CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ACID ACETIC

CNSX ACID ACETIC GVHD: PGS-TS Lê Văn Việt Mẫn
Mục lục
Mục lục................................................................................................................................1
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ACID ACETIC.....................................................................2
I. GIỚI THIỆU ........................................................................................................................2
II. NGUYÊN LIỆU:................................................................................................................3
III. VI SINH VẬT:...................................................................................................................4
IV. QUY TRÌNH SẢN XUẤT:..............................................................................................7
IV.1. Sơ đồ khối.................................................................................................................7
IV.2. Giải thích qui trình:....................................................................................................8
IV.2.1 Chuẩn bị môi trường:...........................................................................................8
IV.2.2 Nhân giống: .........................................................................................................9
IV.2.3 Lên men...............................................................................................................9
IV.2.4 Lọc:....................................................................................................................14
IV.2.5 Chưng cất: .........................................................................................................15
V. SẢN PHẨM..................................................................................................................18
VI. CẢI TIẾN CÔNG NGHỆ................................................................................................18
VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................20
Trang 1
CNSX ACID ACETIC GVHD: PGS-TS Lê Văn Việt Mẫn
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ACID ACETIC
I. GIỚI THIỆU
Cấu trúc phân tử acid acetic
 Công thức cấu tạo, tính chất vật lý, hóa học.
- Công thức hóa học của acid acetic là CH
3
COOH.
- Khối lượng phân tử là 60,05.
- Nhiệt độ sôi 118,2
o
C.

- Acid acetic hoàn toàn tan trong nước, cồn, eter, benzen, axeton, và trong
cloroform. Chúng hoàn toàn không tan trong CS
2
.
- Acid acetic rất bền với các chất oxy hóa như axit chromic, permanganate. Chúng
có khả năng hòa tan cellulose, các hợp chất tương tự cellulose. Chúng có khả năng
phân hủy da, gây bỏng da, ăn mòn nhiều kim loại.
 Lĩnh vực ứng dụng: acid acetic là một axit được ứng dụng rộng rãi trong đời sống
và trong sản xuất công nghiệp. những ứng dụng quan trọng nhất của acid acetic
gồm:
 ứng dụng trong chế biến mủ cao su: trong sản xuất mủ cao su ngươi ta sợ
nhất hiện tượng đông đặc của mủ trước khi đi chế biến. để chống hiện
tượng trên người ta thường dùng NH
3
. Lượng NH
3
sử dụng tùy loại đem sơ
chế. Sau khi xử lý với NH
3
người ta cho thêm vào dung dịch acid acetic
2.5% với lượng là 3.5-10kg/ tấn dung dịch mủ cao su; khi cho axit vào
Trang 2
CNSX ACID ACETIC GVHD: PGS-TS Lê Văn Việt Mẫn
người ta khuấy liên tục.Nhu cầu sử dụng acid acetic trong chế biến mủ cao
su là rất lớn. Hiện nay người ta vẫn phải nhập acid acetic từ bên ngoài.
 Ứng dụng acid acetic trong công nghệ thực phẩm:
Với hàm lượng acid acetic từ 5-7%, người ta gọi dung dịch này là dấm ăn.
Dấm ăn được dùng trong công nghệ thực phẩm để chế biến đồ hộp, rau, quả,
gia vị. Do đó, việc sử dụng dấm không chỉ mang tính chất thủ công mà đã trở
thành một ngành công nghiệp ở nhiều nước trên thế giới.

 Ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác:
Acid acetic còn được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác
như công nghiệp chất màu, dung môi hữu cơ, tổng hợp chất dẻo tơ sợi. những
ngành công nghiệp này đòi hỏi lượng acid acetic nhiều và có chất lượng dung
dịch cao hơn trong ngành thực phẩm và trong công nghiệp mủ cao su.
II. NGUYÊN LIỆU:
Trong công nghiệp nguyên liệu thường dùng để sản xuất acid acetic là ethanol tinh
luyện. Ethanol được sản xuất theo phương pháp sinh học bằng cách lên men từ mật rỉ hay
từ tinh bột.
Chỉ tiêu ethanol dùng trong sản xuất:
 Chỉ tiêu cảm quan:
+ Dạng bên ngoài: lỏng, trong suốt, không có tạp chất lạ
+ Màu sắc: không màu
+ Mùi và vị : có mùi đặc trưng của ethanol sản xuất từ ngũ cốc và rỉ đường.
 Chỉ tiêu hoá học:
+ Hàm lượng ethanol ( độ cồn) ở 20
0
C là 95%V
+ Thời gian oxy hoá : >20 phút
+ Hàm lượng acid chuyển ra acid acetic trong 1l ethanol 100
0
: < 18 mg
+ Hàm lượng este, chuyển ra este etylaxetat trong 1l ethanol 100
0
: <50mg
+ Hàm lượng rượu bậc cao, theo tỷ lệ hỗn hợp isopentanol : isobutanol (3:1)
trong 1l ethanol 100
0

:

< 60 mg
+ Hàm lượng methanol : < 0.1% V
+ Hàm lượng fufurol: không được có
Trang 3
CNSX ACID ACETIC GVHD: PGS-TS Lê Văn Việt Mẫn
III. VI SINH VẬT:
Có nhiều loại vi sinh vật có khả năng lên men tạo acid acetic. Tất cả các vi khuẩn
có khả năng lên men tạo acid acetic được gọi chung là vi khuẩn acetic. Chúng không chỉ có
khả năng lên men cồn thành acid acetic mà còn có khả năng chuyển hóa được rượu
propionic thành acid propionic, chuyển hóa rượu butyric thành acid butyric.Thường sử
dụng là giống Acetobacter. Giống Acetobacter gồm nhiều giống như: Acetobacter,
Gluconobacter hay Lactobacillus plantarum, Polyporus palustris…v..v.
Đặc điểm của giống Acetobacter
- Giống vi khuẩn Acetobacter thuộc họ Pseudomonadieae, phân bố rộng rãi trong tự
nhiên và có thể phân lập được các vi khuẩn này từ không khí, đất, nước, lương thực
thực phẩm, dấm, rượu, bia, hoa quả….
- Đặc điểm hình thái :
 Dạng hình que, tuỳ điều kiện nuôi cấy (t
0
, thành phần
môi trường nuôi cấy) mà các vi khuẩn acetobacter có thể sinh ra các tế bào có
hình thái khác biệt dạng kéo dài hoặc phình to ra.
 Vi khuẩn Gram âm, không sinh bào tử
 Kích thước thay đổi tuỳ loài (0.3-0.6 x 1.0-8.0μm).
 Có thể di động (có tiên mao đơn hoặc chu mao),
hoặc không di động (không có tiên mao).
 Hiếu khí bắt buộc.
 Có khả năng chịu được độ acid cao.
 Tế bào đứng riêng lẻ hoặc kết thành từng chuỗi.

 Có khả năng tạo thành váng trên môi trường lỏng,
khả năng tạo thành váng thay đổi tuỳ loại:
o Acetobacter xylinum: tạo thành váng cellulose khá dày và
chắc.
o Acetobacter orleanoe: tạo thành váng mỏng nhưng chắc.
o Acetobacter pasteurianum: tạo thành váng khô và nhăn nheo.
o Acetobacter suboxydans: tạo thành váng mỏng dễ tan rã.
o Acetobacter curvum: sinh acid acetic với nồng độ cao nhưng tạo thành váng
không chắc chắn.
Trang 4
CNSX ACID ACETIC GVHD: PGS-TS Lê Văn Việt Mẫn
- Đặc điểm sinh trưởng:
• Phát triển tốt trong điều kiện hiếu khí bắt buộc, nhiệt độ 25-30
o
C, pH 5,4-5,8.
• Tính chất đặc trưng của giống Acetobacter là khả năng oxy hóa rượu etylic
thành acid acetic ở pH 4,5.
• Ngoài ra còn thực hiện quá trình oxy hóa acid acetic, oxy hóa lactate, chuyển
glucose thành gluconate, oxy hóa không hoàn toàn các hợp chất hữu cơ khác
( các loại đường và dẫn xuất của chúng) để tạo thành các hợp chất ketone, hay
các acid hữu cơ tương ứng.
• Nhu cầu dinh dưỡng của giống Acetobacter đối với nguồn C, N và chất sinh
trưởng cũng rất đa dạng. Giống Acetobacter sử dụng đường, etylic và các acid
hữu cơ làm nguồn C, muối amon làm nguồn N.
• Trong quá trình phát triển vi khuẩn Acetobacter có nhu cầu đối với 1 số acid
amin như valin, alanin, prolin, isolosine.
• Một số chất kích thích sinh trưởng như acid nicotinine, acid amin, folic và
biotin… có vai trò quan trọng trong sinh trưởng
• Acetobacter có khả năng đồng hoá muối (NH
4

)
+
và phân giải pepton. Một số
loài đòi hỏi một số acid amin nhất định như acid pantothenic và các chất
khoáng K, Mg, Ca, Fe, P, S …ở dạng muối vô cơ, hữu cơ hoặc hợp chất hữu
cơ. Do đó bia, dịch tự phân nấm men, nước mạch nha, nước trái cây…là nguồn
dinh dưỡng rất tốt cho sự phát triển của vi khuẩn Acetobacter
Một số loài thuộc giống Acetobacter sử dụng trong lên men acid acetic
- Acetobacter. aceti:

Trang 5
CNSX ACID ACETIC GVHD: PGS-TS Lê Văn Việt Mẫn
+ Trực khuẩn ngắn dạng hình que kích thước 0.4-0.8 và 1-1.2µm,
+ Không di động thường xếp thành chuỗi dài.
+ Gram âm, màu vàng với thuốc nhuộm iod.
+ Tạo thành khuẩn lạc to, sáng trên gellatin với
dịch lên men chứa 10% đường saccharose.
+ Tạo thành màng dày nhẵn, không được nâng
lên theo thành bình
+ Có thể phát triển trên môi trường có nồng độ rượu khá cao (11%)
+ Có khả năng tích lũy 6% acid acetic.
+ Nhiệt độ thích hợp phát triển 34
o
C.
- Acetobacter xylinum
+ Trực khuẩn dạng hình que 2 µm.
+ Không di động, đứng riêng rẽ hay
xếp thành chuỗi.
+ Gram âm, màu xanh với thuốc
nhuộm iod.

+ Các tế bào được bao bọc bởi chất
nhầy, tạo váng nhẵn khá dày.
+ Có khả năng tích luỹ 4.5% acid
acetic.
Ngoài ra chúng còn có khả năng oxy hóa tiếp acid acetic thành CO
2
và H
2
O.
- Acetobacter pasteurianum
+ Trực khuẩn ngắn.
+ Hình thái gần giống A.aceti, nhưng khi ta nhuộm chúng với iod, tế bào sẽ
cho màu xanh.
+ Khả năng chịu nồng độ cồn của chúng thấp hơn của A.aceti.
+ Có khả năng tạo được 5-6% acid acetic.
- Acetobacter orleaneuse
+ Kích thước nhỏ hơn nhiều, đặc biệt hai đầu của tế bào thường nhỏ lại.
+ Thường tạo ra một váng rất mỏng trên bề mặt.
Trang 6
CNSX ACID ACETIC GVHD: PGS-TS Lê Văn Việt Mẫn
+ Khi nhuộm với iod, tế bào thường chuyển sang màu vàng.
+ Chịu đựng được lượng cồn lên đến 12%V.
+ Có thể tạo ra được 9.5% acid acetic.
Trong công nghiệp người ta sử dụng loài Acetobacter aceti là nhiều nhất.
Chọn giống thỏa tiêu chí
Phải oxy hóa etylic tốt nhất.
• Tạo sản phẩm nồng độ acid acetic cao, chịu được độ cồn và acid cao.
• Các tính chất ban đầu được giữ nguyên trong suốt quá trình lên men.
• Các điều kiện phân lập, nuôi cấy, bảo quản giống đơn giản không tốn kém .
IV. QUY TRÌNH SẢN XUẤT:

IV.1. Sơ đồ khối
Trang 7
A.acet
iA
Ethanol
12 -13 %
Chuẩn bị môi trường
Lên men
Lọc
O
2
Cặ
n
Chưng cất
Sản phẩm
Acid
Acetic
Nhân giống
CNSX ACID ACETIC GVHD: PGS-TS Lê Văn Việt Mẫn
IV.2. Giải thích qui trình:
IV.2.1 Chuẩn bị môi trường:
 Mục đích: chuẩn bị môi trường cho quá trình lên men.
Việc bổ sung môi trường giúp cung cấp đầy đủ nguồn C, N, khoáng và các yếu
tố sinh trưởng cho vi khuẩn Acetobacter aceti sinh trưởng và lên men acid acetic.
 Các biến đổi:
 Vật lý: tăng về thể tích và khối lượng của môi trường lên men.
 Hoá học : thành phần hoá học của môi trường thay đổi.
 Thiết bị: tiến hành phối trộn trong các bồn phối trộn làm bằng thép không rỉ
Môi trường với thành phần cơ chất đầy đủ, theo tỷ lệ tối ưu sẽ giúp cho quá trình
lên men diễn ra nhanh và sản phẩm lên men đạt chất lượng tốt. Môi trường phải

đảm bảo đầy đủ các nguyên tố cơ bản (C, N…), khoáng, các yếu tố sinh trưởng cần
thiết cho quá trình trao đổi chất của vi khuẩn Acetobacter aceti. Trong lên men
acetic ta cần chú ý đến nồng độ cồn ban đầu và nồng độ acetic acid. Ở hàm lượng
cồn cao, vi khuẩn acetic vẫn có thể lên men được, tuy nhiên thời gian lên men rất
lâu. Chủng Acetobacter aceti có khả năng chịu được hàm lượng cồn khoảng 12-
13%.
Môi trường dùng trong lên men acid acetic thường có thành phần như sau:
Etanol 100 lít
Glucose 500 g
Supephotphat 25 g
Sulfatamon 25 g
Carbonate kali 0.9 g
Trong đó, photphat và nitơ đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa
năng lượng của hệ thống sinh học. Photphat được bổ sung dưới dạng muối vô cơ
như kali photphat hay photphat amon. Nồng độ photphat thường nằm trong khoảng
Trang 8