Đề tài ứng dụng vị sinh vật trong sản xuất giảm phổt.

Đề tài này nghiên cứu về việc sử dụng vị sinh vật trong sản xuất giảm phổt. Vị sinh vật là các sinh vật nhỏ, như vi khuẩn, nấm, và các loài động vật nhỏ khác, được sử dụng trong các quá trình sản xuất để giảm phổt. Nội dung cụ thể của đề tài này bao gồm: 1. Phân tích các loại vị sinh vật có thể được sử dụng trong sản xuất giảm phổt. 2. Đánh giá hiệu quả của các loại vị sinh vật trong sản xuất giảm phổt. 3. Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của các loại vị sinh vật trong sản xuất giảm phổt."

Môn: Vi Sinh Vật Môi Trường Đề Tài: ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG SẢN XUẤT GIẤM Giáo Viên Hướng Dẫn: ThS Nguyễn Ngọc Tâm Huyên NHÓM LÊN MEN GIẤM Hoàng Tăng Nhật Nguyễn Chánh Nguyên Đinh Công Lợi Huỳnh Minh Thiện Nguyễn Xuân Dự 6.Nguyễn Hùng Minh MỤC LỤC Chương 1: GIỚI THIỆU Giấm rượu bị chua Giấm dung dịch nước chứa 3% axit axetic Giấm tính tuổi từ năm 1000 trước công nguyên đời xưa dùng giấm nước uống Jessus 1.1 Lịch sử Ứng dụng giấm làm gia vị hàng kỉ Giấm dùng vị thuốc, tác nhân phá hủy chất bảo quản Vào thời trung nguyên, nhà luyện kim đổ giấm lên chì để tạo chì axetate Thời kì Phục hưng, làm giấm nghề đem lại lợi nhuận Pháp Nước sản xuất gần 150 loại giấm có mùi vị từ việc bổ sung tiêu, cỏ ba lá, hoa hồng, thìa là, mâm xôi Sản xuất giấm phát triển Anh, sinh lời năm 1693 Nghị viện thiết lập thuế giấm – bia Vào thời kì đầu Mỹ, sản xuất giấm rượu táo tảng nơng nghiệp kinh tế hộ gia đình, giá gấp lần rượu táo thô truyền thống Sự chuyển từ rượu hay nước trái sang giấm q trình hóa học rượu ethylic bị oxy hóa tạo axid axetic Về mặt lịch sử, nhiều phương pháp khác dùng để tạo giấm Ở phương pháp chậm, tự nhiên vại rượu táo để mở đặt nhiệt độ phòng Suốt khoảng vài tháng, nước trái lên men thành rượu sau bị oxy hóa thành axit axetic Phương pháp Orleans (Pháp) gọi phương pháp liên tục Nước trái thêm định kì vào mẻ giấm nhỏ trữ thùng gỗ Khi nước trái chua, ta vớt thùng Cả phương pháp chậm liên tục đòi hỏi vài tháng để sản xuất giấm Trong sản xuất giấm thương mại nay, phương pháp thơng thường phương pháp lên men chìm ứng dụng Những phương pháp dựa mục tiêu pha trộn nhiều oxy đến mức vào sản phẩm rượu 1.2 Tổng quan giấm 1.2.1.Phân loại giấm Giấm có thành phần giấm cất (chưng) giấm pha chế Hình ảnh: Giấm ni chuối Giấm cất (cũng gọi giấm gạo) lấy lương thực, đường làm ngun liệu chính, thơng qua việc ủ vi sinh vật lên men Thành phần dinh dưỡng có axit axetic, đường, axit hữu cơ, vitamin, muối vô cơ… tốt cho việc trao đổi chất thể Còn giấm pha chế (giấm hóa học) lấy axit axetic tinh thành phần hóa học làm ngun liệu , thêm H2O pha lỗng mà thành, khơng có thành phần dinh dưỡng khác Nếu sử dụng axit axetic công nghiệp để làm giấm dùng pha chế để ăn thể có hại Hình ảnh giấm mật Giấm cất Châu Á có lịch sử lâu đời 2000 năm nhiều chủng loại Do hoàn cảnh địa lý, nguyên liệu không giống nhau, giấm ăn nước không giống Phát triển dần theo nhu cầu người ta chia theo hiệu lực công dụng giấm từ loại đơn gia vị phát triển thành loại dùng để nấu nướng, loại làm ngon cơm, loại giữ sức khỏe loại nước uống Loại nấu nướng: độ axit axetic 5% vị nồng thơm dịu, vốn có tác dụng tẩy mùi tanh, giúp tươi thịt Đối với thịt, cá, hải sản…vơ thích hợp Nếu dùng giấm trắng cất, ảnh hưởng màu sắc thức ăn vốn có Loại ngon cơm: Độ axit axetic 4%, vị thích hợp để trộn thức ăn, nước chấm trộn dưa chuột, điểm tâm…có tác dụng tươi giịn Loại giấm có giấm gạo hoa hồng, giấm gạo cất giấm làm ngon cơm Loại bảo vệ sức khỏe: Độ axit axetic thấp khoảng 3% Khẩu vị ngon, buổi sáng sớm hay sau ăn uống thìa tốt, tăng cường thân thể tác dụng phịng chống bệnh, loại giấm có 10 loại Loại nước uống: độ axit axetic 1% Trong trình lên men thêm đường, trái cây… hình thành trào lưu nước uống axit amin Loại thức uống từ giấm gạo có vị chua ngọt, dễ uống, thường cho thêm nước trái táo, lê… cho thêm đá gas CO2 1.2.2.Thành phần dinh dưỡng giấm: Có axit amin phong phú: 18 loại axit amin thể người khơng tổng hợp giấm có, có loại acit amin thực vật cung cấp Hàm lượng axit hữu giấm nhiều, giá trị thức ăn giấm gạo cao Axit hữu lấy axit axetic thành phần cịn có 10 loại axit lactic, axit gốc xeton, axit citric, axit axetic…Một số axit hữu kết việc tổng hợp phân giải trình trình trao đổi chất từ loại chất dinh dưỡng lớn protid, mỡ, đường trình phản ứng sinh học cung cấp lượng cho thể Việc tổng hợp axit hữu làm vị axit thức ăn chua thanh, dịu ngọt, lưu lại lâu miệng (giấm hóa học khơng có chất hữu vào miệng chua, nếm lưu vị đắng) làm giấm có vị tươi ngon Hơn giấm mà có nhiều axit hữu tăng ngon miệng, giúp tiêu hóa Trong nấu nướng thêm chút giấm, giấm có axit hữu làm thành phần dinh dưỡng thức ăn chế biến làm thể dễ hấp thụ Trong giấm có vitamin B1, B2, C … bắt nguồn từ kết trao đổi chất vi sinh vật trình lên men thức ăn nguyên liệu Một số sinh tố dinh dưỡng loại thành phần tạo thành men phụ số men trình trao đồi chất thể, có tác dụng quan trọng sống người.Muối vô giấm vô phong phú Na, K, Ca, Fe, Cu, Zn, P… số khoáng chất lấy từ nguyên liệu giấm, đồ chứa thức ăn trao đổi chất hay tăng thêm người gia cơng thêm vào Như muối có tác dụng điều hịa ngũ vị, làm cho giấm thêm mùi vị, có tác dụng quan trọng cân môi trường axit kiềm thể Sắt thành phần tạo thành hồng huyết cầu giúp việc vận chuyển O2 tạo máu cho thể Nguyên tố vi lượng Ca, Fe, Cu, P… giúp trình sinh lý chống già yếu trình sinh trưởng tuổi dậy thành phần thiếu việc trao đổi chất 1.2.3 Chức người Đẩy lùi trừ bệnh tật : có axit hữu nhiều xúc tiến thay đường làm cho axit lactic axit axetic tồn trữ bắp gây nên việc phân giải chất gây mệt mỏi nên hết bệnh Điều tiết độ kiềm axit dịch thể, trì tương đối ổn định mơi trường thể: theo nhà dinh dưỡng học phân tích giấm loại thực phẩm tính kiềm sinh lý, qua thay trao đổi chất thể sản sinh phản ứng tính kiềm Do thể ngày dùng lượng lớn thức ăn tính axit : thịt, cá, trứng… uống chút giấm trung hịa phản ứng tính axit, từ trì cân đối axit kiềm mơi trường thể Hình: cơng dụng giấm chế biến thức ăn Giúp tiêu hóa, lợi cho hấp thụ: thức ăn chua nâng cao độ axit dịch dày, chất giấm axit amin… kích thích trung khu thần kinh não người làm cho máy tiêu hóa tiết giúp tăng cường chức tiêu hóa dày Đồng thời giấm có khả làm hịa tan chất dinh dưỡng muối vơ phosphat, Fe, Ca… thức ăn nhiều, có khả phòng chống phá hoại vitamin C Ở nâng cao giá trị dinh dưỡng thức ăn, lại có lợi cho tiêu hóa hấp thu Phịng già yếu : giấm có khả ức chế hạ thấp thể hình thành loại mỡ oxi hóa có tác dụng trì hỗn thể già yếu Diệt khuẩn kháng độc : có tính diệt khuẩn mạnh, ức chế khả vi trùng, ví dụ vi trùng que bệnh thương hàn, vi trùng qua đại tràng… gặp giấm điều bị tiêu diệt ngừng phát triển Phòng trị cao huyết áp sơ cứng động mạch : Đơng y có tác dụng tàn huyết làm cho mạch máu chảy bình thường, huyết áp ổn định Tây y nơi giấm xúc tiến tiến ion Na, ức chế dư thừa muối thể, từ ổn định huyết áp Nói chung giấm huyết áp sơ động mạch có tác dụng trị liệu tốt Tăng cường chức tiết thận, phòng ngừa sỏi thận thể Nước tiểu người thường mang tính axit, dễ dàng làm muối nước tiểu kết tinh thành sỏi, giấm làm nước tiểu biến thành kiềm tính, phịng chống sỏi đồng thời làm hịa tan sỏi thận tính axit Phịng trị bệnh béo phì : theo nghiên cứu giấm chứa axit amoni, ngồi việc thúc đẩy mỡ chuyển hóa nhiều thể người thành lượng tiêu hao thể cịn làm cho việc trao đổi chất chất dinh dưỡng protid, đường hấp thụ vào… tiến hành thuận lợi, có tác dụng phịng giảm béo phì tốt - Diệt kí sinh trùng giun đũa, giun kim - Kháng ung thư Làm đẹp da : ức chế sắc tố da, giảm vết nhăn người già mà tăng tuần hoàn máu cho da thay tế bào già, co rút lỗ chân lông lại, làm cho da vừa mịn vừa láng Làm tỉnh rượu : chất axit giấm hấp thụ axit axetic cồn thể người, phát sinh phản ứng hình thành axit axetic làm giảm độc tính cồn thần kinh nhờ đạt cơng hiệu làm tỉnh rượu Chương :TÁC NHÂN VI SINH VẬT Vi khuẩn Acetobacter tác nhân q trình lên men axetic nên gọi vi khuẩn axetic Đây vi khuẩn phổ biến tự nhiên, có bề mặt lá, quả, hoa, tạo axit axetic từ rượu etylic 2.1 Đặc điểm hình thái Vi khuẩn axetic vi khuẩn gram âm, khơng sinh bào tử Về hình dạng tế bào vi khuẩn axit axetic trực khuẩn hình que tới elip, kích thước tế bào 0.3-0.6 x 1.0-8.0μm Các tế bào đứng tách riêng rẽ, số xếp tế bào, số khác xếp thành chuỗi dài Một số loại đặc biệt có tế bào hình cầu, có loại hình Tùy điều kiện pH mơi trường, nhiệt độ ni số lồi có dạng hình bán nguyệt Nhiều lồi vi khuẩn axetic phát triển môi trường thiếu thức ăn hay môi trường nuôi cấy lâu (môi trường già) dễ sinh hình thái đặc biệt (tế bào phình to hay kéo dài ra) phân nhánh Hình ảnh: Acetobacter Vi khuẩn axetic có khả tạo bào tử màng nhày, số có khả di động nhờ tiên mao, số khơng có khả Trên mơi trường đặc chúng phát triển thành khuẩn lạc tròn, đặn, đường kính trung bình nm Trên mơi trường lỏng vi khuẩn actic phát triển môi trường tạo thành lớp màng dày mỏng khác Một số loài tạo thành màng dày sứa (0.5mm), nhẵn trơn, lắc chúng chìm xuống đáy bình thay vào lớp màng mỏng lại tiếp tục phát triển Dung dịch màng suốt Khi nuôi cấy màng người ta thấy có sợi cellulose giống sợi bơng Loại có màng mỏng giấy celophan, số khác bề mặt màng không nhẵn mà nhăn nheo, số tạo màng mỏng dễ vỡ bám thành bình dung dịch ni khơng 2.2 Đặc điểm sinh trưởng Vi khuẩn axetic phát triển tốt mơi trường nước bia, mơi trường có chứa cao nấm men, glucose, rượu etylic hay manitol Phát triển tốt điều kiện hiếu khí bắt buộc, nhiệt độ 25-30oC, pH 5,4-5,8 Tính chất đặc trưng vi khuẩn axetic khả oxy hóa rượu etylic thành axit axetic pH 4.5 Ngồi cịn thực q trình oxy hóa axit axetic oxy hóa lactate, chuyển glucose thành gluconate, oxy hóa khơng hồn tồn hợp chất hữu khác (các loại đường dẫn xuất chúng) để tạo thành hợp chất ketone, hay axit hữu tương ứng Nhu cầu dinh dưỡng vi khuẩn axetic nguồn C, N chất sinh trưởng đa dạng Vi khuẩn axetic sử dụng đường, etylic axit hữu làm nguồn C, muối amon làm nguồn N Trong trình phát triển vi khuẩn acetic có nhu cầu số axit amin valin, alanin, prolin, isolosine Một số chất kích thích sinh trưởng axit nicotine, axit amin, folic biotin… có vai trị quan trọng sinh trưởng vi khuẩn axetic Một số vi khuẩn axetic có khả tổng hợp poly saccaride phân tử lớn cellulose, tinh bột, dextran… người ta ứng dụng khả sản xuất công nghiệp Một số lồi tổng hợp sợi cellulose giống bơng A xylimum, acetigenum, viizingianum 2.3 Phân loại Năm 1950 Frateur thức đưa khóa phân loại dựa tiêu chuẩn Khả tạo catalase Khả tổng hợp keto từ rượu bậc cao glycerol,manitol, sorbitol Khả oxy hóa axetate thành CO2 H2O Khả oxy hóa glucose thành axit gluconic Khả sử dụng muối amon làm nguồn nitơ sử dụng rượu etylic làm nguồn cacbon Tạo sắc tố nâu Tổng hợp cellulose Trên sở này, Frateur chia vi khuẩn acetid làm nhóm Tên nhóm Vi khuẩn đại diện Acetobacter subosydaz, Subosydans Acetobacter melanogennum Acetobacter aceti, Acetobacter Mezoxydans xylinum, Acetobacter mezoxydan Acetobacter ascendans Oxydans Acetobacter ransens Actobacter lovaniens Acetobacter peroxydans Peroxydans Acetobacter paradoxum Đặc điểm Khơng có khả oxy hóa axit axetic thành CO2 H2O Có đầy đủ đặc điểm Khơng có khả tạo hợp chất keto Khơng chứa catalase, khơng oxy hóa glucose Bảng 1.1 Phân loại vi khuẩn axit theo Frateur 2.4 Một số vi khuẩn thường sử dụng lên men giấm Để trình lên men giấm đạt hiệu cao, lựa chọn chủng vi khuẩn thỏa điều kiện: - Phải oxy hoá etylic tốt - Tạo giấm có nồng độ axit axetic cao, chịu độ cồn axit cao - Các tính chất ban đầu giữ nguyên suốt trình lên men - Các điều kiện phân lập, nuôi cấy, bảo quản giống đơn giản không tốn nhiều phù hợp với điều kiện Việt Nam Người ta thường sử dụng giống sau: - A.suboxydans Vi khuẩn A.suboxydans sử dụng nhiều cơng nghệ sản xuất vitamin C Chúng có khả chịu đựng nồng độ cồn cao Nếu môi trường, ta cho thêm lượng nhỏ chất dinh dưỡng cần thiết, ví dụ glucose, vi khuẩn chuyển hóa hồn tồn Vikhuẩn:A.suboxydans cồn thành axit axetic Lượng axit axetic tạo từ trình lên men lên đến 13% 10 a Sự axit hóa dịch lên men Trong sản xuất giấm người ta thường cho vào chất ban đầu lượng giấm định để axit hóa mơi trường nhằm:  Ngăn chặn phát triển vi sinh vật loại  Đưa vào dịch lên men lượng tế bào định Độ axit ban đầu 2-6% Hàm lượng cao hạn chế sinh trưởng vi khuẩn giảm khả lên men Nồng độ axit axetic 8% ức chế hoạt động vi khuẩn lớn b Hàm lượng etylic dịch lên men Etylic chất sát khuẩn với vi khuẩn axetic sử dụng chất Hàm lượng rượu 2-10% thể tích, cao làm giảm suất lên men Để tránh tượng oxy hoá tiếp tục axit axetic thành CO2 H2O cần có lượng rượu sót sản phẩm từ 0.2-0.5%, lượng rượu sót có tác dụng ức chế tổng hợp enzyme oxy hóa axit axetic muối axetate c Các chất C, N, P nguyên tố vi lượng Để q trình oxy hóa xảy nhanh dịch lên men cần bổ sung số muối khoáng (NH4)2SO4, KH2PO4, CaHPO4, FeCl3… tùy theo nhu cầu cụ thể lồi Ngồi mơi trường dinh dưỡng cịn bổ sung vitamin, chất kích thích sinh trưởng pepton, cao nấm men… Trong môi trường dinh dưỡng bổ sung sake, muối đậu nành, axit lactic, glycerine 13 Chương 3: BẢN CHẤT SINH HÓA Lên men axetic q trình oxy hóa rượu thành axit axetic, nhờ vi khuẩn axetic, điều kiện hiếu khí Phương trình tổng quát: C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O + 117 Kcal Phản ứng xảy tế bào vi khuẩn Muốn phản ứng xảy ra, C 2H5OH va O2 phải thẩm thấu vào tế bào Khi enzyme oxy hóa có tế bào vi khuẩn tham gia oxy hóa rượu tạo thành CH3COOH CH3COOH tạo thành thoát khỏi tế bào tan dung dịch môi trường Ethanol C2H5OH CH3COOH CH3COOH O2 Mơi trường Tế bào Hình 3.1 Q trình oxy hóa rượu thành axit axetic Trong oxy hóa ethanol thành axit axetic, chuyển hóa thực chất sử dụng chất Ở NADPH2 xuất chuyển hóa qua chuỗi hơ hấp để thu lượng, song chất không bị phân giải hồn tồn q trình cịn gọi oxy hóa khơng hồn tồn Loại chuyển hóa trải qua nhiều bước Các đại diện vi khuẩn axetic (Acetobacter, gluconobacter) oxy hóa khơng etanol mà phổ rộng rượu bậc 1, polyol Người ta phân biệt loài vi khuẩn mà sản phẩm chúng giữ lại gọi lồi oxy hóa thấp (suboxidant), thuộc nhóm có vi khuẩn acetic tạm thời sau lại bị oxy hóa tiếp xếp vào nhóm oxy hóa cao (peroxidant) chẳng hạn A.peroxidans, A pasteurianum, nhóm có chuyển tiếp Sản xuất giấm 14 Các phản ứng dùng để sản xuất giấm ăn nhờ A suboxidans CH3CH2OH CH3CHO + 2H Sau hydrate hóa acetaldehyde diễn loại H2 lần thứ CH3CH(OH)2 CH3COOH + 2H Hidro NADP nhận qua citochrome chuyển đến O chất nhận điện tử cuối 15 Chương 4: KỸ THUẬT SẢN XUẤT AXIT AXETIC 4.1.Những yêu cầu kỹ thuật 4.1.1.Nồng độ axetic Axit axetic sinh gây ảnh hưởng ức chế đến sinh lý vi khuẩn axetic Nếu nồng độ axit axetic đạt 8% ức chế hoạt động vi khuẩn nồng độ axit axetic 12-14% ức chế toàn vi khuẩn 4.1.2.Nồng độ rượu Tùy loại mà chúng có khả tồn nồng độ rượu khác Thông thường người ta sử dụng nồng độ rượu từ 11-13% Nếu mơi trường khơng có rượu vi khuẩn tiếp tục oxy hóa axit axetic để thu nhận lượng dùng cho sống Vì q trình có hại Trong sản xuất, người ta thường giữ lại độ rượu môi trường 0,3-0,5% 4.1.3.Nhiệt độ Tùy theo loài mà nhiệt độ tối ưu cho q trình oxy hóa Nhưng sản xuất, người ta dùng loài vi sinh vật thích ứng cho q trình oxy hóa 30-40oC 4.1.4.Độ thống khí Oxy yếu tố quan trọng cho q trình lên men giấm Q trình oxy hóa xảy môi trường vi khuẩn tiếp xúc với khơng khí Càng thống khí khả oxy hóa tốt Trong mơi trường dinh dưỡng, ngồi rượu cần có chất vơ cơ, gluxit hợp chất hữu chứa nito dễ hấp thụ Khi sử dụng hectolit rượu cần 25g supepphosphat, 25g sunphat amon, 0,9g K2CO3 500g glucose tinh bột thủy phân 16 4.2 Qui trình làm giấm RƯỢU TRẮNG NƯỚC TRỘN ĐỀU GIỐNG VI SINH VẬT LÊN MEN BẢO QUẢN SẢN PHẨM LÃO HỐ ĐĨNG CHAI 17 ĐƯỜNG 4.3 Các phương pháp lên men 4.3.1.Phương pháp lên men chậm NƯỚC NHO AXIT AXETIC THÙNG GỖ 250300L ACETOBACTER ORLEANEUSE LÊN MEN SẢN PHẨM Phương pháp người Pháp thực từ lâu coi phương pháp truyền thống người Pháp Nguyên liệu dùng để sản xuất axit axetic nước nho Giống vi khuẩn axetic sử dụng cho trình sản xuất Acetobacter orleaneuse Người ta thường cho vào thùng lên men gỗ có dung tích 250-300 l gỗ sồi hình tang trống 1/5 thể tích lượng axit axetic sau cho vào thùng dung dịch nước ép nho cho tồn khối lượng đạt ½ thể tích thùng lên men ( 2/3 thể tích thùng lên men) Sở dĩ người ta cho axit axetic trước để tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển, mặt khác để ngăn ngừa vi khuẩn khác phát triển, khơng bị nhiễm Tiến hành q trình lên men nhiệt độ thường Sau thời gian, bề mặt tạo thành váng chứa nhiều axit axetic Vì mà q trình oxy hóa xảy chậm kết thúc sau vài tuần Khi kiểm tra rượu lại 0.3-0.5% lấy giấm ra, cho dịch dinh dưỡng vào Nếu để lâu, chất lượng giấm bị giảm nhanh q trình oxy hóa giấm xảy tiếp tục Giấm thu đuợc thường có lượn axit 5-6% Muốn để lâu phải đem trùng Pasto 18 4.3.2 Phương pháp lên men nhanh AXIT AXETIC 35% Phương pháp người Đức thực theo qui mô công nghiệp LỚP PHOI BÀO Thiết bị lên men thùng gỗ cao 2,5-6m, có đường kính 1,2-3m Tỷ lệ đường NƯỚC VƠ TRÙNG GIỐNG VK AXETIC DỊNG MƠI TRƯỜNG TỪ TRÊN XUỐNG THỔI KHÍ TỪ DƯỚI LÊN kính đáy so với chiều cao khoảng ½ thích hợp Trong thùng chất đầy phoi bào OXY HÓA RƯỢU CH3COOH hay lõi bắp Phoi bào hay lõi bắp xem chất mang, giữ vi sinh vật trình ĐÁY THIẾT BỊ LÊN MEN lên men, nhờ mà vi sinh vật không theo vào sản phẩm cuối Ngoài ra, đáy THU NHẬN thiết bị, người ta cho lắp hệ thống phân phối, khơng khí đưa từ lên Môi trường đưa vào từ xuống Đầu tiên, người ta dùng axit axetic có nồng độ 3-5% chảy qua lớp phoi bào hay lõi bắp để vừa có mục đích trùng vừa có tác dụng axit hóa vật liệu chất mang để vi sinh giống dễ thích nghi q trình lên men Sau đó, dùng nước vơ trùng rửa qua nạp giống vi khuẩn axetic vào Vi khuẩn axetic bám vào phoi bào hay lõi bắp Tiếp người ta cho dịng mơi trường từ xuống qua hệ thống phân phối vịi hoa sen buồng tắm Mơi trường phân phối khắp vật liệu phoi bào hay lõi bắp Cùng lúc, người ta thổi khí từ lên 19 Môi trường đưa từ xuống, chảy qua lớp chất mang có chứa tế bào vi khuẩn Cồn thẩm thấu vào tế bào vi khuẩn, khơng khí đưa từ đáy thiết bị lên trên, thẩm thấu vào tế bào vi khuẩn Vi khuẩn tiến hành q trình oxy hóa rượu thành CH3COOH thẩm thấu qua màng tế bào theo dung dịch xuống đáy thiết bị lên men Người ta thu nhận từ đáy thiết bị lên men Quá trình lên men thực nhiệt độ 24-37 oC Thời gian lên men kéo dài 8-10 ngày Trong trường hợp dịch lên men cuối chứa lượng axit axetic thấp, người ta tiến hành tái lên men cách bơm chúng ngược lại từ xuống Ngồi cịn có phương pháp lên men nhanh khác: Phương pháp nhúng: người ta thiết kế thùng lên men hình trụ, bên lắp nhiều giỏ chứa đầy chất mang( mạt cưa, lõi bắp, than củi hay vật liệu cellulose có khả giữ vi sinh vật đó) Các giỏ nâng lên hạ xuống Người ta chuẩn bị môi trường đổ môi trường váo thùng lên men Vi sinh vật làm bám dính vào vật liệu đựng giỏ Giỏ chứa vật liệu có vi sinh vật nhúng xuống dung dịch lên men lại nhấc chúng lên khỏi dung dịch Khi giỏ chứa chất mang có vi sinh vật thấm đầy mơi trường nhấc lên khơng khí, q trình oxy hóa rượu xảy Thao tác lặp lặp lại nhiều lần có tác dụng oxy hóa hết lượng cồn có dung dịch Phương pháp hình trống quay: người ta thiết kế thiết bị lên men có hình trụ nằm ngang bên thùng chứa dung dịch lên men hở nắp Thiết bị hình trụ bọc lớp vật liệu có khả thấm nước có khả giữ vi sinh vật Một nửa thiết bị nằm lòng dung dịch lên men, nửa nằm dung dịch lên men tiếp xúc với khơng khí Khi vận hành, nửa thiết bị luôn tiếp xúc với khơng khí Người ta thiết kế hệ thống quay với vận tốc chậm để đủ thời gian cho q trình oxy hóa cồn thành axit axetic 4.3.3 Phương pháp lên men chìm Người ta thiết kế hệ thống lên men axetic gọi acetator Người ta cho dung dịch lên men vào thiết bị tiến hành thổi khí mạnh Khi dung dịch lên men tạo thể huyền phù dung dịch lên men Hai thể luôn trộn lẫn vậy, q trình oxy hóa xảy mãnh liệt 20 4.3.4 Phương pháp kết hợp: Người ta thiết kế hệ thống lên men bao gồm hai phần: phần lớp đệm hay lớp chất mang chứa vi sinh vật ( giống phương pháp nhanh), lớp thùng chứa dung dịch sau lên men phần chảy xuống Dưới hệ thống thổi khí mạnh, khí thổi qua phần dung dịch chuyển ngược lên phần trên( giống thiết bị lên men chìm) 4.4 Phương pháp nâng cao nồng độ axit axetic dịch lên men Hàm lượng axit axetic có dịch lên men thường khơng cao, khoảng 5-10% Axit axetic có dịch lên men thường lẫn với chất khác, đó, dịch sau lên men sử dụng để chế biến thực phẩm Trong nhiều nghành cần sử dụng axit axetic, người ta yêu cầu hàm lượng axit axetic dung dịch phải cao có độ tinh khiết Chính việc nâng cao hàm lượng axit axetic dung dịch lên men làm axit axetic việc làm cần thiết Những phương pháp để nâng cao hàm lượng tinh chế axit axetic: 4.4.1 Phương pháp chưng cất: Mục đích sử dụng phương pháp để nhận axit axetic có hàm lượng cao Phương pháp đơn giản dễ thực Tuy nhiên, phương pháp thường tiêu hao nhiều lượng hàm lượng axit axetic thường không cao 4.4.2 Phương pháp chưng cất muối: Người ta sử dụng cấu tử có khả phân ly mạnh làm thay đổi trạng thái cân lỏng-hơi Trong chưng cất có tham gia muối CaCl CH3COONa, hiệu suất thu nhận axit axetic thường cao Phương pháp có ưu điểm: • Tốn lượng • Sản phẩm đạt độ tinh khiết cao Tuy nhiên, phương pháp có nhược điểm: • Phải hồn nguyên cấu tử phân ly nên tốn thiết bị lượng cho q trình • Gây ăn mịn thiết bị 21 4.4.3 Phương pháp chưng cất- trích ly: Phương pháp thực sở cấu tử phân ly có độ bay nhỏ cấu tử có hỗn hợp Cấu tử phân ly kết hợp với cấu tử có dung dịch tạo hỗn hợp khó bay thoát đáy tháp chưng cất Cấu tử phân ly cần có tính chất hịa tan chọn lọc khơng hịa tan cấu tử cần tách Đặc điểm phương pháp sau: - Sử dụng cấu tử trung gian để làm thay đổi độ bay tương đối cấu tử hỗn hợp - Người ta thường thu hồi cấu tử phân ly để sử dụng lại - Các cấu tử phân ly có tính chọn lọc cao, nên trình chưng cất cần chọn chất phân ly 4.4.4 Phương pháp chưng cất chân không: Phương pháp phức tạp Tuy nhiên, phương pháp có ưu điểm thu nhận sản phẩm có chất lượng cao 22 Chương 5: BIẾN ĐỘNG SINH HÓA 5.1 Biến động vi sinh vật Giấm vẩn đục giảm chua: Trong q trình oxy hóa rượu thành giấm đơi gặp tượng oxy hóa sâu sắc axit axetic tới CO2 nước Nguyên nhân nhiễm nấm men tạo màng thuộc giống Candida mycoderma Ngồi ra, cịn nhiễm vi khuẩn axetic khác Acetobacter xylinum, Acetobacter aceti… Chúng dễ oxy hóa axit axetic Acetobacter xylinum phát triển giấm tạo thành màng nhầy bề mặt, làm cho giấm thành phẩm có cặn nhầy Acetobacter aceti làm vẩn đục giấm Khi cho môi trường vào thùng lên men phân bổ không đều, tạo cho khối phoi bào có vùng có độ axit thấp ổ nhiễm có điều kiện cho vi sinh vật tạp dẫn phát triển Lươn giấm: thùng lên men giấm thành phẩm hay gặp loại giun tròn nhỏ, gọi lươn giấm Angillula aceti Con đực trưởng thành dài tới 1mm, 1-2 mm Lươn giấm sinh trưởng phát triển điều kiện không nghiêm ngặt Chúng phát triển mạnh nồng độ giấm thấp (6% axit axetic) CÒn nồng độ cao (9-10%) chúng bị ức chế, khơng hồn tồn ngừng sinh sản, nồng độ 12% chúng sống 1.5 tháng, nồng độ cao chúng bị chết Lươn giấm chủ yếu sống axit axetic, chúng ăn phần rượu, axit axetic, đường, chất nitơ chất khống hịa tan Chúng khơng làm ảnh hưởng đến hiệu suất lên men không độc cho người, số lượng lớn chúng làm vỡ màng giấm, làm, vẩn đục giấm 5.2 Biến động hóa học • pH giảm dần q trình lên men • Rượu: nồng độ giảm sau lên men cần để lại nồng độ rượu khoảng 0.3-0.5% • Axit axetic: nồng độ tăng dần • Hàm lượng đường giảm 5.3 Một số dạng hư hỏng axit axetic 5.3.1 Giấm bị đục giảm độ chua Trong sản xuất giấm, thường xảy hai trình oxy hóa: 23 o Q trình oxy hóa C2H5OH thành CH3COOH o Q trình oxy hóa CH3COOH thành CO2 H2O Q trình oxy hóa C2H5OH thành CH3COOH q trình có lợi cho sản xuất Q trình oxy hóa CH3COOH thành CO2 H2O q trình có hại cho sản xuất Trong q trình oxy hóa xảy hai hướng: oxy hóa hóa học oxy hóa sinh học Oxy hóa sinh học chuyển CH3COOH thành CO2 H2O xảy nấm men Candida(mycoderma), Acetobacter xylinum, Acetobacter aceti gây Các giống vi sinh vật có khả tạo màng nhầy làm cho giấm đục tạo cặn 5.3.2 Hiện tượng lươn giấm Lươn giấm có tên khoa học Angiullula aceti Chúng thuộc loại động vật giun tròn, nhỏ, có màu hồng Con đực tuổi trưởng thành có kích thước 1mm, tuổi trưởng thành có kích thước 1-2 mm Nếu nồng độ giấm < 6%, lươn giấm dễ phát triển Nồng độ giấm cao khoảng > 9%, chúng bị ức chế phát triển Lươn giấm thường sử dụng vi khuẩn axetic nguồn dinh dưỡng Tuy nhiên, chúng có khả sử dụng C 2H5OH, CH3COOH, đường, chất hữu chứa nito để phát triển Chúng thường không gây độc cho người mà gây đục giấm làm giảm hiệu suất lên men 5.3.3 Bọ giấm Trong sản xuất giấm, người ta thường thấy hai loại bọ giấm Loại to, màu trắng, có kích thước 0,8-1,5 mm Loại nhỏ, màu nâu, có kích thước 0,3-0,4 mm Bọ giấm làm thay đổi chất lượng giấm Nhiều bọ giấm xuất với lượng 5.3.4 Ruồi giấm Ở sở sản xuất giấm, người ta thường thấy có nhiều ruồi giấm Ruồi giấm thường có màu nâu đỏ, có kích thước khoảng 2,5-3 mm Ruồi giấm thường phát triển phần trên, phần thiết bị lên men 24 Chúng làm giảm axit axetic, sinh ấu trùng ăn vi khuẩn lactic thường vật trung gian lây nhiễm vi sinh vật gây hại giấm Chúng phát triển mạnh có oxy hóa mạnh Chúng đồng hóa rượu, axit axetic loại vi khuẩn 25 Chương MỘT SỐ ỨNG DỤNG QUAN TRỌNG CỦA AXIT AXETIC 6.1 Ứng dụng chế biến mủ cao su Trong sản xuất mủ cao su, người ta sợ tượng đông đặc mủ trước đưa chế biến Để chống đông mủ cao su, người ta thường dùng NH 3% Lượng NH3 sử dụng tùy theo loại mủ đem sơ che Mủ đổ xơng khói, người ta sử dụng lượng NH3 0,6-1g/l mu Mủ đánh đông khơng pha lỗng, người ta thường sử dụng lượng NH3 0,3-0,6g/l Khi đổ mủ vào xô thùng chứa, người ta thường dùng NH để chống đông Theo đó, mủ pha lỗng với nước đến độ cao su thô ( DRC) khoảng 14%, pH=4,7 Tuy nhiên, tùy theo hệ thống máy cán, người ta thay đổi pH độ cao su thơ cho thích hợp Sau pha loãng khuấy trộn mủ với NH 3, người ta cho thêm vào dung dịch axit axetic 2,5% với lượng 3,5- 10kg/tấn dung dịch mủ cao su, cho axit vào người ta khuấy liên tục Nhu cầu axit axetic chế biến mủ cao su lớn Hiện nay, nước ta phải nhập axit axetic từ bên 6.2 Ứng dụng axit axetic công nghệ thực phẩm Với hàm lượng axit axetic từ 5-10%, người ta gọi dung dịch dầu ăn Dầu ăn sử dụng công nghệ thực phẩm để chế biến đồ hộp rau, quả, gia vị bữa ăn gia đình Lượng dầu ăn sử dụng công nghệ thực phẩm lớn, đó, việc sản xuất dầu ăn khơng mang tính chất thủ cơng mà trở thành ngành sản xuất theo qui mô công nghiệp nhiều nước giới 6.3 Ứng dụng công nghiệp khác Axit axetic sử dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp công nghiệp sản xuất chất màu, dung môi hữu cơ, tổng hợp chất dẻo tơ sợi Những ngành sản xuất đòi hỏi lượng axit axetic nhiều có chất lượng cao dung dịch axit axetic dùng công nghệ thực phẩm công nghệ chế biến mủ cao su 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO Kiều Hữu Anh, “ Giáo trình vi sinh vật công nghiệp”, NXB Khoa học kĩ thuật 1999 Nguyễn Đức Lượng, “Công nghệ vi sinh vật” tập 1, NXB Quốc gia TpHCM, 2004 Nguyễn Đức Lượng, “ Công nghệ vi sinh” tập 2, “ Vi sinh vật học công nghiệp”, NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM, 2002 Nguyễn Hữu Phúc, Các phương pháp lên men thực phẩm truyền thống Việt Nam nước vùng, NXB Nông nghiệp,1998 Đinh Thị Kim Nhung, “ Nghiên cứu số đặc điểm sinh học vi khuẩn Acetobacter ứng dụng lên men axetic theo phương pháp chìm”, Luận án phó tiến sĩ năm 1996 Lương Đức Phẩm, “Công nghệ vi sinh vật”, NXB Nơng nghiệp 2004 Lý Bích Thân tác giả, “Trứng giấm-Khả trị bệnh kì diệu”, NXB Thanh niên 2000 http://www.madehow.com/Volume-7/Vinegar.html 27 ... trình lên men kéo dài 3-5 tuần, nồng độ giấm thu 3-7 % axetic Phương pháp tuần hoàn tạo bề mặt tiếp xúc lớn, trình giảm 5-7 ngày, phương pháp chìm thời gian 7 2-9 6h, nồng độ giấm 7-1 4% 2.5.2 Anh hưởng... chủng vi khuẩn thỏa điều kiện: - Phải oxy hố etylic tốt - Tạo giấm có nồng độ axit axetic cao, chịu độ cồn axit cao - Các tính chất ban đầu giữ nguyên suốt trình lên men - Các điều kiện phân lập,... động thuộc vi khuẩn gram (-) Khi phát triển môi trường lỏng, chúng tạo lớp màng dày không Ở nước Trong điều kiện mơi trường thuận lợi, chúng có khả tạo 1 1-1 2% axit axetic - A curvum Trong mơi trường