đề tài KHKT “Sản xuất giấm ăn từ đường kính”

Với nguồn nguyên liệu đường được chế biến sẵn trong tự nhiên, đa dạng về chủng loại cũng như thành phần (đường kính, đường phèn, đường thốt nốt, đường glucozơ…). Nhóm em chọn đường kính(đường cát) vì đây là loại đường có giá thành rẻ nhất và được dùng phổ biến trong đời sống hàng ngày với độ tinh khiết và chất lượng cao. Giấm ăn sản xuất từ đường kính sẽ được tạo ra bằng 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 được lâu hơn. Nhóm em chọn xây dựng đề tài “Sản xuất giấm ăn từ đường kính” với mục đích sử dụng nguồn liệu được chế biến sẵn để tạo ra một loại giấm ăn đúng với nồng độ cho phép, phù hợp với hộ gia đình, giá thành rẻ, chất lượng của giấm ổn định trong thời gian dài (độ chua dịu nhẹ, mùi thơm đặc trưng ) Qua quá trình nghiên cứu, nhóm chúng em đã tạo ra loại giấm ăn từ đường kính phù hợp với yêu cầu đặt ra và đã thử nghiệm thành công.

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

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……

VI TÀI LIỆU THAM KHẢO………

Trang 3

4 5 7 14 15

I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

“Giấm ăn” là dung dịch axit axetic có nồng độ từ 2-5%, một loại gia vị thiết

yếu trong đời sống hàng ngày có mặt trong căn bếp của các bà, các mẹ nội trợ Việt nói riêng cũng như trên thế giới nói chung Axit axetic trong giấm ăn lên men theo phương pháp tự nhiên với liều lượng phù hợp rất tốt cho hệ tiêu hóa giúp cơ thể hấp thụ chất dinh dưỡng từ thực phẩm, tăng cường hệ miễn dịch, kiểm soát và làm giảm nồng độ cholesterol tích tụ trên thành mạch máu, tốt cho tim mạch

Hiện nay tại một số cơ sở sản xuất giấm ăn dùng axit axetic sản xuất theo phương pháp công nghiệp để pha loãng làm giấm ăn Giấm ăn như vậy chỉ có

độ chua chứ không có thành phần dinh dưỡng tốt cho sức khỏe người sử dụng Một số bệnh sẽ gặp phải khi sử dụng lâu dài giấm ăn trong công nghiệp như: viêm loét dạ dày, ngộ độc thần kinh, ung thư…Những loại giấm như trên đã và đang được bày bán tràn lan trên thị trường với mẫu mã phong phú và bắt mắt Các bà, các mẹ của chúng ta nếu không có sự hiểu biết về giấm ăn sẽ rất dễ mua nhầm

Trong gia đình của chúng em đã có biện pháp làm giảm tình trạng sử dụng giấm ăn sản xuất trong công nghiệp bằng cách tự làm giấm ăn lên men theo phương pháp tự nhiên, từ các loại quả như táo và chuối Nhưng các mẻ giấm làm ra không có độ đồng đều về chất lượng Độ chua cũng như mùi thơm đặc trưng của giấm không giữ ổn định Giấm không sử dụng được trong thời gian dài và dễ bị hỏng Do vậy nhóm em đã quyết định tìm ra nguyên nhân của hiện tượng trên Sau một thời gian tìm hiểu nhóm em đã có được câu trả lời: giấm ăn được tạo thành nhờ quá trình lên men trực tiếp của đường glucozơ và gián tiếp của đường Saccarozơ có trong các loại quả Ngoài thành phần của đường glucozơ thì trong táo và chuối có nhiều thành phần chất khác nhau,chính vì lí do này giấm táo và chuối được làm theo phương pháp lên men tự nhiên không bảo quản được lâu

Với nguồn nguyên liệu đường được chế biến sẵn trong tự

nhiên, đa dạng về chủng loại cũng như thành phần (đường kính, đường phèn, đường thốt nốt, đường glucozơ…) Nhóm em chọn đường kính(đường cát) vì đây là loại đường có giá thành rẻ nhất

và được dùng phổ biến trong đời sống hàng ngày với độ tinh khiết và chất lượng cao Giấm ăn sản xuất từ đường kính sẽ được tạo ra bằng 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 được lâu hơn

Nhóm em chọn xây dựng đề tài “Sản xuất giấm ăn từ đường kính” với mục đích sử dụng nguồn liệu được chế biến sẵn để tạo ra một loại giấm ăn đúng với nồng độ cho phép, phù hợp với hộ gia đình, giá thành rẻ, chất lượng của giấm ổn định trong thời gian dài (độ chua dịu nhẹ, mùi thơm đặc trưng )

Qua quá trình nghiên cứu, nhóm chúng em đã tạo ra loại giấm ăn từ đường kính phù hợp với yêu cầu đặt ra và đã thử nghiệm thành công

II CÂU HỎI NGHIÊN CỨU, VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU, GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

1 Câu hỏi nghiên cứu

- Làm thế nào để sản xuất giấm ăn từ đường kính tại hộ gia đình?

- Ứng dụng của giấm ăn trong cuộc sống hàng ngày?

2 Vấn đề nghiên cứu

Giấm ăn – một gia vị quen thuộc trong khu vực bếp của mỗi gia đình Từ đường kính và nước lọc, đó là những nguồn nguyên liệu đơn giản, dễ tìm, giá thành hợp lí Chúng em tiến hành nghiên cứu đề tài, tính toán xây dựng công thức và thực hành sản xuất “giấm ăn” lên men theo phương pháp tự nhiên tại gia đình của mình

Sự thành công của đề tài có thể góp một phần không nhỏ vào việc hạn chế việc sử dụng Axit axetic sản xuất trong công nghiệp, được pha loãng và bán làm giấm ăn Mặt khác, sử dụng giấm ăn đựng trong các chai thủy tinh được tái sử

dụng nhiều lần giúp hạn chế rác thải nhựa, góp một phần vào việc bảo vệ môi trường cũng như bảo vệ chính sức khỏe của bản thân mình và mọi người xung quanh

3 Giả thuyết khoa học

Giấm ăn từ đường kính được sản xuất từ nguồn nguyên liệu đơn giản, quen thuộc, dễ làm, không mất nhiều công sức cũng như không tốn kém về nguồn lực kinh tế Nếu quá trình lên men giấm bằng phương pháp tự nhiên thành công sẽ giúp chúng em tạo ra một loại giấm ăn có vị chua dịu nhẹ, mùi thơm đặc trưng, dễ chịu, an toàn với sức khỏe người sử dụng, ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và giảm thiểu rác thải nhựa ra ngoài môi trường

III THIẾT KẾ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

1 Nguyên liệu

- Đường kính

- Nước lọc

- Men giấm

2 Tìm hiểu thành phần của đường kính

Đường kính(đường cát) có thành phần chính là Saccarozơ, công thức hóa

học C12H22O11 Với điều kiện cần: nhiệt độ từ 22 đến 35oC và điều kiện đủ: chất xúc tác là men giấm, sau một thời gian đường Saccarozơ với tỷ lệ pha loãng phù hợp(dung dịch đường) sẽ chuyển hóa thành Axit axetic CH3COOH (thành phần chính của giấm ăn)

3 Cơ sở lý thuyết của sự chuyển hóa dung dịch đường kính thành giấm ăn Trong quá trình hình thành giấm ăn bằng phương pháp lên men tự nhiên từ

dung dịch đường kính xảy ra chuỗi phản ứng hóa học:

(a) Đường Saccarozơ thủy phân thành đường glucozơ và đường fructozơ

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

(Glucozơ) (Fructozơ)

Đường fructozơ tạo thành không tham gia phản ứng chuyển hóa thành rượu etylic Trong môi trường kiềm hoặc nhờ một số loại vi khuẩn, đường

Axit

fructozơ chuyển hóa thành đường glucozơ và tiếp tục tham gia phản ứng lên men rượu

(b) Đường chuyển hóa thành rượu etylic

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2

(c) Rượu etylic lên men thành Axit axetic

C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O

Quá trình lên men nhờ một nhóm vi khuẩn

được gọi chung là vi khuẩn axetic có trong men

giấm (con giấm), chúng oxi hóa rượu Etylic

thành Axit axetic Để chuyển hóa thành Axit

axetic, rượu phải thẩm thấu qua thành tế bào

của vi khuẩn Ở đây sẽ xảy ra quá trình chuyển

hóa rượu thành Axit axetic, rồi thẩm thấu ra

Nếu ta cung cấp men giấm cho quá trình trên, thời gian hình thành giấm

ăn sẽ được rút ngắn hơn Nhưng trên thực tế cho thấy trong quá trình sản xuất giấm ăn nếu không cung cấp thêm men giấm thì vi khuẩn axetic vẫn tự hình thành và thời gian lên men giấm sẽ dài hơn

4 Cơ sở của lý thuyết xây dựng công thức

Giấm ăn là 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 của quá trình (khoảng 80%) sẽ thấp hơn trong công nghiệp Do vậy chúng

em đã chọn giấm ăn có nồng độ 4% để tính toán xây dựng công thức pha dung dịch đường phù hợp

5 Tính toán cụ thể xây dựng công thức

Lên men

Men giấm

t o

t o

Bài toán : Tính khối lượng của đường kính để sản xuất 1 lít giấm ăn có

nồng độ 4% Giả sử hiệu suất của cả quá trình là 80%, thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể Biết khối lượng riêng của giấm ăn bằng khối lượng riêng của nước (D = 1g/ml)

Xử lý số liệu thực tế qua các phản ứng của quá trình lên men giấm:

(a) Đường Saccarozơ thủy phân thành đường glucozơ và đường fructozơ

C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6

(Glucozơ) (Fructozơ)

(b) Đường chuyển hóa thành rượu etylic

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2

(c) Rượu etylic lên men thành Axit axetic

C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O

Ta có: Vgiấm = 1 lít = 1000ml => mgiấm = 1000g (vì D = 1g/ml)

Khối lượng của axit axetic có trong 1 lít giấm ăn:

3

40

dd

CH COOH

C m

Số mol Axit axetic trong 40g: 3 40 2

CH COOH

n  mol mol

Từ các phản ứng (c), (b), (a): 12 22 11 1

6

C H O

n  mol => 12 22 11 1.342 57

6

C H O

H = 80% => Khối lượng đường thực tế: 68,4g

Nếu coi thể tích dung dịch thay đổi không đáng kể thì khi pha 1000g nước đường để lên men cần 68,4g đường vào 931,6g nước

=> Với lượng nước là 1000g(1 lít) ta cần xấp xỉ 73,4g đường

Để công thức dễ nhớ hơn chúng em đã chọn pha:

1 lít nước với 75g đường kính

IV TIẾN HÀNH NGHIÊN CỨU

A Giai đoạn 1(Thử nghiệm): Lên men giấm ăn không có men giấm (1/5/2018 – 30/10/2018)

Lên men

Men giấm

t o

Axit

Quá trình lên men không cần men giấm thì sẽ mất nhiều thời gian hơn, nhưng phải đảm bảo điều kiện cần của quá trình lên men giấm tự nhiên là nhiệt

độ của môi trường từ 22-35oC Giai đoạn này giúp ta hình thành được chủng men của giấm ăn Giai đoạn thử nghiệm này chúng em làm với tỷ lệ đường và nước theo đúng công thức đã xây dựng ở trên

1 Nguyên liệu

Nguyên liệu chính của quá trình lên men giấm ăn là đường kính ( đường cát) Khi tìm hiểu về đường mía chúng em thấy có 2 loại đó là đường kính trắng

và đường kính vàng Trong đường kính vàng tỉ lệ mật mía trong đường sẽ cao hơn, do vậy độ ngọt sẽ lớn hơn Khi làm giấm từ 100% đường kính trắng, giấm

sẽ trong suốt và không có màu Do vậy nhóm em đã quyết định ngoài thành phần chính là đường kính trắng thì sẽ có thêm thành phần đường kính vàng để tạo màu cho giấm ăn

Cụ thể nguyên liệu như sau:

- Đường : 75g

+ 45g đường kính trắng (60%)

+ 30g đường kính vàng (40%)

- Nước lọc: 1 lít

2 Dụng cụ

Cân đồng hồ, 2 đĩa sứ, muỗng cán dài, xoong, phễu lọc, khăn vải sợi cotton, lọ

thủy tinh có dung tích 2 lít

3 Tiến hành pha nước đường và ủ giấm ăn

- Bước 1: Cân đường mía (45g đường kính trắng + 30g đường kính vàng)

Cân đường kính trắng Cân đường kính vàng

- Bước 2: Pha lượng đường trên với 1 lít nước

- Bước 3: Chiết nước đường vào

lọ thủy tinh, đồng thời lọc qua

vải sợi cotton để loại bỏ tạp chất

thô có thể còn lại trong đường

(vải sợi cotton để trên miệng

phễu)

Chiết nước đường vào lọ thủy tinh

- Bước 4: Bịt miệng lọ thủy tinh

bằng khăn vải sợi cotton, để nơi

đảm bảo điều kiện về nhiệt độ và

vệ sinh

Lọ nước đường

4 Bảng theo dõi quá trình lên men giấm ăn

Bảng theo dõi dưới đây được chúng em tổng hợp sau 6 tháng hình thành

men giấm và lên men giấm ăn thành công (1/5/2018 – 30/10/2018)

Tiêu chí đánh giá chủ yếu về mùi, độ chua, kích thước của men giấm

Thời gian Hiện tượng

1/5/2018 – 15/5/2018 - Mùi thơm của đường đặc trưng

15/5/2018 – 15/6/2018 - Mùi thơm đặc trưng của đường bắt đầu giảm và

mùi men giấm bắt đầu xuất hiện

- Có những đốm men giấm li ti nổi trên mặt nước

- Chưa có vị chua 15/6/2018 – 15/7/2018 - Mùi men giấm tăng dần

- Đốm men giấm tập hợp lại thành mảng rộng với đường kính khoảng 2cm

- Chưa có vị chua 15/7/2018 – 15/8/2018 - Mùi men giấm tăng dần

- Đường kính men giấm khoảng 5cm

- Có vị chua rất nhẹ xen lẫn vị ngọt đặc trưng 15/8/2018 – 15/9/2018 - Mùi men giấm tăng dần, thoang thoảng mùi thơm

nhẹ của giấm ăn

- Đường kính men giấm khoảng 8cm (độ dày rất mỏng)

- Vị chua nhẹ tăng dần, vị ngọt giảm

15/9/2018 – 15/10/2018 - Mùi thơm của giấm ăn đặc trưng

- Đường kính men giấm khoảng 10cm (độ dày mỏng)

- Có vị chua nhẹ đặc trưng, vị ngọt không còn rõ 15/10/2018 – 30/10/2018 - Vị chua nhẹ và mùi thơm đặc trưng của giấm ăn ổn

định

- Đường kính men giấm khoảng 10cm (độ dày mỏng)

5 Đánh giá về sản phẩm giấm ăn thử nghiệm

Sau 6 tháng thử nghiệm lên men giấm ăn bằng phương pháp tự nhiên

không có sự tham gia ban đầu của men giấm Nhóm em đã sản xuất được một loại giấm có màu vàng nâu, vị chua nhẹ và mùi thơm đặc trưng Men giấm (con giấm) đã được hình thành làm chất xúc tác cho các mẻ giấm tiếp theo

Giấm ăn và men giấm

Sau khi sản xuất giấm ăn thành công nhóm em thấy rằng sự hao hụt về thể tích (do sự bay hơi của nước)vào khoảng 5% Do vậy nồng độ của giấm ăn sẽ khoảng 4,1%

Giấm ăn sau đó được đun sôi tiệt trùng được đựng trong chai thủy tinh

B Giai đoạn 2: Lên men giấm ăn có men giấm (1/11/2018 – 30/7/2019)

Trong giai đoạn này nhóm em tiến hành sản xuất giấm ăn với lượng lớn hơn (5 lít nước + 380g đường (230g đường trắng + 150g đường vàng))

Mẻ giấm ở giai đoạn thứ 2 này mất thời gian 8 tháng tạo thành giấm ăn có

đủ độ chua và mùi thơm đặc trưng Do mẻ giấm trải 5 tháng của mùa đông và 3 tháng của mùa hè

Men giấm (con giấm) của giai đoạn 1đã dày lên và đường kính vào khoảng 20cm, đồng thời xuất hiện thêm một mảng men giấm mới ở lọ thứ 2 với đường kính vào khoảng 12cm

Vậy là qua hai giai đoạn lên men giấm nhóm em đã sản xuất được khoảng

6 lít giấm ăn với sự hình thành của 2 mảng men giấm Nhóm em đã chia sẻ mảng men giấm cho người thân trong gia đình để sản xuất các mẻ giấm tiếp theo

C Một số ứng dụng của giấm ăn

Giấm ăn có rất nhiều tác dụng trong đời sống hàng ngày Dưới đây là một

số hình ảnh về tác dụng của giấm ăn đã được ứng dụng trong gia đình em

1 Gia vị trong một số món ăn

Nộm thập cẩm Dưa muối

2 Giúp ích cho công việc gia đình

Khử mùi tanh của cá

Diệt khuẩn và làm sáng bóng lại bề mặt của kim loại

Ngoài những công dụng trên, giấm ăn còn dùng để: tẩy vết ố trên quần áo,

diệt cỏ dại, ngăn ngừa kiến, diệt khuẩn cho thớt gỗ, làm sạch máy giặt, tủ lạnh…

V KẾT LUẬN KHOA HỌC VỀ CÂU HỎI NGHIÊN CỨU, VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU, GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Từ những kết quả nghiên cứu trên, nhóm em đã có thể đến những kết luận

về quá trình lên men giấm từ đường kính bằng phương pháp tự nhiên Thứ nhất, sản xuất giấm ăn bằng đường kính theo phương pháp tự nhiên rất dễ làm, nguyên liệu dễ tìm Thứ hai, khi tự tạo ra được sản phẩm giấm ăn theo phương pháp thủ công tại hộ gia đình sẽ cải thiện được tình trạng sử dụng giấm ăn sản xuất theo phương pháp công nghiệp Qua quá trình nghiên cứu và thử nghiệm chúng em còn nhận ra rằng giấm ăn làm từ đường kính sau khi đã lên men hoàn toàn thì sẽ giữ được độ chua ổn định, mùi thơm đặc trưng của thành phần mật mía có trong đường kính vàng, thời gian bảo quản và sử dụng được lâu hơn Thứ ba, theo thống kê chi phí của nhóm chúng em thì chỉ với 10.000 đồng là đã có thể làm ra 1 lít giấm ăn theo phương pháp tự nhiên Cuối cùng việc tái sử dụng các chai thủy tinh dùng để đựng giấm giúp làm giảm một lượng nhỏ rác thải nhựa xả thải ra ngoài môi trường của chúng ta

VI TÀI LIỆU THAM KHẢO

- Sách giáo khoa hóa học lớp 9

- Sách: Hóa học hữu cơ – tác giả Hoàng Nhâm

- Trang web:

http://khoahoc.tv/doisong/yhoc/suc-khoe/ http://www.hoahocngaynay.com/