Khóa luận Nghiên cứu lên men acid acetic bằng dịch ép trái điều
BÙI HOÀNG VĂN, Đại học Nông Lâm TP. Hồ CHí Minh. Tháng 9/2005. “NGHIÊN CỨU LÊN MEN ACID ACETIC BẰNG DỊCH ÉP TRÁI ĐIỀU”. Hội đồng hướng dẫn: TS. TRỊNH VĂN DŨNG Đề tài thực hiện trên đối tượng là quả điều. Hiện nay, ở nước ta diện tích trồng điều tăng rất nhanh do nhu cầu về chế biến hạt điều tăng. Nhưng lượng hạt điều thu hoạch chỉ chiếm khoảng 15%, trong khi 85% còn lại là quả điều thì không được tận dụng một cách có hiệu quả. Quả điều có hàm lượng đường, khoáng vi lượng, đa lượng và hàm lượng vitamin rất thích hợp cho lên men. Tuy nhiên, trong quả điều có chứa lượng tanin lớn (0,2 – 0,4%) ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượng sản phẩm nên cần phải được loại bỏ. Phương pháp lên men giấm sử dụng trong đề tài là: phương pháp chậm và phương pháp nhanh. Trong đề tài sẽ khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả lên men trong quá trình sản xuất. Trong phương pháp lên men nhanh có sử dụng vật liệu bám cho vi khuẩn giấm là phoi gỗ sồi. Tuy nhiên, ở Việt Nam thì không có gỗ sồi. Cho nên chúng tôi khảo sát khả năng thay thế của thân tre làm vật liệu bám cho vi khuẩn giấm. Những kết quả đạt được: - Hàm lượng gelatin thích hợp nhất để tách tanin ra khỏi dịch ép quả điều là 1,5g/l. - Hàm lượng tanin có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả lên acid acetic. - Hàm lượng chất khô (độ Brix) trong dịch lên men thích hợp nhất là 9%. - Phương pháp lên men nhanh có thời gian lên men ngắn hơn nhiều so với phương pháp chậm. - Lưu lượng lỏng thích hợp nhất cho quá trình lên men giấm theo phương pháp lên men nhanh là 80 ml/phút.
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Khóa luận Nghiên cứu lên men acid acetic bằng dịch ép trái điều, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NOÂNG LAÂM TP.HOÀ CHÍ MINH
BOÄ MOÂN COÂNG NGHEÄ SINH HOÏC
*************
KHOÙA LUAÄN TOÁT NGHIEÄP
NGHIEÂN CÖÙU LEÂN MEN ACID ACETIC
BAÈNG DÒCH EÙP TRAÙI ÑIEÀU
Ngaønh hoïc: COÂNG NGHEÄ SINH HOÏC
Nieân khoùa: 2001 – 2005
Sinh vieân thöïc hieän: BUØI HOAØNG VAÊN
Thaønh phoá Hoà Chí Minh
Thaùng 9/2005
BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NOÂNG LAÂM TP.HOÀ CHÍ MINH
BOÄ MOÂN COÂNG NGHEÄ SINH HOÏC
*************
NGHIEÂN CÖÙU LEÂN MEN ACID ACETIC
BAÈNG DÒCH EÙP TRAÙI ÑIEÀU
Giaùo vieân höôùng daãn: Sinh vieân thöïc hieän:
TS.TRÒNH VAÊN DUÕNG BUØI HOAØNG VAÊN
Thaønh phoá Hoà Chí Minh
Thaùng 9/2005
i
LÔØI CAÛM TAÏ
Chuùng toâi xin chaân thaønh caûm taï:
Ban Giaùm hieäu tröôøng Ñaïi Hoïc Noâng Laâm thaønh phoá Hoà Chí Minh, Ban chuû nhieäm Boä Moân Coâng ngheä sinh hoïc, cuøng taát caû quyù thaày coâ ñaõ truyeàn ñaït kieán thöùc cho toâi trong suoát quaù trình hoïc taäp taïi tröôøng.
TS. Trònh Vaên Duõng – giaûng vieân Tröôøng Ñaïi hoïc Baùch Khoa TP.Hoà Chí Minh ñaõ heát loøng höôùng daãn toâi trong suoát thôøi gian thöïc taäp toát nghieäp.
Thaày Nguyeãn Só Xuaân AÂn, cuøng taát caû thaày coâ trong phoøng thí nghieäm Boä Moân Maùy vaø Thieát bò – Tröôøng Ñaïi hoïc Baùch Khoa TP.Hoà Chí Minh ñaõ heát loøng giuùp ñôõ toâi trong suoát quaù trình thöïc taäp taïi ñaây.
Chaân thaønh caûm ôn baïn beø thaân yeâu cuûa lôùp CNSH 27 cuøng taát caû caùc baïn ngoaøi lôùp ñaõ ñoäng vieân, giuùp ñôõ toâi trong suoát trong thôøi gian thöïc hieän ñeà taøi naøy.
Sinh vieân thöïc hieän
Buøi Hoaøng Vaên
ii
TOÙM TAÉT
BUØI HOAØNG VAÊN, Ñaïi hoïc Noâng Laâm TP. Hoà CHí Minh. Thaùng 9/2005. “NGHIEÂN CÖÙU LEÂN MEN ACID ACETIC BAÈNG DÒCH EÙP TRAÙI ÑIEÀU”.
Hoäi ñoàng höôùng daãn:
TS. TRÒNH VAÊN DUÕNG
Ñeà taøi thöïc hieän treân ñoái töôïng laø quaû ñieàu. Hieän nay, ôû nöôùc ta dieän tích troàng ñieàu taêng raát nhanh do nhu caàu veà cheá bieán haït ñieàu taêng. Nhöng löôïng haït ñieàu thu hoaïch chæ chieám khoaûng 15%, trong khi 85% coøn laïi laø quaû ñieàu thì khoâng ñöôïc taän duïng moät caùch coù hieäu quaû. Quaû ñieàu coù haøm löôïng ñöôøng, khoaùng vi löôïng, ña löôïng vaø haøm löôïng vitamin raát thích hôïp cho leân men. Tuy nhieân, trong quaû ñieàu coù chöùa löôïng tanin lôùn (0,2 – 0,4%) aûnh höôûng ñeán quaù trình leân men vaø chaát löôïng saûn phaåm neân caàn phaûi ñöôïc loaïi boû.
Phöông phaùp leân men giaám söû duïng trong ñeà taøi laø: phöông phaùp chaäm vaø phöông phaùp nhanh. Trong ñeà taøi seõ khaûo saùt moät soá yeáu toá aûnh höôûng ñeán hieäu quaû leân men trong quaù trình saûn xuaát. Trong phöông phaùp leân men nhanh coù söû duïng vaät lieäu baùm cho vi khuaån giaám laø phoi goã soài. Tuy nhieân, ôû Vieät Nam thì khoâng coù goã soài. Cho neân chuùng toâi khaûo saùt khaû naêng thay theá cuûa thaân tre laøm vaät lieäu baùm cho vi khuaån giaám.
Nhöõng keát quaû ñaït ñöôïc:
Haøm löôïng gelatin thích hôïp nhaát ñeå taùch tanin ra khoûi dòch eùp quaû ñieàu laø 1,5g/l.
Haøm löôïng tanin coù aûnh höôûng lôùn ñeán hieäu quaû leân acid acetic.
Haøm löôïng chaát khoâ (ñoä Brix) trong dòch leân men thích hôïp nhaát laø 9%.
Phöông phaùp leân men nhanh coù thôøi gian leân men ngaén hôn nhieàu so vôùi phöông phaùp chaäm.
Löu löôïng loûng thích hôïp nhaát cho quaù trình leân men giaám theo phöông phaùp leân men nhanh laø 80 ml/phuùt.
iii
Khaû naêng duøng thaân tre laøm vaät lieäu baùm cho vi khuaån giaám .
MUÏC LUÏC
TRANG
Lôøi caûm ôn i
Toùm taét ii
Muïc luïc iii
Danh saùch caùc baûng vii
Danh saùch caùc hình vaø sô ñoà viii
Danh saùch caùc phuï luïc viii
1. MÔÛ ÑAÀU
1.1 Ñaët vaán ñeà 1
1.2 Muïc ñích, yeâu caàu 2
2. TOÅNG QUAN TAØI LIEÄU
2.1 Tính chaát vaø öùng duïng cuûa acid acetic 3
2.1.1 Tính chaát hoùa lyù cuûa acid acetic 3
2.1.1.1 Tính chaát vaät lyù 3
2.1.1.2 Tính chaát hoùa hoïc 3
2.1.2 ÖÙng duïng cuûa acid acetic 5
2.1.2.1 ÖÙng duïng trong ngaønh cao su 5
2.1.2.2 ÖÙng duïng trong ngaønh coâng nghieäp khaùc 5
2.1 Caùc phöông phaùp saûn xuaát acid acetic 6
2.2.1 Saûn xuaát acid acetic baèng phöông phaùp hoùa hoïc 6
2.2.2 Saûn xuaát acid acetic baèng phöông phaùp hoùa goã 7
2.2.3 Saûn xuaát acid acetic baèng phöông phaùp vi sinh 8
2.2.4 Saûn xuaát acid acetic baèng phöông phaùp hoãn hôïp 9
2.2.5 Phaân tích – löïa choïn phöông phaùp saûn xuaát acid acetic 9
2.3 Saûn xuaát acid acetic baèng phöông phaùp vi sinh 11
iv
2.3.1 Quaù trình leân men acid acetic 11
2.3.2 Cô cheá quaù trình leân men acid acetic 11
2.3.3 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình leân men acid acetic 12
2.3.3.1 AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng Oxy 12
2.3.3.2AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä 13
2.3.3.3 Haøm löôïng acid 13
2.3.3.4 Haøm löôïng röôïu 14
2.3.3.5 Caùc chaát dinh döôõng 14
2.3.3.6 Caùc chaát gaây ñoäc vaø caùc kim loaïi naëng 15
2.3.3.7 Chaát löôïng nöôùc pha dòch 15
2.3.4 Caùc phöông phaùp saûn xuaát acid acetic baèng caùch leân men 15
2.3.4.1 Phöông phaùp chaäm 15
2.3.4.2 Phöông phaùp nhanh 16
2.3.4.3 Phöông phaùp chìm 17
2.3.4.4 Phöông phaùp toå hôïp 17
2.3.4.5 Choïn phöông phaùp leân men 18
2.3.5 Choïn chuûng vi khuaån acid acetic 18
2.3.6 Nguoàn nguyeân lieäu saûn xuaát acid acetic 22
2.4 Saûn xuaát acid acetic theo phöông phaùp nhanh 22
2.4.1 Caùc phöông phaùp saûn xuaát acid acetic theo phöông phaùp nhanh 22
2.4.1.1 Phöông phaùp troáng quay 22
2.4.1.2 Phöông phaùp nhuùng 23
2.4.1.3 Phöông phaùp dòch chuyeån 23
2.4.1.4 Phöông phaùp coá ñònh 24
2.4.2 Chaát mang vi khuaån acid acetic 25
2.4.2.1 Yeâu caàu ñoái vôùi chaát mang vi khuaån acid acetic 25
2.4.2.2 Löïa choïn chaát mang 25
2.4.3 Söï hình thaønh vaø phaùt trieån cuûa maøng sinh hoïc treân chaát mang trong
v
Fermenter söû duïng maøng sinh hoïc coá ñònh ñeå leân men acid acetic 26
2.4.3.1 Traïng thaùi vi khuaån acid acetic trong fermenter 26
2.4.3.2 Caáu taïo maøng vi khuaån acid acetic 27
2.4.3.3 Söï phaùt trieån cuûa maøng vi khuaån acid acetic 27
2.4.3.4 Beà daøy maøng vi khuaån acid acetic 28
2.5 Khaùi quaùt veà nguoàn nguyeân lieäu ñieàu 29
2.5.1 Caây ñieàu – ñaëc ñieåm thöïc vaät hoïc cuûa caây ñieàu 29
2.5.1.1 Nguoàn goác vaø teân goïi 29
2.5.1.2 Ñaëc ñieåm thöïc vaät hoïc 30
2.5.1.3 Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa quaû ñieàu 31
2.5.1.4 Tình hình ôû Vieät Nam 32
2.5.2 Hôïp chaát polyphenol – tanin 33
3.5.2.1 Moät soá tính chaát cô baûn cuûa tanin 33
3.5.2.2 Caùc phöông phaùp taùch tanin ra khoûi dòch quaû ñieàu 34
3 – VAÄT LIEÄU, PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU
3.1 Thôøi gian vaø ñòa ñieåm thöïc hieän 38
3.2 Vaät lieäu 38
3.2.1 Thieát bò 38
3.2.1.1 Thieát bò chính 38
3.2.1.2 Caùc thieát bò phuï 39
3.2.1.3 Caùc hoùa chaát vaø duïng cuï thí nghieäm khaùc 39
3.2.2 Nguyeân lieäu 40
3.2.2.1 Gioáng vi khuaån giaám 40
3.2.2.2 Thaønh phaàn moâi tröôøng caáy gioáng 40
3.2.2.3 Nguyeân lieäu traùi ñieàu 41
3.2.2.4 Gelatin 42
3.2.2.5 Phöông phaùp xöû lyù nguyeân lieäu traùi ñieàu 42
3.3 Phöông phaùp thí nghieäm 42
vi
3.3.1 Caáy gioáng 42
3.3.2 Leân men 44
3.3.3 Phöông phaùp laáy maãu vaø phaân tích xaùc ñònh noàng ñoä acid acetic 45
3.3.4 Boá trí thí nghieäm 45
3.3.4.1 Taùch tanin ra khoûi dòch traùi ñieàu baèng gelatin 45
3.3.4.2AÛnh höôûng cuûa haøm löông tanin leân hieäu quaû leân men acid acetic 46
3.3.4.3 Khaûo saùt aûnh höôûng cuûa haøm luôïng chaát kho hoaø tan (ñoä Brix) ñeán hieäu quaû leân men acid acetic theo phöông phaùp leân men chaäm 46
3.3.4.4 Thí nghieäm leân men acid acetic baèng dòch eùp nöôùc traùi ñieàu theo phöông phaùp nhanh 47
3.3.4.5 Khaûo saùt leân men ñoái chöùng giöõa hai phöông phaùp nhanh vaø phöông phaùp chaäm 47
3.3.4.6 Khaûo saùt aûnh höôûng cuûa löu löôïng loûng (ml/phuùt) ñeán hieäu quaû leân men acid acetic 48
3.3.4.7 Khaûo saùt khaû naêng thay theá cuûa thaân tre laøm chaát mang vi khuaån
acid acetic 48
3.4 Phöông phaùp xöû lyù soá lieäu 49
4 – KEÁT QUAÛ VAØ THAÛO LUAÄN
4.1 Hieäu quaû xöû lyù tanin trong dòch quaû ñieàu baèng gelatin 50
4.2 AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng tanin coøn soùt leân hieäu quaû leân men acid acetic 51
4.3AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng chaát khoâ (ñoä Brix) ñeán hieäu quaû leân men
acid acetic 54
4.4 Thí nghieäm leân men acid acetic dòch eùp quaû ñieàu theo phöông phaùp nhanh 56
4.5 So saùnh giöõa hai phöông phaùp leân men acid acetic theo phöông phaùp nhanh
vaø phöông phaùp chaäm 57
4.6AÛnh höôûng cuûa löu löôïng loûng ñeán hieäu quaû leân men acid acetic 59
4.7 Khaûo saùt khaû naêng thay theá cuûa thaân tre laøm chaát mang vi khuaån acid acetic trong phöông phaùp leân men nhanh 62
vii
5 – KEÁT LUAÄN VAØ ÑEÀ NGHÒ 64
6 – TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 66
DANH SAÙCH CAÙC BAÛNG
TRANG
Baûng 2.1: Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa quaû ñieàu 31
Baûng 2.2: Löôïng vitamin C vaø muoái khoaùng trong moät soá loaïi quaû 32
Baûng 3.1: Thaønh phaàn cuûa moâi tröôøng caáy gioáng 41
Baûng 4.1: Keát quaû xöû lyù gelatin trong dòch quaû ñieàu baèng gelatin 50
Baûng 4.2: Keát quaû leân men acid acetic caùc dòch nöôùc ñieàu coù haøm löôïng tanin coøn soùt khaùc nhau 52
Baûng 4.3: Noàng ñoä acid acetic (%) ôû caùc dòch leân men coù ñoä Brix khaùc nhau 54
Baûng 4.4: Ñoä Brix tröôùc vaø sau khi leân men 54
Baûng 4.5: Noàng ñoä acid acetic (%) theo phöông phaùp leân men nhanh vaø ñoä tích luõy acid acetic theo thôøi gian 56
Baûng 4.6: Noàng ñoä acid acetic (%) thu ñöôïc theo phöông phaùp nhanh vaø phöông phaùp chaäm 58
Baûng 4.7: Noàng ñoä acid acetic (%) theo phöông phaùp nhanh vôùi caùc löu löôïng loûng khaùc nhau 60
Baûng 4.8: Keát quaû kieåm tra ñònh tính caùc tính chaát cuûa chaát mang cheá taïo töø tre 63
viii
DANH SAÙCH CAÙC HÌNH VAØ ÑOÀ THÒ
HÌNH TRANG
Hình 2.1: Thieát bò leân men nhanh baèng phöông phaùp troáng quay 23
Hình 2.2: Thieát bò leân men nhanh baèng phöông phaùp nhuùng 23
Hình 2.3: Thieát bò leân men nhanh baèng phöông phaùp coá ñònh 24
Hình 2.4: Bieåu dieãn maøng sinh hoïc baùm treân caùc vaät raén trô 27
Hình 3.1: Vaät lieäu mang vi khuaån acid acetic laøm töø thaân tre 39
Hình 3.2: Nguyeân lieäu traùi ñieàu 41
Hình 3.3: Sô ñoà xöû lyù nguyeân lieäu traùi ñieàu 42
Hình 3.4: Thaùp leân men tröôùc vaø sau khi caáy gioáng vi khuaån acid acetic 43
Hình 3.5: Heä thoáng leân men acid acetic theo phöông phaùp nhanh 44
ÑOÀ THÒ
Ñoà thò 4.1: Hieäu quaû taùch tanin baèng gelatin 51
Ñoà thò 4.2: Ñoà thò bieåu dieãn noàng ñoä acid acetic (%) do leân men caùc dòch nöôùc quaû ñieàu coù haøm löôïng tanin coøn soùt khaùc nhau 52
Ñoà thò 4.3: Ñoà thò bieåu dieãn noàng ñoä acid acetic töø ngaøy thöù 4 ñeá ngaøy thöù 9 53
Ñoà thò 4.4: Noàng ñoä acid acetic (%) do leân men nhanh theo thôøi gian 55
Ñoà thò 4.5: Ñoä tích luõy acid acetic theo thôøi gian 57
Ñoà thò 4.6: Noàng ñoä acid acetic theo phöông phaùp nhanh vaø phöông phaùp
chaäm 58
Ñoà thò 4.7: Ñoà thò bieåu dieãn noàng ñoä acid acetic theo thôøi gian ôû caùc löu löôïng loûng khaùc nhau 61
Ñoà thò 4.8: Ñoà thò bieåu dieãn aûnh höôûng cuûa löu löôïng loûng ñeán keát quaû leân men acid acetic theo phöông phaùp nhanh 62
DANH SAÙCH CAÙC PHUÏ LUÏC TRANG
Phuï luïc 1: Phöông phaùp phaân tích xaùc ñònh noàng ñoä acid acetic 68
Phuï luïc 2: Phöông phaùp xaùc ñònh haøm löôïng tanin 69
1
MÔÛ ÑAÀU
1.1 Ñaët vaán ñeà
Acid acetic laø moät hoaù chaát coù giaù trò kinh teá cao, noù ñöôïc öùng duïng nhieàu trong coâng nghieäp nhö: coâng nghieäp toång hôïp höõu cô, coâng nghieäp thöïc phaåm, coâng nghieäp cheá bieán muû cao su,… cho neân nhu caàu ngaøy caøng taêng. ÔÛ nöôùc ta hieän nay, vieäc saûn xuaát acid acetic chuû yeáu chæ baèng phöông phaùp truyeàn thoáng vôùi qui moâ nhoû phuïc vuï cho coâng nghieäp thöïc phaåm. Vôùi qui moâ naøy thì khoâng theå ñaùp öùng ñöôïc nhu caàu ngaøy caøng taêng ôû nöôùc ta trong caùc ngaønh coâng nghieäp, nhaát laø ngaønh coâng nghieäp cheá bieán muû cao su. Vì theá vieäc tìm kieám phöông phaùp ñeå naâng cao hieäu quaû trong saûn xuaát acid acetic laø ñieàu caàn thieát.
Nguoàn nguyeân lieäu ñeå saûn xuaát acid acetic raát phong phuù nhö: maät ræ, nöôùc hoa quaû chín, tinh boät, coàn vaø caùc loaïi coù chöùa cellulose nhö goã,…. Vieät Nam laø nöôùc noâng nghieäp coù khí haäu nhieät ñôùi neân caùc nguyeân lieäu naøy raát doài daøo, ñaëc bieät laø quaû ñieàu. Ñieàu ñöôïc troàng chuû yeáu ñeå laáy haït, nhöng haït chæ chieám 15% khoái löôïng caû traùi ñieàu coøn phaàn traùi chieám tyû leä lôùn (85%) nhöng khoâng ñöôïc söû duïng moät caùch coù hieäu quaû. Nöôùc eùp quaû ñieàu coù haøm löôïng ñöôøng, khoaùng vi löôïng, ña löôïng, caùc vitamin cao raát thích hôïp cho caùc quaù trình leân men vi sinh, vì theá coù theå duøng ñeå saûn xuaát acid acetic raát thích hôïp. Tuy nhieân, nöôùc ñieàu chöùa haøm löôïng tanin cao (0,2 – 0,4%) aûnh höôûng ñeán söï phaùt trieån cuûa vi sinh vaät, gaây vò chaùt maïnh cho saûn phaåm, cho neân caàn phaûi loaïi boû ra khoûi dòch eùp traùi ñieàu.
Nhaèm muïc ñích naâng cao hieäu quaû saûn xuaát, taän duïng nguoàn nguyeân lieäu doài daøo trong nöôùc (nöôùc eùp traùi ñieàu) vaø tìm kieám vaät lieäu ôû trong nöôùc laøm chaát mang vi khuaån giaám ñeå thay theá cho goã soài trong phöông phaùp leân men nhanh, ñöôïc söï ñoàng yù cuûa Boä moân Coâng Ngheä Sinh Hoïc, Tröôøng Ñaïi Hoïc Noâng Laâm TP.Hoà Chí Minh vaø söï höôùng daãn taän tình cuûa TS. Trònh Vaên Duõng – giaûng vieân Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa TP.Hoà Chí Minh, chuùng toâi tieán haønh ñeà taøi “nghieân cöùu leân men acid acetic baèng dòch eùp traùi ñieàu”
2
1.2 Muïc ñích yeâu caàu
- Khaûo saùt phöông phaùp xöû lyù nguyeân lieäu: taùch tanin ra khoûi dòch eùp traùi ñieàu baèng gelatin nhaèm tìm ra haøm löôïng gelatin thích hôïp, coù hieäu quaû trong xöû lyù nguyeân lieäu cho quaù trình leân men giaám.
- Khaûo saùt leân men giaám töø nöôùc eùp traùi ñieàu theo phöông phaùp leân men chaäm vaø leân men nhanh.
- Khaûo saùt moät soá yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình leân men giaám theo phöông phaùp chaäm vaø leân men nhanh.
- Khaûo saùt khaû naêng thay theá cuûa thaân tre laøm chaát mang vi khuaån acid acetic.
3
TOÅNG QUAN TAØI LIEÄU
2.1 Tính chaát vaø öùng duïng cuûa acid acetic
2.1.1 Caùc tính chaát hoaù lyù cuûa acid acetic
2.1.1.1 Caùc tính chaát vaät lyù
- Acid acetic (ethanoid acid) coù coâng thöùc phaân töû CH3COOH, khoái löôïng phaân töû 60,5 kg/mol. Noù laø moät chaát loûng khoâng maøu, coù muøi haêng, vò chua, coù khaû naêng huùt aåm töø khoâng khí. Nhieät ñoä noùng chaûy 16,63oC, nhieät ñoä soâi 118,1oC, tyû troïng d20=1,0492, chæ soá khuùc xaï nb20=1,3718, ñoä nhôùt ôû 20oC laø 1,21.10-3 N.s/m2, acid acetic laø acid yeáu coù haèng soá phaân ly nhieät ñoäng ôû 25oC laø k=1,75.10-5
- Acid acetic tan trong nöôùc vaø caùc dung moâi thöôøng (röôïu, aceton, cloruafooc,…) vôùi baát kyø tyû leä naøo. Vaø chính noù cuõng laø dung moâi toát cho nhieàu hôïp chaát höõu cô (nhöïa, tinh daàu,…), ñaëc bieät acid acetic hoøa tan toát ngay caû cellulose vaø caùc hôïp chaát cuûa noù, tính chaát naøy khoâng coù ôû caùc acid cuøng daõy ñoàng ñaúng vôùi noù.
- Acid acetic coù taùc duïng phaân huûy da, gaây boûng, aên moøn nhieàu kim loaïi vaø hôïp kim, hoøa tan toát nhieàu chaát voâ cô. Trong dung dòch acid acetic toàn taïi caùc daïng (CH3COOH)2, (CH3COOH)3, söï toàn taïi caùc phaân töû keùp nhö treân laø do caùc lieân keát hydro giöõa caùc phaân töû vôùi nhau. Khi hoøa tan trong nöôùc thì tyû troïng taêng do giaûm theå tích, söï giaûm theå tích lôùn nhaát xaûy ra khi cho1 mol acid taùc duïng vôùi 2 mol nöôùc, nhaän ñöôïc dung dòch chöùa 62,5% acid coù coâng thöùc CH3COOH.(H2O)2.
2.1.1.2 Tính chaát hoùa hoïc
Caùc tính chaát hoùa hoïc cuûa acid acetic ñöôïc qui ñònh bôûi söï coù maët cuûa nhoùm cacboxyl trong phaân töû. Acid acetic coù khaû naêng trung hoaø caùc bazô, oxit bazô, ñaåy acid cacbonic ra khoûi muoái cuûa noù:
CH3COOH à CH3COO- + H+
2CH3COOH + Ca(OH)2 à (CH3COO)2Ca + 2H2O
4
2CH3COOH + CaO à (CH3COO)2Ca + H2O
2CH3COOH + CaCO3 à (CH3COO)2Ca + CO2ä + H2O
Caùc kim loaïi töï do coù theå thay theá hydro trong acid acetic:
CH3COOH + Na à CH3COONa + 1/2H2ä
Acid acetic beàn vôùi caùc taùc nhaân oxi hoùa maïnh nhö cromit, permanganat kali. Tính chaát ñöôïc öùng duïng ñeå tinh cheá acid acetic ra khoûi caùc taïp chaát höõu cô. Hôi acid coù theå chòu nhieät ñeán 400oC, khi ñun noùng quaù 420oC thì hôi naøy bò phaân huyû thaønh aceton, cacbonic vaø nöôùc:
CH3COOH à (CH3)2CO + CO2 + H2O (to > 420oC)
Khi coù maët caùc muoái cuûa acid sunfuric thì hôi acid acetic bò phaân huyû maïnh treân 300oC taïo thaønh methanol vaø oxit cacbon:
CH3COOH à CH3OH + CO
Hôi acid acetic chaùy trong khoâng khí vôùi ngoïn löûa saùng xanh taïo thaønh cacbonic vaø nöôùc:
CH3COOH + 2O2 à 2CO2 + 2H2O (xuùc taùc, to > 300oC)
Acid acetic taïo vôùi caùc acid maïnh thaønh moät hôïp chaát keùp daïng [CH3COOH].X, trong ñoù X laø cation acid, vaø pha loaõng thì phaûn öùng vôùi acid nitric boác khoùi taïo thaønh diacetylnitric
CH3COOH + H2SO4 à[ CH3COOH].[SO4H2]
CH3COOH + SO3 àCH2SO3HCOOH
2CH3COOH + HNO3 à( CH3COO)2N(OH)3
Acid acetic taïo vôùi acid hypocloric phöùc chaát coù thaønh phaàn CH3COOH.HClO4 vaø 2CH3COOH.HClO4, taïo vôùi baäc ba caùc muoái acid coù daïng R3NCH3COOH, ñoàng thôøi noù phaûn öùng vôùi cacbonat amon vaø xyanua|
5
2CH3COOH + H2NCONH2 à 2CH3CONH2 + H2O + CO2
CH3COOH + H2NCN àCH3CONHCONH2
2.1.2 ÖÙng duïng cuûa acid acetic
2.1.2 ÖÙng duïng trong ngaønh cao su
Trong ngaønh coâng nghieäp cao su, acid acetic laø chaát coù vai troø quan troïng duøng ñeå ñoâng tuï muû cao su.
Ñeå baûo veä muû nöôùc khoâng bò ñoâng ñaëc tröôùc khi veà ñeán nhaø maùy cheá bieán, ngöôøi ta cho theâm vaøo muû nöôùc nhöõng chaát choáng ñoâng, thöôøng laø dung dòch NH3. Thôøi ñieåm cho amoniac vaøo muû laø luùc truùt muû vaøo xoâ, thuøng,….Tuyø theo chuûng loaïi yeâu caàu saûn xuaát maø ta choïn caùch ñaùnh ñoâng khaùc nhau.
Muû ñöôïc pha loaõng vôùi nöôùc ñeán noàng ñoä cao su khoâ (DRC) khoaûng 14%, pH = 7. Tuy nhieân, tuøy theo heä thoáng maùy caùn eùp maø coù theå thay ñoåi ñoä pH hoaëc DRC theo yeâu caàu cuûa töøng taám cao su caùn ra.
Sau khi ñaõ pha loaõng vaø khuaáy troän muû, ngöôøi ta theâm vaøo moät löôïng dung dòch acid acetic (coù noàng ñoä 2,5%). Löôïng acid acetic ñöôïc duøng thay ñoåi töø 3,5 - 10 kg/taán cao su khoâ. Trong khi ñaùnh ñoâng phaûi luoân khuaáy dung dòch muû nöôùc ñeå acid phaân taùn ñeàu trong muû. Boït ñöôïc vôùt ñi tröôùc khi cho muû vaøo ñaùnh ñoâng.
ÔÛ Vieät Nam hieän nay, moãi naêm saûn xuaát khoaûng 172.000 taán cao su, nhö vaäy löôïng acid söû duïng laø raát lôùn.
2.1.2.2 ÖÙng duïng trong ngaønh coâng nghieäp khaùc
Acid acetic ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong saûn xuaát nhö: laøm saûn phaåm trung gian ñeå toång hôïp acid monocloacetic, etylacetat, butylacetat, cellulose acetat, aceton, trong coâng nghieäp cao su (ñieàu cheá vinylacetat) toång hôïp nhöïa PVA, trong döôïc phaåm (ñieàu cheá aspirin), trong coâng nghieäp thöïc phaåm (duøng laøm giaám aên, saûn xuaát baùnh keïo,…)
6
Khi caùc ngaønh coâng nghieäp thöïc phaåm vaø hoaù hoïc caøng phaùt trieån thì acid acetic caøng ñöôïc söû duïng roäng raõi, nhaát laø nhöõng naêm gaàn ñaây. Ví duï nhö saûn xuaát maøng tô nhaân taïo treân cô sôû acetat cellulose, caùc chaát taåy maøu, thuoác saùt truøng, döôïc phaåm chaát thôm, nhöïa, sôn, … treân cô sôû caùc muoái vaø daãn xuaát cuûa noù.
Vaø ngaøy nay, acid acetic vaø caùc daãn xuaát cuûa noù ñaõ ñöôïc nghieân cöùu vaø öùng duïng cho caùc ngaønh coâng ngheä nhö saûn xuaát phim aûnh khoâng chaùy, thuyû tinh khoâng vôõ
2.2 Caùc phöông phaùp saûn xuaát acid acetic
Acid acetic ñöôïc saûn xuaát baèng nhieàu phöông phaùp khaùc nhau nhöng chuû yeáu baèng boán phöông phaùp sau:
-Phöông phaùp hoùa hoïc
-Phöông phaùp hoùa goã
-Phöông phaùp vi sinh
-Phöông phaùp hoãn hôïp
2.2.1 Saûn xuaát acid acetic baèng phöông phaùp hoùa hoïc
Töø C2H2 hay C2H5OH, C2H4 tieán haønh toång hôïp coù xuùc taùc seõ thu ñöôïc acetaldehyt, oxy hoùa acetaldehyt nhôø coù xuùc taùc ôû nhieät ñoä vaø aùp xuaát cao seõ thu ñöôïc acid acetic
à CH3CHO CH3COOH
Giai ñoaïn oxy hoaù acetaldehyt thaønh acid, duøng xuùc taùc Mangan, to = 50 - 80oC ñeå ñieàu cheá acid coù hieäu suaát cao.
Phöông ph
