Công nghệ Vi sinh: Sản xuất Acid acetic pptx

N i dung chính ội dung chính•Phân loại •Giới thiệu một số loại giấm •Tác nhân vi sinh vật •Kỹ thuật sản xuất Acid acetic •Biến động sinh hóa •Một số ứng dụng quan trọng của Acid acetic.

S n xu t Acid acetic ản xuất Acid acetic ất Acid acetic

N i dung chính ội dung chính

•Phân loại

•Giới thiệu một số loại giấm

•Tác nhân vi sinh vật

•Kỹ thuật sản xuất Acid acetic

•Biến động sinh hóa

•Một số ứng dụng quan trọng của Acid

acetic

Phân lo i gi m ại giấm ất Acid acetic

• Gồm 2 loại:

▫Giấm có thành phần giấm cất (chưng)

▫Giấm pha chế (giấm hóa học)

Gi m c t ất Acid acetic ất Acid acetic

•Lấy lương thực, đường làm nguyên liệu

chính, thông qua việc ủ vi sinh vật lên

men

•Thành phần dinh dưỡng của nó có axit

axetic, đường, axit hữu cơ, vitamin, muối

vô cơ… rất tốt cho việc trao đổi chất cơ thể

Gi m pha ch ất Acid acetic ế

•Lấy acid axetic từ tổng hợp hóa học làm

nguyên liệu chính , thêm H2O pha loãng

mà thành, không có thành phần dinh

dưỡng khác

thực phẩm.

Gi m m ch nha ất Acid acetic ại giấm

Giấm mạch nha được

làm từ loại bia không

mùi Trong quá trình

chế biến giấm, người ta cho thêm đường

caramel

Thường được dùng

để làm chua các loại rau xanh và trái cây

Gi m g o ất Acid acetic ại giấm

Được làm

từ nguyên liệu chính

là rượu

gạo

Gi m táo ất Acid acetic

Được làm

từ nguyên liệu chính

là rượu

táo

Gi m r ất Acid acetic ượu u

Gi m th m ất Acid acetic ơm

Về cơ bản, giấm thơm vẫn được chế biến từ giấm rượu

Nhưng có cho thêm một số thành phần

khác để tạo mùi thơm như tỏi, chanh hoặc tiêu xanh…

Tác nhân vi sinh v t ật

•Vi khuẩn Acetobacter là tác nhân chính

của quá trình lên men acetic

•Hiện tại có 6 giống: Acetobacter,

Gluconobacter, Acidomonas,

Gluconacetobacter, Asaia, Kozakia

•Thuộc họ Acetobacteraceae

•Hình que, gram âm

•Tế bào đứng 1 mình, cặp hoặc chuỗi dài

•Một số di động bằng tiên mao, 1 số không

•Hình thức sinh sản là nhân đôi

•Phát triển tốt trong điều kiện hiếu khí bắt

buộc, nhiệt độ 25-30oC, pH 5,4-5,8

•Tính chất đặc trưng của vi khuẩn acetic là

khả năng oxy hóa rượu etylic thành acid acetic ở pH 4.5

Một số đặc điểm chung của vi khuẩn

acetic

•Quan trọng nhất là Acetobacter aceti

•Có khả năng oxy hóa ethanol thành acid

acetic nhờ enzyme alcohol dehydrogenase

- ADH và acetaldehyde dehydrogenase - ALDH

•Oxy hóa nhanh chóng và hoàn toàn các cơ

chất như glucose hay ethyl alcohol

-> over - oxidizing

•Có khả năng phát triển ở môi trường chứa

ethanol là nguồn C duy nhất

 -> under oxidizing

ethanol là nguồn C duy nhất

Gluconacetobacter

•Có khả năng tổng hợp mạnh

polysaccharide ngoại bào – EPE exopolysaccharide

•Để quá trình lên men giấm đạt hiệu quả

cao, ta chọn những chủng vi khuẩn thỏa điều kiện:

▫1 Phải oxy hoá etylic tốt nhất.

▫2 Tạo giấm có nồng độ acid acetic cao,

chịu được độ cồn và acid cao

▫3 Các tính chất ban đầu được giữ

nguyên trong suốt quá trình lên men

▫4 Các điều kiện phân lập, nuôi cấy, bảo

quản giống đơn giản không tốn kém

K thu t s n xu t Acid acetic ỹ thuật sản xuất Acid acetic ật ản xuất Acid acetic ất Acid acetic

•Bản chất của quá trình lên men là lên men

hiếu khí, vì thế phải tạo điều kiện tối đa

để vi khuẩn tiếp xúc được với oxy và cồn

•Để giải quyết tốt vấn đề này có 4 phương

pháp khác nhau:

 Phương pháp lên men chậm

 Phương pháp lên men nhanh

 Phương pháp lên men chìm

 Phương pháp kết hợp

Acid acetic đ ượu c hình thành qua chu i ỗi

ph n ng 4 giai đo n g m ản xuất Acid acetic ứng 4 giai đoạn gồm ại giấm ồm

•1 Biến đổi tinh bột thành đường bởi

enzyme amylase

•2 Biến đổi yếm khí đường thành rượu

ethanol bởi quá trình lên men của nấm men,

•3 Biến đổi rượu ethanol thành

acetaldehyde bị hydrate hoá

•4 Khử hydro thành acid acetic bởi

enzyme aldehyde dehydrogenase 

Nh ng yêu c u k thu t ững yêu cầu kỹ thuật ầu kỹ thuật ỹ thuật sản xuất Acid acetic ật

• Nồng độ axetic

Þ Axit axetic sinh ra sẽ gây ảnh hưởng ức chế đến sinh lý của vi khuẩn axetic Nếu nồng độ của axit axetic đạt 8% sẽ ức chế hoạt động của vi khuẩn và nếu nồng độ

axit axetic 12-14% sẽ ức chế toàn bộ của

vi khuẩn

Nh ng yêu c u k thu t ững yêu cầu kỹ thuật ầu kỹ thuật ỹ thuật sản xuất Acid acetic ật

• Nồng độ rượu

     Þ Thông thường người ta sử dụng nồng

độ rượu từ 11-13% Nếu trong môi trường không có rượu thì vi khuẩn tiếp tục oxy

hóa axit axetic để thu nhận năng lượng

dùng cho sự sống Vì thế trong sản xuất, người ta thường giữ lại độ rượu trong môi trường là 0,3-0,5%

Nh ng yêu c u k thu t ững yêu cầu kỹ thuật ầu kỹ thuật ỹ thuật sản xuất Acid acetic ật

• Nhiệt độ

     Þ  Tùy theo từng loài mà nhiệt độ tối ưu cho quá trình oxy hóa là khác nhau

Nhưng trong sản xuất, người ta dùng

những loài vi sinh vật thích ứng cho quá trình oxy hóa là 30-40oC

Nh ng yêu c u k thu t ững yêu cầu kỹ thuật ầu kỹ thuật ỹ thuật sản xuất Acid acetic ật

• Độ thoáng khí

     Þ Oxy là một yếu tố quan trọng cho quá trình lên men giấm Quá trình oxy hóa chỉ xảy ra khi trong môi trường vi khuẩn được tiếp xúc với không khí Càng được thoáng khí khả năng oxy hóa càng tốt

Nguyên li u ệu

•Các nguyên liệu chứa đường như nước ép

trái cây, nước dừa, nước mía, Nguyên liệu chứa tinh bột và cồn công nghiệp

Quy trình s n xu t ản xuất Acid acetic ất Acid acetic

Đ ường, nước ng, n ước c Con gi m ấm

• Vật đựng là hủ sành, keo thủy tinh phải

rửa thật sạch ,úp lại cho thật khô thật hết nước

nước sôi để nguội, chuối xiêm chín muồi

chẻ đôi vào

theo yêu cầu ta sẽ lấy bớt con giấm để gầy giấm tiếp tục

• Ưu điểm

▫ Có vị chua thanh và ngon

▫ Dể làm

• Khuyết điểm

▫ Lượng acid tạo thành thấp

▫ Cơ chất sót lại nhiều

▫ Thời gian lên men lâu

Quy mô công nghi p ệu

Sử dụng Phương pháp lên men nhanh

• Thiết bị lên men là một tháp trụ dạng phun

• Trong tháp được chất đầy phoi bào hay lõi bắp,

được xem như chất mang, giữ vi sinh vật trong quá trình lên men, nhờ đó mà vi sinh vật không

đi theo vào sản phẩm cuối cùng.

• Môi trường được đưa vào từ trên xuống.

• Ở đáy thiết bị, người ta cho lắp một hệ thống

phân phối, không khí vô trùng đưa từ dưới lên

• Đầu tiên, người ta dùng axit axetic có nồng độ 5% chảy qua lớp phoi bào để thanh trùng và giúp

3-vi sinh vật giống dễ thích nghi trong quá trình

lên men

• Sau đó, dùng nước vô trùng rửa qua và nạp giống

vi khuẩn axetic vào Vi khuẩn axetic sẽ bám vào phoi bào. 

• Môi trường được đưa từ trên xuống, không khí

được đưa sục từ dưới lên Vi khuẩn tiến hành quá trình oxy hóa rượu thành CH3COOH sẽ thẩm

thấu qua màng tế bào ra ngoài và theo dung dịch xuống đáy thiết bị lên men Người ta thu nhận từ đáy thiết bị lên men.

•Quá trình lên men được thực hiện ở nhiệt

độ 24-37oC Thời gian lên men kéo dài

8-10 ngày

•Trong trường hợp dịch lên men cuối cùng

chứa lượng axit axetic thấp, người ta tiến hành tái lên men bằng cách bơm chúng ngược lại từ trên xuống

Bi n đ ng sinh hóa  ế ội dung chính

•Giấm vẩn đục và giảm chua

▫Trong quá trình oxy hóa rượu thành giấm

đôi khi gặp hiện tượng oxy hóa sâu sắc Acid acetic tới CO2 và nước

▫Nguyên nhân là do nhiễm tạp các loại VSV

khác

•Ngoài ra còn có lươn giấm, bọ giấm và

ruồi giấm

•-> gây đục giấm và làm giảm hiệu suất

lên men, làm thay đổi chất lượng của giấm, lây nhiễm các vi sinh vật gây hại giấm

ng d ng

Ứng dụng ụng

•1 Ứng dụng trong chế biến mủ cao su

•2 Ứng dụng axit axetic trong công nghệ

thực phẩm

•3 Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất

chất màu, dung môi hữu cơ, tổng hợp chất dẻo tơ sợi,