Luận văn : Nghiên cứu sản xuất acid acetic theo phương pháp lên men nhanh bằng nguồn nguyên liệu tự nhiên part 7 ppt

51

Thành phần môi trường cơ bản với hàm lượng nước dừa 10%: tổng thể
tích 20l
Nước máy: 16,8 l
Nước dừa già: 2 l (10%)
Cồn: 800 ml
Acid acetic: 400 ml (2%)
Đường: 200 g
Tiến hành lên men nhanh từng môi trường: dịch lên men được tưới qua
tháp với lưu lượng không đổi 80ml/phút và hoàn toàn thông khí tự nhiên.
Dịch mẫu thí nghiệm được lấy định kỳ, mỗi lần lấy 5ml ở hai vị trí đầu
vào và đầu ra của thiết bị lên men nhanh (như vị trí lấy mẫu ở hình 3.5), đem
chuẩn độ acid acetic bằng dung dịch NaOH 0,1N.
3.3.4.1.2 So sánh quá trình lên men nhanh và lên men chậm của môi trường
nước dừa
Mục đích: đánh giá tính hiệu quả của quá trình lên nhanh so với lên men
chậm.
Thành phần môi trường như thí nghiệm chính ở trên với hàm lượng nước
dừa 30 %. Pha 20l môi trường nước dừa. Sau đó lấy ra 2l môi trường vừa pha
đem lên men chậm. Cùng lúc đó đem dung dịch môi trường còn lại tiến hành lên
men nhanh.
Lên men chậm: dịch lên men được cho vào bình, đậy kín và để ở nơi yên
tĩnh. Mẫu được lấy định kỳ, mỗi lần lấy 5ml dịch lên men đem chuẩn độ acid.
Lên men nhanh: dịch lên men được tưới qua tháp với lưu lượng không đổi
80ml/phút và hoàn toàn thông khí tự nhiên. Dịch mẫu thí nghiệm được lấy định
kỳ, mỗi lần lấy 5ml ở hai vị trí đầu vào và đầu ra của thiết bị lên men nhanh
(như hình 3.5), đem chuẩn độ acid acetic bằng dung dịch NaOH 0,1N.
52

3.3.4.2 Trên môi trường dung dịch nước đường

3.3.4.2.1. Thay đổi thành phần nước đường trong môi trường lên men
A. Thí nghiệm thăm dò (lên men chậm)
Mục đích: tìm môi trường có hiệu quả lên men khả quan, thử nghiệm xem
khả năng thích ứng của vi khuẩn giấm trong điều kiện nhiều đường (do theo lý
thiết thì vi khuẩn giấm có khả năng chuyển hóa môi trường có nhiều đường
thành acid acetic –qua giai đoạn trung gian là chuyển hoá đường thành cồn).
Thành phần môi trường: tổng thể tích 1 lít
Nước máy: 0,79 l
Cồn: 40 ml
Acid acetic: 20 ml
Đường: 10 g (1% - thay đổi)
Nước dừa già: 100 ml
Dịch giống 50 ml
Thực hiện thí nghiệm thăm dò bằng quá trình lên men chậm, với nhiều
môi trường có hàm lượng đường khác nhau: 1%, 2.5%, 5%, 7.5% và 10% tương
ứng với hàm lượng đường trong môi trường là: 10g, 25g, 50g, 75g và 100g .
Sau khi pha môi trường, mỗi một môi trường cho vào một bình riêng, đậy
kín và để ở nơi yên tĩnh.
Mỗi ngày lấy 5ml dịch lên men ở từng môi trường lên men khác nhau
đem chuẩn độ acid bằng dung dịch NaOH 0.1N.
B. Thí nghiệm chính (lên men nhanh)
Tiến hành lên men nhanh với các môi trường đã thay đổi hàm lượng
đường 2.5%, 5%, 7.5% ở cùng điều kiện thí nghiệm.
53

Mỗi môi trường pha 20l, với thành phần cơ bản như sau:
Nước máy: 16,8 l
Nước dừa gia: 2 l
Cồn: 800 ml
Acid acetic: 400 ml

Đường: 200 g (1%)
Dịch lên men được tưới qua tháp lên men với lưu lượng không đổi
80ml/phút và hoàn toàn thông khí tự nhiên.
3.3.4.2.2 So sánh môi trường lên men nhanh và lên men chậm của môi
trường nước đường
Pha 20l môi trường dung dịch nước đường . Sau đó lấy ra khoảng 2l môi
trường vừa pha đem lên men chậm. Cùng lúc đó đem dung dịch môi trường còn
lại tiến hành lên men nhanh.
Lên men chậm: dịch lên men được cho vào bình, đậy kín và để ở nơi yên
tĩnh. Mẫu được lấy định kỳ, mỗi lần lấy 5ml dịch lên men đem chuẩn độ acid.
Lên men nhanh: dịch lên men được tưới qua tháp với lưu lượng không đổi
80ml/phút và hoàn toàn thông khí tự nhiên. Dịch mẫu thí nghiệm được lấy định
kỳ, mỗi lần lấy 5ml ở hai vị trí đầu vào và đầu ra của thiết bị (lên men nhanh)
đem chuẩn độ acid acetic bằng dung dịch NaOH 0,1N.
3.3.5 Khảo sát khả năng thay thế của thân tre làm chất mang vi khuẩn acid
acetic
Mục đích: tìm vật liệu bám thích hợp có khả năng thay thế gỗ sồi trong
quá trình lên men nhanh acid acetic.
Pha dịch lên men, tưới qua tháp với lưu lượng không đổi 100ml/phút,
thông khí tự nhiên. Sau thời gian lên men kiểm tra tính chất của các phần tử đệm
bằng quan sát và nhận xét định tính.
54

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Chương 4: Ảnh hưởng của thành phần môi trường lên tốc độ lên men
4.1 Khảo sát môi trường mới khi thay đổi thành phần nước dừa
4.1.1. Thí nghiệm thăm dò: (lên men chậm)
Thí nghiệm với các môi trường có hàm lượng nước dừa khác nhau: sau 9
ngày tiến hành quá trình lên men chậm ta thu được kết quả được trình bày ở

Bảng 3.2

Bảng 3.2 Nồng độ % acid theo thời gian lên men chậm (môi trường nước
dừa)


Môi trường nước dừa
Ngày

10%

20%

30%

40%

50%

0 2.19

2.24

2.19

2.14

2.15

1 2.23

2.27

2.23

2.15

2.18

2 2.28

2.35

2.29

2.41

2.48

3 2.59

3.03

3.02

3.3 3.16

4 3.33

3.71

3.87

4.21

4.13

5 3.9 4.3 4.4 5.15

5.17

6 4.61

5.57

5.75

5.35

5.51

7 5.09

5.95

6.26

5.59

5.75

8 5.42

6.1 6.78

5.44

5.59

9 5.78

6 6.53

5.17

5.32


55

Qua bảng 3.2 ta thấy (xem h ình 4.1):

2
3
4
5
6
7
8
0 20 40 60

Nồng Độ nước dừa (%)
Nồng độ acid
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Hình 4.1 Ảnh hưởng của nồng độ nước dừa trong quá trình lên men chậm

Thảo luận: từ hình 4.1 trên ta nhận thấy rằng khi tăng hàm lượng nước
dừa trong môi trường lên thì nồng độ acid aetic được sinh ra cũng tăng lên, cao
nhất ở hàm lượng 30%. Nhưng khi tăng hàm lượng nước dừa lên: 40%, 50%.
Thì nồng độ acid sinh ra không tăng theo nữa mà nằm ở mức độ gần như bão
hòa bằng với lượng acid được sinh ra ở nước dừa 10%, 20%. Từ đó ta có thể
kết luận rằng với môi trường nước dừa 30% thì hiệu quả lên men chậm là tốt
nhất.
56

4.1.2 Thí nghiệm chính (lên men nhanh)
Sau quá trình lên men nhanh thực nghiệm các môi trường có thành phần
nước dừa khác nhau. Ta có kết quả được trình bày ở Bảng số liệu 3.3.

Bảng 3.3 Độ chuyển hóa (C
i

/C
0
) của môi trường nước dừa

C
i
/C
0

Giờ (h)

10% 20% 30%
2 1.0528

1.08092

1.1081

4 1.0448

1.05882

1.0792

6 1.0441

1.04734

1.0786

8 1.0296

1.04582

1.0724

12 1.0278

1.04279

1.061

14 1.0254

1.04251

1.0597

16 1.0199

1.0411

1.0429

18 1.0158

1.04098

1.0442

22 1.0165

1.04082

1.0435

24 1.0155

1.03465

1.0371

26 1.0128

1.03311

1.031

28 1.0109

1.02917

1.0302

30 1.0106

1.02869

1.0238

34 1.0071

1.02427

1.0237

36 1.0053

1.01439

1.0174

38 1.0053

1.02621

1.0202

40 1.013

1.01976

1.0201

44 1.0076

1.00954

1.009

C
0
: nồng độ acid acetic đầu vào cơ chất của dịch lên men
C
i
: nồng độ acid acetic đầu ra sản phẩm lên men

57

Qua bảng số liệu 3.3 ta thấy (xem h ình 4.2):

1
1.04
1.08
1.12
0 10 20 30 40 50
Thời gian (h)
N
ồ
ng
độ
Ci/Co
10% 20% 30%


Hình 4.2 Ảnh hưởng của nồng độ nước dừa trong quá trình lên men nhanh

Thảo luận: nhưng với quá trình lên men nhanh các môi trường có thành
phần với hàm lượng nước dừa khác nhau, từ kết quả được thể hiện qua hình 4.2

thì qua quá trình lên men nhanh cũng đã chứng minh được rằng môi trường
nước dừa nồng độ 30% có tốc độ chuyển hóa cơ chất C
i
/C
0
tốt hơn. Điều này
cho chúng ta thấy rằng khi lên men nhanh với hàm lượng nước dừa 30% trong
môi trường sẽ đạt hiệu quả lên men tốt nhất.
58

4.2 So sánh giữa lên men nhanh và lên men chậm với môi trường nước dừa
Sau quá trình thực nghiệm được trình bày ở phần 3.3.4.1.2 ta thu được
kết quả được thể hiện qua bảng số liệu 3.4 và 3.5:
Bảng 3.4 Kết quả lên men nhanh của môi trường nước dừa 30%
Bảng 3.5 Kết quả lên men chậm của môi trường nước dừa 30%

Bảng 3.4

Bảng 3.5

T (h) C(%) acid


T (h)

C(%) acid

0 2.22

0 2.22

2 2.46

8 2.226
4 2.58

24 2.238
6 2.598

48 2.28
12 3.024

60 2.568
14 3.066

72 3.87
16 3.12

84 4.4
22 3.186

92 5.15
24 3.624

26 3.636

28 3.912

30 3.984

36 4.032


38 4.128

40 4.152

42 4.212

44 4.248

46 4.272


59

Qua bảng số liệu 3.4 và 3.5 ta thấy (xem hình 4.3):

1.5
2.5
3.5
4.5
5.5
0 20 40 60 80 100
Thời gian (h)
C% acid
nhanh ch
ậ
m

Hình 4.3 So sánh đối chứng giữa phương pháp nhanh và chậm của môi
trường nước dừa

Thảo luận: từ đồ thị 4.3 cho ta thấy trong cùng điều kiện về môi trường
lên men, nhiệt độ, giống vi khuẩn. Với phương pháp lên men nhanh chỉ sau 46h
nồng độ acid đạt xấp xỉ 4,3% acid. Trong khi đó, cùng điều kiện thí nghiệm
phương pháp lên men chậm chỉ cho nồng độ acid khoảng 2,6%. Điều này
chứng tỏ thiết bị lên men nhanh có bề mặt lên men lớn hơn rất nhiều so với lên
men chậm nên tạo được bề mặt tiếp xúc pha lớn dẫn đến việc cho năng suất lên
men lớn hơn.
Mặc khác, với thiết bị lên men của quy mô phòng thí nghiệm, ta thấy
rằng để đạt nồng độ xấp xỉ 2,6%,quá trình lên men chậm cần phải tốn khoảng
thời gian gần 60h còn với quá trình lên men nhanh chỉ cần khoảng 4h là đã có
nồng độ acid tương đương. Từ quy mô nhỏ phòng thí nghiệm nếu nghiên cứu
phát triển thành quy mô công nghiệp thì sự khác biệt này có ý nghĩa rất lớn.
Ngoài ra, khi để lên men chậm đạt nồng độ acid cực đại thì giá trị này
còn cao hơn nồng độ đạt được trong quá trình lên men nhanh. Lý do là rượu và
60

acid bay hơi ở nhiệt độ thường, nên trong quá trình tưới dung dịch môi trường
qua tháp, một lượng lớn cơ chất rượu đã bay hơi làm nồng độ đạt được sau quá
trình lên men giảm.
4.3 Khảo sát thực nghiệm khi thay đổi thành phần nước đường pha
4.3.1 Thí nghiệm thăm dò (lên men chậm)
Sau 9 ngày khảo sát thực nghiệm lên bằng quá trình lên men chậm (xem
phần 3.3.4.2.1) ta có kết quả được thể hiện qua bảng số liệu 3.6 sau:

Bảng 3.6 Nồng độ % acid theo thời gian lên men chậm (môi trường nước
đường)

Môi trường nước đường
Ngày

1% 2.50%

5% 7.50%

10%

0 2.19

2.11 2.106

2.09 2.02

1 2.23

2.12 2.136

2.1 2.05

2 2.28

2.15 2.15 2.14 2.08

3 2.59

2.85 2.78 2.54 2.62

4 3.33

3.66 3.26 3.01 3.04

5 3.9 4.25 3.73 3.4 3.43

6 4.61

5.5 5.25 4.63 4.55

7 5.09

5.28 5.37 4.81 4.84

8 5.18

5.14 5.35 5.62 5.14

9 5.14

5 5.29 5.51 5.02