Báo cáo dự án khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học, đề tài sản xuất giấm ăn từ đường kính

Báo cáo dự án khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học, đề tài sản xuất giấm ăn từ đường kính

CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP QUẬN DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ NĂM HỌC 2019-2020 Tên dự án: Lĩnh vực dự thi: Hóa học hữu cơ, Vi khuẩn MỤC LỤC Trang I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI……………………………………… II CÂU HỎI NGHIÊN CỨU, VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU, GIẢ THUYẾT KHOA HỌC……………………………………… III THIẾT KẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU…… IV TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU…………………………… V KẾT LUẬN KHOA HỌC VỀ CÂU HỎI NGHIÊN CỨU, VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU, GIẢ THUYẾT KHOA HỌC…… 14 VI TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………… 15 I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI “Giấm ăn” dung dịch axit axetic có nồng độ từ 2-5%, loại gia vị thiết yếu đời sống hàng ngày có mặt bếp bà, mẹ nội trợ Việt nói riêng giới nói chung Axit axetic giấm ăn lên men theo phương pháp tự nhiên với liều lượng phù hợp tốt cho hệ tiêu hóa giúp thể hấp thụ chất dinh dưỡng từ thực phẩm, tăng cường hệ miễn dịch, kiểm soát làm giảm nồng độ cholesterol tích tụ thành mạch máu, tốt cho tim mạch Hiện số sở sản xuất giấm ăn dùng axit axetic sản xuất theo phương pháp cơng nghiệp để pha lỗng làm giấm ăn Giấm ăn có độ chua khơng có thành phần dinh dưỡng tốt cho sức khỏe người sử dụng Một số bệnh gặp phải sử dụng lâu dài giấm ăn công nghiệp như: viêm loét dày, ngộ độc thần kinh, ung thư…Những loại giấm bày bán tràn lan thị trường với mẫu mã phong phú bắt mắt Các bà, mẹ khơng có hiểu biết giấm ăn dễ mua nhầm Trong gia đình chúng em có biện pháp làm giảm tình trạng sử dụng giấm ăn sản xuất công nghiệp cách tự làm giấm ăn lên men theo phương pháp tự nhiên, từ loại táo chuối Nhưng mẻ giấm làm khơng có độ đồng chất lượng Độ chua mùi thơm đặc trưng giấm không giữ ổn định Giấm không sử dụng thời gian dài dễ bị hỏng Do nhóm em định tìm nguyên nhân tượng Sau thời gian tìm hiểu nhóm em có câu trả lời: giấm ăn tạo thành nhờ trình lên men trực tiếp đường glucozơ gián tiếp đường Saccarozơ có loại Ngồi thành phần đường glucozơ táo chuối có nhiều thành phần chất khác nhau,chính lí giấm táo chuối làm theo phương pháp lên men tự nhiên không bảo quản lâu Với nguồn nguyên liệu đường chế biến sẵn tự nhiên, đa dạng chủng loại thành phần (đường kính, đường phèn, đường nốt, đường glucozơ…) Nhóm em chọn đường kính(đường cát) loại đường có giá thành rẻ dùng phổ biến đời sống hàng ngày với độ tinh khiết chất lượng cao Giấm ăn sản xuất từ đường kính tạo phương pháp lên men truyền thống, với yêu cầu chất lượng như: độ chua dịu nhẹ, mùi thơm đặc trưng dễ chịu, thời gian sử dụng lâu Nhóm em chọn xây dựng đề tài “Sản xuất giấm ăn từ đường kính” với mục đích sử dụng nguồn liệu chế biến sẵn để tạo loại giấm ăn với nồng độ cho phép, phù hợp với hộ gia đình, giá thành rẻ, chất lượng giấm ổn định thời gian dài (độ chua dịu nhẹ, mùi thơm đặc trưng ) Qua trình nghiên cứu, nhóm chúng em tạo loại giấm ăn từ đường kính phù hợp với yêu cầu đặt thử nghiệm thành công II CÂU HỎI NGHIÊN CỨU, VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU, GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Câu hỏi nghiên cứu - Làm để sản xuất giấm ăn từ đường kính hộ gia đình? - Ứng dụng giấm ăn sống hàng ngày? Vấn đề nghiên cứu Giấm ăn – gia vị quen thuộc khu vực bếp gia đình Từ đường kính nước lọc, nguồn ngun liệu đơn giản, dễ tìm, giá thành hợp lí Chúng em tiến hành nghiên cứu đề tài, tính tốn xây dựng cơng thức thực hành sản xuất “giấm ăn” lên men theo phương pháp tự nhiên gia đình Sự thành cơng đề tài góp phần khơng nhỏ vào việc hạn chế việc sử dụng Axit axetic sản xuất cơng nghiệp, pha lỗng bán làm giấm ăn Mặt khác, sử dụng giấm ăn đựng chai thủy tinh tái sử dụng nhiều lần giúp hạn chế rác thải nhựa, góp phần vào việc bảo vệ môi trường bảo vệ sức khỏe thân người xung quanh Giả thuyết khoa học Giấm ăn từ đường kính sản xuất từ nguồn nguyên liệu đơn giản, quen thuộc, dễ làm, không nhiều công sức không tốn nguồn lực kinh tế Nếu trình lên men giấm phương pháp tự nhiên thành công giúp chúng em tạo loại giấm ăn có vị chua dịu nhẹ, mùi thơm đặc trưng, dễ chịu, an toàn với sức khỏe người sử dụng, ứng dụng nhiều lĩnh vực giảm thiểu rác thải nhựa ngồi mơi trường III THIẾT KẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nguyên liệu - Đường kính - Nước lọc - Men giấm Tìm hiểu thành phần đường kính Đường kính(đường cát) có thành phần Saccarozơ, cơng thức hóa học C12H22O11 Với điều kiện cần: nhiệt độ từ 22 đến 35 oC điều kiện đủ: chất xúc tác men giấm, sau thời gian đường Saccarozơ với tỷ lệ pha lỗng phù hợp(dung dịch đường) chuyển hóa thành Axit axetic CH 3COOH (thành phần giấm ăn) Cơ sở lý thuyết sự chuyển hóa dung dịch đường kính thành giấm ăn Trong q trình hình thành giấm ăn phương pháp lên men tự nhiên từ dung dịch đường kính xảy chuỗi phản ứng hóa học: (a) Đường Saccarozơ thủy phân thành đường glucozơ đường fructozơ C12H22O11 + H2 O Axit C6H12O6 (Glucozơ) + C6H12O6 (Fructozơ) Đường fructozơ tạo thành không tham gia phản ứng chuyển hóa thành rượu etylic Trong mơi trường kiềm nhờ số loại vi khuẩn, đường fructozơ chuyển hóa thành đường glucozơ tiếp tục tham gia phản ứng lên men rượu (b) Đường chuyển hóa thành rượu etylic C6H12O6 Lên men C2H5OH + 2CO2 (c) Rượu etylic lên men thành Axit axetic C2H5OH + O2 to Men giấm CH3COOH + H2 O Quá trình lên men nhờ nhóm vi khuẩn gọi chung vi khuẩn axetic có men giấm (con giấm), chúng oxi hóa rượu Etylic o t thành Axit axetic Để chuyển hóa thành Axit axetic, rượu phải thẩm thấu qua thành tế bào vi khuẩn Ở xảy q trình chuyển hóa rượu thành Axit axetic, thẩm thấu Men giấm mơi trường bên ngồi Nếu ta cung cấp men giấm cho trình trên, thời gian hình thành giấm ăn rút ngắn Nhưng thực tế cho thấy trình sản xuất giấm ăn không cung cấp thêm men giấm vi khuẩn axetic tự hình thành thời gian lên men giấm dài Cơ sở lý thuyết xây dựng công thức Giấm ăn dung dịch Axit axetic có nồng độ từ 2-5% Chúng em chọn phương pháp lên men giấm ăn từ đường kính theo phương pháp tự nhiên, hiệu suất q trình (khoảng 80%) thấp cơng nghiệp Do chúng em chọn giấm ăn có nồng độ 4% để tính tốn xây dựng cơng thức pha dung dịch đường phù hợp Tính toán cụ thể xây dựng cơng thức Bài tốn : Tính khối lượng đường kính để sản xuất lít giấm ăn có nồng độ 4% Giả sử hiệu suất q trình 80%, thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể Biết khối lượng riêng giấm ăn khối lượng riêng nước (D = 1g/ml) Xử lý số liệu thực tế qua phản ứng trình lên men giấm: (a) Đường Saccarozơ thủy phân thành đường glucozơ đường fructozơ C12H22O11 + Axit H2 O C6H12O6 + (Glucozơ) C6H12O6 (Fructozơ) (b) Đường chuyển hóa thành rượu etylic C6H12O6 Lên men C2H5OH + 2CO2 (c) Rượu etylic lên men thành Axit axetic to C2H5OH + O2 CH3COOH Men giấm Ta có: Vgiấm = lít = 1000ml => + H2 O mgiấm = 1000g (vì D = 1g/ml) Khối lượng axit axetic có lít giấm ăn: mCH3COOH  C %.mdd 4.1000  40 g 100% 100 Số mol Axit axetic 40g: nCH COOH  Từ phản ứng (c), (b), (a): nC 12 H 22 O11 40 mol  mol 60 1  mol => mC12 H 22O11  342 57 g 6 H = 80% => Khối lượng đường thực tế: 68,4g Nếu coi thể tích dung dịch thay đổi khơng đáng kể pha 1000g nước đường để lên men cần 68,4g đường vào 931,6g nước => Với lượng nước 1000g(1 lít) ta cần xấp xỉ 73,4g đường Để công thức dễ nhớ chúng em chọn pha: lít nước với 75g đường kính IV TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU A Giai đoạn 1(Thử nghiệm): Lên men giấm ăn khơng có men giấm (1/5/2018 – 30/10/2018) Q trình lên men khơng cần men giấm nhiều thời gian hơn, phải đảm bảo điều kiện cần trình lên men giấm tự nhiên nhiệt độ môi trường từ 22-35 oC Giai đoạn giúp ta hình thành chủng men giấm ăn Giai đoạn thử nghiệm chúng em làm với tỷ lệ đường nước theo công thức xây dựng Nguyên liệu Nguyên liệu q trình lên men giấm ăn đường kính ( đường cát) Khi tìm hiểu đường mía chúng em thấy có loại đường kính trắng đường kính vàng Trong đường kính vàng tỉ lệ mật mía đường cao hơn, độ lớn Khi làm giấm từ 100% đường kính trắng, giấm suốt khơng có màu Do nhóm em định ngồi thành phần đường kính trắng có thêm thành phần đường kính vàng để tạo màu cho giấm ăn Cụ thể nguyên liệu sau: - Đường : 75g + 45g đường kính trắng (60%) + 30g đường kính vàng (40%) - Nước lọc: lít Dụng cụ Cân đồng hồ, đĩa sứ, muỗng cán dài, xoong, phễu lọc, khăn vải sợi cotton, lọ thủy tinh có dung tích lít Tiến hành pha nước đường ủ giấm ăn - Bước 1: Cân đường mía (45g đường kính trắng + 30g đường kính vàng) Cân đường kính vàng Cân đường kính trắng - Bước 2: Pha lượng đường với lít nước Trộn đường Hòa tan đường vào nước - Bước 3: Chiết nước đường vào lọ thủy tinh, đồng thời lọc qua vải sợi cotton để loại bỏ tạp chất thơ lại đường (vải sợi cotton để miệng phễu) Chiết nước đường vào lọ thủy tinh - Bước 4: Bịt miệng lọ thủy tinh khăn vải sợi cotton, để nơi đảm bảo điều kiện nhiệt độ vệ sinh Lọ nước đường Bảng theo dõi quá trình lên men giấm ăn Bảng theo dõi chúng em tổng hợp sau tháng hình thành men giấm lên men giấm ăn thành cơng (1/5/2018 – 30/10/2018) Tiêu chí đánh giá chủ yếu mùi, độ chua, kích thước men giấm Thời gian 1/5/2018 – 15/5/2018 15/5/2018 – 15/6/2018 Hiện tượng - Mùi thơm đường đặc trưng - Mùi thơm đặc trưng đường bắt đầu giảm mùi men giấm bắt đầu xuất - Có đốm men giấm li ti mặt nước 15/6/2018 – 15/7/2018 - Chưa có vị chua - Mùi men giấm tăng dần - Đốm men giấm tập hợp lại thành mảng rộng với đường kính khoảng 2cm 15/7/2018 – 15/8/2018 - Chưa có vị chua - Mùi men giấm tăng dần - Đường kính men giấm khoảng 5cm 15/8/2018 – 15/9/2018 - Có vị chua nhẹ xen lẫn vị đặc trưng - Mùi men giấm tăng dần, thoang thoảng mùi thơm nhẹ giấm ăn - Đường kính men giấm khoảng 8cm (độ dày mỏng) 15/9/2018 – 15/10/2018 - Vị chua nhẹ tăng dần, vị giảm - Mùi thơm giấm ăn đặc trưng 10 - Đường kính men giấm khoảng 10cm (độ dày mỏng) - Có vị chua nhẹ đặc trưng, vị khơng cịn rõ 15/10/2018 – 30/10/2018 - Vị chua nhẹ mùi thơm đặc trưng giấm ăn ổn định - Đường kính men giấm khoảng 10cm (độ dày mỏng) Đánh giá về sản phẩm giấm ăn thử nghiệm Sau tháng thử nghiệm lên men giấm ăn phương pháp tự nhiên khơng có tham gia ban đầu men giấm Nhóm em sản xuất loại giấm có màu vàng nâu, vị chua nhẹ mùi thơm đặc trưng Men giấm (con giấm) hình thành làm chất xúc tác cho mẻ giấm Giấm ăn men giấm Sau sản xuất giấm ăn thành cơng nhóm em thấy hao hụt thể tích (do bay nước)vào khoảng 5% Do nồng độ giấm ăn khoảng 4,1% Giấm ăn sau đun sơi tiệt trùng đựng chai thủy tinh B Giai đoạn 2: Lên men giấm ăn có men giấm (1/11/2018 – 30/7/2019) Trong giai đoạn nhóm em tiến hành sản xuất giấm ăn với lượng lớn (5 lít nước + 380g đường (230g đường trắng + 150g đường vàng)) 11 Mẻ giấm giai đoạn thứ thời gian tháng tạo thành giấm ăn có đủ độ chua mùi thơm đặc trưng Do mẻ giấm trải tháng mùa đông tháng mùa hè Men giấm (con giấm) giai đoạn 1đã dày lên đường kính vào khoảng 20cm, đồng thời xuất thêm mảng men giấm lọ thứ với đường kính vào khoảng 12cm Vậy qua hai giai đoạn lên men giấm nhóm em sản xuất khoảng lít giấm ăn với hình thành mảng men giấm Nhóm em chia sẻ mảng men giấm cho người thân gia đình để sản xuất mẻ giấm C Một số ứng dụng giấm ăn Giấm ăn có nhiều tác dụng đời sống hàng ngày Dưới số hình ảnh tác dụng giấm ăn ứng dụng gia đình em Gia vị số ăn Nước sốt chua Nước chấm 12 Nộm thập cẩm Dưa muối Ớt tỏi ngâm giấm Giúp ích cho cơng việc gia đình Chân gà sả tắc Khử mùi cá 13 Diệt khuẩn làm sáng bóng lại bề mặt kim loại Ngồi cơng dụng trên, giấm ăn dùng để: tẩy vết ố quần áo, diệt cỏ dại, ngăn ngừa kiến, diệt khuẩn cho thớt gỗ, làm máy giặt, tủ lạnh… V KẾT LUẬN KHOA HỌC VỀ CÂU HỎI NGHIÊN CỨU, VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU, GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Từ kết nghiên cứu trên, nhóm em đến kết luận q trình lên men giấm từ đường kính phương pháp tự nhiên Thứ nhất, sản xuất giấm ăn đường kính theo phương pháp tự nhiên dễ làm, nguyên liệu dễ tìm Thứ hai, tự tạo sản phẩm giấm ăn theo phương pháp thủ cơng hộ gia đình cải thiện tình trạng sử dụng giấm ăn sản xuất theo phương pháp cơng nghiệp Qua q trình nghiên cứu thử nghiệm chúng em nhận giấm ăn làm từ đường kính sau lên men hồn tồn giữ độ chua ổn định, mùi thơm đặc trưng thành phần mật mía có đường kính vàng, thời gian bảo quản sử dụng lâu Thứ ba, theo thống kê chi phí nhóm chúng em với 10.000 đồng làm lít giấm ăn theo phương pháp tự nhiên Cuối việc tái sử dụng chai thủy tinh dùng để đựng giấm giúp làm giảm lượng nhỏ rác thải nhựa xả thải ngồi mơi trường 14 VI TÀI LIỆU THAM KHẢO - Sách giáo khoa hóa học lớp - Sách: Hóa học hữu – tác giả Hồng Nhâm - Trang web: http://khoahoc.tv/doisong/yhoc/suc-khoe/ http://www.hoahocngaynay.com/ 15 V KẾT LUẬN KHOA HỌC VỀ CÂU HỎI NGHIÊN CỨU, VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU, GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Từ kết nghiên cứu trên, nhóm em đến kết luận q trình lên men giấm từ đường kính phương pháp tự nhiên Thứ nhất, sản xuất giấm ăn đường kính theo phương pháp tự nhiên dễ làm, nguyên liệu dễ tìm Thứ hai, tự tạo sản phẩm giấm ăn theo phương pháp thủ cơng hộ gia đình cải thiện tình trạng sử dụng giấm ăn sản xuất theo phương pháp cơng nghiệp Qua q trình nghiên cứu thử nghiệm chúng em nhận giấm ăn làm từ đường kính sau lên men hồn tồn giữ độ chua ổn định, mùi thơm đặc trưng thành phần mật mía có đường kính vàng, thời gian bảo quản sử dụng lâu Thứ ba, theo thống kê chi phí nhóm chúng em với 10.000 đồng làm lít giấm ăn theo phương pháp tự nhiên Cuối việc tái sử dụng chai thủy tinh dùng để đựng giấm giúp làm giảm lượng nhỏ rác thải nhựa xả thải ngồi mơi trường 16 VI TÀI LIỆU THAM KHẢO - Sách giáo khoa hóa học lớp - Sách: Hóa học hữu – tác giả Hồng Nhâm - Trang web: http://khoahoc.tv/doisong/yhoc/suc-khoe/ http://www.hoahocngaynay.com/ 17