Khóa luận Nghiên cứu lên men acid acetic bằng dịch ép trái điều

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NOÂNG LAÂM TP.HOÀ CHÍ MINH BOÄ MOÂN COÂNG NGHEÄ SINH HOÏC ************* KHOÙA LUAÄN TOÁT NGHIEÄP NGHIEÂN CÖÙU LEÂN MEN ACID ACETIC BAÈNG DÒCH EÙP TRAÙI ÑIEÀU Ngaønh hoïc: COÂNG NGHEÄ SINH HOÏC Nieân khoùa: 2001 – 2005 Sinh vieân thöïc hieän: BUØI HOAØNG VAÊN Thaønh phoá Hoà Chí Minh Thaùng 9/2005 BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NOÂNG LAÂM TP.HOÀ CHÍ MINH BOÄ MOÂN COÂNG NGHEÄ SINH HOÏC ************* NGHIEÂN CÖÙU LEÂN MEN ACID ACETIC BAÈNG DÒCH EÙP TRAÙI ÑIEÀU Giaùo vieân höôùng daãn: Sinh vieân thöïc hieän: TS.TRÒNH VAÊN DUÕNG BUØI HOAØNG VAÊN Thaønh phoá Hoà Chí Minh Thaùng 9/2005 i LÔØI CAÛM TAÏ Chuùng toâi xin chaân thaønh caûm taï: Ban Giaùm hieäu tröôøng Ñaïi Hoïc Noâng Laâm thaønh phoá Hoà Chí Minh, Ban chuû nhieäm Boä Moân Coâng ngheä sinh hoïc, cuøng taát caû quyù thaày coâ ñaõ truyeàn ñaït kieán thöùc cho toâi trong suoát quaù trình hoïc taäp taïi tröôøng. TS. Trònh Vaên Duõng – giaûng vieân Tröôøng Ñaïi hoïc Baùch Khoa TP.Hoà Chí Minh ñaõ heát loøng höôùng daãn toâi trong suoát thôøi gian thöïc taäp toát nghieäp. Thaày Nguyeãn Só Xuaân AÂn, cuøng taát caû thaày coâ trong phoøng thí nghieäm Boä Moân Maùy vaø Thieát bò – Tröôøng Ñaïi hoïc Baùch Khoa TP.Hoà Chí Minh ñaõ heát loøng giuùp ñôõ toâi trong suoát quaù trình thöïc taäp taïi ñaây. Chaân thaønh caûm ôn baïn beø thaân yeâu cuûa lôùp CNSH 27 cuøng taát caû caùc baïn ngoaøi lôùp ñaõ ñoäng vieân, giuùp ñôõ toâi trong suoát trong thôøi gian thöïc hieän ñeà taøi naøy. Sinh vieân thöïc hieän Buøi Hoaøng Vaên ii TOÙM TAÉT BUØI HOAØNG VAÊN, Ñaïi hoïc Noâng Laâm TP. Hoà CHí Minh. Thaùng 9/2005. “NGHIEÂN CÖÙU LEÂN MEN ACID ACETIC BAÈNG DÒCH EÙP TRAÙI ÑIEÀU”. Hoäi ñoàng höôùng daãn: TS. TRÒNH VAÊN DUÕNG Ñeà taøi thöïc hieän treân ñoái töôïng laø quaû ñieàu. Hieän nay, ôû nöôùc ta dieän tích troàng ñieàu taêng raát nhanh do nhu caàu veà cheá bieán haït ñieàu taêng. Nhöng löôïng haït ñieàu thu hoaïch chæ chieám khoaûng 15%, trong khi 85% coøn laïi laø quaû ñieàu thì khoâng ñöôïc taän duïng moät caùch coù hieäu quaû. Quaû ñieàu coù haøm löôïng ñöôøng, khoaùng vi löôïng, ña löôïng vaø haøm löôïng vitamin raát thích hôïp cho leân men. Tuy nhieân, trong quaû ñieàu coù chöùa löôïng tanin lôùn (0,2 – 0,4%) aûnh höôûng ñeán quaù trình leân men vaø chaát löôïng saûn phaåm neân caàn phaûi ñöôïc loaïi boû. Phöông phaùp leân men giaám söû duïng trong ñeà taøi laø: phöông phaùp chaäm vaø phöông phaùp nhanh. Trong ñeà taøi seõ khaûo saùt moät soá yeáu toá aûnh höôûng ñeán hieäu quaû leân men trong quaù trình saûn xuaát. Trong phöông phaùp leân men nhanh coù söû duïng vaät lieäu baùm cho vi khuaån giaám laø phoi goã soài. Tuy nhieân, ôû Vieät Nam thì khoâng coù goã soài. Cho neân chuùng toâi khaûo saùt khaû naêng thay theá cuûa thaân tre laøm vaät lieäu baùm cho vi khuaån giaám. Nhöõng keát quaû ñaït ñöôïc: Haøm löôïng gelatin thích hôïp nhaát ñeå taùch tanin ra khoûi dòch eùp quaû ñieàu laø 1,5g/l. Haøm löôïng tanin coù aûnh höôûng lôùn ñeán hieäu quaû leân acid acetic. Haøm löôïng chaát khoâ (ñoä Brix) trong dòch leân men thích hôïp nhaát laø 9%. Phöông phaùp leân men nhanh coù thôøi gian leân men ngaén hôn nhieàu so vôùi phöông phaùp chaäm. Löu löôïng loûng thích hôïp nhaát cho quaù trình leân men giaám theo phöông phaùp leân men nhanh laø 80 ml/phuùt. iii Khaû naêng duøng thaân tre laøm vaät lieäu baùm cho vi khuaån giaám . MUÏC LUÏC TRANG Lôøi caûm ôn i Toùm taét ii Muïc luïc iii Danh saùch caùc baûng vii Danh saùch caùc hình vaø sô ñoà viii Danh saùch caùc phuï luïc viii 1. MÔÛ ÑAÀU 1.1 Ñaët vaán ñeà 1 1.2 Muïc ñích, yeâu caàu 2 2. TOÅNG QUAN TAØI LIEÄU 2.1 Tính chaát vaø öùng duïng cuûa acid acetic 3 2.1.1 Tính chaát hoùa lyù cuûa acid acetic 3 2.1.1.1 Tính chaát vaät lyù 3 2.1.1.2 Tính chaát hoùa hoïc 3 2.1.2 ÖÙng duïng cuûa acid acetic 5 2.1.2.1 ÖÙng duïng trong ngaønh cao su 5 2.1.2.2 ÖÙng duïng trong ngaønh coâng nghieäp khaùc 5 2.1 Caùc phöông phaùp saûn xuaát acid acetic 6 2.2.1 Saûn xuaát acid acetic baèng phöông phaùp hoùa hoïc 6 2.2.2 Saûn xuaát acid acetic baèng phöông phaùp hoùa goã 7 2.2.3 Saûn xuaát acid acetic baèng phöông phaùp vi sinh 8 2.2.4 Saûn xuaát acid acetic baèng phöông phaùp hoãn hôïp 9 2.2.5 Phaân tích – löïa choïn phöông phaùp saûn xuaát acid acetic 9 2.3 Saûn xuaát acid acetic baèng phöông phaùp vi sinh 11 iv 2.3.1 Quaù trình leân men acid acetic 11 2.3.2 Cô cheá quaù trình leân men acid acetic 11 2.3.3 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình leân men acid acetic 12 2.3.3.1 AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng Oxy 12 2.3.3.2AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä 13 2.3.3.3 Haøm löôïng acid 13 2.3.3.4 Haøm löôïng röôïu 14 2.3.3.5 Caùc chaát dinh döôõng 14 2.3.3.6 Caùc chaát gaây ñoäc vaø caùc kim loaïi naëng 15 2.3.3.7 Chaát löôïng nöôùc pha dòch 15 2.3.4 Caùc phöông phaùp saûn xuaát acid acetic baèng caùch leân men 15 2.3.4.1 Phöông phaùp chaäm 15 2.3.4.2 Phöông phaùp nhanh 16 2.3.4.3 Phöông phaùp chìm 17 2.3.4.4 Phöông phaùp toå hôïp 17 2.3.4.5 Choïn phöông phaùp leân men 18 2.3.5 Choïn chuûng vi khuaån acid acetic 18 2.3.6 Nguoàn nguyeân lieäu saûn xuaát acid acetic 22 2.4 Saûn xuaát acid acetic theo phöông phaùp nhanh 22 2.4.1 Caùc phöông phaùp saûn xuaát acid acetic theo phöông phaùp nhanh 22 2.4.1.1 Phöông phaùp troáng quay 22 2.4.1.2 Phöông phaùp nhuùng 23 2.4.1.3 Phöông phaùp dòch chuyeån 23 2.4.1.4 Phöông phaùp coá ñònh 24 2.4.2 Chaát mang vi khuaån acid acetic 25 2.4.2.1 Yeâu caàu ñoái vôùi chaát mang vi khuaån acid acetic 25 2.4.2.2 Löïa choïn chaát mang 25 2.4.3 Söï hình thaønh vaø phaùt trieån cuûa maøng sinh hoïc treân chaát mang trong v Fermenter söû duïng maøng sinh hoïc coá ñònh ñeå leân men acid acetic 26 2.4.3.1 Traïng thaùi vi khuaån acid acetic trong fermenter 26 2.4.3.2 Caáu taïo maøng vi khuaån acid acetic 27 2.4.3.3 Söï phaùt trieån cuûa maøng vi khuaån acid acetic 27 2.4.3.4 Beà daøy maøng vi khuaån acid acetic 28 2.5 Khaùi quaùt veà nguoàn nguyeân lieäu ñieàu 29 2.5.1 Caây ñieàu – ñaëc ñieåm thöïc vaät hoïc cuûa caây ñieàu 29 2.5.1.1 Nguoàn goác vaø teân goïi 29 2.5.1.2 Ñaëc ñieåm thöïc vaät hoïc 30 2.5.1.3 Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa quaû ñieàu 31 2.5.1.4 Tình hình ôû Vieät Nam 32 2.5.2 Hôïp chaát polyphenol – tanin 33 3.5.2.1 Moät soá tính chaát cô baûn cuûa tanin 33 3.5.2.2 Caùc phöông phaùp taùch tanin ra khoûi dòch quaû ñieàu 34 3 – VAÄT LIEÄU, PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU 3.1 Thôøi gian vaø ñòa ñieåm thöïc hieän 38 3.2 Vaät lieäu 38 3.2.1 Thieát bò 38 3.2.1.1 Thieát bò chính 38 3.2.1.2 Caùc thieát bò phuï 39 3.2.1.3 Caùc hoùa chaát vaø duïng cuï thí nghieäm khaùc 39 3.2.2 Nguyeân lieäu 40 3.2.2.1 Gioáng vi khuaån giaám 40 3.2.2.2 Thaønh phaàn moâi tröôøng caáy gioáng 40 3.2.2.3 Nguyeân lieäu traùi ñieàu 41 3.2.2.4 Gelatin 42 3.2.2.5 Phöông phaùp xöû lyù nguyeân lieäu traùi ñieàu 42 3.3 Phöông phaùp thí nghieäm 42 vi 3.3.1 Caáy gioáng 42 3.3.2 Leân men 44 3.3.3 Phöông phaùp laáy maãu vaø phaân tích xaùc ñònh noàng ñoä acid acetic 45 3.3.4 Boá trí thí nghieäm 45 3.3.4.1 Taùch tanin ra khoûi dòch traùi ñieàu baèng gelatin 45 3.3.4.2AÛnh höôûng cuûa haøm löông tanin leân hieäu quaû leân men acid acetic 46 3.3.4.3 Khaûo saùt aûnh höôûng cuûa haøm luôïng chaát kho hoaø tan (ñoä Brix) ñeán hieäu quaû leân men acid acetic theo phöông phaùp leân men chaäm 46 3.3.4.4 Thí nghieäm leân men acid acetic baèng dòch eùp nöôùc traùi ñieàu theo phöông phaùp nhanh 47 3.3.4.5 Khaûo saùt leân men ñoái chöùng giöõa hai phöông phaùp nhanh vaø phöông phaùp chaäm 47 3.3.4.6 Khaûo saùt aûnh höôûng cuûa löu löôïng loûng (ml/phuùt) ñeán hieäu quaû leân men acid acetic 48 3.3.4.7 Khaûo saùt khaû naêng thay theá cuûa thaân tre laøm chaát mang vi khuaån acid acetic 48 3.4 Phöông phaùp xöû lyù soá lieäu 49 4 – KEÁT QUAÛ VAØ THAÛO LUAÄN 4.1 Hieäu quaû xöû lyù tanin trong dòch quaû ñieàu baèng gelatin 50 4.2 AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng tanin coøn soùt leân hieäu quaû leân men acid acetic 51 4.3AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng chaát khoâ (ñoä Brix) ñeán hieäu quaû leân men acid acetic 54 4.4 Thí nghieäm leân men acid acetic dòch eùp quaû ñieàu theo phöông phaùp nhanh 56 4.5 So saùnh giöõa hai phöông phaùp leân men acid acetic theo phöông phaùp nhanh vaø phöông phaùp chaäm 57 4.6AÛnh höôûng cuûa löu löôïng loûng ñeán hieäu quaû leân men acid acetic 59 4.7 Khaûo saùt khaû naêng thay theá cuûa thaân tre laøm chaát mang vi khuaån acid acetic trong phöông phaùp leân men nhanh 62 vii 5 – KEÁT LUAÄN VAØ ÑEÀ NGHÒ 64 6 – TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 66 DANH SAÙCH CAÙC BAÛNG TRANG Baûng 2.1: Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa quaû ñieàu 31 Baûng 2.2: Löôïng vitamin C vaø muoái khoaùng trong moät soá loaïi quaû 32 Baûng 3.1: Thaønh phaàn cuûa moâi tröôøng caáy gioáng 41 Baûng 4.1: Keát quaû xöû lyù gelatin trong dòch quaû ñieàu baèng gelatin 50 Baûng 4.2: Keát quaû leân men acid acetic caùc dòch nöôùc ñieàu coù haøm löôïng tanin coøn soùt khaùc nhau 52 Baûng 4.3: Noàng ñoä acid acetic (%) ôû caùc dòch leân men coù ñoä Brix khaùc nhau 54 Baûng 4.4: Ñoä Brix tröôùc vaø sau khi leân men 54 Baûng 4.5: Noàng ñoä acid acetic (%) theo phöông phaùp leân men nhanh vaø ñoä tích luõy acid acetic theo thôøi gian 56 Baûng 4.6: Noàng ñoä acid acetic (%) thu ñöôïc theo phöông phaùp nhanh vaø phöông phaùp chaäm 58 Baûng 4.7: Noàng ñoä acid acetic (%) theo phöông phaùp nhanh vôùi caùc löu löôïng loûng khaùc nhau 60 Baûng 4.8: Keát quaû kieåm tra ñònh tính caùc tính chaát cuûa chaát mang cheá taïo töø tre 63 viii DANH SAÙCH CAÙC HÌNH VAØ ÑOÀ THÒ HÌNH TRANG Hình 2.1: Thieát bò leân men nhanh baèng phöông phaùp troáng quay 23 Hình 2.2: Thieát bò leân men nhanh baèng phöông phaùp nhuùng 23 Hình 2.3: Thieát bò leân men nhanh baèng phöông phaùp coá ñònh 24 Hình 2.4: Bieåu dieãn maøng sinh hoïc baùm treân caùc vaät raén trô 27 Hình 3.1: Vaät lieäu mang vi khuaån acid acetic laøm töø thaân tre 39 Hình 3.2: Nguyeân lieäu traùi ñieàu 41 Hình 3.3: Sô ñoà xöû lyù nguyeân lieäu traùi ñieàu 42 Hình 3.4: Thaùp leân men tröôùc vaø sau khi caáy gioáng vi khuaån acid acetic 43 Hình 3.5: Heä thoáng leân men acid acetic theo phöông phaùp nhanh 44 ÑOÀ THÒ Ñoà thò 4.1: Hieäu quaû taùch tanin baèng gelatin 51 Ñoà thò 4.2: Ñoà thò bieåu dieãn noàng ñoä acid acetic (%) do leân men caùc dòch nöôùc quaû ñieàu coù haøm löôïng tanin coøn soùt khaùc nhau 52 Ñoà thò 4.3: Ñoà thò bieåu dieãn noàng ñoä acid acetic töø ngaøy thöù 4 ñeá ngaøy thöù 9 53 Ñoà thò 4.4: Noàng ñoä acid acetic (%) do leân men nhanh theo thôøi gian 55 Ñoà thò 4.5: Ñoä tích luõy acid acetic theo thôøi gian 57 Ñoà thò 4.6: Noàng ñoä acid acetic theo phöông phaùp nhanh vaø phöông phaùp chaäm 58 Ñoà thò 4.7: Ñoà thò bieåu dieãn noàng ñoä acid acetic theo thôøi gian ôû caùc löu löôïng loûng khaùc nhau 61 Ñoà thò 4.8: Ñoà thò bieåu dieãn aûnh höôûng cuûa löu löôïng loûng ñeán keát quaû leân men acid acetic theo phöông phaùp nhanh 62 DANH SAÙCH CAÙC PHUÏ LUÏC TRANG Phuï luïc 1: Phöông phaùp phaân tích xaùc ñònh noàng ñoä acid acetic 68 Phuï luïc 2: Phöông phaùp xaùc ñònh haøm löôïng tanin 69 1 MÔÛ ÑAÀU 1.1 Ñaët vaán ñeà Acid acetic laø moät hoaù chaát coù giaù trò kinh teá cao, noù ñöôïc öùng duïng nhieàu trong coâng nghieäp nhö: coâng nghieäp toång hôïp höõu cô, coâng nghieäp thöïc phaåm, coâng nghieäp cheá bieán muû cao su,… cho neân nhu caàu ngaøy caøng taêng. ÔÛ nöôùc ta hieän nay, vieäc saûn xuaát acid acetic chuû yeáu chæ baèng phöông phaùp truyeàn thoáng vôùi qui moâ nhoû phuïc vuï cho coâng nghieäp thöïc phaåm. Vôùi qui moâ naøy thì khoâng theå ñaùp öùng ñöôïc nhu caàu ngaøy caøng taêng ôû nöôùc ta trong caùc ngaønh coâng nghieäp, nhaát laø ngaønh coâng nghieäp cheá bieán muû cao su. Vì theá vieäc tìm kieám phöông phaùp ñeå naâng cao hieäu quaû trong saûn xuaát acid acetic laø ñieàu caàn thieát. Nguoàn nguyeân lieäu ñeå saûn xuaát acid acetic raát phong phuù nhö: maät ræ, nöôùc hoa quaû chín, tinh boät, coàn vaø caùc loaïi coù chöùa cellulose nhö goã,…. Vieät Nam laø nöôùc noâng nghieäp coù khí haäu nhieät ñôùi neân caùc nguyeân lieäu naøy raát doài daøo, ñaëc bieät laø quaû ñieàu. Ñieàu ñöôïc troàng chuû yeáu ñeå laáy haït, nhöng haït chæ chieám 15% khoái löôïng caû traùi ñieàu coøn phaàn traùi chieám tyû leä lôùn (85%) nhöng khoâng ñöôïc söû duïng moät caùch coù hieäu quaû. Nöôùc eùp quaû ñieàu coù haøm löôïng ñöôøng, khoaùng vi löôïng, ña löôïng, caùc vitamin cao raát thích hôïp cho caùc quaù trình leân men vi sinh, vì theá coù theå duøng ñeå saûn xuaát acid acetic raát thích hôïp. Tuy nhieân, nöôùc ñieàu chöùa haøm löôïng tanin cao (0,2 – 0,4%) aûnh höôûng ñeán söï phaùt trieån cuûa vi sinh vaät, gaây vò chaùt maïnh cho saûn phaåm, cho neân caàn phaûi loaïi boû ra khoûi dòch eùp traùi ñieàu. Nhaèm muïc ñích naâng cao hieäu quaû saûn xuaát, taän duïng nguoàn nguyeân lieäu doài daøo trong nöôùc (nöôùc eùp traùi ñieàu) vaø tìm kieám vaät lieäu ôû trong nöôùc laøm chaát mang vi khuaån giaám ñeå thay theá cho goã soài trong phöông phaùp leân men nhanh, ñöôïc söï ñoàng yù cuûa Boä moân Coâng Ngheä Sinh Hoïc, Tröôøng Ñaïi Hoïc Noâng Laâm TP.Hoà Chí Minh vaø söï höôùng daãn taän tình cuûa TS. Trònh Vaên Duõng – giaûng vieân Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa TP.Hoà Chí Minh, chuùng toâi tieán haønh ñeà taøi “nghieân cöùu leân men acid acetic baèng dòch eùp traùi ñieàu” 2 1.2 Muïc ñích yeâu caàu - Khaûo saùt phöông phaùp xöû lyù nguyeân lieäu: taùch tanin ra khoûi dòch eùp traùi ñieàu baèng gelatin nhaèm tìm ra haøm löôïng gelatin thích hôïp, coù hieäu quaû trong xöû lyù nguyeân lieäu cho quaù trình leân men giaám. - Khaûo saùt leân men giaám töø nöôùc eùp traùi ñieàu theo phöông phaùp leân men chaäm vaø leân men nhanh. - Khaûo saùt moät soá yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình leân men giaám theo phöông phaùp chaäm vaø leân men nhanh. - Khaûo saùt khaû naêng thay theá cuûa thaân tre laøm chaát mang vi khuaån acid acetic. 3 TOÅNG QUAN TAØI LIEÄU 2.1 Tính chaát vaø öùng duïng cuûa acid acetic 2.1.1 Caùc tính chaát hoaù lyù cuûa acid acetic 2.1.1.1 Caùc tính chaát vaät lyù - Acid acetic (ethanoid acid) coù coâng thöùc phaân töû CH3COOH, khoái löôïng phaân töû 60,5 kg/mol. Noù laø moät chaát loûng khoâng maøu, coù muøi haêng, vò chua, coù khaû naêng huùt aåm töø khoâng khí. Nhieät ñoä noùng chaûy 16,63oC, nhieät ñoä soâi 118,1oC, tyû troïng d20=1,0492, chæ soá khuùc xaï nb20=1,3718, ñoä nhôùt ôû 20oC laø 1,21.10-3 N.s/m2, acid acetic laø acid yeáu coù haèng soá phaân ly nhieät ñoäng ôû 25oC laø k=1,75.10-5 - Acid acetic tan trong nöôùc vaø caùc dung moâi thöôøng (röôïu, aceton, cloruafooc,…) vôùi baát kyø tyû leä naøo. Vaø chính noù cuõng laø dung moâi toát cho nhieàu hôïp chaát höõu cô (nhöïa, tinh daàu,…), ñaëc bieät acid acetic hoøa tan toát ngay caû cellulose vaø caùc hôïp chaát cuûa noù, tính chaát naøy khoâng coù ôû caùc acid cuøng daõy ñoàng ñaúng vôùi noù. - Acid acetic coù taùc duïng phaân huûy da, gaây boûng, aên moøn nhieàu kim loaïi vaø hôïp kim, hoøa tan toát nhieàu chaát voâ cô. Trong dung dòch acid acetic toàn taïi caùc daïng (CH3COOH)2, (CH3COOH)3, söï toàn taïi caùc phaân töû keùp nhö treân laø do caùc lieân keát hydro giöõa caùc phaân töû vôùi nhau. Khi hoøa tan trong nöôùc thì tyû troïng taêng do giaûm theå tích, söï giaûm theå tích lôùn nhaát xaûy ra khi cho1 mol acid taùc duïng vôùi 2 mol nöôùc, nhaän ñöôïc dung dòch chöùa 62,5% acid coù coâng thöùc CH3COOH.(H2O)2. 2.1.1.2 Tính chaát hoùa hoïc Caùc tính chaát hoùa hoïc cuûa acid acetic ñöôïc qui ñònh bôûi söï coù maët cuûa nhoùm cacboxyl trong phaân töû. Acid acetic coù khaû naêng trung hoaø caùc bazô, oxit bazô, ñaåy acid cacbonic ra khoûi muoái cuûa noù: CH3COOH à CH3COO- + H+ 2CH3COOH + Ca(OH)2 à (CH3COO)2Ca + 2H2O 4 2CH3COOH + CaO à (CH3COO)2Ca + H2O 2CH3COOH + CaCO3 à (CH3COO)2Ca + CO2ä + H2O Caùc kim loaïi töï do coù theå thay theá hydro trong acid acetic: CH3COOH + Na à CH3COONa + 1/2H2ä Acid acetic beàn vôùi caùc taùc nhaân oxi hoùa maïnh nhö cromit, permanganat kali. Tính chaát ñöôïc öùng duïng ñeå tinh cheá acid acetic ra khoûi caùc taïp chaát höõu cô. Hôi acid coù theå chòu nhieät ñeán 400oC, khi ñun noùng quaù 420oC thì hôi naøy bò phaân huyû thaønh aceton, cacbonic vaø nöôùc: CH3COOH à (CH3)2CO + CO2 + H2O (to > 420oC) Khi coù maët caùc muoái cuûa acid sunfuric thì hôi acid acetic bò phaân huyû maïnh treân 300oC taïo thaønh methanol vaø oxit cacbon: CH3COOH à CH3OH + CO Hôi acid acetic chaùy trong khoâng khí vôùi ngoïn löûa saùng xanh taïo thaønh cacbonic vaø nöôùc: CH3COOH + 2O2 à 2CO2 + 2H2O (xuùc taùc, to > 300oC) Acid acetic taïo vôùi caùc acid maïnh thaønh moät hôïp chaát keùp daïng [CH3COOH].X, trong ñoù X laø cation acid, vaø pha loaõng thì phaûn öùng vôùi acid nitric boác khoùi taïo thaønh diacetylnitric CH3COOH + H2SO4 à[ CH3COOH].[SO4H2] CH3COOH + SO3 àCH2SO3HCOOH 2CH3COOH + HNO3 à( CH3COO)2N(OH)3 Acid acetic taïo vôùi acid hypocloric phöùc chaát coù thaønh phaàn CH3COOH.HClO4 vaø 2CH3COOH.HClO4, taïo vôùi baäc ba caùc muoái acid coù daïng R3NCH3COOH, ñoàng thôøi noù phaûn öùng vôùi cacbonat amon vaø xyanua| 5 2CH3COOH + H2NCONH2 à 2CH3CONH2 + H2O + CO2 CH3COOH + H2NCN àCH3CONHCONH2 2.1.2 ÖÙng duïng cuûa acid acetic 2.1.2 ÖÙng duïng trong ngaønh cao su Trong ngaønh coâng nghieäp cao su, acid acetic laø chaát coù vai troø quan troïng duøng ñeå ñoâng tuï muû cao su. Ñeå baûo veä muû nöôùc khoâng bò ñoâng ñaëc tröôùc khi veà ñeán nhaø maùy cheá bieán, ngöôøi ta cho theâm vaøo muû nöôùc nhöõng chaát choáng ñoâng, thöôøng laø dung dòch NH3. Thôøi ñieåm cho amoniac vaøo muû laø luùc truùt muû vaøo xoâ, thuøng,….Tuyø theo chuûng loaïi yeâu caàu saûn xuaát maø ta choïn caùch ñaùnh ñoâng khaùc nhau. Muû ñöôïc pha loaõng vôùi nöôùc ñeán noàng ñoä cao su khoâ (DRC) khoaûng 14%, pH = 7. Tuy nhieân, tuøy theo heä thoáng maùy caùn eùp maø coù theå thay ñoåi ñoä pH hoaëc DRC theo yeâu caàu cuûa töøng taám cao su caùn ra. Sau khi ñaõ pha loaõng vaø khuaáy troän muû, ngöôøi ta theâm vaøo moät löôïng dung dòch acid acetic (coù noàng ñoä 2,5%). Löôïng acid acetic ñöôïc duøng thay ñoåi töø 3,5 - 10 kg/taán cao su khoâ. Trong khi ñaùnh ñoâng phaûi luoân khuaáy dung dòch muû nöôùc ñeå acid phaân taùn ñeàu trong muû. Boït ñöôïc vôùt ñi tröôùc khi cho muû vaøo ñaùnh ñoâng. ÔÛ Vieät Nam hieän nay, moãi naêm saûn xuaát khoaûng 172.000 taán cao su, nhö vaäy löôïng acid söû duïng laø raát lôùn. 2.1.2.2 ÖÙng duïng trong ngaønh coâng nghieäp khaùc Acid acetic ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong saûn xuaát nhö: laøm saûn phaåm trung gian ñeå toång hôïp acid monocloacetic, etylacetat, butylacetat, cellulose acetat, aceton, trong coâng nghieäp cao su (ñieàu cheá vinylacetat) toång hôïp nhöïa PVA, trong döôïc phaåm (ñieàu cheá aspirin), trong coâng nghieäp thöïc phaåm (duøng laøm giaám aên, saûn xuaát baùnh keïo,…) 6 Khi caùc ngaønh coâng nghieäp thöïc phaåm vaø hoaù hoïc caøng phaùt trieån thì acid acetic caøng ñöôïc söû duïng roäng raõi, nhaát laø nhöõng naêm gaàn ñaây. Ví duï nhö saûn xuaát maøng tô nhaân taïo treân cô sôû acetat cellulose, caùc chaát taåy maøu, thuoác saùt truøng, döôïc phaåm chaát thôm, nhöïa, sôn, … treân cô sôû caùc muoái vaø daãn xuaát cuûa noù. Vaø ngaøy nay, acid acetic vaø caùc daãn xuaát cuûa noù ñaõ ñöôïc nghieân cöùu vaø öùng duïng cho caùc ngaønh coâng ngheä nhö saûn xuaát phim aûnh khoâng chaùy, thuyû tinh khoâng vôõ 2.2 Caùc phöông phaùp saûn xuaát acid acetic Acid acetic ñöôïc saûn xuaát baèng nhieàu phöông phaùp khaùc nhau nhöng chuû yeáu baèng boán phöông phaùp sau: -Phöông phaùp hoùa hoïc -Phöông phaùp hoùa goã -Phöông phaùp vi sinh -Phöông phaùp hoãn hôïp 2.2.1 Saûn xuaát acid acetic baèng phöông phaùp hoùa hoïc Töø C2H2 hay C2H5OH, C2H4 tieán haønh toång hôïp coù xuùc taùc seõ thu ñöôïc acetaldehyt, oxy hoùa acetaldehyt nhôø coù xuùc taùc ôû nhieät ñoä vaø aùp xuaát cao seõ thu ñöôïc acid acetic à CH3CHO CH3COOH Giai ñoaïn oxy hoaù acetaldehyt thaønh acid, duøng xuùc taùc Mangan, to = 50 - 80oC ñeå ñieàu cheá acid coù hieäu suaát cao. Phöông phaùp coù giaù trò thöïc teá khaù cao nhöng do taïo nhieàu saûn phaåm phuï neân laøm giaûm hieäu suaát phaûn öùng. 7 Phöông phaùp môùi nhaát hieän nay laø toång hôïp töø methanol vaø CO baèng phaûn öùng cacbonyl hoùa CH3OH + CO à CH3COOH 2.2.2 Saûn xuaát acid acetic baèng phöông phaùp hoùa goã Phöông phaùp naøy ñöôïc phaùt trieån maïnh cuøng vôùi söï phaùt trieån maïnh meõ cuûa ngaønh coâng nghieäp khai thaùc vaø cheá bieán goã theo 3 höôùng sau: -Saûn xuaát acid acetic töø giaám goã: khi chöng phaân huûy goã ngöôøi ta thu ñöôïc giaám goã, ñoù laø dung dòch coù chöùa acid acetic, metanol, haéc ín vôùi moät soá hôïp chaát höõu cô khaùc vôùi haøm löôïng caùc chaát tuyø thuoäc vaøo gioáng goã, tuoåi thoï vaø ñoä aåm cuûa goã,…. Töø giaám goã, taùch ñöôïc acid acetic baèng muoái kim loaïi hay baèng moät trong caùc quaù trình taùch tröïc tieáp - Saûn xuaát acid acetic töø boät goã: Trong quaù trình chöng caát goã cho bay hôi leân ñi qua nöôùc voâi ta thu ñöôïc muoái cuûa acid acetic (canxi acetat) ít tan, keát tuûa cuøng vôùi caùc hôïp chaát khaùc goïi laø boät giaám goã. Phaân huyû boät giaám goã baèng H2SO4 hay HCl sau ñoù loïc saïch vaø thu acid acetic baèng caùch chöng caát. -Taùch acid acetic tröïc tieáp töø nöôùc ngöng tuï khi chöng goã Ñeå taùch acid acetic töø boät giaám goã caàn tieâu toán nhieàu vaät lieäu phuï, nhieân lieäu vaø naêng löôïng khaù lôùn neân tìm caùch taùch acid acetic tröïc tieáp töø nöôùc ngöng khi chöng goã nhö sau: Sau khi ngöng tuï hôi chöng goã, ñeå laéng vaø taùch ra ñöôïc hai lôùp: + Lôùp nheï ôû treân laø chaát loûng chöùa löôïng acid acetic khoâng ñaùng keå + Lôùp döôùi chính laø nhöïa do acid acetic cuøng vôùi moät soá chaát khaùc keo tuï laïi, ñem gia coâng noù ngöôøi ta thu ñöôïc acid acetic vaø nhieàu chaát khaùc. 8 2.2.3 Saûn xuaát acid acetic baèng phöông phaùp vi sinh Vieäc öùng duïng caùc quaù trình coù vi sinh vaät tham gia ñeå saûn xuaát röôïu,bia, muoái döa, laøm töông,… ñaõ ñöôïc con ngöôøi phaùt hieän vaø söû duïng töø xa xöa. Ñeán cuoái theá kæ XVII, con ngöôøi ñaõ phaùt hieän ra vi sinh vaät nhöng thöïc teá phaûi sau nhöõng coáng hieán cuûa Louis Pasteur thì khoa hoïc veà vi sinh môùi chính thöùc ra ñôøi. Ngaøy nay, trong lónh vöïc khoa hoïc kyõ thuaät noùi chung vaø kyõ thuaät thöïc phaåm noùi rieâng, ngaønh vi sinh vaät ñaõ vaø ñang laø cô sôû cho kyõ thuaät saûn xuaát nhieàu thöïc phaåm, döôïc phaåm,… Vi sinh vaät coù khaû naêng phaùt trieån kyø dieäu vaø coù khaû naêng xuùc taùc ñaëc hieäu caùc phaûn öùng hoùa hoïc nhaát ñònh nhôø caùc enzym coù trong cô theå chuùng. Nhôø caùc enzym naøy, nhieàu phaûn öùng hoùa hoïc raát khoù xaûy ra ôû ñieàu kieän thöôøng laïi coù theå xaûy ra ngay trong cô theå vi sinh vaät ôû dieàu kieän bình thöôøng veà aùp suaát, nhieät ñoä, pH vaø xaûy ra vôùi toác ñoä raát cao. Khoâng nhöõng vaäy, enzym cuûa vi sinh vaät coù theå taùc duïng ngay vôùi moät noàng ñoä raát thaáp cuûa cô chaát maø ít sinh ra caùc saûn phaåm phuï, chính vì vaäy noù taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho vieäc tieán haønh caùc quaù trình saûn xuaát coâng nghieäp. Treân cô sôû caùc coâng trình nghieân cöùu ñaõ phaùt hieän ra nhöõng ñaëc tính cuûa vi sinh vaät, ñaëc bieät laø tính sinh toång hôïp cao, vi sinh vaät ngaøy caøng ñöôïc öùng duïng roäng raõi vaøo nhieàu ngaønh coâng nghieäp môùi nhö sinh toång hôïp caùc acid amin, sinh toång hôïp caùc acid höõu cô, sinh toång hôïp caùc thuoác khaùng sinh, saûn xuaát caùc cheá phaåm enzyme,… Beân caïnh söï phaùt trieån cuûa ngaønh vi sinh vaät hoïc, coâng ngheä saûn xuaát acid acetic theo phöông phaùp vi sinh ngaøy caøng ñöôïc hoaøn thieän veà qui trình coâng ngheä vôùi nhöõng chuûng vi sinh vaät coù khaû naêng oxy hoùa röôïu cao. 9 Saûn xuaát acid acetic theo phöông phaùp vi sinh thöïc chaát laø quaù trình oxy hoùa röôïu ethylic thaønh acid acetic nhôø moät soá nhoùm vi khuaån acetic khi coù maët cuûa oxy. 2.2.4 Saûn xuaát acid acetic baèng phöông phaùp hoãn hôïp Phöông phaùp naøy cuøng vôùi söï phaùt trieån cuûa coâng nghieäp hoùa daàu vaø hoùa goã nhaèm taän duïng nhöõng pheá lieäu cuûa noù, naâng cao hieäu quaû kinh teá cuûa caùc ngaønh naøy. Moät vaøi quaù trình cuûa phöông phaùp naøy nhö sau: - Oxy hoùa caùc hydrocacbon thaáp nhö propan, butan seõ taïo thaønh acetaldehyt, formandehyt, aceton vaø caùc saûn phaåm khaùc. Acetaldehyt ñöôïc oxy hoùa coù xuùc taùc thaønh acid acetic - Trong quaù trình saûn xuaát nhieân lieäu töø than ñaù vaø khí töï nhieân seõ thu ñöôïc acid acetic vaø caùc saûn phaåm khaùc - Duøng phöông phaùp thuûy phaân goã baèng acid (hay muoái acid) cuøng vôøi moät soá chaát khaùc ôû nhieät ñoä vaø aùp suaát nhaát ñònh seõ thu ñöôïc boät cellulose vaø dung dòch goàm nhieàu chaát nhö acid acetic, etanol,…. Ñem leân men dung dòch naøy vaø taùch acid acetic töø dung dòch leân men naøy. 2.2.5 Phaân tích – löïa choïn phöông phaùp saûn xuaát acid acetic Trong boán phöông phaùp saûn xuaát acid acetic ñaõ neâu treân, hieän nay treân theá giôùi chieám öu theá nhaát laø phöông phaùp toång hôïp hoùa hoïc, nhaát laø ôû caùc nöôùc phaùt trieån vì phöông phaùp naøy coù hieäu quaû kinh teá cao do thieát bò töông ñoái goïn nheï, naêng suaát cao, acid thu ñöôïc coù noàng ñoä cao vaø ít taïp chaát. Phöông phaùp hoãn hôïp vaãn coøn ôû giai ñoaïn thaêm doø chöa coù qui trình naøo ñöôïc söû duïng roäng raõi vì hieäu quaû kinh teá khoâng cao, heä thoáng phöùc taïp, khoâng caïnh tranh ñöôïc vôùi acid acetic toång hôïp vaø hoùa goã. Phöông phaùp hoùa goã vaãn coøn ñöôïc söû duïng ôû nhöõng nöôùc coù nhieàu goã vaø noùi chung trong khuoân khoå toång hôïp söû duïng goã, nhöng saûn löôïng cuûa phöông phaùp naøy chæ chieám 10% toång saûn löôïng acid acetic saûn xuaát haøng naêm treân theá giôùi. 10 Coøn phöông phaùp sinh hoùa hieän nay treân theá giôùi ñang duøng ñeå saûn xuaát giaám aên vaø giaám cho coâng nghieäp thöïc phaåm. ÔÛ Vieät Nam, khi löïa choïn phöông phaùp saûn xuaát acid acetic phaûi chuù yù nguoàn nguyeân lieäu, thieát bò vaø trình ñoä kyõ thuaät cuõng nhö nhu caàu söû duïng acid acetic vaø khuynh höôùng chung cuûa tieán boä khoa hoïc kyõ thuaät treân theá giôùi. ÔÛ caùc nöôùc phaùt trieån, acid acetic ñöôïc duøng chuû yeáu trong coâng nghieäp toång hôïp höõu cô vì vaäy yeâu caàu acid acetic phaûi coù noàng ñoä cao, saïch, ít taïp chaát. Ngoaøi vieäc duøng laøm giaám aên, hieän nay acid acetic coøn ñöôïc duøng laøm vaät lieäu phuï trong coâng nghieäp saûn xuaát cao su thoâ, do ñoù noàng ñoä khoâng caàn cao laém nhöng vaán ñeà taïp chaát ñoøi hoûi raát khaét khe. Hieän nay, chöa theå ñaët vaán ñeà saûn xuaát acid acetic baèng phöông phaùp toång hôïp vì nöôùc ta vaãn chöa coù ñuû ñieàu kieän ñeå ñaùp öùng ñöôïc nhöõng yeâu caàu cuûa phöông phaùp naøy. So vôùi phöông phaùp toång hôïp, phöông phaùp hoùa goã coù ñôn giaûn hôn veà maët quaù trình vaø thieát bò nhöng vôùi yeâu caàu khaét khe veà maët baûo veä moâi tröôøng hieän nay thì vieäc tieán haønh phöông phaùp naøyseõ gaëp nhieàu khoù khaên veà maët nguyeân lieäu. Trong khi ñoù coâng ngheä vi sinh hieän nay vaø trong töông lai phaùt trieån maïnh meõ, ñaõ vaø laø cô sôû cuûa ngaønh saûn xuaát nhö sinh toång hôïp caùc acid amin, thuoác khaùng sinh, caùc acid höõu cô,…ñoù laø nhôø khaû naêng phaùt trieån kyø dieäu cuûa vi sinh vaät vaø khaû naêng xuùc taùc ñaëc hieäu caùc phaûn öùng hoùa hoïc cuûa enzym coù trong cô theå vi sinh vaät. Beân caïnh ñoù, vieäc söû duïng enzym ñeå saûn xuaát acid höõu cô khoâng nhöõng taän duïng ñöôïc nguoàn pheá lieäu cuûa ngaønh khaùc (noâng nghieäp, coâng nghieäp thöïc phaåm,…) maø noù coøn baûo veä gia ñình khoûi bò oâ nhieãm, duy trì caân baèng sinh thaùi cho giôùi haïn töï nhieân. Khoâng nhöõng vaäy, phöông phaùp naøy chæ yeâu caàu thieát bò ñôn giaûn, nguyeân lieäu deã kieám,…maëc duø noù cuõng coù nhöõng nhöôïc ñieåm laø thieát bò coàng keành, khoâng thu ñöôïc saûn phaåm coù noàng ñoä cao. 11 Töø nhöõng phaân tích treân, so saùnh caùc öu nhöôïc ñieåm cuûa caùc phöông phaùp saûn xuaát acid acetic, cuõng nhö ñaùnh giaù tình hình nhu caàu vaø tieán boä khoa hoïc trong nöôùc, luaän vaên choïn phöông phaùp leân men vi sinh ñeå nghieân cöùu coâng ngheä saûn xuaát acid acetic. 2.3 Saûn xuaát acid acetic baèng phöông phaùp vi sinh 2.3.1 Quaù trình leân men acid acetic Leân men laø quaù trình oxy hoùa-khöû sinh hoïc ñeå thu naêng löôïng vaø caùc chaát trung gian. Moïi quaù trình muoán tieán haønh ñöôïc ñoøi hoûi phaûi coù naêng löôïng. Ñeå thöïc hieän caùc hoaït ñoäng soáng nhö sinh tröôûng, sinh saûn vaø phaùt trieån cuûa mình, vi sinh vaät cuõng ñoøi hoûi phaûi coù naêng löôïng. Naêng löôïng ñoù ñöôïc taïo ra trong quaù trình leân men. Teá baøo soáng chæ söû duïng naêng löôïng döôùi daïng hoùa naêng taøng tröõ trong caùc maïch cacbon vaø ñöôïc giaûi phoùng ra trong caùc phaûn öùng enzym do söï chuyeån hoùa electron töø möùc naêng löôïng naøy sang möùc naêng löôïng khaùc. Caùc phaûn öùng xaûy ra trong caùc quaù trình leân men laø nhöõng phaûn öùng chuyeån hydro. Nhöng söï chuyeån hydro cuõng töông ñöông vôùi söï chuyeån electron. Caùc enzym xuùc taùc trong quaù trình taùch nguyeân töû hydro khoûi cô chaát goïi laø enzym dehydrogenase. Trong quùa trình leân men giaám, röôïu etylic ñöôïc oxy hoùa thaønh acid acetic. ÔÛ ñaây, söï chuyeån hoùa hydro ñöôïc thöïc hieän nhôø söï xuaát hieän cuûa NADP nhaän (trôû thaønh NADPH2) ñöôïc chuyeån qua chuoãi hoâ haáp ñeå thu nhaän naêng löôïng, song cô chaát khoâng bò phaân giaûi hoaøn toaøn neân ñöôïc goïi laø quaù trình oxy hoùa khoâng hoaøn toaøn. 2.3.2 Cô cheá phaûn öùng cuûa quaù trình leân men acid acetic Leân men giaám laø quaù trình oxy hoùa röôïu etylic thaønh acid acetic nhôø coù enzym alcohol oxydase xuùc taùc trong ñieàu kieän hieáu khí: 12 CH3CH2OH + O2 = CH3COOH + H2O + 117KCal Ñeå chuyeån hoùa thaønh acid acetic, röôïu vaø oxy phaûi thaâm nhaäp vaøo teá baøo vi khuaån, ôû ñaây nhôø coù enzym cuûa vi khuaån xuùc taùc, röôïu ñöôïc chuyeån hoùa thaønh acid acetic theo moät quaù trình sau: CH3CH2OH + O2 = CH3CHO + H2O CH3CHO + H2O = CH3CH(OH)2 CH3CH(OH)2 + O2 = CH3COOH + H2O Acid acetic taïo thaønh seõ thoaùt khoûi teá baøo vi khuaån vaø ñi vaøo moâi tröôøng. Khi moâi tröôøng heát röôïu, vi khuaån giaám seõ oxy hoùa acid actic thaønh CO2 vaø nöôùc theo phöông trình sau: CH3COOH + 2O2 = 2CO2 + 2H2O Ñaây chính laø söï “quaù oxy hoùa” raát coù haïi cho quaù trình leân men giaám. Vì vaäy, trong leân men phaûi coù dö moät löôïng röôïu khoaûng 0,3 - 0,5% ñeå ñaûm baûo khoâng bao giôø cho oxy hoùa heát röôïu. 2.3.3 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quùa trình leân men acid acetic 2.3.3.1 AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng oxy (O2) Theo cô cheá phaûn öùng, giaám hoùa laø phaûn öùng dehydro hoùa. Trong ñoù, oxy hoùa ñoùng vai troø quan troïng trong quaù trình leân men. Töø phaûn öùng treân ta thaáy, ñeå oxy hoùa heát 1 mol röôïu thì caàn coù 1mol O2 töï do, töùc laø ñeå oxy heát 1 kg röôïu thì caàn 2,3 m3 khoâng khí (tính theo 20,9% O2). Trong saûn xuaát giaám, ñieàu kieän thoaùng khí caøng toát thì quaù trình leân men caøng maïnh. ÔÛ phöông phaùp chaäm, dòch leân men tieáp xuùc vôùi khoâng khí vaø haáp thu oxy qua beà maët thoaùng, do haïn cheá cuûa beà maët thoaùng neân phöông phaùp naøy chaäm, naêng suaát thaáp. Trong phöông phaùp nhanh, do boå sung caùc vaät lieäu xoáp (voû baøo, than goã, than coác, nhieàu vaät lieäu trô khaùc) neân ñaõ laøm taêng beà maët tieáp xuùc giöõa moâi tröôøng dinh döôõng vaø khoâng khí, caûi thieän ñieàu kieän thoâng khí do ñoù thuùc ñaåy quaù trình leân men. 13 2.3.3.2 AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä Noàng ñoä cuûa moâi tröôøng aûnh höôûng raát lôùn ñeán hoaït ñoäng sinh lyù cuûa vi sinh vaät, do ñoù noù seõ aûnh höôûng ñeán quaù trình leân men. Nhieät ñoä thích hôïp ñeå vi khuaån giaám sinh tröôûng vaø phaùt trieån maïnh ñoái moãi loaøi khaùc nhau laø khaùc nhau nhöng nhìn chung khoaûng nhieät ñoä ñeå vi khuaån giaám toàn taïi vaø phaùt trieån laø khaù roäng töø 15 - 34oC. Neáu nhieät ñoä quaù thaáp thì toác ñoä leân men seõ chaäm, ngöôïc laïi khi nhieät ñoä quaù cao seõ laøm taêng toån thaát do bay hôi röôïu vaø acid acetic. Do ñoù, nhieät ñoä thích hôïp cho quaù trình saûn xuaát laø khoaûng 30oC. 2.3.3.3 Haøm löôïng acid (ñoä pH) Thöôøng moâi tröôøng acid (pH = 3) laø ñieàu kieän thuaän lôïi ñoái vôùi söï phaùt trieån cuûa vi khuaån giaám. Acid acetic tích tuï trong moâi tröôøng ñeán möùc naøo ñoù seõ öùc cheá hoaït ñoäng cuûa chính vi khuaån. Khi trong dung dòch coù khoaûng 8% acid acetic thì hoaït ñoäng cuûa vi khuaån trôû neân ngaøy caøng giaûm vaø ngöøng hoaït ñoäng khi haøm löôïng ñaït 12 - 14%. Trong saûn xuaát giaám, thöôøng cho vaøo cô chaát ban ñaàu moät löôïng giaám nhaát ñònh ñeå acid hoùa moâi tröôøng nhaèm thoûa maõn : - Ngaên chaën söï phaùt trieån cuûa vi sinh vaät coù haïi vaø khoâng coù lôïi vì moâi tröôøng acid laø moät chaát ñoäc ñoái vôùi nhieàu vi sinh vaät. - Cho vaøo dòch leân men moät löôïng vi khuaån caàn thieát ñeå boå sung löôïng giaám. Löôïng giaám ñöa vaøo laø tuøy yeâu caàu cuûa phöông phaùp saûn xuaát. Khi saûn xuaát giaám theo phöông phaùp nhanh, caàn ñöa vaøo dòch leân men moät löôïng acid acetic sao cho thoaû maõn hai muïc ñích treân, ñoàng thôøi phaûi coù noàng ñoä nhoû hôn ngöôõng coù taùc duïng öùc cheá cho chính baûn thaân vi khuaån, vôùi noàng ñoä 8% acid acetic thì vi khuaån giaám hoaït ñoäng raát keùm. Vì vaäy haøm löôïng acid acetic coù theå dao ñoäng trong khoaûng 1 - 7%. 14 2.3.3.4 Haøm löôïng röôïu Tuyø töøng loaïi vi sinh vaät maø chuùng coù khaû naêng toàn taïi trong noàng ñoä röôïu khaùc nhau, thöôøng söû duïng noàng ñoä töø 2 - 10%V. Theo Ebner (1985) vaø Heirich (1987) thì löôïng röôïu etylic söû duïng töø 2 - 10%V. Ñeå traùnh hieän töôïng oxy hoùa tieáp tuïc acid acetic ñeán CO2 vaø H2O caàn coù moät löôïng röôïu dö trong giaám töø 0,3 - 0,5%V. Löôïng röôïu soùt trong giaám coù taùc duïng öùc cheá söï toång hôïp enzym oxy hoùa acid acetic vaø muoái axetat (Dires, 1973). 2.3.3.5 Caùc chaát dinh döôõng Trong cô theå vi sinh vaät coù khoaûng 40 hôïp chaát khoaùng khaùc nhau coù theå ôû daïng töï do hay lieân keát höõu cô cao phaân töû, thoâng thöôøng toång haøm löôïng khoaùng trong vi khuaån chieám khoaûng 5 - 8% troïng löôïng chaát khoâ. Caùc chaát khoaùng chia laøm hai loaïi: - Khoaùng ña löôïng: S, P, K, Na, Fe, Mg, Cu,… - Khoaùng vi löôïng: Cl, Br, I, As, Pb, Zn, Mn,… Do ñoù, ñeå cho vi khuaån giaám phaùt trieån toát, khi saûn xuaát giaám ngoaøi caùc chaát: nöôùc, acid, röôïu thì caàn ñöa vaøo moâi tröôøng leân men caùc muoái tan coù chöùa caùc nguyeân toá khoaùng caàn thieát. Neáu saûn xuaát giaám töø röôïu vang, bia, nöôùc quaû eùp,…thì trong dòch leân men ñaõ coù ñuû caùc nguyeân toá khoaùng ña löôïng vaø vi löôïng neân khoâng caàn boå sung. Neáu saûn xuaát giaám töø dòch coàn pha loaõng thì caàn boå sung caùc nguyeân toá khoaùng caàn thieát nhôø caùc muoái voâ cô deã tan. Moãi cô sôû saûn xuaát giaám ñöa ra haøm löôïng caùc chaát dinh döôõng khaùc nhau. 15 2.3.3.6 Caùc chaát gaây ñoäc vaø caùc kim loaïi naëng Caùc chaát gaây ñoäc haïi vaø öùc cheá: caùc chaát nhö tinh daàu, lignin, tanin,… vaø moät soá hôïp chaát khaùc khi coù maët trong moâi tröôøng leân men vôùi noàng ñoä vöôït quaù ngöôõng giôùi haïn cho pheùp ñeàu coù taùc duïng gaây ñoäc haïi cho vi sinh vaät. Caùc kim loaïi naëng: khi coù maët 5 kim loaïi Pb, Cu, Fe, Zn, Sn trong dung dòch leân men seõ laøm giaûm hieäu suaát leân men, ngöôõng ñoäc haïi cuûa 5 kim loaïi treân laø: 10, 15, 50, 100 vaø >100 ppm. 2.3.3.7 Chaát löôïng nöôùc pha dòch Chaát löôïng nöôùc pha loaõng cuõng coù aûnh höôûng ñaùng keå ñeán quaù trình leân men giaám, yeáu toá quan troïng nhaát cuûa nöôùc pha loaõng laø coù ñoä saïch sinh hoïc cao (voâ truøng) vaø haøm löôïng Clo thaáp. Nhìn chung, nöôùc pha loaõng toát laø nöôùc coù ñoä saïch sinh hoïc cao, haøm löôïng Clo, caùc kim loaïi naëng vaø caùc chaát raén thaáp, coù ñuû caùc nguyeân toá vi löôïng. 2.3.4 Caùc phöông phaùp saûn xuaát acid acetic baèng caùch leân men Yeáu toá quan troïng quyeát ñònh hieäu suaát vaø naêng suaát cuûa moät phöông phaùp saûn xuaát acid acetic chính laø beà maët tieáp xuùc giöõa Oxy cuûa khoâng khí vaø cô chaát. Ñeán thôøi ñieåm hieän taïi ñaõ coù boán phöông phaùp saûn xuaát acid acetic baèng caùch leân men: - Phöông phaùp chaäm - Phöông phaùp nhanh - Phöông phaùp chìm - Phöông phaùp hoãn hôïp 2.3.4.1 Phöông phaùp chaäm Phöông phaùp chaäm coøn goïi laø phöông phaùp Orleans hay phöông phaùp Phaùp. Phöông phaùp naøy ñöôïc bieát ñeán naêm 1670, khôûi ñaàu laø vuøng troàng nho noåi tieáng ôû nöôùc Phaùp. Do ngöôøi ta nhaän thaáy dòch vang nho ñeå trong nhöõng thuøng goã hôû naép daàn daàn bò ñuïc, coù maøng phuû treân beà maët vaø trôû neân chua. 16 Ñaây laø phöông phaùp laâu ñôøi nhaát, quaù trình leân men giaám dieãn ra ôû beà maët tieáp xuùc giöõa khoái dòch leân men vaø khoâng khí (beà maët thoaùng) trong nhöõng thuøng leân men ñaët naèm ngang. Ñeå tieán haønh saûn xuaát giaám theo phöông phaùp naøy, tieán haønh nhö sau: ñoå vaøo thuøng 1/5 theå tích giaám töôi chaát löôïng cao ñeå acid hoùa, sau ñoù ñoå theâm dòch leân men vaøo cho ñeán 1/2 theå tích thuøng. Tieáp theo cöù moãi chu kyø ñoå theâm dòch leân men cho ñeán khi ñaày. Khi naøo nhaän thaáy röôïu ñaõ ñöôïc oxy hoùa gaàn heát laáy moät phaàn giaám ra ñeå ñem cheá bieán vaø baûo quaûn, ñoàng thôøi cho tieáp dòch leân men vaøo ñeå leân men tieáp. Khi leân men, vi khuaån giaám phaùt trieån taïo thaønh maøng vi sinh vaät treân beà maët thoaùng, khi bò chaán ñoäng (do va chaïm hay quaù trình ñoå dòch leân men vaøo vaø thaùo saûn phaåm ra) noù seõ bò phaù vôõ, chìm xuoáng tieâu thuï cô chaát maø khoâng taïo acid acetic. Daàn daàn treân beà maët thoaùng laïi hình thaønh maøng vi khuaån môùi vaø laïi dieãn ra quaù trình leân men tieáp tuïc. Do haïn cheá cuûa beà maët thoaùng neân phöông phaùp naøy coù nhöõng nhöôïc ñieåm sau: thôøi gian leân men daøi, noàng ñoä acid acetic thaáp, naêng suaát thaáp, coàng keành.Tuy vaäy, phöông phaùp naøy coù öu ñieåm laø cho giaám thôm, ngon, thieát bò deã cheá taïo. 2.3.4.2 Phöông phaùp nhanh Phöông phaùp naøy taïo ñöôïc beà maët tieáp xuùc pha giöõa loûng, khí vaø vi sinh vaät lôùn nhôø boå sung vaät lieäu baùm trong thieát bò neân naêng suaát vaø hieäu suaát cao hôn. ÔÛ phöông phaùp naøy ngöôøi ta töôùi dòch leân men cho chaûy qua thuøng leân men, beân trong coù ñoå ñaày vaät lieäu baùm vaø maøng vi khuaån ôû treân beà maët, khoâng khí ñi ngöôïc chieàu töø döôùi leân, dòch leân men ñöôïc chuyeån hoùa nhanh nhôø vi khuaån.Neáu thieát bò leân men ñuû cao, ñieàu kieän vaän haønh ñöôïc khoáng cheá toát thì chæ caàn cho dòch leân men qua thaùp moät laàn ñaõ coù theå thu ñöôïc giaám ñaëc ôû ñaùy. 17 Öu ñieåm cuûa phöông phaùp: - Thôøi gian leân men ngaén - Thieát bò töông ñoái ñôn giaûn, naêng suaát cao, oån ñònh - Giaám thu ñöôïc coù noàng ñoä acid acetic cao (coù theå ñeán 11-12%) Nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp: - Hieäu suaát khoâng cao - Phaûi choïn vaät lieäu baùm phuø hôïp 2.3.4.3 Phöông phaùp chìm ÔÛ phöông phaùp naøy, khoâng khí suïc qua khoái dòch leân men maõnh lieät seõ taïo thaønh moät theå huyeàn phuø coù pha raén laø vi khuaån giaám, pha loûng laø dòch leân men trong caùc thieát bò leân men coù teân laø acetator, dòch leân men ñöôïc chuyeån hoùa thaønh giaám raát nhanh. 2.3.4.4 Phöông phaùp toå hôïp Ñaây laø phöông phaùp lai giöõa hai phöông phaùp nhanh vaø chìm. Thieát bò leân men naøy goàm hai phaàn: -Phaàn treân nhö generator coù ñoå ñaày ñeäm, hoaït ñoäng theo nguyeân taéc leân men nhanh - Phaàn döôùi (phaàn chöùa dòch sau khi ñi qua vaät lieäu baùm) coù laép theâm boä phaän suïc khí taïo thaønh vuøng oxy hoùa boå sung nhö moät acetator trong phöông phaùp chìm. Khi ngöøng cung caáp oxy qua boä phaän suïc khí (khi ngaét ñieän) vaãn khoâng aûnh höôûng ñeán vi khuaån vì luùc ñoù caùc van thoâng khí trong thieát bò ñöôïc môû ra vaø khoâng khí ñi vaøo nhôø thoâng khí töï nhieân, do ñoù maøng vi khuaån treân ñeäm vaãn khoâng bò cheát. 18 Phöông phaùp naøy khaéc phuïc ñöôïc nhöôïc ñieåm vaø phaùt huy öu ñieåm cuûa hai phöông phaùp nhanh vaø chìm. 2.3.4.5 Choïn phöông phaùp leân men Phöông phaùp chaäm do coù nhieàu nhöôïc ñieåm nhö ñaõ noùi ôû treân neân khi löïa choïn phöông phaùp saûn xuaát giaám trong coâng nghieäp seõ khoâng löïa choïn phöông phaùp naøy. Phöông phaùp chìm tuy coù nhieàu öu ñieåm nhöng trong tình hình hieän nay Vieät Nam chöa theå ñi theo höôùng naøy ñöôïc, trình ñoä khoa hoïc kyõ thuaät coøn haïn cheá khoâng theå ñaùp öùng ñöôïc nhu caàu nghieâm ngaët khaéc khe veà thoâng khí vaø tính chaát phöùc taïp cuûa boä phaän laøm saïch khí khoûi nhöõng taïp chaát, daàu môõ laøm cho khoâng khí bò taïp nhieãm sau khi ñi qua maùy neùn, maùy quaït,… Vì vaäy choïn phöông phaùp nhanh ñeå saûn xuaát acid acetic laø hôïp lyù ôû nöôùc ta trong giai ñoaïn hieän nay. Tuy nhieân, vôùi phöông phaùp naøy vaãn chöa coù ñöôïc caùc thoâng soá vaø caùc döõ kieän cuï theå ñeå trieån khai saûn xuaát neân coøn trong giai ñoaïn thaêm doø mang tính chaát ñònh tính ôû qui moâ phoøng thí nghieäm, laøm cô sôû cho vieäc nghieân cöùu toaøn dieän veà moät qui trình coâng ngheä vaø thieát bò saûn xuaát acid acetic theo phöông phaùp nhanh ôû Vieät Nam. 2.3.5 Choïn chuûng vi khuaån acid acetic Hieän nay treân theá giôùi ñaõ tìm ra treân 20 loaïi vi khuaån acetic – goïi chung laø acetobacter- laø moät loaïi tröïc khuaån khaù lôùn thuoäc loaïi hieáu khí baét buoäc, nhieät ñoä thích hôïp cho chuùng phaùt trieån töø 30-40oC. Vi khuaån acetic thuoäc hai gioáng acetobacter (chu mao) acetomonas (tieân mao ôû moät ñaàu). Nhieàu loaïi khi phaùt trieån laâu treân moâi tröôøng deã daøng sinh ra nhöõng daïng coù hình thaùi ñaëc bieät (teá baøo phình to hay keùo daøi, coù theå phaân nhaùnh). 19 Vi khuaån acetobacter phaân boá roäng trong töï nhieân, nhaát laø treân thöïc phaåm, hoa quaû, khoâng khí, nhieàu tröôøng hôïp coù theå phaùt trieån ñoàng thôøi vôùi naám men treân cô chaát thöïc vaät coù nhieàu ñöôøng. Vieäc nghieân cöùu vi khuaån do Pasteur thöïc hieän töø naêm 1862 khi oâng duøng kính hieån vi quan saùt maøng moûng xuaát hieän treân röôïu vang chua. Moät soá chuûng vi khuaån acetobacter ñieån hình (Ñinh Thò Kim Nhung, 1996) - Acetobacter aceti: thöïc khuaån ngaén, coù daïng hình que, kích thöôùc 0,4 – 0,8 x 1,0 x 1,2m, khoâng di ñoäng, thöôøng xeùp thaønh chuoãi daøi, baét maøu gram aâm, cho maøu vaøng vôùi thuoác nhuoäm Iod. Chuùng taïo thaønh khuaån laïc to, saùng treân gelatin vôùi dòch leân men chöùa 10% ñöôøng saccharose taïo thaønh maøng nhaày nhaün, khoâng ñöôïc naâng leân theo thaønh bình. Coù khaû naêng phaùt trieån treân moâi tröôøng coù noàng ñoä röôïu khaù cao (11%), coù khaû naêng tích luyõ 6% acid acetic, nhieät ñoä phaùt trieån thích hôïp 30oC, thöôøng phaùt trieån treân bia. - Acetobacter pasteurianum: coù hình daïng gioáng Acetobacter aceti, baét maøu xanh vôùi thuoác nhuoäm Iod, taïo thaønh vaùng khoâ vaø nhaên nheo, teá baøo xeáp rôøi nhau thaønh chuoãi, ñoâi khi baét gaëp teá baøo coù daïng chuyø phoàng leân, di ñoäng khoâng thöôøng xuyeân. Khuaån laïc treân gelatin vaø dòch leân men nhoû troøn, thích hôïp phaùt trieån ôû 30oC. - Acetobacter kiitzigianum: coù maøng nhaøy nhaün meùp, noù ñöôïc naâng leân thaønh bình (dính), tröïc khuaån ngaén, to, thoâ, khoâng di ñoäng. Khuaån laïc treân gelatin vôùi dòch leân men nhôùt , nhoû, taïo thaønh maøng xeáp neáp to treân caùc moâi tröôøng loûng, thích hôïp phaùt trieån ôû 30oC. - Acetobacter lindreni: tröïc khuaån xeáp rieâng reõ vaø taïo thaønh chuoãi, thænh thoaûng baét gaëp caùc teá baøo phoàng to nhö hình caàu, khoâng di ñoäng. Khuaån laïc treân gelatin vôùi dòch leân men nhoû troøn, maøu vaøng. Treân caùc moâi tröôøng loûng vaùng vi khuaån maøu vaøng naâu, nhôùt, thích hôïp phaùt trieån ôû 25oC. (Leâ Vaên Nhöông,1990) 20 - Acetobacter acetosum: tröïc khuaån coù kích thöôùc 0,1 - 0,8 x 1m. Caùc teá baøo xeáp rieâng reõ vaø thaønh töøng chuoãi, khoâng di ñoäng, nhieät ñoä thích hôïp nhaát ñeå phaùt trieån ôû 30 – 36oC. (Leâ Vaên Nhöông,1990) - Acetobacter xylinum: tröïc khuaån hình que 2m,ñöùng rieâng reõ hoaëc xeáp thaønh töøng chuoãi, khoâng di ñoäng. Caùc teá baøo ñöôïc bao boïc bôûi chaát nhaày, taïo vaùng nhaên khaù daøy, baét maøu xanh vôùi thuoác nhuoäm Iod vaø H2SO4 (phaûn öùng cuûa hemixelluloza) vì vaùng coù chöùa hemixellulozo, coù theå tích luõy 4,5% acid acetic trong moâi tröôøng. Thöôøng soáng chung vôùi naám men trong moät loaïi nöôùc giaûi khaùt daân gian laøm baèng nöôùc cheø ñöôøng loaõng coøn goïi laø “Thuûy Hoaøi Saâm”. ÔÛ Nga coù teân goïi laø “Naám Cheø”, “Naám Nhaät Baûn”, ÔÛ Trung Quoác coù teân laø “Hoaøi Baûo” hay “Vò Haûo”. - Acetobacter Schiitzenbachii: coù daïng hình que 0,3 - 0,4 x 1,0 - 3,6m, thöôøng ñöùng rieâng reõ hay xeáp thaønh ñoâi, coù theå taïo thaønh nhöõng daïng teá baøo ñaëc bieät, taïo vaùng daøy vaø khoâng beàn vöõng treân caùc moâi tröôøng giaø. Coù theå tích luõy trong moâi tröôøng tôùi 11,5% acid acetic. Thöôøng ñöôïc duøng ñeå saûn xuaát giaám theo phöông phaùp nhanh. - Acetobacter Suboxydans: coù daïng hình que ngaén, khoâng coù khaû naêng di ñoäng, taïo thaønh nhöõng vaùng moûng deã tan vôõ. Noù coù theå chuyeån hoùa glucose thaønh acid gluconic, sorbic thaønh sorboza. Loaïi vi khuaån naøy ñeå phaùt trieån toát caàn ñöôïc cung caáp paraaminobenzoic, acid pantotenic vaø acid nicotinic. - Acetobacter hoshigaki: tröïc khuaån coù kích thöôùc 0,7 - 0,8 x 1,5 - 1,8m. Thöôøng xeáp rieâng reõ khoâng di ñoäng, khuaån laïc treân thaïch vôùi chaát chieát ruùt ñaäu naønh nhoû, troøn, daïng haït saùng, sau ñoù trôû thaønh maøu naâu, phaàn phía ngoaøi maøu vaøng nhaït. Taïo thaønh acid gluconic töø dextroza, thích hôïp phaùt trieån ôû 30 - 35oC. 21 - Acetobacter ascendens: tröïc khuaån khoâng di ñoäng, caùc khuaån laïc treân glucose, gelatin khoâ traéng, vôùi vaàng saùng choùi. Treân caùc moâi tröôøng loûng taïo maøng daøy, chaéc, höôùng leân theo thaønh bình, thích hôïp phaùt trieån ôû 25oC. - Acetobacter plicatum: tröïc khuaån kích thöôùc 0,4 - 0,6 x 1,4 -1,6m. Treân moät vaøi moâi tröôøng chuùng ñöôïc nhuoäm maøu nhö nhau. ÔÛ 28 - 32oC taïo thaønh nhöõng daïng phình to keùo daøi, khoâng di ñoäng. Khuaån laïc treân gelatin, röôïu vang: troøn tròa hôi nhoâ leân, saùng, aåm, öôùt, nhôùt. Thích hôïp phaùt trieån ôû 25 - 30oC. - Acetobacter oxydans: tröïc khuaån, kích thöôùc 0,8 - 1,2 x 2,4 - 2,7m. Caùc teá baøo rôøi nhau vaø xeáp thaønh töøng chuoãi, quan saùt thaáy trong chuoãi taïo thaønh caùc teá baøo phoàng to leân, di ñoäng. Khuaån laïc treân gelatin troøn, sau ñoù trôû thaønh nhöõng daïng khoâng caân ñoái vôùi söï phaân nhaùnh ñaëc tröng, nhieät ñoä thích hôïp 18 - 21oC. - Acetobacter orleanense: Tröïc khuaån daøi trung bình, khoâng di ñoäng, gaëp nhieät ñoä cao coù theå taïo caùc teá baøo dò hình keùo daøi hoaëc phình to ra, taïo vaùng vi khuaån raát daøy treân moâi tröôøng loûng, coù theå phaùt trieån ñöôïc treân moâi tröôøng coù noàng ñoä röôïu cao 10 - 20% vaø tích luõy ñöôïc 9,5% acid acetic. Loaïi naøy thöôøng ñöôïc duøng ñeå chuyeån hoùa röôïu vang thaønh giaám theo phöông phaùp Phaùp, thích hôïp phaùt trieån ôû 25 - 30oC. Ñoái vôùi moãi phöông phaùp khaùc nhau caàn phaûi choïn nhöõng loaïi vi khuaån coù ñaëc tính thích hôïp ñeå quaù trình leân men ñaït hieäu quaû cao nhaát, nhöng nhìn chung chuùng phaûi thoûa maõn moät soá ñieàu kieän sau: - Phaûi oxy hoùa röôïu toát nhaát vaø oxy hoùa giaám taïo thaønh ít nhaát - Phaûi taïo ra giaám coù chaát löôïng toát (thôm, coù ñoä acid acetic cao) - Chòu ñöôïc ñoä röôïu vaø ñoä acid cao - Caùc tính chaát ban ñaàu cuûa chuùng phaûi ñöôïc giöõ nguyeân trong suoát quaù trình - Ñieàu kieän nuoâi caáy, phaân laäp vaø baûo quaûn giaám ñôn giaûn, khoâng toán keùm 22 Vôùi phöông phaùp nhanh, do caàn baùm dính cao neân yeâu caàu vi khuaån taïo maøng moûng tôi xoáp, tích luõy vaø chòu ñöôïc ñoä acid cao thì nhöõng gioáng hay duøng nhaát laø acetobacter aceti, acetobacter schiitzenbachii,…. Moät soá loaøi vi khuaån coù khaû naêng gaây ra söï “quaù oxy hoùa” ngay caû khi moâi tröôøng leân men coøn noàng ñoä röôïu khaù cao nhö acetobacter xylinum, caàn heát söùc loaïi tröø chuùng trong quaù trình saûn xuaát giaám. 2.3.6 Nguoàn nguyeân lieäu saûn xuaát acid acetic Theo quaù trình leân men cho thaáy baát cöù moät saûn phaåm naøo coù theå leân men röôïu ñöôïc ñieàu coù theå laø nguyeân lieäu leân men giaám. Nguyeân lieäu trong saûn xuaát giaám thöôøng laø caùc loaïi quaû coù ñöôøng, caùc loaïi xiro chöùa ñöôøng, saûn phaåm thuûy phaân cuûa caùc nguyeân lieäu chöùa tinh boät, bia, röôïu vang, maät ong hoaëc baát cöù saûn phaåm naøo coù theå leân men ñöôïc. Trong coâng nghieäp saûn xuaát giaám, thöôøng duøng röôïu pha loaõng ñeå leân men, yeâu caàu khoâng coù laãn daàu fuzel vì noù taùc duïng öùc cheá hoaït ñoäng soáng cuûa vi sinh vaät. Neáu duøng caùc saûn phaåm tinh boät thì phaûi qua hai khaâu trung gian laø chuyeån hoùa tinh boät thaønh ñöôøng nhôø enzyme amylase cuûa naám moác, roài tieáp tuïc leân men röôïu nhôø enzym deareloxylase cuûa vi sinh vaät, sau ñoù môùi leân men giaám töø röôïu. Hieän nay, thöôøng duøng nöôùc eùp traùi caây (nho) ñeå leân men giaám, saûn phaåm coù muøi thôm ngon vaø ñaëc tröng. Nhìn chung, nguoàn nguyeân lieäu ñeå saûn xuaát giaám laø raát ña daïng vaø phong phuù. 2.4 Saûn xuaát acid acetic theo phöông phaùp nhanh 2.4.1 Caùc phöông phaùp saûn xuaát acid acetic theo phöông phaùp nhanh 2.4.1.1 Phöông phaùp troáng quay Goàm coù moät thuøng beân trong coù caáu truùc sao cho nhaän ñöôïc moät löôïng khoâng khí lôùn nhaát ñoái vôùi vaät lieäu ñeäm chöùa trong ñoù. Troáng ñöôïc bao boïc trong moät thuøng hình truï lôùn vaø kín, coù chöùa nhöõng loã huùt khoâng khí. Moät nöûa troáng ñöôïc tieáp xuùc khoâng khí, phaàn coøn laïi ngaäp trong khoái dòch leân men (hình 2.1). 23 Hình 2.1: Thieát bò leân men nhanh baèng phöông phaùp troáng quay 2.4.1.2 Phöông phaùp nhuùng Thieát bò leân men laø thuøng thaúng ñöùng, beân trong coù moät hay nhieàu gioû baèng goã soài hoaëc chöùa phoâi goã soài coù theå naâng leân haï xuoáng ñöôïc (hình 2.2). Hình 2.2: Thieát bò leân men baèng phöông phaùp nhuùng Öu ñieåm : ñôn giaûn, deã laøm, goïn Nhöôïc ñieåm : naêng suaát thaáp, deã bò nhieãm khuaån do khoâng khí chöa ñöôïc khöû truøng. 2.4.1.3 Phöông phaùp dòch chuyeån Thieát bò leân men cuûa phöông phaùp naøy goàm moät thuøng, beân trong coù moät caùi phao vaø beân ngoaøi laép vôùi hai thuøng phaûn öùng ñaët beân caïnh thuøng chính. 24 Khi phao chöùa ñaày nöôùc vaø caùc vaät naëng khaùc, khoái dòch leân men chöùa trong thuøng chính bò eùp phaûi dòch chuyeån sang hai thuøng phaûn öùng beân caïnh coù chöùa ñaày voû baøo coù vi khuaån giaám baùm treân beà maët. Khi nhöõng ñeäm trong thuøng phaûn öùng ñaõ baûo hoøa dòch leân men phao ñöôïc laáy ra vaø dòch leân men laïi traøn veà thuøng chính. Phöông phaùp naøy ñôn giaûn nhöng coàng keành, naêng suaát thaáp, khoù ñieàu chænh quaù trình neùn ñaåy chaát loûng töø thuøng chính sang thuøng phaûn öùng, khoâng khí deã bò nhieãm baån. 2.4.1.4 Phöông phaùp coá ñònh (phöông phaùp germentor) Trong phöông phaùp naøy, thuøng phaûn öùng laø moät thuøng hình truï thaúng ñöùng baèng goã (hoaëc baèng vaät lieäu choáng aên moøn). Ñoàng thôøi coù ñoå ñaày nhöõng vaät lieäu baùm coù maøng vi khuaån giaám che phuû (hình 2.3) Hình 2.3: Thieát bò leân men nhanh baèng phöông phaùp coá ñònh Hai pha khí vaø loûng ñi ngöôïc chieàu nhau tieáp xuùc trong generator seõ ñöôïc vi khuaån chuyeån hoùa thaønh giaám. Neáu chieàu cao generator ñuû lôùn thì dòch leân men chæ caàn ñi qua moät laàn laø ñöôïc giaám hoùa toaøn boä. Neáu quaù trình leân men toát, nhieät ñoä ôû phaàn laøm vieäc cuûa generator seõ cao hôn nhieät ñoä beân ngoaøi töø 10-12oC taïo ñieàu kieän cho söï thoâng khí töï nhieân. Nhìn chung 3 phöông phaùp ñaàu khoâng ñöôïc söû duïng roäng raõi trong saûn xuaát, phöông phaùp cuoái phoå bieán nhaát vaø ñöôïc caûi tieán khoâng ngöøng do noù coù nhöõng öu ñieåm: naêng suaát töông ñoái lôùn, thieát bò töông ñoái goïn nheï, coù theå tieán haønh saûn xuaát trong moïi ñieàu kieän vì coù söï thoâng khí töï nhieân neân khoâng phuï thuoäc vaøo nguoàn ñieän. 25 2.4.2 Chaát mang vi khuaån acid acetic 2.4.2.1 Yeâu caàu ñoái vôùi chaát mang vi khuaån acid acetic Ñaây laø yeáu toá quyeát ñònh tính hôn haún cuûa phöông phaùp nhanh so vôùi phöông phaùp chaäm. Vaán ñeà naøy ñaõ ñöôïc nghieân cöùu vaø söû duïng vôùi nhieàu loaïi vaät lieäu baùm khaùc nhau, khi choïn vaät lieäu baùm caàn caên cöù vaøo caùc yeâu caàu sau: - Coù ñoä beàn cô hoïc cao, dieän tích beà maët rieâng lôùn, ñoä xoáp cao - Khoái löôïng rieâng töông ñoái nhoû - Coù tính trô, töùc khoâng phaûn öùng vôùi dòch leân men, khoâng khí vaø saûn phaåm leân men, cuõng nhö khoâng tieát ra nhöõng hôïp chaát hoùa hoïc gaây ñoäc haïi ñoái vôùi vi sinh vaät vaø muøi khoù chòu cho giaám - Ñuû ñoä nhaùm vaø ñoä xoáp ñeå maøng vi khuaån coù theå baùm chaët ôû moät cheá ñoä thuûy ñoäng löïc hoïc nhaát ñònh - Reû tieàn, deã kieám vaø oån ñònh 2.4.2.2 Löïa choïn chaát mang Trong caùc loaïi chaát mang coù nguoàn goác cellulose coù nhöõng öu ñieåm phuø hôïp vôùi ñieàu kieän Vieäc Nam hieän nay nhö coâng ngheä gia coâng khoâng phöùc taïp, reû tieàn, deã kieám (tre, baõ mía, goã,…). Tröôùc ñaây, nhieàu coâng trình ñaõ nghieân cöùu thöû nghieäm vôùi nhieàu loaïi vaät lieäu baùm chöùa cellulose khaùc nhau nhö phoi goã (soài, deû, baïch döông,…), loõi ngoâ, tre nöùa,…. Trong ñoù, goã soài ñöôïc ñaùnh giaù raát cao vì noù coù ñoä cöùng toát vaø trong caùc thôù goã coù nhieàu mao quaûn xoáp. Rieâng ñoái vôùi Vieät Nam khoâng coù goã soài. Vì vaäy vieäc tìm kieám thaêm doø caùc loaïi vaät lieäu baùm khaùc coù saün, deã kieám, reû tieàn ñeå thay theá cho goã soài, ñoàng thôøi vaãn ñaûm baûo ñöôïc nhöõng yeâu caàu cuûa vaät lieäu baùm laø moät trong nhöõng vaán ñeà maáu choát trong vieäc thaêm doø phöông phaùp nhanh ñeå saûn xuaát giaám ôû Vieät Nam. 26 Vaán ñeà xöû lyù vaät lieäu baùm cuõng khaù quan troïng nhaèm taùch nhöõng chaát ñoäc haïi nhö: tanin, lignin, caùc loaïi tinh daàu,…thöôøng hay coù trong caùc loaïi vaät lieäu coù nguoàn goác thöïc vaät. Vì vaäy, caàn xöû lyù caån thaän vaät lieäu baùm tröôùc khi söû duïng, moät trong nhöõng phöông phaùp hay laøm trong coâng nghieäp laø trích ly sô boä baèng nöôùc noùng. Sau ñoù ngaâm chuùng trong dung dòch acid hay kieàm ñeå ly trích trieät ñeå hôn caùc chaát ñaõ neâu treân. Treân tinh thaàn ñoù, chaát mang ñöôïc choïn nghieân cöùu trong luaän vaên laø thaân caây tre vì ôû Vieät Nam tre laø moät loaïi caây deã kieám, reû tieàn vaø raát deã gia coâng. 2.4.3 Söï hình thaønh vaø phaùt trieån cuûa maøng sinh hoïc treân chaát mang trong fermenter söû duïng maøng sinh hoïc coá ñònh ñeå leân men acid acetic 2.4.3.1 Traïng thaùi vi khuaån acid acetic trong fermenter Trong fermenter söû duïng maøng sinh hoïc coá ñònh ñeå leân men giaám, caùc vi khuaån giaám tham gia vaøo quaù trình bieán ñoåi sinh hoùa coù daïng maøng baùm treân beà maët caùc vaät raén trô. Trong caùc thieát bò daïng oáng, maøng sinh hoïc baùm treân beà maët caùc vaät raén trô coù theå toàn taïi 2 traïng thaùi: coá ñònh (tónh) hay linh ñoäng (caùc vaät raén trô coù maøng sinh hoïc che phuû lô löûng treân moâi tröôøng leân men). Trong moät möùc ñoä naøo ñoù, vieäc löïa choïn moät trong hai traïng thaùi cuûa maøng sinh hoïc laø tuøy thuoäc maøng vi khuaån ñaõ phaùt trieån ñöôïc taùch ra khoûi thieát bò nhö theá naøo (trong tröôøng hôïp muoán khoáng cheá beà daøy maøng). Neáu thieát bò ñoøi hoûi phaûi laøm vieäc trong ñieàu kieän voâ khuaån, ñeå ñaûm baûo ñieàu naøy chæ coù theå laáy maøng vi khuaån ra khoûi thieát bò baèng caùc phöông phaùp löïc caét thuûy löïc, töùc laø nhôø chuyeån ñoäng cuûa loûng vaø khí ñeå taùch maøng vi sinh vaät ra khoûi beà maët baùm vaø loâi cuoán chuùng ra ngoaøi cuøng doøng chaûy, muoán vaäy caùc phaàn töû ñeäm phaûi ñöôïc laøm lô löûng trong moâi tröôøng chuyeån ñoäng maïnh. Coøn caùc vi khuaån giaám thì coù khaû naêng laéng xuoáng ñaùy thieát bò vaø taùch ra ngoaøi, luùc naøy lôùp ñeäm naèm ôû traïng thaùi tónh vaø loûng chaûy qua thieát bò ôû daïng maøng moûng che phuû vuøng hoaït ñoäng sinh hoïc. 27 2.4.3.2 Caáu taïo maøng vi khuaån acid acetic Maøng vi khuaån giaám ñöôïc taïo thaønh nhôø caùc bieán ñoåi sinh hoùa dieãn ra trong caùc thieát bò vaø baùm ñöôïc vaøo vaät raén laø nhôø khaû naêng baùm dính cuûa maøng nhaày (khoái gel giöõa caùc teá baøo, hình 2.4) cuûa vi khuaån. Moät beà maët baùm baát kyø tieáp xuùc vôùi moâi tröôøng chöùa caùc vi khuaån giaám lô löûng sau moät thôøi gian nhaát ñònh seõ trôû neân hoaït ñoäng sinh hoïc do vi khuaån giaám baùm vaøo vaø phaùt trieån thaønh lôùp maøng lieân tuïc. Cô cheá quaù trình baùm dính naøy coù lieân quan ñeán beà maët vaät raén (ñoä nhaùm, ñoä xoáp,…) vaø chính baûn thaân vi khuaån. 3 1 2 Ghi chuù: Beà maët baùm Khoái gel giöõa caùc teá baøo Teá baøo cuûa vi sinh vaät Hình 2.4: Bieåu dieãn maøng sinh hoïc baùm treân caùc vaät raén trô 2.4.3.3 Söï phaùt trieån cuûa maøng vi khuaån acid acetic Söï taïo thaønh maøng vi khuaån seõ keøm theo söï hoaït ñoäng cuûa thieát bò. Ñoä “hoaït ñoäng beà maët” phuï thuoäc vaøo dieän tích beà maët che phuû bôûi lôùp maøng, beà daøy maøng vaø noàng ñoä röôïu trong moâi tröôøng dinh döôõng. 28 Söï phaùt trieån cuûa maøng vi khuaån giaám, khi giöõ nguyeân caùc thoâng soá ñaàu vaøo, taïo neân söï phuï thuoäc cuûa saûn phaåm chính vaøo thôøi gian, ñieàu ñoù laø do söï phuï thuoäc cuûa vaän toác phaûn öùng vaøo beà daøy maøng. Neáu sau moät quaù trình tích luõy nhaát ñònh beà daøy maøng khoâng thay ñoåi nöõa thì ta coù theå coi caùc thoâng soá ñaàu ra ñaït ñöôïc traïng thaùi oån ñònh. Ñieàu ñoù coù theå ñaït ñöôïc khi taûi troïng vi khuaån giaám ñoái vôùi khoâng gian töï do treân moät ñôn vò theå tích lôùp ñeäm laø nhoû. Khi ñoù daïng hình hoïc trong lôùp ñeäm thay ñoåi khoâng ñaùng keå. Nhöng neáu taûi troïng cuûa vi khuaån ñuû lôùn thì seõ laøm daïng hình hoïc beân trong lôùp bieán ñoåi lieân tuïc do taùc ñoäng cuûa quaù trình phaùt trieån vi sinh vaät vaø söï thoaùt ñi moät phaàn vi khuaån ra khoûi beà maët baùm döôùi taùc duïng cuûa löïc troïng tröôøng, keát quaû laø ñöôøng ñi cuûa doøng loûng vaø beà maët tieáp xuùc pha raén – loûng bieán ñoåi. 2.4.3.4 Beà daøy maøng vi khuaån acid acetic Trong thöïc teá, tuøy theo caùch nuoâi maøng, noàng ñoä caùc saûn phaåm daïng khí khi hoâ haáp trong chieàu saâu nhoû cuûa maøng taêng ñeán möùc caùc saûn phaåm naøy seõ thoaùt ra töø dung dòch vaø taïo thaønh nhöõng tuùi khí. Khí naøy laøm cho söï baùm dính giöõa khoái maøng vaø beà maët baùm seõ keùm ñi, cuoái cuøng maøng rôi ra khoûi beà maët baùm döôùi taùc duïng cuûa troïng löïc vaø coøn laïi moät lôùp vi khuaån giaám ñaõ giaûm khaû naêng soáng. Sau ñoù, lôùp maøng laïi baét ñaàu taêng, tuy nhieân khoâng theå naøo taïo beà daøy maøng nhö ban ñaàu vì löïc baùm dính giöõa maøng vaø beà maët baùm ñaõ bò yeáu ñi do coù maët caùc vi khuaån cheát trong maøng. Töø ñoù, ngöôøi ta nhaän thaáy raèng ôû moät möùc ñoä nhaát ñònh maøng vi khuaån giaám coù khaû naêng ñieàu chænh ñöôïc. Tuy nhieân, khoâng neân mong ñôïi nhieàu vaøo cô cheá naøy ñeå ñaûm baûo ñoä daøy khoâng ñoåi cuûa maøng vì nhöõng nguyeân nhaân sau: - Caùc saûn phaåm taïo thaønh trong beà daøy maøng coù theå gaây ñoäc haïi cho vi khuaån, öùc cheá söï phaùt trieån cuûa chuùng cuõng nhö gaây nhieãm baån cho moâi tröôøng loûng. 29 - Maøng vi khuaån giaám bò taùch ra khoûi beà maët baùm coù theå gaây taéc löu thoâng cho doøng loûng vaø gaây roái loaïn cheá ñoä laøm vieäc trong thieát bò. - Dao ñoäng veà beà daøy ôû caùc phaàn rieâng bieät cuûa maøng coù theå lôùn ñaùng keå. - Caùc maøng khaùc nhau cuûa maøng vi khuaån taùch ra khoûi beà maët baùm ôû nhöõng thôøi ñieåm khaùc nhau. Caùc thieát bò coù beà daøy maøng khoâng ñoåi (coù theå khoáng cheá ñöôïc) ñöôïc söû duïng laøm thieát bò thöïc nghieäm ñeå nghieân cöùu ñoäng hoïc vi sinh. Caùc thieát bò coù beà daøy maøng thay ñoåi ñöôïc duøng trong xöû lyù nöôùc thaûi vaø saûn xuaát giaám theo phöông phaùp nhanh. Trong caùc thieát bò daïng khoâng khoáng cheá ñöôïc beà daøy maøng, quaàn theå vi sinh vaät loän xoän ôû möùc ñoä cao vaø ôû nhöõng thôøi ñieåm khaùc nhau laø khaùc nhau, chaát loûng chaûy qua thieát bò ôû daïng maøng döôùi taùc duïng cuûa löïc troïng tröôøng. 2.5. Khaùi quaùt veà nguoàn nguyeân lieäu ñieàu 2.5.1 Caây ñieàu – ñaëc ñieåm thöïc vaät hoïc cuûa caây ñieàu 2.5.1.1 Nguoàn goác vaø teân goïi Caây ñieàu laø caây hoang daïi, moïc töï nhieân ôû caùc baõi caùt ven bieån vaø trong röøng töï nhieân ôû quaàn ñaûo Anti, Brasil vaø löu vöïc soâng Amazon thuoäc Nam Myõ. Caây ñieàu coù teân khoa hoïc laø Anacardium occidentale Linne thuoäc hoï Anacardiacedae boä Rutates. Ngoaøi ra, ôû moãi nöôùc caây ñieàu coøn coù teân goïi rieâng ví duï nhö: - Anh goïi laø: Cashew - Phaùp goïi laø: Anacardier/ Pommier de cajou/ Acajou… - Trung Quoác goïi laø: Giaønhuø/ Yiaokuo - Brasil goïi laø: cajoucu 30 - Boà Ñaøo Nha goïi laø: Caju/ cajueiro - Taây Ban Nha goïi laø: Maranon - AÁn Ñoä goïi laø: Kaju - Thaùi Lan goïi laø: Yakoi -Vieät Nam goïi laø: Caây ñieàu/ ñaøo loän hoät 2.5.1.2 Ñaëc ñieåm thöïc vaät hoïc Caây ñieàu laø loaïi caây vuøng nhieät ñôùi, thöôøng xanh, soáng laâu naêm vaø coù nguoàn goác töø caây hoang daïi neân coù nhieàu taùc giaû goïi ñaây laø caây baùn hoang daõ. Caây ñieàu laø caây nhôõ, chieàu cao trung bình khoaûng 6 - 10 m vaø coù caùc ñaëc ñieåm sau: - Laù: phieán laù daøi, gaân laù noåi roõ ôû maët döôùi laù, gaân laù maøu xanh ñaäm daøi 10 - 20 cm, roäng 5 -10 cm, cuoáng laù moïc thaønh töøng chuøm. - Hoa: hoa ñieàu troå boâng töø thaùng 1 ñeán thaùng 4, coù khi caû naêm. Hoa maãu 5, ñaøi hôïp, traøng 5, nhò 8 - 10, baàu khoâng coù cuoáng chöùa moät noaõn khoâng ñieàu moïc thaønh chuøm hình chuoâng, goàm nhieàu hoa nhoû maøu vaøng hoaëc traéng coù gaân hoàng hay ñoû laø tuøy gioáng. Trong chuøm hoa coù khoaûng 14% laø hoa löôõng tính coøn laïi laø hoa ñöïc. Thöôøng hoa ra töø ñoâng sang taây theo chieàu kim ñoàng hoà, hoa nôû daàn keùo daøi trung bình 32 ngaøy. Hoa thuï phaán ñöôïc laø nhôø coân truøng vaø gioù (chuû yeáu laø nhôø vaøo coân truøng). - Traùi vaø haït: Sau khi thuï phaán, haït phaùt trieån raát nhanh. Khi haït (quaû thöïc) phaùt trieån ñeán ñoä lôùn nhaát ñònh thì cuoáng môùi phaùt trieån phình leân thaønh traùi (traùi giaû). Haït ñieàu thoâ coù hình quaû thaän, thoâng thöôøng coù chieàu daøi 2,5 - 3,5 cm, chieàu roäng 1,8 - 2 cm, beà daøy 1 - 1,5 cm, naëng 5 - 6 gram. Haït khi töôi coù maøu xanh voû chai vaø khi khoâ coù maøu naâu xaùm. Quaû ñieàu coù maøu vaøng nhaït, da cam ñeán hoàng ñoû, quaû ñieàu coù troïng löôïng gaáp 3 - 10 laàn troïng löôïng haït, trung bình gaáp 5 laàn (khoaûng 50 - 80 gram/quaû). Quaû ñieàu coù tính giaûi nhieät, muøi höông haáp daãn vaø chöùa moät löôïng vitamin doài daøo. 31 Sau 60 ngaøy laø traùi chín, khi chín coù maøu vaøng hoaëc maøu ñoû laø tuøy loaïi. Voû quûa moûng laùng boùng, beân trong chöùa thòt meàm vaø coù vò ngoït hôi chua. Döïa vaøo maøu saéc khi chín, ngöôøi ta phaân quaû ñieàu ra laøm hai loaïi chính: ñieàu vaøng vaø ñieàu ñoû. - Ñieàu vaøng: veà hình daïng beân ngoaøi ñieàu vaøng coù hai loaïi: + Traùi to, daøi coù nhieàu nöôùc, vò ngoït + Traùi coù maøu vaøng nhaït, to, boùng, nhieàu nöôùc, vò ngoït. -Ñieàu ñoû: veà hình daïng cuõng coù hai loaïi: + Traùi nhoû, troøn, coù vò chaùt + Traùi daøi, ñuoâi nhoïn, coù nhieàu nöôùc, vò ngoït. 2.5.1.3 Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa quaû ñieàu Döïa vaøo maøu saéc cuûa quaû ta coù hai loaïi chính ñoù laø ñieàu ñoû vaø ñieàu vaøng. Moãi loaïi coù chöùa veà soá löôïng caùc chaát khaùc nhau. Theo nghieân cöùu cho thaáy caùc thaønh phaàn beân trong quaû ñieàu ñöôïc ghi nhaän trong baûng 2.1 Baûng 2.1: Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa quaû ñieàu (Phaïm Ñình Thanh, 2003) Thaønh phaàn Quaû ñoû Quaû vaøng Nöôùc Tro Ñöôøng Ñaïm Chaát beùo Glucid khaùc Tanin Cellulose Acid citric 85,92 0,44 7,74 0,88 0,33 0,86 0,42 3,36 0,20 86,83 0,51 7,26 0,52 0,27 0,98 0,48 3,34 0,16 32 Ngoaøi ra, neáu xeùt veà thaønh phaàn chaát dinh döôõng, vitamin cho ta thaáy quaû ñieàu coù chöùa 1 nguoàn vitamin raát ñaùng keå, ñaëc bieät laø vitamin C. Ñeå so saùnh haøm löôïng vitamin C trong quaû ñieàu vôùi moät soá loaïi traùi caây khaùc ta xem xeùt baûng 2.2 Baûng 2.2: Löôïng vitamin C vaø muoái khoaùng trong moät soá loaïi quaû Löôïng chöùa treân 100 (gr) Quaû ñieàu Caùc loaïi traùi caây khaùc Ñoû Vaøng Döùa Chuoái Nho Chanh Cam Quyùt Bô Thiamin-B1(g) Riboflavin (g) Vitamin C (mg) Canxi (mg) Phospho (mg) Saét (mg) - 99 240 41 11 3 - 124 186 41 11 3 80 20 24 16 11 0,3 90 60 10 8 28 0,6 40 20 40 - - - 40 - 45 14 10 0,1 30 30 49 33 23 0,4 70 30 31 33 23 0,4 120 150 16 10 28 0,6 Nhö vaäy ta thaáy haøm löôïng vitamin C trong quaû ñieàu chieám raát cao (ngay caû so vôùi hoï cam chanh. Haøm löôïng vitamin C trong quaû ñieàu cao gaáp 10 laàn so vôùi döùa (thôm) vaø chuoái, gaáp 5 laàn so vôùi cam chanh. Vì theá cho thaáy quaû ñieàu coù theå ñöôïc taän duïng ñeå cheá bieán moät soá saûn phaåm coù giaù trò nhôø vaøo haøm löôïng vitamin vaø chaát dinh döôõng coù trong quaû ñieàu. Tuy nhieân, quaû ñieàu coù vò chaùt vaø neáu xöû lyù khoâng kòp thôøi seõ laøm bieán maøu dòch quaû do quaû ñieàu coù haøm löôïng tanin cao. Vì vaäy laøm aûnh höôûng lôùn ñeán quaù trình cheá bieán caùc saûn phaåm töø quaû ñieàu. 2.5.1.4 Tình hình ôû Vieät Nam Caây ñieàu du nhaäp vaøo nöôùc ta töø nhöõng naêm ñaàu theá kæ 19 do ngöôøi Boà Ñaøo Nha ñöa vaøo troàng thöû ôû Nam Boä vaø lan daàn raûi raùc ôû nhieàu nôi. Vaøo ñaàu nhöõng naêm 1980 caây ñieàu môùi ñöôïc xem nhö loaïi caây coâng nghieäp quan troïng vaø ñöôïc quan taâm phaùt trieån, dieän tích troàng ñieàu ngaøy caøng taêng ñeán naêm 1988 (dieän tích troàng ñieàu ôû Vieät Nam ñaït khoaûng 110.000 ha) taäp trung chuû yeáu ôû caùc tænh phía Nam. 33 ÔÛ Vieät Nam, quaû chín thu hoaïch 1 vuï/naêm, Nam Boä thu hoaïch vaøo thaùng 3 -5, Trung Boä thu hoaïch töø thaùng 4 - 5. Phaàn quaû sau khi laáy haït, moät phaàn nhoû coøn töôi toát ñöôïc söû duïng aên töôi nhö rau hoaëc cheá bieán thaønh röôïu chaùt, döa goùp,….Moät phaàn ñöôïc uû laøm phaân boùn, ñaïi boä phaän coøn laïi ñeå phaân raõ töï nhieân. Gaàn ñaây, toå chöùc Lassonde Technologie INC (Canada) vaø nhaø maùy ñoà hoäp xuaát khaåu Ñoàng Nai (Donafood) thöû lieân doanh khai thaùc vaø coâ ñaëc nöôùc quaû ñieàu, sau ñoù ñöa cheá phaåm veà Canada ñeå xöû lyù tieáp vaø cheá bieán thaønh nöôùc giaûi khaùt. Löôïng traùi ñöôïc söû duïng trong 2 naêm 93 - 94 môùi chæ vaøi chuïc taán/naêm. Moät soá nghieân cöùu khaùc coù toång qui moâ khai thaùc cuõng chöa quaù 100 taán/naêm. Phaàn quaû sau khi thu hoaïch thöøa öù khaù lôùn. Naêm 1994, nöôùc ta thu hoaïch ñöôïc saûn löôïng gaàn 725.000 taán. Vôùi tình hình ñaàu tö naâng cao dieän tích troàng vaø saûn löôïng haït xuaát khaåu nhö hieän nay, con soá naøy coøn cao hôn raát nhieàu. Vì vaäy, ñaây seõ laø nguoàn nguyeân lieäu raát doài daøo vaø coù hieäu quaû kinh teá to lôùn neáu ñöôïc khai thaùc vaø cheá bieán. 2.5.2 Hôïp chaát polyphenol – tanin 2.5.2.1 Moät soá tính chaát cô baûn cuûa tanin - Troïng löôïng phaân töû cuûa tanin khoaûng 500 – 3000 - ÔÛ theå raén tanin laø chaát keát tinh voâ ñònh hình, coù vò chaùt ñaéng ôû caùc möùc khaùc nhau. Trong y hoïc, tanin cuûa moät soá caây ñöôïc söû duïng laøm thuoác - Haàu heát tanin ñeàu tan trong nöôùc, hoøa tan ñöôïc trong moät soá dung moâi höõu cô: röôïu, acetol, etyl acetat,…, phaàn lôùn tanin khoâng tan trong benzen, daàu hoûa vaø cloroform. - Khi tanin taùc duïng vôùi dung dòch FeCl3 seõ taïo phöùc hôïp xanh nhaït hay xanh tím phuï thuoäc vaøo soá löôïng OH- coù trong phaân töû. 34 - Tanin taùc duïng vôùi kali bicromat hoaëc acid cromic seõ cho keát tuûa maøu xanh nhaït - Tanin taùc duïng vôùi vanilin seõ taïo phöùc vanilin – tanin coù maøu naâu ñoû trong moâi tröôøng acid, phöùc naøy coù khaû naêng haáp thuï cöïc ñaïi ôû böôùc soùng = 500 nm. - Tanin taùc duïng vôùi amonferrixyanua seõ taïo phöùc maøu ñoû thaåm - Tanin taùc duïng vôùi dung dòch protein, alkaloid seõ taïo phöùc vaø keát tuûa - Tanin coù tính khöû maïnh, trong khoâng khí noù deã bò oxy hoùa, ñaëc bieät trong moâi tröôøng kieàm noù bò oxy hoùa raát nhanh. Saûn phaåm töï oxy hoùa cuûa tanin laø coù vò chaùt, maøu naâu ñoû sau ñoù chuyeån sang maøu naâu xaùm hoaëc naâu thaåm. - Tanin bò oxy hoùa maïnh vaø trieät ñeå khi taùc duïng vôùi KMnO4 trong dung dòch acid hoaëc vôùi dung dòch Iod trong moâi tröôøng kieàm. Ngöôøi ta aùp duïng phöông phaùp naøy ñeå ñònh löôïng tanin trong thöïc phaåm. - Tanin taïo keát tuûa vaøng vôùi dung dòch acetat chì. Nhö vaäy ta coù theå taùch tanin ra khoûi dòch chieát ñeå thu hoài hoaëc loaïi boû tanin. 2.5.2.2 Caùc phöông phaùp taùch tanin ra khoûi dòch quaû ñieàu Taùch tanin baèng bentonite Bentonite laø moät loaïi silicat töï nhieân, coù coâng thöùc hoùa hoïc toång quaùt laø xSiO2.yX2O3.zH2O. Trong ñoù X laø kim loaïi hoùa trò 3 maø nhoâm (Al) laø chuû yeáu. Do ñoù thaønh phaàn quan troïng nhaát cuûa bentonite laø alumino silicat (xSiO2.yX2O3.zH2O). Trong coâng ngheä saûn xuaát röôïu, bentonite ñöôïc söû duïng nhö moät taùc nhaân laøm trong vaø ñeå haáp phuï protein. Trong quaù trình nöôùc traùi caây vaø röôïu vang, luùc ñaàu bentonite chæ ñöôïc duøng ít nhöng ñeán ñaàu nhöõng naêm 60 bentonite ñöôïc söû duïng roäng cuøng vôùi gelatin. 35 Beân caïnh khaû naêng haáp thuï protein, bentonite coøn coù khaû naêng taùch moät löôïng tanin ñaùng keå trong nöôùc traùi caây. Taùch tanin baèng gelatin Gelatin coù daïng boät, maøu vaøng, ít tan trong nöôùc laïnh, tan nhieàu trong nöôùc noùng. Gelatin laø protein töï nhieân ñöôïc ñieàu cheá töø da vaø xöông suùc vaät, laøm saïch, phôi khoâ, nghieàn nhoû. Do ñoù, noù ñöôïc löu tröõ deã daøng vaø luoân luoân toát ôû ñieàu kieän chuaån (Brunner 1969). Khi ñieàu cheá gelatin, chuùng ta döïa vaøo vieäc xöû lyù nguyeân lieäu ban ñaàu vôùi dung dòch acid hay kieàm. Ñoái vôùi quaù trình xöû lyù nöôùc traùi caây, gelatin ñoùng vai troø laøm trong cao hôn vaø phaûn öùng nhanh hôn. Ñieàu naøy döïa treân ñieåm ñaúng ñieän cuûa phaân töû protein. Ñieåm ñaúng ñieän cuûa gelatin acid laø pH = 4,5 - 5, trong khi ñoù ñieåm ñaúng ñieän cuûa gelatin kieàm laø 8,5 - 9. Beân caïnh ñieåm ñaúng ñieän thì soá bloom cuõng laø moät yeáu toá quan troïng ñeå ñaùnh giaù chaát löôïng gelatin (soá bloom laø moät ñôn vò ño löôøng ñieän theá gel cuûa gelatin). Caùc thí nghieäm cho thaáy raèng gelatin vôùi soá bloom trung bình 80 - 100 laø toát nhaát. Trong vieäc xöû lyù nöôùc traùi caây, gelatin ñöôïc söû duïng ñeå keát tuûa tanin ñeå caûi tieán vò, laøm giaûm caùc phaûn öùng taïo maøu naâu vaø ngaên caûn caùc hieän töôïng ñuïc khoâng mong muoán cuûa tanin. Caùc tanin ñöôïc keát tuûa ôû daïng boâng (vaûy) cuøng vôùi caën cuûa nöôùc traùi caây, nhö vaäy seõ laøm trong vaø taêng khaû naêng loïc cho nöôùc traùi caây. Tröôùc khi söû duïng gelatin caàn phaûi ñöôïc hoøa tan trong nöôùc. Coù nhieàu phöông phaùp ñeå thöïc hieän ñieàu naøy, tuy nhieân töø thöïc nghieäm ngöôøi ta thaáy raèng ñeå hoøa tan gelatin ñöôïc toát, ngöôøi ta ñeå gelatin tröông nôû trong nöôùc laïnh sau ñoù theâm vaøo nöôùc noùng 95oC, nhôø ñoù söï hoøa tan hoaøn toaøn gelatin ñöôïc thöïc hieän nhanh choùng vaø ñôn giaûn. Lieàu löôïng gelatin thích hôïp phaûi luoân ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm. Chæ khi ñoù môùi ñaït ñöôïc söï keát tuûa cuûa tanin laø toát nhaát cuøng vôùi söï phaân caùch toái öu. 36 Taùch tanin baèng nhöïa haáp phuï XAD-16 Nhöïa haáp phuï XAD-16 laø loaïi nhöïa haáp phuï choïn loïc caùc hôïp chaát polyphenol, cheá phaåm naøy cuûa nöôùc ngoaøi, coù daïng haït maøu vaøng, XAD-16 laø teân thöông maïi. Taùch tanin baèng loøng traéng tröùng Phöông phaùp taùch tanin ra khoûi dòch quaû ñieàu baèng loøng traéng tröùng döïa treân cô sôû tanin keát hôïp vôùi protein hay vôùi kim loaïi ñeå taïo tuûa. Protein loøng traéng tröùng laø moät nguyeân lieäu raát deã kieám, giaù thaønh laïi töông ñoái reû, coâng ngheä xöû lyù khoâng ñoøi hoûi phöùc taïp neân ta coù theå aùp duïng phöông phaùp naøy ñeå taùch tanin ra khoûi dòch quaû ñieàu treân qui moâ nhoû. Baûn chaát cuûa phöông phaùp naøy laø do protein loøng traéng tröùng bao goàm 11 caáu töû protein töông ñoái ñôn giaûn. Ñieàu naøy cho thaáy vieäc söû duïng protein loøng traéng tröùng trong vieäc taùch tanin ra khoûi dòch quaû ñieàu laø coù hieäu quaû vaø kinh teá. Caùc caáu töû protein loøng traéng tröùng bao goàm orabumin (54%) coù baûn chaát laø moät phosphoglycoprotein, conalbumin, oromucoid (laø moät glycoprotein), ovomucin, avidine,…. Protein coù tính khaùng khuaån tröïc tieáp hoaëc giaùn tieáp, taïo phöùc hôïp vôùi kim loaïi, coù khaû naêng öùc cheá enzym, ñoùng vai troø quan troïng trong vieäc ngaên ngöøa söï oxy hoùa tanin (taïo maøu saûn phaåm do caùc taùc nhaân naøy gaây ra). Taùch tanin baèng phöông phaùp voâi hoùa Phöông phaùp naøy döïa treân nguyeân taéc tanin keát hôïp vôùi canxi trong voâi taïo keát tuûa. Cho dung dòch canxihydroxyd (Ca(OH)2) noàng ñoä 22% vaøo dòch quûa cho ñeán khi pH trong dòch quaû ñaït 5,2 - 5,4, sau ñoù ñöa dòch quaû ñi loïc. Keát quaû cho thaáy löôïng tanin maát ñi laø 81% so vôùi löôïng tanin coù trong dòch quaû ban ñaàu. Saûn phaåm keát tuûa giöõa tanin vaø canxi laø tanat canxi. 37 Ngoaøi ra, ngöôøi ta coù theå aùp duïng phoái hôïp nhieàu phöông phaùp vôùi nhau ñeå ñaït keát quaû cao. Ví duï, gelatin keát hôïp vôùi nhöïa XAD-16: löôïng gelatin laø 1 g/l, nhieät ñoä keát tuûa laø 60oC trong thôøi gian 1 giôø. Sau ñoù loïc roài cho chaûy tieáp qua coät nhöïa haáp phuï XAD-16. Keát quaû cho thaáy, löôïng tanin taùch ñöôïc trong dòch quaû laø 93 – 94% 38 VAÄT LIEÄU, PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU 3.1 Thôøi gian vaø ñòa ñieåm thöïc hieän Thôøi gian: töø ngaøy 1 thaùng 3 naêm 2005 ñeán ngaøy 1 thaùng 8 naêm 2005 Ñòa ñieåm: Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Thaønh Phoá Hoà Chí Minh 3.2 Vaät lieäu 3.2.1 Thieát bò 3.2.1.1 Thieát bò chính (thaùp leân men) - Ñaëc ñieåm: loaïi thaùp ñeäm, hình truï, ñöôïc cheá taïo baèng vaät lieäu thuûy tinh höõu cô, ñaùy inox, heä thoáng van vaø ñöôøng oáng baèng nhöïa. - Thoâng soá kích thöôùc thaùp: ñöôøng kính D = 100 mm, beà daøy= 2 mm, chieàu cao thaùp H = 1200 mm, chieàu cao lôùp ñeäm h = 1025 mm. - Vaät lieäu laøm chaát mang vi khuaån giaám Treân cô sôû caùc yeâu caàu veà vaät lieäu laøm chaát mang vi sinh vaät ñaõ trình baøy ôû phaàn II, nhaän thaáy thaân tre Vieät Nam coù theå ñaùp öùng ñöôïc vì coù caùc öu ñieåm: reû tieàn, deã kieám, coù cô tính vaø ñoä nhaùm cao, beà maët rieâng lôùn, khoâng chöùa caùc chaát ñoäc gaây aûnh höôûng ñeán quaù trình sinh tröôûng vaø phaùt trieån cuûa vi sinh vaät, deã gia coâng vaø xöû lyù. Vì theá, choïn thaân caây tre laøm chaát mang ñeå nghieân cöùu vaø khaûo nghieäm khaû naêng thay theá cho phoi goã soài. Phöông phaùp xöû lyù – gia coâng: thaân tre mua veà ñöôïc goït boû lôùp voû trôn beân ngoaøi ñeå taêng ñoä nhaùm, sau ñoù caét thaønh nhöõng voøng Raschig (hình 3.1) coù kích thöôùc: Ñöôøng kính ngoaøi: dN = 11,9 mm Ñöôøng kính trong: dT = 8,3 mm Chieàu cao : h = 12,2 mm 39 Vì khoâng coù ñieàu kieän ñeå tieán haønh trieät khuaån baèng hôi nöôùc neân tröôùc khi cho vaøo thaùp vaät lieäu ñeäm ñöôïc ñem luoäc vaø saáy khoâ nhieàu laàn nhaèm taùch heát nhöõng chaát khoâng coù lôïi cho vi khuaån giaám vaø quaù trình leân men nhö: tinh daàu, lignin,…. Sau ñoù, ñem ngaâm vôùi dòch caáy gioáng trong moät ngaøy roài cho vaøo thaùp moät caùch ngaãu nhieân ñeå tieán haønh caáy gioáng. Hình 3.1: Vaät lieäu mang vi khuaån acid acetic ñöôïc laøm töø thaân tre 3.2.1.2 Caùc thieát bò phuï - Boä phaän phaân phoái loûng: ñaây laø boä phaän bieán doøng lieân tuïc thaønh doøng giaùn ñoaïn cung caáp cho thaùp leân men döôùi daïng xung. Noù hoaït ñoäng theo cô caáu maùng laät. Löu löôïng loûng ñöôïc ño baèng caùch thay ñoåi ñoái troïng ôû maùng laät ñeå ño theå tích dòch leân men trong moãi laàn laät. Löu löôïng doøng loûng: 40 – 200 ml/phuùt. - Bình mariot: oån ñònh löu löôïng loûng theo nguyeân taéc chieàu cao hình hoïc cuûa lôùp chaát loûng khoâng ñoåi. - Bôm hoaøn löu: coâng suaát ¼ Hp; naêng suaát 0,1 m3/h 3.2.1.3 Caùc hoùa chaát vaø duïng cuï thí nghieäm khaùc - Caùc dung dòch duøng chuaån ñoä: NaOH 0,1N; HCl 0,1N vaø phenolphtalein - Nhieät keá, ñoàng hoà 40 - Maùy ño pH - Khuùc xaï keá - Buret chuaån ñoä, bình tam giaùc, pipet,… 3.2.2 Nguyeân lieäu 3.2.2.1 Gioáng vi khuaån giaám - Choïn gioáng: nhö ñaõ trình baøy ôû phaàn II, gioáng vi khuaån giaám ñöôïc choïn ñeå nghieân cöùu quaù trình leân men laø acetobacter aceti vì coù nhöõng öu ñieåm thích hôïp cho phöông phaùp leân men nhanh: coù ñoä baùm dính cao, taïo maøng tôi xoáp, tích luõy vaø chòu ñöôïc noàng ñoä acid cao (6%). - Ñaëc ñieåm sinh hoïc cuûa vi khuaån acetobacter aceti: chuùng laø tröïc khuaån ngaén, khoâng chuyeån ñoäng vaø coù theå lieân keát vôùi nhau taïo thaønh chuoãi daøi, nhuoäm maøu vaøng vôùi dung dòch Iod, coù theå soáng ôû noàng ñoä coàn khaù cao 11%. Nhieät ñoä phaùt trieån toái öu cuûa chuùng laø 34oC. Neáu nhieät ñoä quaù cao (40oC) seõ gaây ra hieän töôïng co teá baøo vaø taïo thaønh hình quaû leâ. - Gioáng vi khuaån giaám acetobacter aceti ñöôïc cung caáp bôûi phoøng thí nghieäm Vi Sinh, Khoa Coâng Ngheä Thöïc Phaåm, Tröôøng Ñaïi Hoïc Noâng Laâm Thaønh Phoá Hoà Chí Minh. 3.2.2.2 Thaønh phaàn moâi tröôøng caáy gioáng Moâi tröôøng caáy gioáng ñöôïc pha theo coâng thöùc do Khoa Coâng Ngheä Thöïc Phaåm, Tröôøng Ñaïi Hoïc Noâng Laâm Thaønh Phoá Hoà Chí Minh cung caáp coù thaønh phaàn ôû baûng 3.1 sau: 41 Baûng 3.1: Thaønh phaàn cuûa moâi tröôøng caáy gioáng Thaønh phaàn Soá löôïng Nöôùc maùy Ñöôøng glucose Cao naám men Pepton Coàn thöïc phaåm Acid acectic Nöôùc döøa giaø Gioáng (töø leân men chaäm) 5 lít 50 g 25 g 15 g 25 ml 1,5 ml 1 lít - 3.2.2.3 Nguyeân lieäu traùi ñieàu Nguyeân lieäu chính söû duïng trong suoát quaù trình nghieân cöùu laø traùi ñieàu coù ñaëc ñieåm sau: Traùi ñieàu ñöôïc haùi treân caây, coøn haït, ñöôïc troàng ô ûhuyeän Thoáng Nhaát, tænh Ñoàng Nai. Maãu goàm nhieàu chuûng loaïi khaùc nhau cuûa hai gioáng ñieàu vaøng vaø ñieàu ñoû. Hình 3.2: Nguyeân lieäu traùi ñieàu Maãu traùi ñieàu coù ñoä chín khaùc nhau töø môùi vöøa chín ñeán chín ruïc, töùc ôû ñoä chín thu hoaïch bình thöôøng cuûa caùc vöôøn ñieàu. 42 3.2.2.4 Gelatin Gelatin ñöôïc söû duïng trong thí nghieäm laø cheá phaåm gelatin ñöôïc baùn treân thò tröôøng. Cheá phaåm naøy coù daïng boät nhuyeãn, maøu vaøng rôm, tan ít trong nöôùc laïnh, tan nhieàu trong nöôùc noùng taïo dung dòch gelatin coù maøu vaøng rôm nhaït, trong suoát, ñoä nhôùt cao. 3.2.2.5 Phöông phaùp xöû lyù nguyeân lieäu traùi ñieàu Traùi ñieàu ñöôïc haùi treân caây vaø ñöôïc xöû lyù theo sô ñoà sau (hình 3.2) Traùi ñieàu Taùch haït Xaét nhoû, eùp loïc Haït ñieàu Loaïi taïp chaát vaø röûa Thu dòch quaû Baûo quaûn laïnh Thí nghieäm xöû lyù Hình 3.3: Sô ñoà xöû lyù nguyeân lieäu traùi ñieàu 3.3 Phöông phaùp thí nghieäm 3.3.1 Caáy gioáng Pha dòch caáy gioáng theo baûng 3.1, sau ñoù ñem khöû truøng vaø tieán haønh leân men theo phöông phaùp chaäm trong 7 ngaøy. 43 Kieåm tra noàng ñoä acid acetic 2% laø ñöôïc vaø cho töôùi dòch qua thaùp ñaõ coù saün chaát mang vi khuaån giaám (hình 3.4a) vôùi löu löôïng doøng loûng khoâng ñoåi 80 ml/phuùt, thaùp ñöôïc thoâng khí töï nhieân. Tieáp tuïc tuaàn hoaøn dòch vôùi cheá ñoä treân, theo doõi nhieät ñoä trong vaø ngoaøi thaùp (nhieät keá ñöôïc caém vaøo taâm thaùp). Khi thaáy nhieät ñoä trong vaø ngoaøi thaùp cheânh leäch töø 2 – 5oC, noàng ñoä acid ôû ñaàu vaøo vaø ñaàu ra coù bieán ñoåi vaø coù maøng moûng maøu traéng ñuïc cuûa vi khuaån giaám baùm treân beà maët chaát mang (hình 3.4b), ñoù laø nhöõng daáu hieäu cho thaáy vi khuaån ñaõ baùm vaøo chaát mang, ñang sinh tröôûng vaø phaùt trieån. Luùc naøy, coù theå tieán haønh thí nghieäm leân men. Hình 3.4: Thaùp leân men tröôùc vaø sau khi caáy gioáng vi khuaån acid acetic (a). Chöa coù maøng vi sinh vaät (b). Maøng vi sinh vaät ñaõ phaùt trieån Thôøi gian caáy gioáng trong voøng 4 ngaøy – ñeâm. 44 3.3.2 Leân men Dòch nöôùc eùp traùi traùi ñieàu ñöôïc pha cheá theo tyû leä vaø khöû truøng, sau ñoù ñöôïc boå sung röôïu vaø acid acetic sau vì noù deã bay hôi khi ôû nhieät ñoä cao. Dòch leân men ñöôïc cho töôùi qua thaùp leân men theo sô ñoà heä thoáng thí nghieäm (hình 3.5). Chuù thích: Thuøng cao vò Thuøng phaân phoái loûng Nhieät keá Coät cheâm OÁng thoâng khí Thuøng chöùa saûn phaåm Bôm hoaøn löu Hình 3.5: Heä thoáng leân men acid acetic theo phöông phaùp nhanh 45 Vôùi sô ñoà hình 3.5, dòch leân men ñöôïc cho vaøo bình mariot (1) vaø chaûy xuoáng boä phaän phaân phoái loûng (2) theo cô caáu maùng laät, dòch ñöôïc töôùi ñeàu vaøo khoái ñeäm trong thaùp leân men (4) theo moät chu kyø thích hôïp. Dòch leân men chaûy töø ñænh thaùp xuoáng tieáp xuùc vôùi maøng vi khuaån giaám baùm treân caùc ñeäm tre. Taïi ñaây, quaù trình leân men dieãn ra. Tuøy vaøo cheá ñoä khaûo saùt maø khoâng khí ñöôïc thoâng khí töï nhieân bôûi oáng thoâng khí (5). Dòch leân men sau khi qua thaùp, chaûy vaøo bình chöùa saûn phaåm (6), moät phaàn seõ ñöôïc bôm hoaøn löu leân ñænh thaùp nhôø bôm hoaøn löu (7). Trong suoát quaù trình leân nhieät ñoä ñöôïc theo doõi nhôø nhieät keá (3). 3.3.3 Caùch laáy maãu vaø phöông phaùp phaân tích xaùc ñònh noàng ñoä acid acetic - Maãu ñöôïc laáy ôû ñaàu vaøo vaø ñaàu ra vaø ñöôïc ñem phaân tích baèng phöông phaùp chuaån ñoä. - Phöông phaùp phaân tích: döïa vaøo phöông phaùp chuaån ñoä acid – bazô ñeå xaùc ñònh noàng ñoä acid acetic coù trong maãu [phuï luïc 1] 3.3.4 Boá trí thí nghieäm 3.3.4.1 Taùch tanin ra khoûi dòch quaû ñieàu baèng gelatin Gelatin ñöôïc khuaáy tan trong nöôùc noùng vaø khuaáy ñeàu vôùi dòch eùp quaû ñieàu ôû cheá ñoä nhieät 60oC trong 5 phuùt. Sau ñoù ñeå yeân trong 20 – 30 phuùt ñeå laéng keát tuûa. Sau ñoù ñem loïc ñeå taùch keát tuûa vaø phaân tích haøm löôïng tanin coøn soùt theo phöông phaùp xaùc ñònh haøm löôïng tanin [phuï luïc 2]. Boá trí thí nghieäm sao cho löôïng gelatin trong 1 lít dòch ñaït hieäu quaû toái öu, löôïng gelatin trong 1 lít dòch ñöôïc boá trí laàn löôït laø: 0; 0,5; 1; 1,25; 1,5; 2 vaø 2,5 gam. Töø nhöõng löôïng naøy ruùt ra keát quaû xöû lyù hieäu quaû nhaát. 46 3.3.4.2 AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng tanin leân hieäu quaû leân men acid acetic Dòch quaû ñieàu ñöôïc xöû lyù vôùi caùc haøm löôïng gelatin khaùc nhau : 0,5; 1; 1,25; 1,5 vaø 2,5 g/l ñeå thu ñöôïc caùc dòch quaû sau xöû lyù coù haøm löôïng tanin coøn soùt laïi khaùc nhau, sau ñoù tieán haønh leân men theo phöông phaùp chaäm. Chæ tieâu theo doõi: noàng ñoä acid acetic (%) Thôøi gian laáy maãu: ngaøy laáy maãu 1 laàn 3.3.4.3 Khaûo saùt aûnh höôûng cuûa haøm löôïng chaát khoâ hoaø tan (ñoä Brix) ñeán hieäu quaû leân men acid acetic theo phöông phaùp leân men chaäm Dòch eùp quaû 00ñieàu ñöôïc xöû lyù vôùi haøm löôïng gelatin hieäu quaû nhaát vaø sau ñoù ñöôïc pha thaønh caùc dòch leân men coù ñoä Brix khaùc nhau: 3, 6, 9, 12 vaø 15 neáu thieáu thì coù theå boå sung ñöôøng ñeå ñaûm baûo ñoä Brix theo thí nghieäm vaø tieán haønh leân men. Ñoä Brix ñaàu (%) 3 6 9 12 15 Haøm löôïng acid acetic (%) - - - - - Ñoä Brix sau (%) - - - - - 3: Dòch leân men coù ñoä Brix laø 3% (tyû leä H2O:dòch eùp laø 7:3) 6: Dòch leân men coù ñoä Brix laø 6% (tyû leä H2O:dòch eùp laø 4:6) 9: Dòch leân men coù ñoä Brix laø 9% (tyû leä H2O:dòch eùp laø 1:9) 12: Dòch leân men coù ñoä Brix laø 12% (boå sung 100g glucose/ 1lít dòch) 15: Dòch leân men coù ñoä Brix laø 15% (boå sung 250g glucose/ 1lít dòch) Caùc thoâng soá coá ñònh: Nhieät ñoä leân men: nhieät ñoä phoøng (trung bình 32oC) pH = 3 47 Noàng ñoä acid acetic ban ñaàu laø 2%V Noàng ñoä coàn ban ñaàu laø 4%V Chæ tieâu theo doõi: noàng ñoä acid acetic (%) vaø ñoä Brix sau leân men (%). 3.3.4.4 Thí nghieäm leân men acid acetic theo phöông phaùp nhanh Dòch nöôùc ñieàu ñöôïc xöû lyù gelatin thích hôïp vaø pha dòch leân men coù ñoä Brix thích hôïp nhaát, sau ñoù tieán haønh leân men theo phöông phaùp nhanh vôùi löu löôïng loûng 80 ml/phuùt. Caùc thoâng soá coá ñònh: Theå tích leân men: 10 lít Nöôùc ñieàu ñöôïc pha ôû ñoä Brix thích hôïp nhaát Nhieät ñoä leân men: nhieät ñoä phoøng (trung bình 32oC) Noàng ñoä acid acetic ban ñaàu: 2%V Noàng ñoä coàn ban ñaàu: 4%V pH = 3 Chæ tieâu theo doõi: noàng ñoä acid acetic (%) 3.3.4.5 Khaûo saùt leân men ñoái chöùng giöõa 2 phöông phaùp nhanh vaø chaäm Dòch nöôùc ñieàu ñöôïc xöû lyù gelatin thích hôïp vaø pha dòch leân men coù ñoä Brix thích hôïp nhaát. Sau ñoù tieán haønh leân men song song theo 2 phöông phaùp nhanh vaø chaäm. Nhanh: dòch leân men ñöôïc töôùi qua thaùp vôùi löu löôïng khoâng ñoåi 80 ml/phuùt vaø hoaøn toaøn thoâng khí töï nhieân. Chaäm: dòch leân men ñöôïc cho vaøo bình, ñaäy kín vaø ñeå nôi yeân tónh Caùch laáy maãu: - Nhanh: caùch 2 giôø laáy maãu 1 laàn - Chaäm: ngaøy laáy maãu 1 laàn 48 Caùc thoâng soá coá ñònh: Nhieät ñoä leân men: nhieät ñoä phoøng (trung bình 32oC) Noàng ñoä coàn ban ñaàu: 4%V Noàng ñoä acid acetic ban ñaàu:2%V pH = 3 Chæ tieâu theo doõi: noàng ñoä acid acetic (%) 3.3.4.6 AÛnh höôûng cuûa löu löôïng loûng (ml/phuùt) ñeán hieäu quaû leân men acid acetic Dòch nöôùc ñieàu ñöôïc xöû lyù gelatin thích hôïp vaø pha dòch leân men coù ñoä Brix thích hôïp nhaát, sau ñoù tieán haønh leân men theo phöông phaùp nhanh vôùi caùc löu löôïng loûng khaùc nhau: 40 ml/phuùt; 80 ml/phuùt; 120 ml/phuùt; 160 ml/phuùt. Caùc thoâng soá coá ñònh: Theå tích leân men: 10 lít Nöôùc ñieàu ñöôïc pha ôû ñoä Brix thích hôïp nhaát Nhieät ñoä leân men: nhieät ñoä phoøng (32oC) Noàng ñoä acid acetic ban ñaàu: 2% Noàng ñoä coàn ban ñaàu: 4%V pH = 3 Chæ tieâu theo doõi: noàng ñoä acid acetic (%) theo thôøi gian 3.3.4.7 Khaûo saùt khaû naêng thay theá cuûa thaân tre laøm chaát mang vi khuaån acid acetic Sau thôøi leân men laøm thí nghieäm, ta tieán haønh kieåm tra baèng quan saùt vaø nhaän xeùt ñònh tính caùc tính chaát cuûa caùc phaàn töû ñeäm. 49 Taát caû caùc moâi tröôøng ñeàu ñöôïc khöû truøng ôû cheá ñoä 121oC, 1 at, thôøi gian 15 phuùt. Röôïu vaø acid acetic ñöôïc boå sung vaøo sau khi khöû truøng ñeå traùnh bò bay hôi. 3.4 Phöông phaùp xöû lyù soá lieäu Soá lieäu sau khi thu thaäp seõ ñöôïc xöû lyù baèng phöông phaùp bình phöông cöïc tieåu vôùi söï hoã trôï cuûa phaàn meàm Excel. 50 KEÁT QUAÛ VAØ THAÛO LUAÄN 4.1 Hieäu quaû xöû lyù tanin trong dòch quaû ñieàu baèng gelatin Sau khi tieán haønh thí nghieäm xöû lyù tanin trong dòch quaû ñieàu baèng gelatin vôùi caùc haøm löôïng: 0; 0,5; 1,0; 1,25; 1,5; 2,0; 2,5 g/l; chuùng toâi coù ñöôïc keát quaû trung bình sau 3 laàn laëp laïi trong Baûng 4.1 Baûng 4.1: Keát quaû xöû lyù gelatin trong dòch quaû ñieàu baèng gelatin Haøm löôïng gelatin duøng ñeå xöû lyù (g/l) Haøm löôïng tanin coøn soùt laïi (g/l) Hieäu quaû taùch tanin (x100%) 0 0,5 1,0 1,25 1,5 2,0 2,5 1,948 1,380 0,974 0,568 0,536 0,519 0,503 0,292 0,500 0,709 0,725 0,734 0,742 Töø baûng soá lieäu naøy ta seõ coù ñöôïc ñoà thò 4.1 nhö sau: 51 Ñoà thò 4.1: Hieäu quaû taùch tanin baèng gelatin Nhaän xeùt: Töø ñoà thò cho ta thaáy haøm löôïng tanin coøn soùt laïi seõ tyû leä nghòch vôùi löôïng gelatin duøng xöû lyù. Khi ta taêng haøm löôïng gelatin thì löôïng tanin coøn soùt seõ giaûm daàn. Tuy nhieân, neáu ta taêng leân quaù cao thì hieäu quaû taùch tanin khoâng cao laém. Nhìn ñoà thò ta thaáy, vôùi löôïng gelatin laø 1,5 g/l trôû leân thì möùc ñoä thay ñoåi haøm löôïng tanin khoâng ñaùng keå. Nhö vaäy, löôïng gelatin thích hôïp nhaát duøng ñeå xöû lyù tanin trong dòch quaû ñieàu laø 1,5 g/l. Khi taêng löôïng gelatin söû duïng khoâng laøm taêng hieäu quaû taùch tanin. Ñieàu naøy coù theå ñöôïc giaûi thích coù theå caùc polyphenol taïo thaønh nhoùm tanin trong nöôùc traùi ñieàu, coù moät soá do caáu truùc khoâng coù khaû naêng keát tuûa vôùi gelatin neân khi taêng löôïng gelatin thì vaãn khoâng taêng hieäu quaû taùch tanin. Vì vaäy, caàn phaûi nghieân cöùu keát hôïp nhieàu phöông phaùp taùch tanin ñeå taêng hieäu quaû. 4.2 AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng tanin coøn soùt leân hieäu quaû leân men acid acetic Dòch nöôùc quaû ñieàu eùp ñöôïc xöû lyù vôùi gelatin coù haøm löôïng laàn löôït laø: 0,5; 1,0; 1,25; 1,5; 2,5; töông öùng ta coù haøm löôïng tanin coøn soùt laïi trong dòch sau khi xöû lyù laàn löôït laø: 1,380; 0,974; 0,568; 0,536; 0,503 g/l. Tieán haønh leân men chaäm, sau 10 ngaøy leân men ta coù keát quaû trong baûng 4.2 52 Baûng 4.2 : Keát quaû leân men acid acetic (%) dòch nöôùc ñieàu coù haøm löôïng tanin coøn soùt khaùc nhau Thôøi gian (ngaøy) Löôïng tanin coøn soùt (g/l) 1,380 0,974 0,568 0,536 0,503 0 1 2 3 4 6 7 9 10 1,956 2,160 2,280 2,340 2,352 3,732 3,960 5,184 5,232 2,000 2,220 2,352 2,376 2,382 3,744 4,056 5,240 5,350 2,012 2,172 2,268 2,316 2,436 4,488 4,704 5,496 5,484 2,022 2,220 2,280 2,400 2,808 4,824 5,112 5,736 5,400 1,960 2,220 2,316 2,820 3,936 4,968 5,292 5,688 5,324 Töø keát quaû treân ta coù ñoà thò bieåu dieãn 4.2 nhö sau: Ñoà thò 4.2: Ñoà thò bieåu dieãn haøm löôïng acid acetic (%) do leân men caùc dòch nöôùc quaû ñieàu coù löôïng tanin coøn soùt khaùc nhau 53 Nhaän xeùt: Töø ñoà thò treân cho ta thaáy, khi haøm löôïng tanin coøn soùt laïi giaûm daàn thì khaû naêng leân men acid acetic cuûa dòch nöôùc quaû ñieàu seõ taêng daàn. Trong khoaûng thôøi gian ñaàu (ngaøy thöù 1 – 2) thì hieäu quaû leân men laø khoâng khaùc nhau giöõa caùc dòch quaû ñieàu laø do ñaây laø giai ñoaïn baét ñaàu hình thaønh maøng vi khuaån giaám neân söï aûnh höôûng ñeán hieäu quaû leân men laø khoâng theå thaáy roõ ñöôïc. Tuy nhieân, trong nhöõng ngaøy tieáp theo (töø ngaøy thöù 3 trôû ñi) thì aûnh höôûng cuûa haøm löôïng tanin coøn soùt leân hieäu quaû leân men acid acetic laø raát roõ. Haøm löôïng tanin coøn soùt trong dòch quaû caøng ít thì hieäu quaû leân men caøng cao. Ñieàu naøy ñöôïc giaûi thích laø do löôïng tanin coøn soùt seõ haïn cheá phaàn naøo khaû naêng sinh tröôûng phaùt trieån cuûa vi khuaån giaám daãn ñeán laøm giaûm hieäu quaû leân men giaám. Nhìn ñoà thò ta thaáy, ñeán ngaøy leân men thöù 10 thì noàng ñoä acid acetic baét ñaàu giaûm laø do luùc naøy ñaõ heát cô chaát röôïu neân vi khuaån giaám seõ söû duïng acid acetic laøm cô chaát daãn ñeán noàng ñoä acid acetic seõ giaûm. Nhö vaäy thôøi gian leân men toát nhaát laø 9 ngaøy. Ñeå thaáy roõ hôn aûnh höôûng cuûa haøm löôïng tanin coøn soùt leân hieäu quaû leân men, ta xem xeùt ñoà thò 4.3: bieåu dieãn noàng ñoä acid acetic (%) töø ngaøy thöù 4 ñeán ngaøy thöù 9 ôû caùc dòch leân men coù haøm löôïng tanin coøn soùt khaùc nhau: 0,974 1,380 0,503 0,536 0,568 Ñoà thò 4.3: Bieåu dieãn noàng ñoä acid acetic (%) töø ngaøy thöù 4 ñeán ngaøy thöù 9 54 Trong töøng ngaøy, khi haøm löôïng tanin coøn soùt (g/l) caøng giaûm thì hieäu quaû leân men caøng taêng, ñaëc bieät thaáy roõ nhaát trong ngaøy leân men thöù 6 vaø thöù 7. Chính vì theá caàn tìm phöông phaùp ñeå taùch haøm löôïng tanin trieät ñeå hôn ñeå naâng cao hieäu quaû saûn xuaát giaám töø nöôùc eùp quaû ñieàu. 4.3 AÛnh höôûng cuûa haøm luôïng chaát kho hoaø tan (ñoä Brix(%)) ñeán hieäu quaû leân men acid acetic Dòch nöôùc ñieàu eùp ñöôïc xöû lyù tanin baèng gelatin vôùi haøm löôïng laø 1,5 g/l. Sau ñoù seõ ñöôïc pha ra caùc moâi tröôøng coù ñoä Brix khaùc nhau: 3; 6; 9; 12; 15%. Tieán haønh leân men chaäm, sau 9 ngaøy leân men ta thu ñöôïc keát quaû Baûng 4.3 : Noàng ñoä acid acetic (%) ôû caùc dòch leân men coù ñoä Brix khaùc nhau Thôøi gian (ngaøy) Ñoä Brix 3% Ñoä Brix 6% Ñoä Brix 9% Ñoä Brix 12% Ñoä Brix 15% 0 1 3 4 6 7 8 9 2,064 2,160 2,424 2,976 4,644 5,472 5,820 6,192 2,052 2,180 2,556 3,000 4,656 5,616 6,132 6,432 2,076 2,238 2,598 3,048 4,768 5,760 6,196 6,636 2,088 2,280 2,688 3,180 4,788 5,784 6,240 6,644 2,100 2,280 2,640 3,060 4,284 5,028 5,814 6,396 Baûng 4.4 : Ñoä Brix tröôùc vaø sau khi leân men Ñoä Brix ban ñaàu (%) 3 6 9 12 15 Noàng ñoä acid acetic (%) 6,192 6,432 6,636 6,644 6,396 Ñoä Brix sau 9 ngaøy leân men (%) 2,65 5,6 8,5 11,4 14,5 55 Töø baûng soá lieäu naøy, ta coù ñoà thò bieåu dieãn noàng ñoä acid acetic (%) cuûa caùc dòch leân men coù ñoä Brix khaùc nhau. Ñoà thò 4.4 : Bieåu dieãn noàng ñoä acid acetic (%) ôû caùc ñoä Brix (%) khaùc nhau Nhaän xeùt : Töø ñoà thò ta thaáy, noàng ñoä acid acetic (%) giöõa caùc dòch leân men coù ñoä Brix khaùc nhau laø khoâng coù söï khaùc bieät lôùn. Ñieàu naøy chöùng toû aûnh höôûng cuûa haøm löôïng vaät chaát khoâ (ñoä Brix) leân hieäu quaû leân men acid acetic laø khoâng lôùn do vi khuaån giaám söû duïng cô chaát chính laø coàn ñeå sinh tröôûng vaø taïo saûn phaåm laø acid acetic vaø chæ söû duïng moät löôïng nhoû haøm löôïng ñöôøng trong dòch leân men (theå hieän roõ trong baûng 4.4). Tuy nhieân, khi ñoä Brix taêng daàn töø 3 ñeán 12 % thì hieäu quaû leân men cuõng taêng daàn nhöng khoâng ñaùng keå. Theo baûng 4.4, ñoä Brix thích hôïp cho leân men nhaát laø 9 – 12% nhöng do ñoä Brix ban ñaàu cuûa dòch ñieàu eùp thöôøng khoaûng 10% vaø söï cheânh leäch veà hieäu quaû leân men giöõa 9% vaø 12% (taêng 33,3%) laø khoâng lôùn laém ( taêng 0,12% so vôùi ban ñaàu; 6,636% so vôùi 6,644%) cho neân söû duïng dòch leân men coù ñoä Brix laø 9% cho saûn xuaát thì seõ coù hieäu quaû kinh teá cao hôn. 56 4.4 Thí nghieäm leân men acid acetic theo phöông phaùp nhanh Dòch ñieàu eùp ñöôïc xöû lyù baèng gelatin vôùi haøm löôïng laø 1,5 g/l. Sau ñoù pha thaønh dòch leân men coù ñoäBrix laø 9%, boå sung caùc thaønh phaàn khaùc vaø tieán haønh leân men theo phöông phaùp nhanh vôùi löu löôïng doøng loûng laø 80 ml/phuùt. Keát quaû thu ñöôïc trong baûng 4.5 Baûng 4.5 : Noàng ñoä acid acetic (%) theo phöông phaùp leân men nhanh vaø ñoä tích luõy acid acetic theo thôøi gian (Cra/Cvaøo) Thôøi gian (giôø) Noàng ñoä acid acetic (%) Ñoä tích luõy acid acetic (Cra/Cvaøo) Ñaàu vaøo Ñaàu ra 0 2 4 6 14 16 18 20 24 26 28 30 34 36 38 40 42 44 46 48 2,112 2,400 2,508 2,604 2,988 3,084 3,168 3,204 3,312 3,360 3,432 3,480 3,600 3,660 3,708 3,756 3,780 3,792 3,804 3,816 2,280 2,520 2,628 2,712 3,090 3,180 3,264 3,288 3,396 3,432 3,492 3,540 3,660 3,720 3,756 3,792 3,816 3,816 3,828 3,828 1,080 1,050 1,048 1,041 1,034 1,031 1,030 1,026 1,025 1,021 1,017 1,017 1,017 1,016 1,013 1,010 1,010 1,006 1,006 1,003 Töø baûng keát quûa naøy ta seõ ñöôïc ñoà thò bieåu dieãn moái quan heä giöõa noàng ñoä acid acetic vaø tích luõy acid acetic theo thôøi gian. 57 Ñoà thò 4.5 : Noàng ñoä acid acetic theo thôøi gian Nhaän xeùt: Nhìn ñoà thò ta thaáy, noàng ñoä acid acetic taêng theo thôøi gian. Trong thôøi gian ñaàu noàng ñoä acid acetic taêng nhanh do khi noàng ñoä röôïu coøn cao cho neân löôïng acid acetic taïo ra cao. Daàn daàn thì noàng ñoä cô chaát giaûm daàn cho neân löôïng acid acetic taïo ra seõ giaûm vaø cuoái cuøng seõ khoâng taêng nöûa do heát cô chaát. Sau 48 giôø leân men lieân tuïc thì töø 2,112% acid acetic ban ñaàu ta thu ñöôïc dung dòch chöùa 3,816% acid acetic, neáu ta tieáp tuïc thöïc hieän nöõa thì noàng ñoä cuõng taêng nhöng raát chaäm khoâng ñaùng keá. Ñieàu naøy coù theå laø do khi töôùi dòch thì coàn seõ bay hôi moät phaàn neân daãn ñeán hieäu quaû taïo acid acetic seõ khoâng cao. Ñaây laø nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp vaø caàn phaûi ñöôïc khaéc phuïc trong nhöõng nghieân cöùu sau. 4.5 So saùnh giöõa hai phöông phaùp leân men acid acetic theo phöông phaùp nhanh vaø phöông phaùp chaäm Dòch ñieàu eùp ñöôïc xöû lyù baèng gelatin vôùi haøm löôïng laø 1,5 g/l. Sau ñoù pha thaønh dòch leân men coù ñoäBrix laø 9%, boå sung caùc thaønh phaàn khaùc vaø tieán haønh leân men theo phöông phaùp nhanh vôùi löu löôïng doøng loûng laø 80 ml/phuùt vaø leân men theo phöông phaùp chaäm. Keát quaû thu ñöôïc trong baûng 4.6 58 Baûng 4.6 : Noàng ñoä acid acetic thu ñöôïc theo phöông phaùp chaäm vaø phöông phaùp nhanh Thôøi gian (giôø) Noàng ñoä acid acetic (%) Theo phöông phaùp chaäm (%) Theo phöông phaùp nhanh (%) 0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 72 78 96 102 2,112 2,112 2,120 2,130 2,148 2,172 2,190 2,210 2,232 2,340 2,544 2,772 3,396 3,828 2,112 2,604 2,888 3,168 3,312 3,540 3,660 3,780 3,816 Töø baûng keát quaû naøy ta seõ veõ ñöôïc ñoà thò bieåu dieãn moái quan heä giöõa noàng ñoä acid acetic thu ñöôïc theo phöông phaùp nhanh vaø phöông phaùp chaäm theo thôøi gian Ñoà thò 4.6 : Noàng ñoä acid acetic theo phöông phaùp nhanh vaø phöông phaùp chaäm 59 Nhaän xeùt : Qua moái lieân heä treân ñoà thò ta thaáy, hieäu quaû leân men acid acetic cuûa phöông phaùp nhanh laø nhanh hôn raát nhieàu so vôùi phöông phaùp chaäm. ÔÛ phöông phaùp nhanh, noàng ñoä acid acetic ban ñaàu taêng raát nhanh nhöng sau ñoù taêng chaäm daàn do noàng ñoä cô chaát giaûm. ÔÛ phöông phaùp chaäm, ban ñaàu noàng ñoä acid acetic taêng chaäm laø do chöa coù söï hình thaønh maøng vi khuaån giaám nhöng ñeán khoaûng 48 giôø trôû ñi thì noàng ñoä acid acetic baét ñaàu taêng voït, lyù do laø luùc naøy ñaõ hình thaønh neân maøng vi khuaån giaám treân beà maët cuûa bình leân men. Sau 48 giôø leân men thì phöông phaùp nhanh ñaõ ñaït ñöôïc noàng ñoä acid acetic laø 3,816 %, trong khi ñoù thì phöông phaùp chaäm chæ ñaït noàng ñoä acid acetic laø 2,232 %, töùc laø nhoû hôn nhieàu so vôùi phöông phaùp nhanh. Ñeå ñaït ñöôïc noàng ñoä acid acetic nhö phöông phaùp nhanh thì ôû phöông phaùp chaäm phaûi maát moät khoaûng thôøi gian gaáp ñoâi (48 giôø). Qua ñaây cho ta thaáy ñöôïc hieäu quaû cuûa phöông phaùp nhanh so vôùi chaäm. Phöông phaùp nhanh coù noàng ñoä acid acetic taêng nhanh laø do coù beà maët tieáp xuùc giöõa vi khuaån giaám vaø O2 cao cho neân vi khuaån giaám seõ söû duïng cô chaát chính laø coàn (C2H5OH) vaø taïo ra saûn phaåm laø acid acetic. Trong khi ñoù ôû phöông phaùp chaäm thì do haïn cheá veà beà maët tieáp xuùc giöõa vi khuaån giaám vaø O2 neân löôïng acid acetic taïo ra laø ít chaäm hôn nhieàu so vôùi phöông phaùp nhanh. Vaø chæ ñeán khi maøng vi khuaån taïo ra ñuû daøy thì luùc naøy toác ñoä taïo acid acetic môùi taêng nhanh leân. 4.6 AÛnh höôûng cuûa löu löôïng loûng ñeán hieäu quaû leân men acid acetic Dòch ñieàu eùp ñöôïc xöû lyù baèng gelatin vôùi haøm löôïng laø 1,5 g/l. Sau ñoù pha thaønh dòch leân men coù ñoäBrix laø 9%, boå sung caùc thaønh phaàn khaùc vaø laàn löôït tieán haønh leân men theo phöông phaùp nhanh vôùi caùc löu löôïng loûng khaùc nhau: 40 ml/phuùt, 80 ml/phuùt, 120 ml/ phuùt, 160 ml/phuùt. Keát quaû thu ñöôïc trong baûng 4.7 sau: 60 Baûng 4.7: Noàng ñoä acid acetic (%) cuûa caùc löu löôïng loûng khaùc nhau theo thôøi gian. Thôøi gian (giôø) Noàng ñoä acid acetic (%) Löu löôïng loûng 40 ml/phuùt Löu löôïng loûng 80 ml/phuùt Löu löôïng loûng 120 ml/phuùt Löu löôïng loûng 160 ml/phuùt 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 2,048 2,340 2,424 2,496 2,538 2,604 2,652 2,710 2,780 2,860 2,934 3,018 3,096 3,126 3,162 3,192 3,210 3,228 3,246 3,258 3,270 3,282 3,288 3,294 3,300 2,040 3,280 2,400 2,508 2,592 2,634 2,706 2,772 2,850 2,940 3,048 3,096 3,150 3,216 3,252 3,276 3,324 3,360 3,396 3,432 3,456 3,480 3,504 3,516 3,528 2,064 2,340 2,448 2,484 2,568 2,604 2,688 2,748 2,796 2,856 2,892 2,940 2,976 3,012 3,048 3,072 3,096 3,132 3,156 3,168 3,192 3,216 3,228 3,252 3,264 2,028 2,220 2,280 2,340 2,376 2,412 2,448 2,496 2,352 2,568 2,592 2,622 2,640 2,652 2,664 2,688 2,700 2,712 2,724 2,736 Töø baûng keát quaû naøy ta seõ veõ ñöôïc ñoà thò bieåu noàng ñoä acid acetic (%) khi leân men nhanh theo phöông phaùp nhanh vôùi caùc löu löôïng loûng khaùc nhau. 61 Ñoà thò 4.7: Ñoà thò bieåu dieãn noàng ñoä acid acetic theo thôøi gian ôû caùc löu löôïng loûng khaùc nhau Nhaän xeùt: Noàng ñoä acid acetic taêng daàn theo qui luaät ñ