3
L M
ethanol acid
...
g h h c c non tr nh nhu c
s v trong ho l. bi l
v ng ch bi cao su thi nhi ang ph tri r m v vn l th
ng hi nay th acid acetic l h ch c vai tr kh th
thi trong quy tr l t nhi.
Do l m n n nghi c kh h nhi n ngu nguy li
m r, hoa qu ch, tinh b, c...) trong n kh d d.V
i ki nh v th r th h cho vi tri khai v d quy tr
acid acetic b v th t vi nghi c
v thi k m quy tr sinh h
c ngh sinh h) mang ngh th ti trong t h ph tri n ta hi
nay v trong tng lai.
c l m ch t th hi t Thiết kế phân xƣởng sản
xuất acid acetic bằng phƣơng pháp lên men phục vụ chế biến mủ cao su” B
m C Ngh Sinh H thu tr h N L, th ph H Ch Minh
n 2005.
4
t th hi d tr vi ph t v x l c s li thu th
t th t v t nhi t li khoa h c gi tr nh thi k m m h ph
x v cho y c ch bi
h n ph ho to ph h v c m k thu v
c ngh ta hi nay. M h ph v hi su
cho hi qu kinh t cao. Do , thi k m m h ch
c th hi c y c sau:
Ph t v l ch h
L ch ch vi sinh v acid acetic cho n su cao v
L ch nguy li l m tr
L ch v li trong n thay th cho v li n ngo l ch mang
vi khu acid acetic trong qu tr
T to, thi k quy tr c thi h v tr k
thu c n ta.
gi hi qu kinh t v kh n
ph v ch bi c m kh.
5
1:
6
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LATEX (MỦ) CAO SU THIÊN NHIÊN
1.1 TRẠNG THÁI THIÊN NHIÊN CỦA LATEX CAO SU [8]
m s lo th v c kh n t ra latex. Ch
n n l i ki c c cao su, nh kh h t c nh c ti ra m
c ch cao su.
1.1.1 Hệ thống latex và latex cao su
Latex t t nh g nh nguy sinh ch, nh v c
th ph hi di kh. T b latex m l nguy sinh ch l bao ph,
bao c m kh b l n ti ra latex. T theo lo c cao su, h th latex
th t l r r kh tng th v nhau (c h h c
lo c cao su); ho t c k th trong nhu m nh kh tng
giao v nhau; ho t m n ni ti c v chung t ti. Lo m
n ch c gi Hevea v Manihot (thu h Euphorbiaceae).
D m th hay m nh, c m v trong nhu m th v,
bi l trong v t l libe v. C c quan kh c c c c ch latex.
To b h th latex k, c ph r c cho latex ti ch ra ngo.
Nhi th nghi ch minh latex v cao su trong latex l do nguy sinh
ch c ra. Nh v, ch n v mu
kho do r c h th, khng ph t quang t h c l. S thay
ph latex kh th n quan s h n c th kh nhau t
theo lo. Trong nh thuy a ra, c thuy cho latex ch l ch ngo ti, ho l
m ngu ch t d, ho thuy cho r latex l ch lu chuy t trung
d ch ho l ch b v ch t thng ...
Cao su l m ch ra qua c ph kh v ng t li
ti b t m hydrocarbon c 5 nguy t carbon, chuy h ch
-methylcrotonic. Acid n l do s h h acetone.
7
1.1.2 Thành phần và tính chất latex
A. Thành phần latex
Hydrocarbon cao su: chi h l cao trong latex (g 40%) v c
th nguy l (C
5
H
8
)
n
. Nh nghi c g i t k lu hydrocarbon cao
su l ch kh c cao su d d polymer (ch tr ph), c ph t kh t
5.10
5
3.10
6
Da. Trong , tr 60% l c hydrocarbon c ph t kh ln tr
1.10
6
Da. H l hydrocarbon c tr l ph t th (nh h 25000 Da) c
h t c c cao su.
Đạm: ch y l protein hay nh d xu t qu tr hydrate h
enzyme, chi kho 2%, trong protein chi t 1-1,5%. T l n thay theo
th ph c cao su trong latex. Protein b v c h t
th giao tr do m ph b t t i nh c nh COO
v nh
NH
4
+
t do v m ph b t .
Lipid: trong latex, lipid v d xu chi kho 2%, c th tr ly
b r hay acetone. Th ph lipid trong latex kh ph t, qua c
kh nhi d v d xu, bao g:
- C ch gi nh acid oleic, acid linoleic, acid stearic v acid palmetic
- C ch ph t nh c sterol (phytosterol), c ester c sterol,
carotenoid, h ch phosphatid, glycolipid, sulfolipid ...
Lipid vai tr l nh ch ho b m v tham gia v t
giao tr. Ch c g latex do phosphorus c phospholipid tham gia v
magnesium (t l Mg/P kh th h s g latex).
Glucid: trong khi protein v lipid h t ch
glucid c t ch y t nh ch l t 2-3% trong latex ti) l kh
c t g t ch latex. C glucid t th trong latex: quebrachitol (1-
methylinositol); dambonite (1,2-demethylinositol) v dambose (inositol)
Khoáng: c nh h h c dng dung d sinh h kh trong m th vt,
trong th phn latex ch kh nhi c lo mu kho d d mu h tan
nh: K, Mg, P, Ca, Cu, Fe, Mn, Rb...
8
B. Tính chất latex
Tỉ trọng: kho 0,97; l s k h tr cao su l 0,92 v
serum l 1,02. S d serum c t tr cao h n do ch c tan.
Độ nhớt: latex thu c gi kh nhau tuy c c h l cao su th
nh nh l kh nhau. Nguy nh do s k h v ammoniac, k th
trung b c ph t cao su v h l c ch kho t. T qu, nh
latex ti c 35% cao su l 12-15 centipoises, latex h l 40-120 cp.
Sức căng mặt ngoài: m latex 30-40% cao su l kho 38-40 dynes\cm
2
,
trong l s c m ngo c nguy ch l 73 dynes\cm
2
. Lipid v d xu
lipid l t nh h s c m ngo latex, nh l c savon acid b.
pH :tr s h quan tr ti latex. Latex ti
khi ch ra kh c cao su c tr s g b ho th h 7. trong v gi pH s
h xu g 6 v latex s b l. l s nhi
Tính dẫn điện: d i ngh theo h l cao su v
h l acid b bay h trong serum l ch h tr ti
tr s d i bi do c h ch ion h m n ch.
Enzyme: latex ti c ch c enzyme nh catalase, tyrosinase, oxydase v
peroxydase, esterase. Ngo tr catalase, c ezyme kh c ch ki h i k.
C enzyme oxydase, peroxydase trong latex x t t d peroxide
t nh ch c t latex l cho cao su c m h x ho h n
C enzyme ph h protein (protease) s c c cao su ho do vi khu
x nh v s t n s h th protein c th l ngu g g latex ng
sinh. Latex ti ngo tr, trong v gi n s b t nhi l do c enzyme
c s trong latex th g l enzyme coagulase.
Vi khuẩn: trong latex ng ta t th nhi lo vi khu ( nh l 27 lo),
c kh n ph h glucid v g h th protein. Khi ph h glucid trong i
ki hi kh s t th acid acetic, acid lactic, acid butyric v carbonic g
latex. C trong i ki k kh c vi khu ph h protein t ng m t ra
m s ch ph ti m v t m latex.
9
1.2 SỰ ĐÔNG ĐẶC LATEX [13]
1.2.1 Bản chất của sự đông đặc latex
B ch li quan m thi kh n t i
c h t cao su trong latex b l th tr b m c h t n.
Kh n t i h t cao su l do h th tr b m m l
protein n c h cao su mang i t ph t protein . C tr
ph t protein l t h acid amin c c th t qu:
NH
2
-R-COOH
V -NH
2
l g amin; -COOH l g acid; -R- l m m hydrocarbon. Khi
trong m dung d i n bi hi tr th c b i t:
NH
2
-R-COOH <=>
+
NH
3
-R-COO
-
Khi trong m dung d acid:
+
NH
3
-R-COO
-
<=>
+
NH
3
-R-COOH
Khi trong m dung d ki:
+
NH
3
-R-COO
-
<=> NH
2
-R-COO
-
M s ph t acid amin c c t nh R kh ph t n c c t
i v dng ch l nhau d c ph t mang in t. Do c ph
t protein c mang m i t x , khi h th l b m c m h t cao
su th l cho h t cao su c kh n t i.
Qua c ph th nghi, x i i h c
lo latex cao su l tng ng pH = 4,7. Khi t t trong dung d c pH > 4,7
th c h t cao su mang i t (c g -COO
-
chi u th) v ng l khi
pH < 4,7 th c h t cao su mang i t dng (c g NH
3
+
chi u th).
C h t cao su latex ti m pH tng ng 7 mang i nh tr
h a s c th nh t. Ch s t i h t cao
su t ra l t i gi c h t n t th giao tr
kh cho hi t x ra. M kh c ph t protein c c t h
n m gi cho c ph t xung quanh m v ph t n
ch l s va ch gi c h t, c l y t Do , khi
hai y t c b b ph v th s g ra hi t
10
1.2.2 Các phƣơng pháp làm đông đặc latex
Đông đặc tự nhiên
Latex ti n ngo tr s t nhi . M c t qu ng
ta th nh hi t n l do nh nguy nh chnh sau:
- C enzyme hay vi khu t d t nh ch c t latex phi cao su
d vi l gi latex g hi t nhi.
- Ngay t l c m latex c ch anhydride carbonic m h l v
ti t t l (do s kh ) l gi pH.
- D t d protease (nh trypsin, peptidase ...), protein b
dehydrat h v nh th latex s b tr hay nung n l.
- M s t nh v g kh l gi pH. N ta gi
pH b 8 nh x, s x ra. l do c lipid ph h
phosphotid, lecithid b dehydrat h b enzyme. D s th l savon
kh tan (alcalinoterreuz) thay th l protein c h cao su v g
Đông đặc bằng cồn
Khi ta cho v latex m l c s l cho latex b
nh l do t d kh n . R c n cao (96%) l m ch kh
n m, cho n khi th h trong serum n s h th tr s h
n b th protein b quanh c h t cao su. Ch m y t v i
t th kh b t cho latex v s ra.
Đông đặc bằng cách khuấy trộn
Khi khu tr m v k d latex s v khu l
cho n trung b h ph t cao su t khi s
kh ch t i v v hi h l protein h n. N cho
th v latex ch c t d l gi nh oxid k th s
d trong c nghi ch t
ch g l m giai o t m t.
11
Đông đặc bằng acid
l th d v hi qu nh. Acid khi
latex s c t d l gi pH v gi cho latex t i
(khi s t i kh c n v
Khi ta cho acid v latex, s x ra nhanh ch nh kh ph
l ngay l t m n sinh ra v m t tng . N ta cho acid v qu nhanh
v qu i i s x ra. Khi c h t cao
su s mang i t dng, mu v latex th ch c b sung
th ki a pH v i i.
Trong c nghi cao su, ng ta th d acid formic (l d 0,5%
theo kh l latex) v nh l acid acetic (li d 1%) v ch t ra kinh t v
ph bi. Th ra m acid h , g u hi.
Hi nay, h h c c s n ta
m b acid acetic. Do , nhu c v cung l
acid n cho ng cao su l r l.
Hình 1.1. Sự thành lập các vùng theo độ pH
8 9
V latex
(kh
6 7 5 10 4 pH 2 3 1
V latex b
bi di
V latex
(kh
12
Đông đặc bằng muối hay chất điện giải
Hin nay ta bi r l khi cho m d mu v latex v th t t d, g
ch i gi cho v v tr h s k ch
g sau: ph t th giao tr b kh i t do s h i
t ngh v s k t sinh ra sau s kh m i t.
Tr s k ( c) thay t theo latex v b ch , ch y
l mu cation b v i t h t cao su l . T d m
hi t kh m i t n n t theo h tr t kh th c
c ion ki K
+
, Na
+
(nh mu NaCl). N ch c th x ra
v c ion Ca
++
, Mg
++
, Sr
++
, Ba
++
v c nhanh h n v ion Al
+++
.
h anion mu t s kh k. Th t
nh mu nitrate calcium hay chloride calcium,
chloride magnesium, sulfate magnesium v sulfate nh.
Latex kh ph lu lu nh v t d . Ch h
latex th t (dialyse - latex b l m ph l ch gi) b h
d t d . Nh yu t nh m, tu c cao su, t ch v
canh t v.v... h t t ch kho ch h t
s
Đông đặc bởi nhiệt độ
Latex c th b l l, khi h nhi t - tr l
nhi b th n s c l do nhi qu th ph
v h thg h thu n c h n h nh kh
d trong th t, b v vi l l ph k d t 15 ng th s
c th x ra.
V ch h h kh c t d g t latex nhi b th, nhng
l c t d g l, nh ch n g l ch nh nhi
(agents thermosensible). Tr h ti bi l khi latex c m ion k v ion
ammonium; khi n , chg t th ion dng ph h Zinc ammonium g
13
1.3 QUY TRÌNH ĐÁNH ĐÔNG MỦ CAO SU
1.3.1 Mô hình sản xuất mủ cao su kết hợp quy trình sản xuất acid acetic
1.3.2 Các bƣớc trong quy trình đánh đông mủ cao su
Thu nhận và sơ chế latex cao su :
c ch h m c th s m ki dung
t t 20-30l. Sau trung v m xe b c dung t t 1,5-5 m
3
v
v n s xu. Khi thu nh m b c d m l dung
d ammoniac 3% ho h h ammoniac v acid boric.
Đồng nhất mủ tại nhà máy :
Khi t n m t b lg t 10-20 m
3
nh m
nhi ngu kh nhau b c x v m chi m
khu quay tr v v t ch.
Thu nhận và sơ chế latex
Vận chuyển latex tới nơi sản xuất
Đồng nhất latex tại nhà máy
Lọc sạch tạp chất
Chế biến cao su thành phẩm
Xác định hàm lƣợng cao
su khô DRC
Đánh đông mủ cao su
Rửa sạch và sấy khô
Acid acetic
Hình 1.2 Mô hình quy trình đánh đông mủ cao su
14
Trong giai o n m latex
s , th nh
b lg ch kh c trong
m. Vi l gi n ch
kh ammoniac s gi ti
ki l acid trong giai o
m. Sau , dung d
x h l ch kh DRC
(Dry Rubber Content) v l ch khg c l.
Quy trình lọc mủ
M sau khi khu tr s i qua m thi b l. M
c vi n l nh gi l c h m trong khi chuy ch v c m v
c, l, v, c ch l l l trong m. Th th th c c s ch bi nh d
cc lo r l gi (kho 20 l/inch) hay qua l l c m d h (60-80
l/inch). T cc nh m c c su l th th d m l quay tr.
Quá trình xử lý đông đặc mủ cao su
nay t n ta c nhi ng nh
chung c nh l:
- Phƣơng pháp đánh đông trong bể hợp :
Hình 1.3. Bể khuấy trộn mủ latex
Máy khuấy
Van đóng mở
Hình 1.4. Bể đánh đông dạng bể hợp có vách ngăn
(a). Dạng vách ngăn không xen kẽ (a). Dạng vách ngăn xen kẽ
15
B k c dung t kho 1500 l, x b xim b trong c
tr l ch th. Trong b l c v ng x b h kim
ch th v kh r, kho c gi hai v t 5-10 cm, c hai d v ng:
v ng xen k (h 1.4a) v kh xen k (h 1.4b).
h tr v acid s a v b theo m d, m s v
l ra nh c m s g b.
- Phƣơng pháp đánh đông trong mƣơng dài :
ch
v c m v
l mng
n c chi d t 10-
20m, n nhau
vi kho c l 20cm.
Mng c b r v s
kho 40cm. Kh m l nh cho n v l cao
t mng. l r nh, th th
th c t 3,7-10 kg acid acetic nguy ch cho 1t
cao su th ph (t l 1%).
- Phƣơng pháp đánh đông bằng máy ly tâm
l kh c nh
m t nh g ly t kt t c
h t cao su trong d latex khi n qua m m ly t c s v quay
l. Sau ly t c ph t cao su kh h t d
v ph d serum (n v c ch h tan) s bs ph
m ly t.
Làm sạch, sấy khô và chế biến thành phẩm
s th t kh h t d v
cho v m b n r s. Sau , c t v m l
s b h n s kh. T t lo s ph ch bi th c
nh quy tr ch bi kh nhau nh x kh t m t x kh (RSS), cao su
Creps, cao su c... Cu c l g bao b th ph.
Hình 1.5. Bể đánh đông dạng máng dài
16
1.3.3 Ý nghĩa của việc thiết kế một phân xƣởng sản xuất acid acetic theo
phƣơng pháp sinh học phục vụ cho chế biến mủ cao su
Hi nay, h h c ch bi t n ta
d m d l ch y v h ph
t . V s l cao su ng c t cao, bi n
2004 ng cao su ng su cao nh v t s l 270000 t, trong xu
kh 250000 t cao su th ph qua c th tr ch , ch , ch
M v bi l Trung Qu. Vi Nam hi ang l n th 6 th gii v s
l v th 4 v ch bi, xu kh cao su th ph. Nh v,
l cao su 270000 t th c 2700 t acid acetic nguy ch m v i ki
n ta hi nay th ph nh to b lg acid acetic tr t c n kh. Qua ,
th r nhu c ch bi r l.
gi quy tri nhu cu acid acetic trong ng cao su c x d th
c m h ph x c t c c s ch bi cao su. Vi x
d c ph x n ngay t n em l c l l:
- Hi nay, n ta cha th x d m nh m
quy m l do h ch v m c ngh v v t qu l. Do , vi x d
c m h nh ph h v i ki c s ch bi cao su l ph h.
- X d c m h tr nhu c t n s gi t t
linh ho trong vi x n su h d tr n l i
. Kh nh v c c th ch trong vi l ch nguy li
acid acetic ty theo i ki v nh .
- Ch cung acid acetic gi l gi chi ph
gi gi th s ph v l t t ch ph tr th tr.
C th th r x d c m h c nh m
ch bi ngh th ti v m kinh t c nh chi l ph tri
cao su n ta hi nay. Do , vi c lm nh hi nay l nghi c v
x d quy tr c v h
nh, ph h v ta.
17
CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ACID ACETIC
2.1 TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA ACID ACETIC [17]
2.1.1 Các tính chất hóa lý của acid acetic
Tính chất vật lý
Acid acetic (Ethanoid acid) c c th ph t CH
3
COOH, kh l ph
t 60,5 kg/kmol, l m ch l kh m, c m h, v chua, c kh n h
t ; t
nc
=16,63t
s
=118,1t tr d
20
=1,0492; ch s kh x n
b
20
=1,3718;
nh 20 1,21.10
-3
Ns/m
2
. Acid acetic l acid y c h s ph ly nhi
25 k=1,75.10
-5
.
Acid acetic tan trong n v cc dung m th (r, acetol, chloruafol,
dichloethane...) v l dung m t cho nhi h ch h c (nh, tinh du...). Acid
acetic c t d ph h da, g b, m nhi kim lo v h kim, h tan
t nhi ch v c.
Tính chất hóa học
t ch h h b s c m c nh
carboxyl trong ph t. Acid acetic c kh n trung h c base, oxit base, acid
carbonic ra kh mu .
CH
3
COOH CH
3
COO
-
+ H
+
2CH
3
COOH + Ca(OH)
2
(CH
3
COO)
2
Ca + 2H
2
O
2CH
3
COOH + CaO (CH
3
COO)
2
Ca + H
2
O
2CH
3
COOH + CaCO
3
(CH
3
COO)
2
Ca + CO
2
+ H
2
O
C kim lo t do c th thay th hydro trong acid acetic:
CH
3
COOH + Na CH3COONa + 1/2H
2
acid cromic, permanganat kali.
T ch n tinh ch acid acetic ra kh c t ch h c. Hi
acid c th ch nhi 400 khi un n qu 420 h n b ph
h th aceton, cacbonic v n.
2CH
3
COOH (CH
3
)
2
CO + CO
2
+ H
2
O
18
Khi c m c mu h acid acetic b ph h m t
300 th methanol v oxit cacbon:
CH
3
COOH CH
3
OH + CO
H acid acetic ch trong kh kh v ng l s xanh t th cacbonic
v n ch n c c ch x t v x ra nhi tr :
CH
3
COOH + 2O
2
2CO
2
+ 2H
2
O
Acid acetic t v c acid m th h ch k d [CH3COOH].X,
trong X l cantion acid; khi pha lo th ph v anhydrid sunfuric t th
sunfo acetic v acid nitric b kh t th acid diacetylnitric.
CH
3
COOH + H
2
SO
4
[CH
3
COOH].[SO
4
H
2
]
CH
3
COOH + SO
3
CH
2
SO
3
HCOOH
CH
3
COOH + HNO
3
(CH
3
COO)
2
N(OH)
3
2.1.2 Các ứng dụng của acid acetic
Acid acetic c gi tr k thu to l, n r trong h h
t h h c v nhi l v c nghi kh. C
c s ph b b 1.
Bảng 2.1. Các ứng dụng của acid acetic và các sản phẩm của nó
C s ph s c
(ch bi tr ti t acid acetic)
C s ph th c
(ch bi t c s ph s c)
- D , d ph, dung m
- Mu, m l Sunfua
- Chlo acid acetic
- Chlo acetyl, ketan
- Anhydrid acetic
- Acetat cellulose, Acetat gluco
- Polyvinyl acetat
- C ch
- Ch c m, d ph, th ph
- S m, m phim kh ch
- Thu s tr v di c
- Thu nhu hu c, kh b m
- C ch th, c lo verni
- Th tinh kh v
- C ch d v phim
- Keo t m cao su
19
2.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP SẢN XUẤT ACID ACETIC [20]
nhi nhau, nh ch y
b b :
- h
- g
- h
- sinh
2.2.1 Sản xuất acid acetic bằng phƣơng pháp hóa học
Nguy li C
2
H
2
, C
2
H
5
OH hay C
2
H
4
cho ti h qu tr t
h c x t s acetaldehyd. Sau , em oxy h acetaldehyd nh c x
t nhi v su cao s :
+ H
2
O
CH
2
= CH
2
+
2
Giai o oxy h acetaldehyd th acid acid acetic d x t Mangan,
-80 i ch acid c hi su cao.
hi nay d ngu nguy li t metanol v CO b
.
CH
3
OH + CO CH
3
COOH
c gi tr th t kh cao nh do t nhi s ph ph
n l gi hiu su ph l nhi t ch c khi c c
ch h n kh s d trong ch bi th ph.
CH
3
CHO
CH
3
COOH
+O
2
20
2.2.2 Sản xuất acid acetic bằng phƣơng pháp hóa gỗ
- Sản xuất acid acetic từ bột gỗ
Trong qu tr ch g cho bay h l i qua n v
acid acetic (d mu Canxi acetat) tan, k t c v c h ch kh g l
b gi g. Ph h b gi g b H
2
SO
4
hay HCl sau l s v thu acid
acetic b c ch c.
- Sản xuất acid acetic từ giấm gỗ
th ph g g, l dung d n c ch
acid acetic, metanol, h v m s h ch h c kh v h l c ch t
thu v gi g, tu th v ... T gi g, t tic b
mu kim lo hay b m trong c qu tr t tr ti.
- Tách acid acetic trực tiếp từ nƣớc ngƣng khi chƣng gỗ
t acid acetic t b gi g c ti t nhi v li ph, nhi li v
n l kh l . Do , ng ta t c t acid acetic tr ti t n ng
khi ch g. Sau khi ng t h ch g, l v t :
- L nh tr l ch l ch l acid acetic kh k.
- L d ch l nh do acid acetic c v m s ch kh keo t l,
em gia c n ng nhi ch kh.
2.2.3 Sản xuất acid acetic bằng phƣơng pháp hỗn hợp
ra c v s ph tri d v h g
nh t d nh ph li , n cao hi qu kinh t c ng n.
M v qu tr nh sau:
- Oxy h c hydrocacbon th nh propan, butan s t th acetaldehyd,
formandehid, aceton v c s ph khoxy h c x t th
acid acetic
- Trong qu tr li t than v kh t nhi s
acid acetic v m s s ph kh.
- D ph g b acid (hay mu acid) c v m s
ch kh nhi v su nh s cellulose v dung d g
nhi ch nh acid acetic, ethanol... em l men dung d n v t acid acetic t
dung d len men n.
21
2.2.4 Sản xuất acid acetic bằng phƣơng pháp sinh hóa
Vi qu tr c vi sinh v tham gia , bia, mu
d, l tng, l gi ... ph hi v s d t xa x.
cu th k XVII, con ng ph hi ra vi sinh v nhng th t ph sau nh
c hi l lao c nh b h Louis Pasteur th khoa h v vi sinh m ch th
ra i.
Ng nay trong c l v khoa h k thu n chung v k thu th phm
n ri, ng vi sinh v v ang l c s cho nh quy tr lo
th ph, d ph... c gi tr cao, ch l t.
Vi sinh v c kh n ph tri k di v c kh t hi c
h nh nh c enzyme c trong c th ch. Nh c enzyme
n, nhi h r kh x ra i ki b th v su, nhi
, pH v x ra v t r cao. Kh nh v c th
t d ngay v n r th ch m sinh ra c s ph ph, ch v
v m n t i ki thu l cho vi ti h c quy tr
.
Tr c s c c trnh nghi c ph hi ra nhng t
v, bi l t sinh t h cao, vi sinh v ng c r
v nhi ng m nh sinh t h h c
acid h c, sinh t h c thu kh ch ph enzyme...
B c s ph tri vi sinh v h, c ngh
ng c thi v quy tr c ngh v
nh ch vi sinh v c kh cao.
th ch l qu tr oxy h c h ch hu c c trong m tr
nu c th r ethylic, r sau r ethylic s ti chuy
th nh vi kh acetobacter khi c m tr t
nay c b :
-
-
-
- h
22
2.2.5 Phân tích và lựa chọn phƣơng pháp sản xuất acid acetic
Trong b , th gi chi
u th nh l h h h (nh l c n ph tri) do c hi
qu kinh t cao, thi b g nh, n su cao s ph c n cao v t ch.
h v giai o th d, ch c quy tr n
r do t kinh t th, h th t g ch
th s c l t nh n c s l g l (nh c n ).
Vi Nam, ch th v
h v h v ch th c y c v m k
thu g c gi h v m
qu tr v l g nhi kh kh v m nguy li g
n c th tri khai t n ta.
Trong khi , qu tr b vi sinh v c n ta t r l
, n tr th m s ph th v trong n.
Ngu gi kh d trong c nh gi cho ch
l r t. Vi s ph: tinh b, m r, n tr c
gi ta t d nguy li s c t ch ph ph
t ng kh (nh n nghi ph...). Qua c c th b v
m tr kh b nhi, duy tr c b sinh th. Nh v, n ta c n t
c b v v v tr khoa h k
thu hi nay th ho to c th thi k m quy tr acid acetic.
T nh ph t, so s c u i v nh i
n nh tr, c nh gi t h ti b khoa h k
thu trong n cho th vi l ch l
th .
23
2.3. SẢN XUẤT ACID ACETIC BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH HÓA
2.3.1 Quá trình lên men acid acetic
qu tr oxy h - kh sinh h thu n l v c ch trung
gian. M qu trh mu ti h h ph cung c m ngu n l
c thi. th hi c ho s nh sinh tr, sinh s v ph tri
m, vi sinh v c h ph c n l. N l s ra trong
qu tr C ch l d d h n t tr
trong c m cacbon v ph ra trong c do s chuy
electron t m n l n sang m n l kh.
Nguy li ban tr nhg h ch hu c cao ph
t nh tinh b, polysaccharide, lipip, protein... v nh ch v c cho s s.
N nguy li ch tinh b ph qua ba giai o chuy h:
- Giai o m : chuy tinh bt th
- Giai o hai : chuy th c
- Giai o ba : chuy c th acid acetic
N nguy li ch th ch qua hai giai o hai v ba
N ti t nguy li l c c t i ki thu l
vi khu chuy c thh acid.
C x ra trong c qu tr nh
chuy hydro. Nh s chuy hydro c tng ng v s chuy electron, v
nguy t hydro c th t ra th proton H
+
v electron. C enzyme x t cho
qu tr t nguy t hydro kh c ch g l enzyme dehydrogenase.
Trong qu tr , r th acid acetic.
, s chuy hi nh s xu hi
Adenine Dinucleotide Phophat d oxy h th
NADPH
2
qua chu h thu nh n l, song c ch kh
b ph gi ho to n l qu tr oxy h kh ho to.
24
2.3.2. Bản chất sinh hóa của quá trình lên men acid acetic
qu tr oxy h r ethylic th acid acetic nh c
acetic) x t trong i ki hi kh. Phng
tr t qu tr :
C
2
H
5
OH + O
2
= CH
3
COOH + H
2
O + 177Kcal (1.1)
x . chuy h th acid acetic,
ru v oxy ph th v . Khi c enzyme oxy h
s tham gia oxy h r th
th s thot ra kh tan trong dung d m tr (xem h 2.1).
, qu tr oxy h x ra r ph t ph tri qua ba
giai o. Ba giai o t nh sau:
C
2
H
5
OH + O
2
CH
3
CHO + H
2
O (1.2)
CH
3
CHO + H
2
O CH
3
CH(OH)
2
(1.3)
CH
3
CH(OH)
2
+ O
2
CH
3
COOH + H
2
O (1.4)
CH
3
CHO: Acetaldehyd ; CH
3
CH(OH)
2
: Hydrate acetaldehyd
i n lu l, khi m tr r th n acetic s tham
gia qu tr oxy h acid acetic th CO
2
v H
2
O thu nh n l d cho
qu tr sinh trg v ph tri
CH
3
COOH + O
2
CO
2
+ H
2
O (1.5)
l s oxy h r c h cho qu tr . Ch v th trong d
ng ta c l m l c khog 0,3-0,5% n c
th m kh m l.
CH
3
COOH
CH
3
COOH
C
2
H
5
OH
CO
2
M tr
M tr
Hình 2.1. Quá trình oxy hóa rƣợu thành acid
25
2.3.3 Các phƣơng pháp sản xuất acid acetic bằng cách lên men
Y t quan tr t quy hi su v n su
tic ch l b m ti x gi kh, c ch v t b
vi sinh v. Hi nay, c b c :
Phƣơng pháp chậm
l truy th Ph. Qu tr
men x ra b m ti x pha gi kh d kh kh (b m tho)
trong nh th k nh sau:
Th dung t 0,25-
0,3 m
3
b g s v c h tang tr,
gi c th vang (xem
h 2.2). Nguyn li ng l n
nho gi
Acetobacter orleaneuse. ti m
l gi ti ch l cao (kho
1/5 th t th acid h v sau d v
1/2 ho 2/3 th t. Ti h nhi th. Qu tr
k th sau v tu, khi h l 5-6%, h l c c l
kho 0,2-0,3%. H l n l kh th r c kh n b oxy h ti, l gi
acid. Do , gi xong ph v ti th ngay.
ch y th ph, v gi l ra c m th
r tr, n acid v ph. Tuy nhi n su do th gian
d, thit b c k.
Phƣơng pháp nhanh (phƣơng pháp Đức)
t m ti x pha gi l, kh v vi sinnh v l
nh b sung v li b trong thi b n n su v hi su cao h, kh ph
i y .
ng ta t d ch qua th
men (g l generator), b trong v li b c m vi khu tr b m,
kh kh i ng chi t d l, d h nhanh nh vi khu.
Hình 2.2. Thùng lên
men giấm theo phƣơng pháp chậm
26
N generator cao, i ki nh
ch t th ch c cho d
qua th m l c th
thi b.
u i: th ; thi b
gi, n su cao, ; s ph c n
cao 11-12%. Nh i: hi su kh cao,
ph ch v li b ph h.
Phƣơng pháp chìm (phƣơng pháp sục khí)
kh kh qua kh d li s t
th m th huy ph vi pha r l vi khu gi; pha l l d
ho th gi r c hi su cao, t
thi l 91-92%, c n kh ch t i ki v h c th t 98-99%.
Ngo ra, c acetator cho n
su cao h hai l so v
nhanh. N
qu n ch
kh sinh, men b m. Tuy c nh
u i l nh m g m
r do nhu c ph
t b, t kh cao
v vi h ph c oxy li t
trong qu tr
Phƣơng pháp hỗn hợp (phƣơng pháp lai)
l ch. Ng ta thi k
m h th 3 ph: ph tr l l vi sinh v, ho nh
; ph d l m th ch ph dung d
men ph tr ch xu (gi thi b );d c l h th th
kh m; kh s qua ph dung d n r chuy ng l ph tr.
M tr v
Kh kh ra
Kh kh v
D
Hình 2.4. Thiết bị lên men
theo phƣơng pháp chìm
M tr v
Kh kh ra
Kh kh v
S ph ra
Hình 2.3. Thiết bị lên men
theo phƣơng pháp nhanh
Thu s ph
27
Khi ng cung c oxy qua b ph
s kh (khi ngu i b ng ng) v
kh h vi khu v l c
van th kh trong thi b ra v
kh kh v nh th kh t nhi, do
m n tr v kh b
ch.
kh ph nh
i v u i p
nhanh v ch, trong u i l nh l
hi su cao, n acid thu nh trong kho -12%.
Chọn phƣơng pháp lên men
do c nhi nh i nh n tr n khi l ch
tr kh d .
tuy c nhi u i nh trong t h hi nay Vi Nam
ch th i theo h n ph t t h i ng thi h, tr
khoa h k thu c h ch kh th nghi ng kh khe
v th s v t ph t ph l s kh kh nh t ch, d m l
cho kh kh b t nhi sau khi i qua m n qu, ...
h v nh h kh khe h nh n v c m s
v m hi nay ta kh n, ch h nh v n kh l kh, b ph
ph ph kh m c li t v .
tri v ho thi
tr cao g 100 n qua. V c nh u i nh th , y
c v thi b v k thu kh cao ta c th g nhi m
tr. V v, h l nh trong giai o hi nay v trong tng lai g l n
T
M tr v
Kh tho ra
V li b ch
vi khun
D
Kh v
Thu s ph
Hình 2.5. Thiết bị lên men
theo phƣơng pháp hỗn hợp