính laø baïn duøng vaøo vieäc naáu nöôùng thöùc aên. Neáu thieát bò sinh khí cuûa baïn laøm vieäc toát, noù seõ saûn ra töông ñoái hieàu khí cho pheùp baïn naáu böõa aên chieàu. Baïn coù theå duøng khí vi sinh vôùi haàu heát caùc loaïi loø ñoát thoâng thöôøng, neáu nhö baïn ñieàu chænh ñöôïc löôïng thoâng khí thích hôïp vaø loø ñoát. Beân caïnh vieäc cung caáp naêng löôïng cho naáu nöôùngvaø thaép sang thì biogas coøn ñöôïc bieát ñeán nhö laø 1 loaïi nguyeân lieäu saïch coù theå ñöôïc öùng duïng trong caùc lónh vöïc khaùc nhau nhö chaïy maùy phaùt ñieän, sao traø, baûo quaûn traùi caây vaø aáp tröùng. Chaïy maéy phaùt ñieän Ñeå coù theå dung biogas cho moät ñoäng cô ñoát trong, ta phaûi ñoåi môùi ñoäng cô aáy ñoâi chuùt baèng caùch gaén theâm moät boä troän khí biogas vaøo boä cheá hoaø khí nguyeân thuyû cuûa ñoäng cô. Thí nghieäm ñaõ ñöôïc thöïc hieân treân moät ñoäng cô 4 thì khaù phoå bieán treân thò tröôøng Vieät Nam mang teân Shriram Honda EM650. Vaø keát quaû cho thaáybiogas coù theå thay theá hoaøn toaøn ñöôïc xaêng. Thöïc nghieäm cho thaáy 1 m3 biogas coù theå thay theá 0.85 lít xaêng. moät maùy phaùt ñieän 450 VA caàn 3 m3 cho 5 giôø vaän haønh lien ruïc vaø haàm biogas ñoù coù theå tích toái thieåu laø 10 m3. Löôïng ñieän saûn sinh ra coù theå thaép saùng 3 boùng ñeøn neon 100W (hoaëc 7 boùng ñeøn fluorescent 40W) vaø 2 thieát bò ñieän gia duïng nhö TV hoaëc radio 75W. Söû duïng baõ thaûi laøm ph6n boùn Khi khí bò ñoát chaùy hoaøn toaøn, chaát coøn laïi chaát coøn laïi trong thuøng sinh khí chæ laø baõ thaûi giaøu ñaïm. Noù khoâng coøn caùc muøi hoâi vaø vi truøng, kí sinh truøng ñaõ truù nguï trong caùc chaát thaûi ñoäng vaät, cuõng nhö trong coû daïi khoâng coøn gaây haïi nöõa. Ta coù theå duøng phaân naøy raûi treân caùnh ñoàng ñeå laøm toát cho caây coái. Khoâng ñem toaøn boä baõ thaûi ñoåvaøo moät choã maø chæ boùn moät chuùt ít khaép caùnh ñoàng, nhö vaäy taát caû caây troàng seõ moïc toát hôn PHUÏ LUÏC Acid acetic: Acid citric: Acid lactic: Röôïu taùo TAØI LIEÄU THAM KHAÛO Buøi AÙi, “Coâng ngheä leân men öùng duïng trong coâng ngheä thöïc phaåm”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Quoác gia TP. Hoà Chí Minh, 2005. Leâ Ngoïc Tuù (chuû bieân), “Hoùa sinh coâng nghieäp”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät, 2002. Nguyeãn Ñöùc Löôïng, “Vi sinh vaät trong coâng nghieäp (Coâng ngheä vi sinh taäp 2)”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Quoác gia Thaønh phoá Hoà Chí Minh, 2002. Nguyeãn Laân Duõng (chuû bieân), “Vi sinh vaät hoïc”, Nhaø xuaát baûn giaùo duïc, 2003. Nguyeãn Vaên Thoa - Nguyeãn Vaên Tieáp - Quaùch Ñónh, “Kyõ thuaät baûo quaûn vaø cheá bieán rau quaû”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät Haø Noäi, 1982. Quaùch Ñónh – Nguyeãn Vaên Tieáp – Nguyeãn Vaên Thoa, “Coâng ngheä sau thu hoaïch vaø cheá bieán rau quaû”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät Haø Noäi, 1996. Caùc trang web: