Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau quả

Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
LỜI MỞ ĐẦU
 Trong chế biến rau quả, lượng nguyên liệu loại ra chiếm tới 50% khối lượng nguyên
liệu rau quả đưa vào chế biến. Phế liệu rau quả bao gồm:
• Các cá thể rau quả hay bộ phận của nó không đạt quy cách chế biến sản phẩm như
xanh quá, chín quá, bầm dập, sâu bệnh, không đạt kích thước yêu cầu.
• Các bộ phận không ăn được hoặc ăn được nhưng có giá trò dinh dưỡng thấp như vỏ,
hạt, lõi, bã…
• Các phế thải này chứa các chất dinh dưỡng như tinh bột, đường, protein, lipit,
vitamin, tinh dầu…với hàm lượng khác nhau, tùy thuộc nguồn gốc, độ chín, bộ phận
và phương pháp chế biến.
 Dưới tác dụng của vi sinh vật tồn tại trong thiên nhiên, phế liệu rau quả bò phân hủy
làm ô nhiễm nhà máy, bãi đổ, ruộng đồng, nguồn nước nếu không được sử dụng thích đáng.
 Từ các phế thải của công nghiệp chế biến rau qủa (đồ hộp, sấy, lạnh đông) có thể sản
xuất cồn, rượu vang, giấm, tinh dầu, pectin, dầu béo, bánh kẹo, thức ăn gia súc và phân bón.
Vì vậy tận dụng phế liệu không chỉ đem lại lợi nhuận cho xí nghiệp, của cải cho xã hội mà
còn góp phần bảo vệ sinh quyển được trong sạch và cân bằng là hướng quan tâm ngày càng
nhiều của các nhà kinh tế, kỹ thuật.
 Trong những năm gần đây đã có nhiều thành tựu kỹ thuật mới trong lãnh vực tận dụng
phế liệu công nghiệp nói chung, phế liệu rau quả nói riêng. Đặc biệt là ứng dụng phương
pháp lên men từ phế liệu rau quả để sản xuất những sản phẩm như acid hữu cơ, dấm, cồn…
Trang 1
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
PHẦN 1: ACID HỮU CƠ
1.ACID ACETIC
1.1. Giới thiệu
- Công thức hóa học: CH
3
COOH.
- Khối lương phân tử của acid acetic là 60,05.
- Acid acetic ở dạng lỏng có mùi xốc rất đặc trưng, nhiệt độ bốc hơi:40

0
C, nhiệt độ sôi:
117÷118
0
C, nhiệt độ bão hòa:16÷17
0
C
- Acid acetic hoàn toàn tan trong nước, cồn, ester, benzen, axeton, và trong cloroform.
- Acid acetic rất bền với chất oxy hóa như acid chromic, permanganate. Chúng có khả năng
hòa tan celulose, các hợp chất tương tự cellulose. Chúng cò khả năng phân hủy da, gây
bỏng da, ăn mòn nhiều kim loại.
- Acid acetic hiện nay được điều chế bằng nhiều phương pháp :
+ Phương pháp hóa gỗ.
+ Phương pháp hóa học.
+ Phng pháp sinh học.
+ Phương pháp kết hợp.
- Nhưng hiện nay acid acetic được điều chế chủ yếu bằng phương pháp lên men, so với các
phương pháp khác thì phương pháp lên men có rất nhiều ưu điểm:
- Nguyên liệu sản xuất bằng phương pháp lên men rất rẻ tiền. Có thể sử dụng nguyên liệu
chứa đường ( nước ép trái cây, nước trái dừa, nước ép mía..), có thể sử dụng nguyên liệu
chứa tinh bột và có thể sử dụng cồn công nghiệp.
- Nếu sản xuất từ nguyên liệu chứa tinh bột, phải trải qua ba giai đoạn chuyển hóa.
+ Giai đoạn chuyển hóa tinh bột thành đường.
+ Giai đoạn chuyển hóa đường thành cồn.
+ Giai đoạn chuyển hóa cồn thành acid acetic.
- Nếu sản xuất từ nguyên liệu chứa đường thì qua hai giai đoạn chuyển hóa:
+ Giai đoạn chuyển hóa đường thành cồn.
+ Giai đoạn chuyển hóa cồn thành acid acetic.
- Nếu sản xuất từ nguyên liệu đã chứa cồn thì chỉ cần tạo điều kiện thuận lợi để vi khuẩn
acetic chuyển cồn thành acid.

- Quá trình chuyển hóa (hay quá trình lên men) được thực hiện ở điều kiện rất ôn hòa,
không cần nhiệt độ cao, áp suất cao hay máy móc, thiết bò phức tạp.
- Công nghệ sản xuất acid acetic hoàn toàn không gây ô nhiễm môi trường
- Acid tổng hợp bằng phương pháp hữu cơ có nồng độ rất cao từ 96÷99,5%
- Acid acetic sử dụng trong thực phẩm thường dưới dạng lỏng chứa 3÷4% acetic và được gọi
là giấm.
 Giấm
 Giấm là dung dòch acid acetic loãng được sản xuất bằng phương pháp lên men qua hai
giai đoạn. Giai đoạn thứ nhất, quá trình lên men đường được biến đổi thành rượu bằng
nấm men, giống nấm men thông thường dùng là S.cerevisiae , trong khi đó giai đoạn
thứ hai, giống vi khuẩn Acetobacter (vi khuẩn acetic) oxi hóa rượu thành acid acetic.
Trang 2
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
1.2. Nguồn nguyên liệu:
1.1.1. Nguyên liệu
- Nguyên liệu sản xuất giấm bằng phương pháp lên men có thể từ :
+ nguyên liệu chứa tinh bột:khoai tây, gạo, khoai lang, lúa mì, lúa mạch…
+ nguyên liệu chứa đường: nước ép trái cây, trái cây ( dứa, chuối, táo ,lê…)
+ nguyên liệu chứa cồn: rượu vang, rượu táo, rượu mạnh…
- Tóm lại nguyên liệu sản xuất giấm rất đa dạng như sản xuất cồn nhưng ở Việt Nam chủ
yếu từ chuối, dứa, gạo, rượu cất.
- Ở bài báo cáo này chỉ đề cập đến nguyên liệu từ phế liệu rau trái như bã dứa, vỏ chuối,
vỏ khoai tây….
- Vậy có thể chia nguyên liệu điều chế giấm từ 2 nguồn:
 Nguyên liệu là phế liệu các loại quả có chứa đường: bã dứa, chuối…
• Phế liệu các loại quả có chứa đường thu được sau khi sản xuất mứt, nước quả, quả
muối chua, quả khô… mà còn chứa một lượng đường không dưới 8% thì có thể
dùng để sản xuất giấm.
• Các phế liệu này không thể chế biến ngay trong thời kỳ nhà máy đang sản xuất
các mặt hàng chính nên người ta thường sấy khô chúng ( đến độ ẩm không quá

8%) rồi bảo quản trong các bao hoặc thùng.
• Có thể bảo quản phế liệu ( bã ) trong các thùng, hộp hoặc bể có cho thêm nấm
men khi điều kiện không khí xâm nhập khó khăn. Trong trường hợp này rượu và
acid cacbonic tạo ra do sự lên men đường bởi nấm men là yếu tố bảo quản
• Bã trong các thùng, hộp, bể được nén chặt bằng các dầm nén , hoặc các tấm gỗ,
rôúi tưới đều dòch canh trường nấm men với lượng 2-3 l trên 100 kg bã. Người ta
sản xuất nấm men ở dạng canh trường thuần khiết, cũng như người ta dùng nấm
men khoẻ lấy từ vang non. Thời gian lên men bã là 6-7 ngày. Bã sau khi lên men
có thể được bảo quản được 2- 3 thang
 Nguyên liệu từ phế liệu chứa tinh bột: vỏ khoai tây
Bảng 1: Thành phần vỏ khoai tây
Thành
phần
Hàm lượng
(%)
Protein 1.7
N tổng 0.27
Béo 0
Xơ 0.8
Tro 2.2
Độ ẩm 86
Trang 3
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
1.1.2. Vi sinh vật lên men acid acetic
- Có rất nhiều loài vi sinh vật có khả năng lên men để tạo ra acid acetic. Tất cả
các vi khuẩn có khả năng lên men tạo ra acid acetic được gọi chung là vi khuẩn
acetic. Các loài vi sinh vật acetic không chỉ có khả năng lên men cồn để tạo
thành acid acetic, mà còn có khả năng chuyển hóa được rượu propionic thành
acid propionic và chuyển hóa rượu butyric thành acid butylic.
- Các loài vi sinh vật acetic không thể oxy hóa được rượu bậc cao và rượu metylic.

- Các loại vi sinh vật acetic là những loài hiếu khí mạnh. Trong điều kiện môi
trường đầy đủ và lượng oxy được cung cấp liên tục, chúng có thể tăng sinh khối
sau 12 giờ gấp 17 triệu lần so với sinh khôi ban đầu.
- Trong số 20 loài hiện đã được nghiên cứu kỹ, cho thấy khả năng có thể áp dụng
vào thực tế sản xuất, các giống vi sinh vật sau đây được xem như có nhiều ưu
điểm hơn cả.
 Acetibacter acetic:
• Vi khuẩn này có hình dạng giống như vi khuẩn hình que khác, nhưng
kích thước rất ngắn. Chúng không thể tạo được bào tử và các tế bào
thường tạo thành hình chuỗi có kích thước r ất dài. Khi nhuộm iot tế
bào chuyển hóa thành màu vàng. Chúng chòu được nồng độ rượu 11%
V và trong điều kiện môi trường thuân lợi, chúng có khả năng tạo ra
được 6% acid acetic. Nhiệt độ thích hợp nhất để acetobacter phát triển
là 34
o
C.
 Acetobacter pasteurianum:
• Hình thái acetobacter pasteurianum giống acetobacter aceti, nhưng khi
ta nhuộm chúng với iod, tế bào sẽ cho màu xanh.
• Khả năng chòu nông độ cồn của chúng thấp hơn của acetorbacter aciti.
Trong điều kiện thuận lợi, chúng có khản năng tạo được 5-6% acid
acetic.
 Acetobacter orlcancuse:
• Hình thài vi khuẩn này giống hai vi khuẩn trên nhưng lại có kích thước
nhỏ hơn nhiều. Đặc biệt hai đầu của tế bào thường nhỏ lại. Nhiều
trường hợp người ta lẫn ộn vi khuẩn này với vi khuẩn kỵ khí
Clostridium. Trong dòch rước cấy, chúng thường tạo ra một váng rất
mỏng trên bề mặt. Váng vi khuẩn thường rất chắc; khi nhuộm với iod,
tế bào sẽ chuyển sang màu vàng. Vi khuẩn này chòu đựng được lượng
cồn đến 12%V, và trong điều kiện lên men thích hợp, chúng có thể tạo

ra được 9,5% acid acetic.
Trang 4
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
 Acetobacter xylinum:
• Vi khuẩn này khi phát triển trong môi trường thuận lợi có thể tạo ra
4,5% acid acetic và tạo ra một màng rất dày trên bề mặt môi trường. Ở
nhiều nước như Trung Quốc, Triều Tiên và Nhật Bản, người ta thường
sử dụng vi khuẩn này cùng với nấm men để sản xuất ra loại nước uống
rất đặc biệt.
 Acetobacter Schiitzenbachii:
• Vi khuẩn này thuộc vi khuẩn hình que, nhưng kích thước của chúng dài
hơn các giống đã trình bày ở trên. Chúng không tạo ra bào tử, không có
khả năng chuyển động và thuộc vi khuẩn gram (-).
• Khi phát triển ở môi trường lỏng, chúng tạo ra lớp màng dày nhưng
không chắc. Ở các nước trên thế giới, người ta thường sử dụng chúng
để sản xuất giấm theo phương pháp chìm.
• Trong điều kiện môi trường thuân lợi, chúng có khả năng tạo được 11-
12% acid acetic.
 Acetobecter curvum
• Về cơ bản vi khuẩn này giống Acetobecter schiitzenbachii
• Trong môi trường lên men thuận lợi, vi khuẩn này có thể tạo ra được
10-11% acid acetic. Vi khuẩn Acetobacter curvum tạo váng rất chắc
trên bề mặt môi trường. Nhiệt độ lên men tối ưu của vi khuẩn này là
35-37
o
C.
 Acetobacter suboxydans
• Vi khuẩn Acetobacter suboxydans được sử dụng nhiều trong công
nghiệp sản xuât vitaminC. Chúng có khả năng chòu đựng được nồng độ
cồn rất cao. Nếu trong môi trườngta cho thêm một lượng nhỏ các chất

dinh dưỡng cần thiết, ví dụ như glucose, vi khuẩn này có thể chuyển
hóa hoàn toàn cồn thành acid acetic. Lượng acid acetic tạo được từ quá
trình lên men có thể lên đến 13%.
• Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn lên men tiến hành ở 28-30
o
C. Thời
gian lên men xảy ra rất nhanh, chỉ cần 48 giờ, lượng acid acetic có thể
đạt đến 13%.
• Trong quá trình lên men cần phải thông khí liên tục vì vi khuẩn này
cần oxy rất nhiều cho quá trình chuyển hóa cồn thành acid acetic và
cho quá trình phát triển.
Trang 5
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
1.3. Quy trình sản xuất
1.1.3. Quy trình 1:
Trang 6
Phế liệu
(Nước quả, quả muối chua,…)
Trích ly
Dòch Ép
Chiết rút acetic
Lên men acetic
Cho vào thùng gỗ sồi
Làm trong
Lên men
Thanh trùng
Sản phẩm
Bã
Nấm men (2%)
Bổ sung rượu

Bã
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
 Mô tả quy trình công nghệ:
- Sau 8 - 14 giờ trích ly phế liệu, dòch trích ly cho chảy vào thùng, còn khối cặn bã được đem
đi ép; nước ép thu được đem trộn với dòch trích ly đầu ( tỷ lệ 1:1) và được đưa vào thanh
trùng trong thiết bò trao đổi nhiệt. trong thiết bò đun nóng làm việc liên tục, dòch được
đun đến 85
o
C trong 2 - 3 phút, sau đó để nguội xuống 25
o
C và đưa đi lên men trong các
thùng có dung tích 500 lít hoặc trong thùng hình nón dung tích 500 - 700 decalit có nắp kín.
Nấm men cái đã chuẩn bò từ trứơc được cho vào thùng với lượng 2% so với thể tích dòch
trích ly chứa trong thùng. Nhiệt độ lên men được giữ ở nhiệt độ giới hạn 18 - 25
o
C, thời
gian lên men khỏang 6-7 ngày. Rượu đã lên men được để lắng hoặc được rót gạn lấy rượu
rồi cho chảy vào thùng chứa. Để làm trong rượu vang, người ta cho vào thùng keo tannin
và gelatin hoặc tannin và casein, sau đó giữ trong kho lạnh có nhiệt độ 10 - 12
o
C trong 3
tháng.
- Việc chế biến rượu thành giấm được làm trong các thùng gỗ sồi dung tích 150 – 300 lít,
chứa đầy phoi bào gỗ hoặc lõi ngô nằm ngang thành nhiều lớp.
- Hỗn hợp được thông khí qua lỗ có đường kính 3cm ở phía trước và phía sau thùng. Từ hỗn
hợp rượu đã thanh trùng, người ta tính toán và pha rượu như thế nào để đạt được tổng nồng
độ acid và rượu là 9 - 10%, sau đó người ta cho vào thùng đến 1/3 dung tích rồi cho giống
vi khuẩn acetic hoạt động (từ 2-4 ngày) vào thùng với khoảng 25 lít cho 100 lít hỗn hợp.
Nhiệt độ luôn giữ ở nhiệt độ 25 - 35
o

C. khi dòch trong thùng đạt được độ acid 8 - 9% ( qua
8-15 ngày) thì rút lấy giấm ra và lại thêm lượng rượu mới vào thùng. Hàm lượng rượu
trong giấm lấy ra không được lớn hơn 1%.
- Mỗi ngày, mỗi thùng như thế có thể cho hiệu suất khoảng 0,08 - 0,14Kg acid acetic trên
100Kg dòch lên men, hoặc 1,1 - 2,8 lít giấm trên 100Kg dòch để lên men.
- Giấm thành phẩm được rót vào các chai thủy tinh hoặc các thùng sạch và được tàng trữ
không dưới 2 tháng, sau đó đem lọc và pha ( để có nồng độ từ 5 – 9%) rồi đóng chai và
thanh trùng ở 65 - 70
o
C trong 20 - 30 phút.
- Khi chế biến 1 tấn phế liệu quả táo, lê và các quả khác ( thu được khi sản xuất quả muối
chua, nước quả, mứt) có lượng đường 8 - 10% sẽ thu lượng giấm 5% là 612 - 765 lít.
- Từ phế liệu của quả nho có chứa 15 – 20% đường sẽ thu được 1139-1530 lít giấm trên 1
tấn phế liệu.
Trang 7
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
1.1.4. Quy trình 2:
Trang 8
Bã khoai tây
Ép Bổ xung vôi
Nấu
Lên men rượu
Chưng cất
Rượu
Lên men acetic
Chưng cất – trích ly
Sản phẩm
Men
Men
Hiệu chỉnh độ cồn

Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
- Khi chế biến khoai tây thì mật tinh bột, bã, dòch tế bào và nước ép là các phế liệu.
 Sử dụng bã khoai tây:
- Bã ra khỏi rây chuyền sản xuất chứa khoảng 94% ẩm.
- Bã lớn và bã nhỏ chiếm khoảng 3-7% chất khô tuyệt đối của khoai tây tùy thuộc vào
lượng tinh bột, vào loại khoai tây và mức độ nghiền. Lượng tinh bột nằm trong bã
dao động trong khoảng 40-60% tùy thuộc vào chất lượng của máy mài. Trong bã có
chứa các chất tan phi nitơ ( trừ tinh bột) là: dextrin, đường, chất pectin v.v… chiếm
một lượng khoảng 3-3,5% trọng lượng chất khô. Xenllulose có trong bã 13,1-15,7%
tùy thuộc vào bề dày của khoai tây.
Bảng 2: Thành phần bã khoai tây như sau
Thành phần Hàm lượng (%)
Nước 95,51
Cenllulose 1,15
Tinh bột 2,3
Glucid tan 0,13
Chất khoáng 0,24
Hợp chất nitơ 0,24
Chất béo 0,02
Chất khác 0,41
- Bã khoai tây để đảm bảo thời gian bảo quản cho tốt khỏi bò hư hỏng lên cần được ép
làm tăng hàm lượng chất khô trong bã.
- Bã sau ép được nấu nhằm mục đích tiêu diệt một số vi sinh vật gây nhiễm cho quá
trình lên men thuận lợi và làm tinh bột trương nở.
- Quá trình sản xuất acid acetic luôn được chuyển hóa từ rượu mà thành nên ta cần
chuyển hóa từ tinh bột thành đường rồi thành rượu.
- Lượng ethanol sau thu được sẽ được hiệu chỉnh nồng độ để bước vào giai đoạn lên
men actic.
- Tiến hành lên men theo phương pháp lên men nhanh hoặc lên men chậm tùy thuộc
vào điều kiện thiết bò và điều kiện sản xuất.

Trang 9
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
1.1.5. Quy trình 3:
Thuyết minh quy trình:
Để sản xuất dấm thì hàm lượng đường trong dòch quả phải đạt từ 8% trở lên. Cứ
1000l dòch quả có độ đường 8 – 10% sẽ thu được 612 – 765l giấm có hàm lượng acid acetic
10%. Sản xuất dấm từ dòch quả bao gồm các công đoạn:
+ Thanh trùng dòch quả: 85
o
C trong 2 – 3 phút
+ Làm nguội: 25 – 35
o
C
Trang 10
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
+ Lên men thu rượu vang: 18 – 25oC trong 6 – 7 ngày, nấm men Saccharomyces (2% thể
tích dòch quả)
+ Gạn lọc làm trong rượu vang.
+ Lên men rượu vang thu dấm: nồng độ cồn 10 – 13%; vi khuẩn acetic (Acetobacter aceti,
A.pasteurianum, A.xylium…); pH không quá 4.5 – 5.0; bổ sung supephotphat, amoni
photphat, kali cacbonat; thời gian lên men 8 – 10 ngày, nhiệt độ 24 – 37oC. Dấm thu
được hàm lượng cồn không quá 0.5%, nồng độ acid acetic 10.5%.
+ Tàng trữ để ổn đònh phẩm chất: 1 – 2 tháng
+ Lọc, pha trộn thành dấm 5 – 9% acid acetic
+ Đóng chai, thanh trùng: 65 – 70
o
C trong 20 – 30 phút.
1.1.6. Nâng cao hàm lượng acid acetic:
- Sau khi lên men, hàm lượng acid acetic trong dòch lên men thường không cao. Hàm lượng
này nằm trong khoảng 5 - 10%. Acid acetic có trong dòch men thường lẫn với các chất khác,

do đó, dòch sau lên men chỉ có thể sử dụng để chế biến thực phẩm. Trong nhiều ngành cần sử
dụng acid acetic, người ta yêu cầu hàm lượng acid acetic trong dung dòch phải cao và có độ
tinh khiết. Chính vì thế việc nâng cao hàm lượng acid acetic trong dòch lên men và làm sạch
acid acetic là việc làm rất cần thiết.
- Trong thực tế sản xuất acid acetic, người ta thường sử dụng những phương pháp sau để nâng
cao hàm lượng và tinh chế acid acetic.
1.1.6.1. Phương pháp chưng cất
• Người ta sử dụng phương pháp chưng cất thông thường để nhận acid acetic có hàm
lượng cao hơn. Phương pháp này rất đơn giản và dễ thực hiện. Tuy nhiên phương
pháp này thường tiêu hao nhiều năng lượng và hàm lượng acid acetic không cao
1.1.6.2. Phương pháp chưng cất bằng muối
• Người ta thường sử dụng có khả năng phân ly mạnh làm thay đổi trạng thái cân bằng
lỏng – hơi. Trong chưng cất có sự tham gia của muối CaCl
2
hoặc CH
3
COONa hiệu
suất thu nhận acid acetic thường rất cao. Phương pháp này có ưu điểm:
+ Tốn ít năng lượng
+ Sản phẩm đạt độ tinh khiết cao
• Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhược điểm:
+ Phải hoàn nguyên cấu tử phân ly nên tốn thiết bò cho quá trình này.
+ Gây ăn mòn thiết bò
Trang 11
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
• Nguyên lý hoạt động:
Acid loẫng
CH3COONa
H2O
CaCl2

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
acid
50%
acid 10%
+ Ở bậc 1, cấu tử phân ly là CaCl
2
có tác dụng làm tăng độ bay hơi của acid acetic. Sản
phẩm chính của bậc một là acid trung bình nồng độ khoảng 50% dùng làm hỗn hợp
đầu cho bậc hai. Cấu tử phân ly bậc hai của CH
3
COONa có tác dụng làm tăng độ bay
hơi tương đối của nước.
+ Sản phẩm chính bậc hai là acid acetic tinh khiết có nồng độ 90% khối lượng. Toàn bộ
hệ thống thiết bò làm việc liên tục ở áp suất thường. Các loại sản phẩm trung gian tuần

hoàn trong hệ thống sản phẩm hệ thống là nước (có chứa acid acetic không dáng kể)
và acid acetic tinh khiết nồng độ cao.
+ Hệ thống làm việc như sau: Acid acetic 5-10% đo vào đóa tiếp liệu của tháp 1. Dung
dòch CaCl
2
được hòa tan ở thùng khuấy 9, vào thùng chứa 11 và đi vào đóa trên cùng
của tháp 1.
+ Hơi từ đỉnh tháp 1 đi vào thiết bò ngưng 5.Từ thiết bò 5, một phần lỏng (acid 50%) đi
vào tháp chưng 2.
+ Phần còn lại đi vào hai thùng khuấy 9 để hòa tan muối. Sản phẩm đáy vào thiết bò bốc
hơi 15, từ đó phần acid thu được sau thiết bò 6 trộn với hỗn hợp đầu để đi vào tháp 1.
CaCl
2
được hoàn nguyên ở 16. Kết thúc bậc 1.
Trang 12
Hình 1:Sơ đồ tháp chưng cất
1. Tháp chưng cất bậc 1 2. Tháp chưng cất bậc 2
3. Tháp chưng 4,5,6,7. Thiết bò ngưng
8,9. Thiết bò khuấy 10,11,12. Thiết bò chứa
13,14. Thùng thông áp 15. Thiết bò bốc hơi
16. Hoàn nguyên CaCl
2
17. Hoàn nguyên CH
3
COONa
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
+ Sau bậc 1, acid 50% đi vào tháp chưng 2. Hơi từ đỉnh tháp 2 đi vào thiết bò ngưng 4.
Một phần lỏng sau ngưng (sp) có nồng độ acid 10% tuần hoàn về tháp 1. Phần còn lại
(lượng hồi lưu) vào thùng khuấy 8 để hòa tan CH
3

COONa .Dung dòch muối đi vào
thùng 10 rồi vào tháp 2 ở đóa trên cùng. Sản phẩm đáy vào tháp chưng 3. Acid tinh
khiết được lấy vào thùng chứa 12 sau thiết bò ngưng 7.
+ Dung dòch muối từ đáy tháp 3 đi vào khu hoàn nguyên 17. Ở đó thu được
CH
3
COONa và acid acetic loãng trở về trộn với hỗn hợp đầu để chưng.
+ Áp suất trong tháp được đảm bảo bằng hệ thống áp 13, 14. Hệ thống phải tuyệt
đối kín. Các bình thông áp còn có nhiệm vụ bào đảm an toàn khi có sự cố.
1.1.6.3. Phương pháp chưng cất – trích ly
• Phương pháp này được thực hiện trên cơ sở những cấu tử phân tử có độ bay hơi nhỏ
hơn cấu tử đã có trong hỗn hợp. Cấu tử phân ly này sẽ kết hợp với một cấu tử có
trong dung dòch tạo ra một hỗn hợp khó bay hơi và thoát ra ở dưới đáy tháp chưng
cất.
• Cấu tử phân ly cần có tính chất hòa tan chọn lọc và không được hòa tan cấu tử cần
tách thường dung các dung môi hữu cơ như isopropyl eter để trích ly acid acetic.
Đặc điểm của phương pháp này như sau:
• Sử dụng một cấu tử trung gian để làm thay đổi độ bay hơi tương đối của các cấu tử
trong hỗn hợp.
• Sau khi trích ly để thu hồi cấu tử cần tách ở dạng nguyên chất, phải tách dung môi
ra, thường bằng phương pháp chưng luyện (nếu cấu tử hòa tan cũng bay hơi) hoặc
bằng phương pháp cô đặc (nếu cấu tử hòa tan không bay hơi).
• Vì vậy các cấu tử phân ly có tính chọn lọc cao, nên trong quá trình chưng cất cần
chọn đúng chất phân ly, có nhiệt dung riêng bé, hoặc kết tinh nếu cấu tử cần tách
có tính hòa tan hạn chế.
Trang 13
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
• Người ta thường dùng tháp trích ly có tấm ngăn trong quá trình trích ly acid acetic.
Đây là loại tháp hình trụ có các tấm ngăn, trong đó pha nhẹ đi từ dưới lên, pha
nặng đi từ trên xuống. Tấm ngăn có thể là hình vành khăn hay hình viên phân. Bề

mặt của tấm ngăn bằng khoảng 70% bề mặt ngang của tháp. Khoảng cách giữa các
tấm ngăn từ 0.1 – 0.15m. Đường kính của tháp khoảng 0.9 – 1.8m.
• Phương pháp trích ly thì phức tạp hơn chưng luyện, thường ít được dùng.
Hình 2: Phương pháp trích ly
1.1.6.4. Phương pháp chưng cất chân không
• Phương pháp này rất phức tạp. Tuy nhiên phương pháp này có ưu điểm là thu nhận
được sản phẩm có chất lượng cao.
• Nhìn chung độ cô đặc acid acetic cao nhất có thể sản xuất thường là 10-15%, mặc
dù mức cao nhất là 18%. Chưng cất để cô đặc acid acetic thì vô cùng khó khăn, mặt
dù phương pháp chưng cất phân đoạn có thể sản xuất giấm 20% từ 10% ban đầu.
Thông thường phương pháp chưng cất truyền thống thì đơn giản, nồng độ thu được
thấp. Cô đặc bằng cách ép nước ra ngoài được ghi bởi Glauber năm 1657. Một
phương pháp làm lạnh giấm và lọc các tinh thể băng được mô tả bởi Wenzelberger
(1956), và phương pháp được phát triển bởi Chemeetron Corp của Kentucky cô đặc
đến 20% từ 12% bằng làm lạnh và ly tâm phân ly (1968). Một sự lựa chọn gần đây
có thể cô đặc acid acetic đến 87% bằng cách tách nước dùng hydrateforming
(trichloroflouromethane) lỏng ở nhiệt độ thấp sau đó chưng cất phân đoạn. (Davies,
1980).
Trang 14
Chất lỏng nặng
Chất lỏng nhẹ
Chất lỏng nhẹ
Vòng tâm
Vòng ngồi
Chất lỏng nhẹ
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
1.4. Chỉ tiêu chất lượng
- Tiêu chuẩn chất lượng quan trọng của giấm chính là hàm lượng acid acetic. Khi các
tiêu chuẩn mới vừa được thiết lập, lượng acid acetic tối thiểu là 4% (w/v) như ở Mó.
Lượng này được đề nghò sử dụng ở Anh bởi Ủy ban về tiêu chuẩn thực phẩm (Food

Standards Committee) (1971), mặc dù các chai giấm thông thường ở Anh chứa khoảng
5%. Bộ luật tiêu chuẩn và bộ luật của CIPV (Committee of the Manufacturers of
Fermentation Vinagar) thì lại đề nghò lượng tối thiểu trong giấm từ rượu vang là 6%
và 5% cho các loại còn lại. Độ chua tổng cộng của giấm được xác đònh dễ dàng bằng
cách chuẩn độ bằng NaOH chuẩn, sử dụng phenolphthalein làm thuốc thử. Độ chua
của acid không bay hơi phản ánh thật hơn về hàm lượng acid acetic, có thể được xác
đònh bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước hay dựa trên lượng chất bã còn lại
sau khi cho bay hơi.
- Nhiều phương pháp đã được đề nghò dựa trên hiểu biết về sự tạo nhiều sản phẩm phụ
khác ngoài acid acetic. Đơn giản nhất nhưng không phải là đáng tin nhất là xác đònh
pH. Các chất đệm không bay hơi trong giấm làm cho giá trò pH của nó cao hơn trong
acid acetic. Vd: pH của acid acetic 5% vào khoảng 2.46, trong khi ở giấm cùng mức độ
là khoảng 2.8 – 3.2. Giấm từ rượu nguyên chất và giấm chưng cất được tách làm 2
phần gồm 1 phần không bay hơi có pH sai biệt rất lớn và 1 phần không ủ không thể
xác đònh bằng phương pháp này. Thông thường, ở giấm đã pha thì không thể xác đònh
được giấm từ rượu nguyên chất và acid acetic chỉ bằng pH.
- Giấm còn bao gồm nhiều thành phần thứ cấp khác được hình thành từ các cơ chất
riêng biệt trong quá trình lên men rượu và lên men giấm góp phần tạo mùi vò và
hương thơm cho nó. Phép ghi sắc khí lỏng có thể tách và phát hiện lượng lớn các chất
bay hơi thường xuất hiện trong quá trình lên men rượu. Trong 16 hợp chất được phát
hiện thì chỉ có acid propionic, isobutyric, và acetoin tăng lên trong quá trình lên men
giấm. Các chất khác được tìm thấy trong vật liệu lên men giấm là những thành phần
phổ biến trong thức uống có cồn. Vi khuẩn lên men acid acetic oxi hóa rượu tạo ra
lượng tương ứng acid hay ketone và sự sinh ra acetoin từ acetaldehyde và pyruvate
hay lactate thì đã được xác đònh rõ ràng
- Các nhà khoa học đã nghiên cứu và khám phá ra một số hợp chất amino acid khó bay
hơi trong giấm. Theo số liệu thống kê về lượng giấm được tiêu thụ, chỉ tiêu về hương
vò là tiêu chí được đánh giá quan trọng nhất. Một số hng vò đặc biệt của giấm gạo
Nhật Bản được tạo nên bởi hoạt tính của chủng Acetobacter và một số phản ứng quang
hoá.

- Có rất nhiều phương pháp lên men nhanh khác nhau tạo sản phẩm giấm loãng đã
được đề nghò. Khi chưng cất giấm, quang phố ánh sáng hấp thu lớn cực đại ở bước
sóng từ 270 - 285nm. Những vật liệu gia vò không ủ thể hiên sự hấp thụ ánh sáng rất ít
trong dãy này, nhưng trong một vài trường hợp sự hiện diện của những hợp chất không
Trang 15
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
màu trong caramel (dùng để tạo màu) mà lý ra đã mất, đôi khi chưng cất vẫn chưa
được giải thích rõ ràng. Giá trò áp suất thẩm thấu của điểm đóng băng giảm nhanh và
chênh lệch rất rõ rệt giữa vật liệu gia vò không ủ và giấm, nhưng không thể dựa vào
nó để phân biệt sự khác nhau giữa các loại giấm.
- Acid acetic trong giấm có chứa hàm lượng rất lớn đồng vò phóng xạ C
14
, cao hơn rất
nhiều so với giấm được sản xuất bằng phương pháp nhân tạo. Nguyên nhân là do hệ vi
sinh vật trong giấm có thể sử dụng được lượng CO
2
trong khí quyển. Đo lượng đồng vò
phóng xạ trong giấm được coi như một phương pháp kiểm đònh giấm. Mặc dù lợi ích của
phương pháp này còn khá hạn chế, nhưng sự thật là rất khó phân biệt sự khác nhau giữa
giấm, acid acetic thu nhận được từ sự chưng cất gỗ hay sự lên men rượu ethanol.
1.5. Ứng dụng:
- Acid acetic là một loại acid hữu cơ được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và trong sản
xuất công nghiệp. Những ứng dụng quan trọng nhất của acid acetic bao gồm :
1.1.7.Ứng dụng trong chế biến mủ cao su.
• Trong sản xuất mủ cao su, người ta rất sợ hiện tượng đông đặc của mủ trước khi đưa đi
chế biến. Để chống đông mủ cao su, người ta thường dùng NH
3
3%. Lượng NH
3
được

sử dụng tùy theo loại mủ đem sơ chế.
• Mủ đổ xông khói, người ta sử dụng lượng NH
3
là 0,6 -1 g/l mủ.
• Mủ đánh đông không pha loãng, người ta thường sử dụng lượng NH
3
là 0,3 – 0,6 g/l.
• Khi đổ mủ vào xô hoặc thùng chứa, người ta thường dùng NH
3
để chống đông. Theo
đó, mủ được pha loãng với nước đến độ cao su thô (DRC) khoảng 14%, pH = 4,7. Tuy
nhiên, tùy theo hệ thống máy cán, ngươiø ta có thể thay đổi pH hoặc độ cao su thô cho
thích hợp.
• Ví dụ:
+ DRC từ 25 – 30% để chế biến cao su tờ xông hơi (IRC).
+ DRC khoảng 15%, pH 5 - 5,2 để chế biến cao su SVR.
+ Sau khi pha loãng và khuấy trộn mủ với NH
3
, người ta cho thêm vào dung dòc acid
acetic 2,5% với lượng là 3,5 – 10 kg/tấn dung dòch mủ cao su, khi cho acid vào,
người ta khuấy liên tục.
+ Nhu cầu về acid acetic trong chế biến mủ cao su là hết sức lớn. Hiện nay, nước ta
vẫn phải nhập acid acetic từ bên ngoài.
1.1.8. Ứng dụng acid acetic trong công nghệ thực phẩm
• Với hàm lượng acid acetic từ 5 – 10%, người ta gọi dung dòch này là dấm ăn. Dấm ăn
được sử dụng trong công nghệ thực phẩm để chế biến đồ hộp rau, quả, gia vò trong các
bữa ăn gia đình. Lượng dấm ăn được sử dụng trong công nghệ thực phẩm rất lớn, do
đó, việc sản xuất dấm ăn không chỉ mang tính chất thủ công mà đã trở thành một
ngành sản xuất theo quy mô công nghiệp ở nhiều nước trên thế giới.

1.1.9. Ứng dụng trong y học
Trang 16
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
• Giấm táo và mật ong rừng là món ăn, vò thuốc có giá trò dinh dưỡng cao, phòng và
chữa được nhiều bệnh. Giấm táo chứa nhiều muối khoáng của trái cây. Mật ong có
nhiều loại axit, muối khoáng, có tác dụng diệt vi khuẩn cao như diệt vi khuẩn thương
hàn trong 48 giờ; vi khuẩn phó thương hàn A và B trong 24 giờ... Ngoài ra, trong giấm
táo, mật ong có nhiều kali (potassium), nó hút nước mạnh giúp làm giảm huyết áp,
chữa khỏi chứng chảy nước mắt nước mũi ở người già, thấp khớp, thần kinh không ổn
đònh, căng thẳng.
1.1.10. Ứng dụng trong công nghiệp khác
• Acid acetic còn được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như công
nghiệp sản xuất chất màu, dung môi hữu cơ, tổng hợp chất dẻo tơ sợi. Những ngành
sản xuất này đòi hỏi lượng acid acetic nhiều và có chất lượng cao hơn dung dòch acid
acetic dùng trong công nghệ thực phẩm và trong công nghệ chế biến mủ cao su.
• Khi luộc gà hay vòt, muốn thòt mau mềm trước khi cắt tiết vài giờ, bạn nên cho chúng
uống vài thìa giấm
• Tủ lạnh dùng để chứa thức ăn lâu ngày sẽ có mùi hôi, muốn hết hôi, bạn hãy rửa tủ
thật sạch với xà phòng sau đó xả lại nước lạnh và cuối cùng tráng lại bằng nước có
pha chút giấm.
1.1.11. Ứng dụng khác
• Ngoài ra, giấm còn có tác dụng làm trắng những chậu rửa bằng sứ hoặc các loại gạch
men trắng bò ố vàng.
• Thường xuyên rửa mặt với nước có pha giấm sẽ giảm được các vết đốm trên da do
tuổi già và bảo vệ da khỏi ánh nắng mặt trời.
• Khi gội đầu hay súc miệng, hãy pha thêm chút giấm vào nước, giấm sẽ giúp cho răng
chắc, làm chặt chân tóc, loại trừ gàu.
• Dùng giấm xoa bóp sẽ giảm được cơn đau khớp, dòu các vết bầm tím, xóa các vết chai
tay.
• Pha giấm vào nước rửa tôm cá, gà vòt … sẽ khử được mùi tanh, hôi.

Nếu trong nhà bạn có mùi khó chòu, hãy lấy vài chén giấm đem đun cho bốc hơi lên,
các mùi khó chòu sẽ bay đi.
• Quần áo giặt với nước có pha chút giấm sẽ tươi màu và mềm mại hơn.
• Quần áo hay đồ đạc có dính kẹo cao su, hãy dùng giấm để tẩy chúng.
• Hãy dúng miếng giẻ vào giấm để lau cho đồ đạc và nền nhà sáng bóng lên, có thể
đánh bóng cho đồ đồng. (Hì… nhà ai dùng bếp gas, hãy lấy giấm để lau chùi sẽ nhanh
sạch phải
Trang 17
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
1.6. Nơi sản xuất, cung cấp và giá cả
1.1.12. Công ty sản xuất:
a) Solidairity International Chemical Industry (Hồng Kông)
• Website: www.xcqy.com.cn
b) Huzhou Shenda Chemical (Trung Quốc)
• Website: www.shendachem.com
c) Haiqiang Chemicals (Trung Quốc)
• Website: www.haiqiangchem.com
d) Duksan Pure Chemicals (Hàn Quốc)
• Website: www.duksan.co.kr
1.1.13. Công ty phân phối:
a) Công Ty Trách Nhiệm Hữu Hạn Thương Mại Và Dòch Vụ Thuận Phong
• Văn Phòng Biên Hoà : Số 126 C Xa Lộ Hà Nội Phường Tân Hiệp Thành Phố
Biên Hoà ,Tỉnh Đồng Nai.
• Văn Phòng Hồ Chí Minh: Đặt Tại Tháp C Toà Nhà Thuận Plaza ,Phòng 25.03
Số 190 Đường Hồng Bàng Phường 15 Quận 5 Thành Phố Hồ Chí Minh.
• Website:www.tpchemical.com
b) Công Ty Cổ Phần Hóa Chất Mới Việt Nam
• Đòa chỉ : Số 1 ngõ 76/7 Phố An Dương, Phường Yên Phụ, Quận Tây Hồ, Thành
phố Hà Nội
• Website: www.vietnamchemtech.com

1.1.14. Giá cả: 620 – 640 USD/ tấn sản phẩm (Theo nguồn ICIS)
Trang 18
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
2. ACID CITRIC
2.1. Giới thiệu
- Acid citric hay còn gọi là acid limonic có công thức hóa học là C
6
H
8
O
7 ,
Là acid rất phổ
biến trong thực vật, đăïc biệt có nhiều trong họ citrus như cam, chanh…
- Công thức cấu tạo của acid citric:
- Các tính chất vật lý cơ bản của acid citric:
• Nhiệt độ nóng chảy: 153
o
C
• Chỉ số khúc xạ: nD
20
= 1.493
• Sức căng bề mặt/không khí (ở 30
o
C): 69,5 dynes/cm
• pK=3.14 (pK
1
=3.09 ; pK
2
=4.74,pK
3

=5.41)
2.2. Nguồn nguyên liệu
2.2.1. Nguyên cơ chất:
2.2.1.1. Nguồn C:
- Acid citric là acid chủ yếu trong các loại quả họ citrus và dứa. Trong sản xuất
rau quả và nhất là chế biến dứa, phế thải trong quá trình xử lý nguyên liệu
chiếm một tỉ lệ khá lớn. Do đó việc tận dụng phế liệu trong nhà máy chế biến
dứa là một vấn đề rất đáng quan tâm nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và
mang lại lợi nhuận cao cho nhà sản xuất. Ngày nay ở Hawaii, người ta đã có
thể sản xuất lượng lớn acid citric từ phế liệu dứa.
- Phế liệu trong chế biến đồ hộp dứa gồm có:
• Hai đầu quả dứa: 15 – 20% khối lượng quả.
• Vỏ, lõi, mắt, miếng vụn trong quá trình gọt: 40 – 50%.
• Bã dứa: 40 – 50% khối lượng dứa đem ép.
- Hiệu suất dòch quả khi ép vỏ khoảng 40%, ép lõi 45%, ép mắt, dứa vụn 55%.
Trang 19
HO
H
2
C
H
2
C
COOH
COOH
COOH
C
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
Bảng 3: Thành phần trong nước ép phế liệu
Chỉ số

Loại nước dứa
Hàm lượng
chất khô
(%)
Hàm lượng
đường chung
(%)
Hàm lượng
acid chung
(%)
Từ thòt quả
Từ vỏ
Từ lõi
10 – 15
7 – 10
6 -9
8 – 13
5.5 – 8.5
4 - 8
0.5 – 0.7
0.6 – 0.7
0.2 – 0.3
2.2.1.2. Nguồn Nitơ
- Vô cơ NH
4
+
, NO
-
3
- Nguồn khoáng: mangan (<2µg), sắt(<1mg)

- Môi trường Currie: NH
4
NO
3
(2-2.2g/l), KH
2
PO
4
(0.75-1g/l),MgSO
4
.7H
2
O(0.2-
0.25g/l)
2.2.2. Vi sinh vật sử dụng trong công nghệ sản xuất acid citric
- Acid citric chủ yếu được tổng hợp nhờ loài nấm sợi. Hình như các loài nấm men và
các loài vi khuẩn không có khả năng này. Các loài nấm sợi có khả năng tổng hợp
acid citric bao gồm: Citromycesglader, citromyees fferianus, chitromyees
Conidiophone, Penicillium lutcum, Penicillium glaucum, Aspergillus niger, Aspergillus
Oryzae, Aspergillus batatac, Aspergillus awamari Aspergillus welchii.
- Trong các giống vi nấm kể trên. Aspergillusniger là nấm sợi được ứng dụng nhiều vào
sản xuất acid citric, để đáp ứng được 3 yêu cầu cơ bản về giống dùng trong sản xuất
acid citric là:
+ Có khả năng tạo acid rất mạnh.
+ Có khả năng chòu được môi trường acid khi lượng acid citric tăng cao.
+ Ít tạo ra những acid hữu cơ khác như acid oxalic, acid gluconic, acid fumaric.
Trang 20
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
2.3. Quy trình sản xuất
2.3.1. Các giai đoạn của quá trình lên men:

Quá trình sản xuất acid citric bằng phương pháp lên men có thể chia ra ba giai đoạn sau:
- Chuẩn bò dung dòch lên men
- Lên men
- Xử lý dòch đã lên men để thu acid citric.
2.3.1.1. Chuẩn bò dòch lên men:
- Nguyên liệu chủ yếu để lên men citric là đường. Ngoài ra N
2
, P, S, Zn, Fe và Mg
cũng là những thành phần rất quan trọng của môi trường lên men. Người ta đã chứng
tỏ rằng hiệu suất của acid citric sẽ cao khi màng nấm mỏng và khi có hình thành bào
Trang 21
H
2
SO
4
Lọc
Sản phẩm
Phế liệu từ chanh
Ép
Lên men
Tạo kết tủa
Lọc thu kết tủa
Hòa tan kết tủa
Vi sinh vật
Vôi (CaCO
3
)
H
2
SO

4
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
tử nhưng rất yếu. Và điều đó thường xảy ra khi hàm lượng muối trong môi trường là
cực tiểu.
- Nitơ là thành phần quan trọng nhất thường được đưa vào môi trường lên men dưới
dạng NH
4
Cl, NH
4
NO
3
. Hiệu suất của quá trình lên men là cực đại nếu hàm lượng
nitơ có trong dòch lên men là 0,07%.
- Phospho cũng là nguyên tố rất quan trọng. Thiếu P, hệ sợi nấm tạo thành yếu và sẽ
thiên về tổng hợp ra acid gluconic. Còn khi không có P thì hệ sợi nấm lại không phát
triển. Thường hàm lượng P
2
O
5
khoảng 0,016 – 0,021% là thích hợp để cho hiệu suất
cao.
- Lưu huỳnh thường được đưa vào môi trường lên men dưới dạng muối magie sulfat,
kẽm sulfat và sắt sulfat. Lượng S thích hợp là 71,1ml/l. tăng lượng S cao hơn sẽ giảm
khả năng tổng hợp acid citric của hệ sợi.
- Các nguyên tố khác như Mg, Zn, và Fe cũng không kém quan trọng. Loại trừ Zn ra
khỏi môi trường thì hầu như không tổng hợp ra được acid citric. Hiệu suất của acid
citric sẽ rất cao nếu như Zn, Fe, Mg có mặt với hàm lượng giới hạn.
- Như vậy các nguyên tố vô cơ là nhân tố điều chỉnh sự tân tạo acid citric rất quan
trọng.
- Trong các đường làm nguyên liệu thì saccharose (chứa trong rỉ đường) và glucoza kỹ

thuật là tốt hơn cả. Đường củ cải tạo điều kiện cho hệ sợi nấm sinh trưởng tốt và
hiệu suất acid cao. Hiệu suất acid cực đại khi nồng độ đường trong dòch lên men
tương đối lớn (25%). Nồng độ đường cao hơn, quá trình lên men bò ức chế. Khi hết
glucid thì hệ sợi nấm bắt đầu sử dụng đến acid citric. Khi đó phần lớn (85%) acid
được hệ sợi dùng cho hô hấp:
C
6
H
8
O
7
+ 4,5O
2
→ 6CO
2
+ 4H
2
O.
2.3.1.2. Lên men
- Trong giai đoạn lên men acid citric thì độ pH, nhiệt độ và độ thoáng khí có ý nghóa
rất quan trọng.
- Để cho hệ sợi nấm tạo acid sinh trưởng và hình thành dung dòch phải được acid hóa
bằng HCl đến pH 3 - 4, pH tối ưu còn phụ thuộc vào dạng nitơ có trong dung dòch.
Nếu nitơ ở dạng NH
4
NO
3
thì pH tối ưu xấp xỉ 3, còn nếu ở dạng NH
4
Cl thì pH tối ưu

gần 4. Trong quá trình lên men do sự tạo hành liên tục acid citric nên pH của dung
dòch lên men giảm xuống 2,4. Như vậy, dung dòch có pH tối ưu chỉ trong thời kì sinh
trưởng của nấm.
- Sự thoáng khí của môi trường lên men có ý nghóa quan trọng trong sản xuất, vì tất cả
nấm mốc có hệ sợi đều là cơ thể hiếu khí điển hình. Sự tổng hợp nên các sản phẩm
oxy hóa khác nhau là nhờ các sản phẩm của sự phân ly mạch carbon của glucid. Các
phản ứng phân giải đầu tiên không phụ thuộc vào sự có mặt của oxy không khí. Còn
các phản ứng phân giải thứ đến là những phản ứng oxy hóa có oxy phân tử tham gia.
Nấm mốc cần một lượng oxy lớn trong thời gian phát triển của mình. Sự thoáng khí
được thực hiện bằng cách thông gió cho buồng lên men.
Trang 22
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
- Oxy khi có nồng độ vït quá hàm lượng bình thường của nó trong không khí (21%)
sẽ làm chậm sự sinh trưởng của nấm mốc nhưng lại kích thích sự sinh tổng hợp acid
citric. Còn khi không khí có oxy kéo dài, hệ sợi sẽ nấm sẽ bò chết. Như vậy lượng
không khí nhiều hay ít đều không thuận lợi cho sự lên men citric. Oxy cần cho sự hô
hấp và cho sự tổng hợp acid citric.
- Nhiệt độ có ảnh hưởng đến cường độ sinh trưởng và tạo acid của nấm mốc. Nhiệt độ
tối ưu do tính chất của vi sinh vật cũng như do yêu cầu trong các giai đoạn của chu
trình sản xuất quyết đònh. Nhiệt độ thấp hơn sẽ tạo ra acid gluconic, nhiệt độ cao hơn
sẽ ngừng quá trình tạo ra acid citric.
- Có thể lên men bằng phương pháp nuôi cấy bề mặt hoặc bằng phương pháp nuôi cấy
chiều sâu.
2.3.1.3. Xử lý dòch đã lên men
- Dung dòch đã lên men là một hỗn hợp các acid limonic, acid gluconic, acid oxalic,
đường chưa bò lên men và các tạp chất vô cơ (trong đó acid citric 40 – 50g/l, acid
gluconic 3g/l, acid oxalic 1g/l, đường chưa lên men 70g/l).
- Trung hòa dung dòch bằng phấn. Dựa vào độ hòa tan khác nhau của các muối tạo
thành để tách muối canxi citrat. Citrat hòa tan ít trong nước sôi, nhưng hòa tan trong
nước lạnh, canxi oxalat không hòa tan, còn canxi gluconat thì hòa tan ở bất kì nhiệt

độ nào. Lọc để tách kết tủa canxi citrat ra.
- Phân ly canxi citrat bằng acid sulfuric để tạo ra acid citric. Cô đặc và kết tinh acid
citric .
2.3.2. Các phương pháp lên men sản xuất acid citric:
Hiện nay vẫn tồn tại hai phương pháp sản xuất acid citric từ nấm sợi Aspergillus niger: phương
pháp lên men bề mặt và phương pháp lên men chìm.
2.3.2.1. Phương pháp lên men bề mặt:
- Phương pháp lên men bề mặt ứng dụng nhiều vào những năm đầu của thế kỷ XX,
theo đó các vi sinh vật phát triển hẳn trên bề mặt môi trường nằm giữa pha rắn và pha
khí hoặc nằm giữu pha lỏng và pha khí.
- Như vậy, phương pháp lên men bề mặt có thể sử dụng hai loại môi trường: môi trường
bán rắn, còn gọi là môi trường xốp và môi trường lỏng.
 Lên men bề mặt với môi trường bán rắn:
- Phương pháp này ít được áp dụng vì hiệu suất thu không cao và khá phức tạp ở khâu
chiết, tách acid citric.
- Trước kia người ta dùng môi trường cám mì, cám gạo có trộn khoảng 15 - 25% trấu để
tăng độ xốp của môi trường. Ngoài ra, trong một số cơ sở người ta còn dùng môi
trường khác từ sắn, khoai tây, bắp…
- Môi trường làm nguyên liệu phải được nghiền nhỏ đến kích thước vừa phải. Sau khi
nghiền xong môi trường phải được làm ấm đến độ ẩm khoảng 60 - 65% và đem hấp
thanh trùng bằng hơi nóng. Môi trường làm xong phải được làm nguội và chuẩn bò cho
quá trình nuôi cấy.
Trang 23
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
- Trước đó ta phải chuẩn bò giống. Quá trình này còn gọi là giai đoạn thu nhận bào tử
giống.
- Có 2 phương pháp thu nhận:
• Phương pháp thứ nhất
+ Chuẩn bò 3 - 4 bình tam giác dung tích 150 ml, cho vào đó khoảng 50g cám để
có độ ẩm 60%. Hấp thanh trùng và để nguội.

+ Từ ống giống Aspergillus niger gốc, ta chuyển toàn bộ khuẩn lạc bằng cách cho
vào mỗi ống nghiệm 10ml nước vô trùng, khuấy đều cho bào tử giống trong
ống nghiệm hòa trộn trong nước. Bằng phương pháp vô trùng chuyển toàn bộ
sang các bình tam giác đã chuẩn bò môi trường sẵn. Lắc đều cho môi trường
trộn đều bào tử. Nuôi chúng trong tủ ấm có nhiệt độ 30 - 37
o
C, trong thời gian
3 ngày. Khi thấy trong bình tam giác toàn là bào tử màu đen là kết thúc giai
đoạn nuôi cấy.
+ Tiếp đó, cũng môi trường như trên nhưng được chuẩn bò vào khay nhôm hoặc
inox. Tải đều khi cho 10% môi trường giống từ bình tam giác đã nuôi ở trên
vào. Chiều dày khối trộn khoảng tử 3 - 5cm. Để trong phòng có nhiệt độ ổn
đònh là 32
o
C. Nuôi trong khoảng 3 - 4 ngày khi bào tử màu đen xuất hiện kín
bề mặt môi trường, đem sấy ở nhiệt độ < 40
o
C ta thu được giống bào tử sẵn
sàng cho quá trình sản xuất đại trà.
• Phương pháp thứ 2
+ Người ta nuôi trong môi trường lỏng giống Aspergillus niger. Môi trường để thu
nhận bào tử có thành phần như sau:
+ Dung dòch nước malt có nồng độ chất khô 3 - 5%.
NH
4
Cl 0,25g
KH
2
PO
4

1,25g
MgSO
4
0,25g
FeSO
4
0,0125g
+ Môi trường đã chuẩn bò xong được đưa vào bình có dung tích 2 - 3lít với chiều
cao của dung dòch trong các bình là 1cm, đem hấp thanh trùng ở 1 at trong
30phút. Sau đó chuyển giống từ ống nghiệm giống vào. Tiến hành nuôi ở nhiệt
độ 32
o
C trong thời gian 4 ngày hoặc lâu hơn cho đến khi trên bề mặt xuất hiện
váng nấm sợi, lúc đầu là màu trắng sau đó là đen chứa toàn bào tử. Người ta
thu bào tử này đem sấy ở nhiệt độ < 40
o
C và dùng nó như bào tử giống cấp 1.
+ Để sản xuất bào tử giống cấp 2,3, người ta thực hiện như quá trình nuôi nấm
sợi trên khay đã trình bày ở trên.
- Quá trình lên men bề mặt được thực hiện như sau:
+ Trộn cám với nước theo tỷ lệ 1:1. Hấp thanh trùng ở 1at trong 30 phút và tãi
đều ra khay, sau khi làm nguội sẽ được trộn giống với tỷ lệ 0,3 - 0,5%. Chiều
dày của khối cám + bào tử giống khoảng 3 - 5cm. Tiến hành nuôi ở nhiệt độ ổn
Trang 24
Công nghệ sản xuất các sản phẩm lên men từ phế liệu rau trái GVHD: Tôn Nữ Minh Nguyệt
đònh là 30 - 32
o
C trong 4 - 5 ngày. Thời gian lên men kết thúc khi bào tử nấm
sợi mới bắt đầu xuất hiện nhiều nhưng chưa hoàn toàn chuyển qua màu đen.
+ Phương pháp nuôi cấy bề mặt để thu nhận acid citric trên môi trường bán rắn

hiện nay không còn áp dụng ở các nước châu u nữa. Tuy nhiên, ở nhiều nước
vẫn phương pháp này vẫn còn được áp dụng và thay cám bằng bột khoai mì.
Cứ 3 – 4kg bột khoai mì người ta thu được 1kg acid citric.
 Lên men theo phương pháp bề mặt trên môi trường lỏng:
- Trong phương pháp nuôi cấy này người ta sử dụng một trong những công thức môi
trường sau đây:
Môi trường 1:
Saccharose 150g(15%)
MgSO
4
0,25g(0,025%)
KH
2
PO
4
0,5g(0,05%)
Nước 1000ml( thêm vào vừa đủ 100%)
Môi trường 2: (môi trường Curie)
Saccharose 12-15%
MgSO
4
0,15%
KH
2
PO
4
0,1%
NH
4
NO

3
0,2%
pH = 3-3,6
Môi trường 3: (môi trường Deolger)
Saccharose 14%
MgSO
4
0,023%
K
2
HPO
4
0,1%
NH
4
NO
3
0,223%
pH = 2,2
Môi trường 4
Saccharose 10%
NH
4
NO
3
0,25%
KH
2
PO
4

0,01%
MgSO
4
.7H
2
O 0,03%
ZnSO
4
.7H
2
O 0,0008%
pH = 5,5-6.
- Người ta thay đường bằng mật rỉ. Mật rỉ sử dụng trước khi làm môi trường. Xử lý mật
rỉ gồm 3 vấn đề cần giải quyết:
• Xử lý màu
• Xử lý hệ keo có trong mật rỉ
Trang 25