Khóa luận Nghiên cứu lên men acid acetic bằng dịch ép trái điều
TÓM TẮT “NGHIÊN CỨU LÊN MEN ACID ACETIC BẰNG DỊCH ÉP TRÁI ĐIỀU”. 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. - Khả năng dùng thân tre làm vật liệu bám cho vi khuẩn giấm . MỤC LỤC Lời cảm ơn i Tóm tắt ii Mục lục iii Danh sách các bảng vii Danh sách các hình và sơ đồ viii Danh sách các phụ lục viii 1. MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Mục đích, yêu cầu 2 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tính chất và ứng dụng của acid acetic 3 2.1.1 Tính chất hóa lý của acid acetic 3 2.1.1.1 Tính chất vật lý 3 2.1.1.2 Tính chất hóa học 3 2.1.2 Ứng dụng của acid acetic 5 2.1.2.1 Ứng dụng trong ngành cao su 5 2.1.2.2 Ứng dụng trong ngành công nghiệp khác 5 2.1 Các phương pháp sản xuất acid acetic 6 2.2.1 Sản xuất acid acetic bằng phương pháp hóa học 6 2.2.2 Sản xuất acid acetic bằng phương pháp hóa gỗ 7 2.2.3 Sản xuất acid acetic bằng phương pháp vi sinh 8 2.2.4 Sản xuất acid acetic bằng phương pháp hỗn hợp 9 2.2.5 Phân tích – lựa chọn phương pháp sản xuất acid acetic 9 2.3 Sản xuất acid acetic bằng phương pháp vi sinh 11 2.3.1 Quá trình lên men acid acetic 11 2.3.2 Cơ chế quá trình lên men acid acetic 11 2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men acid acetic 12 2.3.3.1 Ảnh hưởng của hàm lượng Oxy 12 2.3.3.2Ảnh hưởng của nhiệt độ 13 2.3.3.3 Hàm lượng acid 13 2.3.3.4 Hàm lượng rượu 14 2.3.3.5 Các chất dinh dưỡng 14 2.3.3.6 Các chất gây độc và các kim loại nặng 15 2.3.3.7 Chất lượng nước pha dịch 15 2.3.4 Các phương pháp sản xuất acid acetic bằng cách lên men 15 2.3.4.1 Phương pháp chậm 15 2.3.4.2 Phương pháp nhanh 16 2.3.4.3 Phương pháp chìm 17 2.3.4.4 Phương pháp tổ hợp 17 2.3.4.5 Chọn phương pháp lên men 18 2.3.5 Chọn chủng vi khuẩn acid acetic 18 2.3.6 Nguồn nguyên liệu sản xuất acid acetic 22 2.4 Sản xuất acid acetic theo phương pháp nhanh 22 2.4.1 Các phương pháp sản xuất acid acetic theo phương pháp nhanh 22 2.4.1.1 Phương pháp trống quay 22 2.4.1.2 Phương pháp nhúng 23 2.4.1.3 Phương pháp dịch chuyển 23 2.4.1.4 Phương pháp cố định 24 2.4.2 Chất mang vi khuẩn acid acetic 25 2.4.2.1 Yêu cầu đối với chất mang vi khuẩn acid acetic 25 2.4.2.2 Lựa chọn chất mang 25 2.4.3 Sự hình thành và phát triển của màng sinh học trên chất mang trong Fermenter sử dụng màng sinh học cố định để lên men acid acetic 26 2.4.3.1 Trạng thái vi khuẩn acid acetic trong fermenter 26 2.4.3.2 Cấu tạo màng vi khuẩn acid acetic 27 2.4.3.3 Sự phát triển của màng vi khuẩn acid acetic 27 2.4.3.4 Bề dày màng vi khuẩn acid acetic 28 2.5 Khái quát về nguồn nguyên liệu điều 29 2.5.1 Cây điều – đặc điểm thực vật học của cây điều 29 2.5.1.1 Nguồn gốc và tên gọi 29 2.5.1.2 Đặc điểm thực vật học 30 2.5.1.3 Thành phần hóa học của quả điều 31 2.5.1.4 Tình hình ở Việt Nam 32 2.5.2 Hợp chất polyphenol – tanin 33 3.5.2.1 Một số tính chất cơ bản của tanin 33 3.5.2.2 Các phương pháp tách tanin ra khỏi dịch quả điều 34 3 – VẬT LIỆU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Thời gian và địa điểm thực hiện 38 3.2 Vật liệu 38 3.2.1 Thiết bị 38 3.2.1.1 Thiết bị chính 38 3.2.1.2 Các thiết bị phụ 39 3.2.1.3 Các hóa chất và dụng cụ thí nghiệm khác 39 3.2.2 Nguyên liệu 40 3.2.2.1 Giống vi khuẩn giấm 40 3.2.2.2 Thành phần môi trường cấy giống 40 3.2.2.3 Nguyên liệu trái điều 41 3.2.2.4 Gelatin 42 3.2.2.5 Phương pháp xử lý nguyên liệu trái điều 42 3.3 Phương pháp thí nghiệm 42 3.3.1 Cấy giống 42 3.3.2 Lên men 44 3.3.3 Phương pháp lấy mẫu và phân tích xác định nồng độ acid acetic 45 3.3.4 Bố trí thí nghiệm 45 3.3.4.1 Tách tanin ra khỏi dịch trái điều bằng gelatin 45 3.3.4.2Ảnh hưởng của hàm lương tanin lên hiệu quả lên men acid acetic 46 3.3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của hàm luợng chất kho hoà tan (độ Brix) đến hiệu quả lên men acid acetic theo phương pháp lên men chậm 46 3.3.4.4 Thí nghiệm lên men acid acetic bằng dịch ép nước trái điều theo phương pháp nhanh 47 3.3.4.5 Khảo sát lên men đối chứng giữa hai phương pháp nhanh và phương pháp chậm 47 3.3.4.6 Khảo sát ảnh hưởng của lưu lượng lỏng (ml/phút) đến hiệu quả lên men acid acetic 48 3.3.4.7 Khảo sát khả năng thay thế của thân tre làm chất mang vi khuẩn acid acetic 48 3.4 Phương pháp xử lý số liệu 49 4 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Hiệu quả xử lý tanin trong dịch quả điều bằng gelatin 50 4.2 Ảnh hưởng của hàm lượng tanin còn sót lên hiệu quả lên men acid acetic 51 4.3Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô (độ Brix) đến hiệu quả lên men acid acetic 54 4.4 Thí nghiệm lên men acid acetic dịch ép quả điều theo phương pháp nhanh 56 4.5 So sánh giữa hai phương pháp lên men acid acetic theo phương pháp nhanh và phương pháp chậm 57 4.6Ảnh hưởng của lưu lượng lỏng đến hiệu quả lên men acid acetic 59 4.7 Khảo sát khả năng thay thế của thân tre làm chất mang vi khuẩn acid acetic trong phương pháp lên men nhanh 62 5 – KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 64 6 – TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 NGHIÊN CỨU LÊN MEN ACID ACETIC BẰNG DỊCH ÉP TRÁI ĐIỀU
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
aây nhieãm baån cho moâi tröôøng loûng.
29
- Maøng vi khuaån giaám bò taùch ra khoûi beà maët baùm coù theå gaây taéc löu thoâng cho doøng loûng vaø gaây roái loaïn cheá ñoä laøm vieäc trong thieát bò.
- Dao ñoäng veà beà daøy ôû caùc phaàn rieâng bieät cuûa maøng coù theå lôùn ñaùng keå.
- Caùc maøng khaùc nhau cuûa maøng vi khuaån taùch ra khoûi beà maët baùm ôû nhöõng thôøi ñieåm khaùc nhau.
Caùc thieát bò coù beà daøy maøng khoâng ñoåi (coù theå khoáng cheá ñöôïc) ñöôïc söû duïng laøm thieát bò thöïc nghieäm ñeå nghieân cöùu ñoäng hoïc vi sinh. Caùc thieát bò coù beà daøy maøng thay ñoåi ñöôïc duøng trong xöû lyù nöôùc thaûi vaø saûn xuaát giaám theo phöông phaùp nhanh.
Trong caùc thieát bò daïng khoâng khoáng cheá ñöôïc beà daøy maøng, quaàn theå vi sinh vaät loän xoän ôû möùc ñoä cao vaø ôû nhöõng thôøi ñieåm khaùc nhau laø khaùc nhau, chaát loûng chaûy qua thieát bò ôû daïng maøng döôùi taùc duïng cuûa löïc troïng tröôøng.
2.5. Khaùi quaùt veà nguoàn nguyeân lieäu ñieàu
2.5.1 Caây ñieàu – ñaëc ñieåm thöïc vaät hoïc cuûa caây ñieàu
2.5.1.1 Nguoàn goác vaø teân goïi
Caây ñieàu laø caây hoang daïi, moïc töï nhieân ôû caùc baõi caùt ven bieån vaø trong röøng töï nhieân ôû quaàn ñaûo Anti, Brasil vaø löu vöïc soâng Amazon thuoäc Nam Myõ.
Caây ñieàu coù teân khoa hoïc laø Anacardium occidentale Linne thuoäc hoï Anacardiacedae boä Rutates.
Ngoaøi ra, ôû moãi nöôùc caây ñieàu coøn coù teân goïi rieâng ví duï nhö:
- Anh goïi laø: Cashew
- Phaùp goïi laø: Anacardier/ Pommier de cajou/ Acajou…
- Trung Quoác goïi laø: Giaønhuø/ Yiaokuo
- Brasil goïi laø: cajoucu
30
- Boà Ñaøo Nha goïi laø: Caju/ cajueiro
- Taây Ban Nha goïi laø: Maranon
- AÁn Ñoä goïi laø: Kaju
- Thaùi Lan goïi laø: Yakoi
-Vieät Nam goïi laø: Caây ñieàu/ ñaøo loän hoät
2.5.1.2 Ñaëc ñieåm thöïc vaät hoïc
Caây ñieàu laø loaïi caây vuøng nhieät ñôùi, thöôøng xanh, soáng laâu naêm vaø coù nguoàn goác töø caây hoang daïi neân coù nhieàu taùc giaû goïi ñaây laø caây baùn hoang daõ.
Caây ñieàu laø caây nhôõ, chieàu cao trung bình khoaûng 6 - 10 m vaø coù caùc ñaëc ñieåm sau:
- Laù: phieán laù daøi, gaân laù noåi roõ ôû maët döôùi laù, gaân laù maøu xanh ñaäm daøi 10 - 20 cm, roäng 5 -10 cm, cuoáng laù moïc thaønh töøng chuøm.
- Hoa: hoa ñieàu troå boâng töø thaùng 1 ñeán thaùng 4, coù khi caû naêm. Hoa maãu 5, ñaøi hôïp, traøng 5, nhò 8 - 10, baàu khoâng coù cuoáng chöùa moät noaõn khoâng ñieàu moïc thaønh chuøm hình chuoâng, goàm nhieàu hoa nhoû maøu vaøng hoaëc traéng coù gaân hoàng hay ñoû laø tuøy gioáng. Trong chuøm hoa coù khoaûng 14% laø hoa löôõng tính coøn laïi laø hoa ñöïc. Thöôøng hoa ra töø ñoâng sang taây theo chieàu kim ñoàng hoà, hoa nôû daàn keùo daøi trung bình 32 ngaøy. Hoa thuï phaán ñöôïc laø nhôø coân truøng vaø gioù (chuû yeáu laø nhôø vaøo coân truøng).
- Traùi vaø haït: Sau khi thuï phaán, haït phaùt trieån raát nhanh. Khi haït (quaû thöïc) phaùt trieån ñeán ñoä lôùn nhaát ñònh thì cuoáng môùi phaùt trieån phình leân thaønh traùi (traùi giaû). Haït ñieàu thoâ coù hình quaû thaän, thoâng thöôøng coù chieàu daøi 2,5 - 3,5 cm, chieàu roäng 1,8 - 2 cm, beà daøy 1 - 1,5 cm, naëng 5 - 6 gram. Haït khi töôi coù maøu xanh voû chai vaø khi khoâ coù maøu naâu xaùm. Quaû ñieàu coù maøu vaøng nhaït, da cam ñeán hoàng ñoû, quaû ñieàu coù troïng löôïng gaáp 3 - 10 laàn troïng löôïng haït, trung bình gaáp 5 laàn (khoaûng 50 - 80 gram/quaû). Quaû ñieàu coù tính giaûi nhieät, muøi höông haáp daãn vaø chöùa moät löôïng vitamin doài daøo.
31
Sau 60 ngaøy laø traùi chín, khi chín coù maøu vaøng hoaëc maøu ñoû laø tuøy loaïi. Voû quûa moûng laùng boùng, beân trong chöùa thòt meàm vaø coù vò ngoït hôi chua.
Döïa vaøo maøu saéc khi chín, ngöôøi ta phaân quaû ñieàu ra laøm hai loaïi chính: ñieàu vaøng vaø ñieàu ñoû.
- Ñieàu vaøng: veà hình daïng beân ngoaøi ñieàu vaøng coù hai loaïi:
+ Traùi to, daøi coù nhieàu nöôùc, vò ngoït
+ Traùi coù maøu vaøng nhaït, to, boùng, nhieàu nöôùc, vò ngoït.
-Ñieàu ñoû: veà hình daïng cuõng coù hai loaïi:
+ Traùi nhoû, troøn, coù vò chaùt
+ Traùi daøi, ñuoâi nhoïn, coù nhieàu nöôùc, vò ngoït.
2.5.1.3 Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa quaû ñieàu
Döïa vaøo maøu saéc cuûa quaû ta coù hai loaïi chính ñoù laø ñieàu ñoû vaø ñieàu vaøng. Moãi loaïi coù chöùa veà soá löôïng caùc chaát khaùc nhau. Theo nghieân cöùu cho thaáy caùc thaønh phaàn beân trong quaû ñieàu ñöôïc ghi nhaän trong baûng 2.1
Baûng 2.1: Thaønh phaàn hoùa hoïc cuûa quaû ñieàu (Phaïm Ñình Thanh, 2003)
Thaønh phaàn
Quaû ñoû
Quaû vaøng
Nöôùc
Tro
Ñöôøng
Ñaïm
Chaát beùo
Glucid khaùc
Tanin
Cellulose
Acid citric
85,92
0,44
7,74
0,88
0,33
0,86
0,42
3,36
0,20
86,83
0,51
7,26
0,52
0,27
0,98
0,48
3,34
0,16
32
Ngoaøi ra, neáu xeùt veà thaønh phaàn chaát dinh döôõng, vitamin cho ta thaáy quaû ñieàu coù chöùa 1 nguoàn vitamin raát ñaùng keå, ñaëc bieät laø vitamin C. Ñeå so saùnh haøm löôïng vitamin C trong quaû ñieàu vôùi moät soá loaïi traùi caây khaùc ta xem xeùt baûng 2.2
Baûng 2.2: Löôïng vitamin C vaø muoái khoaùng trong moät soá loaïi quaû
Löôïng chöùa treân
100 (gr)
Quaû ñieàu
Caùc loaïi traùi caây khaùc
Ñoû
Vaøng
Döùa
Chuoái
Nho
Chanh
Cam
Quyùt
Bô
Thiamin-B1(g)
Riboflavin (g)
Vitamin C (mg)
Canxi (mg)
Phospho (mg)
Saét (mg)
-
99
240
41
11
3
-
124
186
41
11
3
80
20
24
16
11
0,3
90
60
10
8
28
0,6
40
20
40
-
-
-
40
-
45
14
10
0,1
30
30
49
33
23
0,4
70
30
31
33
23
0,4
120
150
16
10
28
0,6
Nhö vaäy ta thaáy haøm löôïng vitamin C trong quaû ñieàu chieám raát cao (ngay caû so vôùi hoï cam chanh. Haøm löôïng vitamin C trong quaû ñieàu cao gaáp 10 laàn so vôùi döùa (thôm) vaø chuoái, gaáp 5 laàn so vôùi cam chanh. Vì theá cho thaáy quaû ñieàu coù theå ñöôïc taän duïng ñeå cheá bieán moät soá saûn phaåm coù giaù trò nhôø vaøo haøm löôïng vitamin vaø chaát dinh döôõng coù trong quaû ñieàu.
Tuy nhieân, quaû ñieàu coù vò chaùt vaø neáu xöû lyù khoâng kòp thôøi seõ laøm bieán maøu dòch quaû do quaû ñieàu coù haøm löôïng tanin cao. Vì vaäy laøm aûnh höôûng lôùn ñeán quaù trình cheá bieán caùc saûn phaåm töø quaû ñieàu.
2.5.1.4 Tình hình ôû Vieät Nam
Caây ñieàu du nhaäp vaøo nöôùc ta töø nhöõng naêm ñaàu theá kæ 19 do ngöôøi Boà Ñaøo Nha ñöa vaøo troàng thöû ôû Nam Boä vaø lan daàn raûi raùc ôû nhieàu nôi. Vaøo ñaàu nhöõng naêm 1980 caây ñieàu môùi ñöôïc xem nhö loaïi caây coâng nghieäp quan troïng vaø ñöôïc quan taâm phaùt trieån, dieän tích troàng ñieàu ngaøy caøng taêng ñeán naêm 1988 (dieän tích troàng ñieàu ôû Vieät Nam ñaït khoaûng 110.000 ha) taäp trung chuû yeáu ôû caùc tænh phía Nam.
33
ÔÛ Vieät Nam, quaû chín thu hoaïch 1 vuï/naêm, Nam Boä thu hoaïch vaøo thaùng 3 -5, Trung Boä thu hoaïch töø thaùng 4 - 5. Phaàn quaû sau khi laáy haït, moät phaàn nhoû coøn töôi toát ñöôïc söû duïng aên töôi nhö rau hoaëc cheá bieán thaønh röôïu chaùt, döa goùp,….Moät phaàn ñöôïc uû laøm phaân boùn, ñaïi boä phaän coøn laïi ñeå phaân raõ töï nhieân. Gaàn ñaây, toå chöùc Lassonde Technologie INC (Canada) vaø nhaø maùy ñoà hoäp xuaát khaåu Ñoàng Nai (Donafood) thöû lieân doanh khai thaùc vaø coâ ñaëc nöôùc quaû ñieàu, sau ñoù ñöa cheá phaåm veà Canada ñeå xöû lyù tieáp vaø cheá bieán thaønh nöôùc giaûi khaùt. Löôïng traùi ñöôïc söû duïng trong 2 naêm 93 - 94 môùi chæ vaøi chuïc taán/naêm. Moät soá nghieân cöùu khaùc coù toång qui moâ khai thaùc cuõng chöa quaù 100 taán/naêm. Phaàn quaû sau khi thu hoaïch thöøa öù khaù lôùn. Naêm 1994, nöôùc ta thu hoaïch ñöôïc saûn löôïng gaàn 725.000 taán. Vôùi tình hình ñaàu tö naâng cao dieän tích troàng vaø saûn löôïng haït xuaát khaåu nhö hieän nay, con soá naøy coøn cao hôn raát nhieàu. Vì vaäy, ñaây seõ laø nguoàn nguyeân lieäu raát doài daøo vaø coù hieäu quaû kinh teá to lôùn neáu ñöôïc khai thaùc vaø cheá bieán.
2.5.2 Hôïp chaát polyphenol – tanin
2.5.2.1 Moät soá tính chaát cô baûn cuûa tanin
- Troïng löôïng phaân töû cuûa tanin khoaûng 500 – 3000
- ÔÛ theå raén tanin laø chaát keát tinh voâ ñònh hình, coù vò chaùt ñaéng ôû caùc möùc khaùc nhau. Trong y hoïc, tanin cuûa moät soá caây ñöôïc söû duïng laøm thuoác
- Haàu heát tanin ñeàu tan trong nöôùc, hoøa tan ñöôïc trong moät soá dung moâi höõu cô: röôïu, acetol, etyl acetat,…, phaàn lôùn tanin khoâng tan trong benzen, daàu hoûa vaø cloroform.
- Khi tanin taùc duïng vôùi dung dòch FeCl3 seõ taïo phöùc hôïp xanh nhaït hay xanh tím phuï thuoäc vaøo soá löôïng OH- coù trong phaân töû.
34
- Tanin taùc duïng vôùi kali bicromat hoaëc acid cromic seõ cho keát tuûa maøu xanh nhaït
- Tanin taùc duïng vôùi vanilin seõ taïo phöùc vanilin – tanin coù maøu naâu ñoû trong moâi tröôøng acid, phöùc naøy coù khaû naêng haáp thuï cöïc ñaïi ôû böôùc soùng = 500 nm.
- Tanin taùc duïng vôùi amonferrixyanua seõ taïo phöùc maøu ñoû thaåm
- Tanin taùc duïng vôùi dung dòch protein, alkaloid seõ taïo phöùc vaø keát tuûa
- Tanin coù tính khöû maïnh, trong khoâng khí noù deã bò oxy hoùa, ñaëc bieät trong moâi tröôøng kieàm noù bò oxy hoùa raát nhanh. Saûn phaåm töï oxy hoùa cuûa tanin laø coù vò chaùt, maøu naâu ñoû sau ñoù chuyeån sang maøu naâu xaùm hoaëc naâu thaåm.
- Tanin bò oxy hoùa maïnh vaø trieät ñeå khi taùc duïng vôùi KMnO4 trong dung dòch acid hoaëc vôùi dung dòch Iod trong moâi tröôøng kieàm. Ngöôøi ta aùp duïng phöông phaùp naøy ñeå ñònh löôïng tanin trong thöïc phaåm.
- Tanin taïo keát tuûa vaøng vôùi dung dòch acetat chì. Nhö vaäy ta coù theå taùch tanin ra khoûi dòch chieát ñeå thu hoài hoaëc loaïi boû tanin.
2.5.2.2 Caùc phöông phaùp taùch tanin ra khoûi dòch quaû ñieàu
Taùch tanin baèng bentonite
Bentonite laø moät loaïi silicat töï nhieân, coù coâng thöùc hoùa hoïc toång quaùt laø xSiO2.yX2O3.zH2O. Trong ñoù X laø kim loaïi hoùa trò 3 maø nhoâm (Al) laø chuû yeáu. Do ñoù thaønh phaàn quan troïng nhaát cuûa bentonite laø alumino silicat (xSiO2.yX2O3.zH2O).
Trong coâng ngheä saûn xuaát röôïu, bentonite ñöôïc söû duïng nhö moät taùc nhaân laøm trong vaø ñeå haáp phuï protein.
Trong quaù trình nöôùc traùi caây vaø röôïu vang, luùc ñaàu bentonite chæ ñöôïc duøng ít nhöng ñeán ñaàu nhöõng naêm 60 bentonite ñöôïc söû duïng roäng cuøng vôùi gelatin.
35
Beân caïnh khaû naêng haáp thuï protein, bentonite coøn coù khaû naêng taùch moät löôïng tanin ñaùng keå trong nöôùc traùi caây.
Taùch tanin baèng gelatin
Gelatin coù daïng boät, maøu vaøng, ít tan trong nöôùc laïnh, tan nhieàu trong nöôùc noùng. Gelatin laø protein töï nhieân ñöôïc ñieàu cheá töø da vaø xöông suùc vaät, laøm saïch, phôi khoâ, nghieàn nhoû. Do ñoù, noù ñöôïc löu tröõ deã daøng vaø luoân luoân toát ôû ñieàu kieän chuaån (Brunner 1969).
Khi ñieàu cheá gelatin, chuùng ta döïa vaøo vieäc xöû lyù nguyeân lieäu ban ñaàu vôùi dung dòch acid hay kieàm. Ñoái vôùi quaù trình xöû lyù nöôùc traùi caây, gelatin ñoùng vai troø laøm trong cao hôn vaø phaûn öùng nhanh hôn. Ñieàu naøy döïa treân ñieåm ñaúng ñieän cuûa phaân töû protein. Ñieåm ñaúng ñieän cuûa gelatin acid laø pH = 4,5 - 5, trong khi ñoù ñieåm ñaúng ñieän cuûa gelatin kieàm laø 8,5 - 9.
Beân caïnh ñieåm ñaúng ñieän thì soá bloom cuõng laø moät yeáu toá quan troïng ñeå ñaùnh giaù chaát löôïng gelatin (soá bloom laø moät ñôn vò ño löôøng ñieän theá gel cuûa gelatin). Caùc thí nghieäm cho thaáy raèng gelatin vôùi soá bloom trung bình 80 - 100 laø toát nhaát.
Trong vieäc xöû lyù nöôùc traùi caây, gelatin ñöôïc söû duïng ñeå keát tuûa tanin ñeå caûi tieán vò, laøm giaûm caùc phaûn öùng taïo maøu naâu vaø ngaên caûn caùc hieän töôïng ñuïc khoâng mong muoán cuûa tanin. Caùc tanin ñöôïc keát tuûa ôû daïng boâng (vaûy) cuøng vôùi caën cuûa nöôùc traùi caây, nhö vaäy seõ laøm trong vaø taêng khaû naêng loïc cho nöôùc traùi caây.
Tröôùc khi söû duïng gelatin caàn phaûi ñöôïc hoøa tan trong nöôùc. Coù nhieàu phöông phaùp ñeå thöïc hieän ñieàu naøy, tuy nhieân töø thöïc nghieäm ngöôøi ta thaáy raèng ñeå hoøa tan gelatin ñöôïc toát, ngöôøi ta ñeå gelatin tröông nôû trong nöôùc laïnh sau ñoù theâm vaøo nöôùc noùng 95oC, nhôø ñoù söï hoøa tan hoaøn toaøn gelatin ñöôïc thöïc hieän nhanh choùng vaø ñôn giaûn.
Lieàu löôïng gelatin thích hôïp phaûi luoân ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm. Chæ khi ñoù môùi ñaït ñöôïc söï keát tuûa cuûa tanin laø toát nhaát cuøng vôùi söï phaân caùch toái öu.
36
Taùch tanin baèng nhöïa haáp phuï XAD-16
Nhöïa haáp phuï XAD-16 laø loaïi nhöïa haáp phuï choïn loïc caùc hôïp chaát polyphenol, cheá phaåm naøy cuûa nöôùc ngoaøi, coù daïng haït maøu vaøng, XAD-16 laø teân thöông maïi.
Taùch tanin baèng loøng traéng tröùng
Phöông phaùp taùch tanin ra khoûi dòch quaû ñieàu baèng loøng traéng tröùng döïa treân cô sôû tanin keát hôïp vôùi protein hay vôùi kim loaïi ñeå taïo tuûa. Protein loøng traéng tröùng laø moät nguyeân lieäu raát deã kieám, giaù thaønh laïi töông ñoái reû, coâng ngheä xöû lyù khoâng ñoøi hoûi phöùc taïp neân ta coù theå aùp duïng phöông phaùp naøy ñeå taùch tanin ra khoûi dòch quaû ñieàu treân qui moâ nhoû.
Baûn chaát cuûa phöông phaùp naøy laø do protein loøng traéng tröùng bao goàm 11 caáu töû protein töông ñoái ñôn giaûn. Ñieàu naøy cho thaáy vieäc söû duïng protein loøng traéng tröùng trong vieäc taùch tanin ra khoûi dòch quaû ñieàu laø coù hieäu quaû vaø kinh teá. Caùc caáu töû protein loøng traéng tröùng bao goàm orabumin (54%) coù baûn chaát laø moät phosphoglycoprotein, conalbumin, oromucoid (laø moät glycoprotein), ovomucin, avidine,…. Protein coù tính khaùng khuaån tröïc tieáp hoaëc giaùn tieáp, taïo phöùc hôïp vôùi kim loaïi, coù khaû naêng öùc cheá enzym, ñoùng vai troø quan troïng trong vieäc ngaên ngöøa söï oxy hoùa tanin (taïo maøu saûn phaåm do caùc taùc nhaân naøy gaây ra).
Taùch tanin baèng phöông phaùp voâi hoùa
Phöông phaùp naøy döïa treân nguyeân taéc tanin keát hôïp vôùi canxi trong voâi taïo keát tuûa.
Cho dung dòch canxihydroxyd (Ca(OH)2) noàng ñoä 22% vaøo dòch quûa cho ñeán khi pH trong dòch quaû ñaït 5,2 - 5,4, sau ñoù ñöa dòch quaû ñi loïc. Keát quaû cho thaáy löôïng tanin maát ñi laø 81% so vôùi löôïng tanin coù trong dòch quaû ban ñaàu. Saûn phaåm keát tuûa giöõa tanin vaø canxi laø tanat canxi.
37
Ngoaøi ra, ngöôøi ta coù theå aùp duïng phoái hôïp nhieàu phöông phaùp vôùi nhau ñeå ñaït keát quaû cao. Ví duï, gelatin keát hôïp vôùi nhöïa XAD-16: löôïng gelatin laø 1 g/l, nhieät ñoä keát tuûa laø 60oC trong thôøi gian 1 giôø. Sau ñoù loïc roài cho chaûy tieáp qua coät nhöïa haáp phuï XAD-16. Keát quaû cho thaáy, löôïng tanin taùch ñöôïc trong dòch quaû laø 93 – 94%
38
VAÄT LIEÄU, PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU
3.1 Thôøi gian vaø ñòa ñieåm thöïc hieän
Thôøi gian: töø ngaøy 1 thaùng 3 naêm 2005 ñeán ngaøy 1 thaùng 8 naêm 2005
Ñòa ñieåm: Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Thaønh Phoá Hoà Chí Minh
3.2 Vaät lieäu
3.2.1 Thieát bò
3.2.1.1 Thieát bò chính (thaùp leân men)
- Ñaëc ñieåm: loaïi thaùp ñeäm, hình truï, ñöôïc cheá taïo baèng vaät lieäu thuûy tinh höõu cô, ñaùy inox, heä thoáng van vaø ñöôøng oáng baèng nhöïa.
- Thoâng soá kích thöôùc thaùp: ñöôøng kính D = 100 mm, beà daøy= 2 mm, chieàu cao thaùp H = 1200 mm, chieàu cao lôùp ñeäm h = 1025 mm.
- Vaät lieäu laøm chaát mang vi khuaån giaám
Treân cô sôû caùc yeâu caàu veà vaät lieäu laøm chaát mang vi sinh vaät ñaõ trình baøy ôû phaàn II, nhaän thaáy thaân tre Vieät Nam coù theå ñaùp öùng ñöôïc vì coù caùc öu ñieåm: reû tieàn, deã kieám, coù cô tính vaø ñoä nhaùm cao, beà maët rieâng lôùn, khoâng chöùa caùc chaát ñoäc gaây aûnh höôûng ñeán quaù trình sinh tröôûng vaø phaùt trieån cuûa vi sinh vaät, deã gia coâng vaø xöû lyù. Vì theá, choïn thaân caây tre laøm chaát mang ñeå nghieân cöùu vaø khaûo nghieäm khaû naêng thay theá cho phoi goã soài.
Phöông phaùp xöû lyù – gia coâng: thaân tre mua veà ñöôïc goït boû lôùp voû trôn beân ngoaøi ñeå taêng ñoä nhaùm, sau ñoù caét thaønh nhöõng voøng Raschig (hình 3.1) coù kích thöôùc:
Ñöôøng kính ngoaøi: dN = 11,9 mm
Ñöôøng kính trong: dT = 8,3 mm
Chieàu cao : h = 12,2 mm
39
Vì khoâng coù ñieàu kieän ñeå tieán haønh trieät khuaån baèng hôi nöôùc neân tröôùc khi cho vaøo thaùp vaät lieäu ñeäm ñöôïc ñem luoäc vaø saáy khoâ nhieàu laàn nhaèm taùch heát nhöõng chaát khoâng coù lôïi cho vi khuaån giaám vaø quaù trình leân men nhö: tinh daàu, lignin,…. Sau ñoù, ñem ngaâm vôùi dòch caáy gioáng trong moät ngaøy roài cho vaøo thaùp moät caùch ngaãu nhieân ñeå tieán haønh caáy gioáng.
Hình 3.1: Vaät lieäu mang vi khuaån acid acetic ñöôïc laøm töø thaân tre
3.2.1.2 Caùc thieát bò phuï
- Boä phaän phaân phoái loûng: ñaây laø boä phaän bieán doøng lieân tuïc thaønh doøng giaùn ñoaïn cung caáp cho thaùp leân men döôùi daïng xung. Noù hoaït ñoäng theo cô caáu maùng laät. Löu löôïng loûng ñöôïc ño baèng caùch thay ñoåi ñoái troïng ôû maùng laät ñeå ño theå tích dòch leân men trong moãi laàn laät. Löu löôïng doøng loûng: 40 – 200 ml/phuùt.
- Bình mariot: oån ñònh löu löôïng loûng theo nguyeân taéc chieàu cao hình hoïc cuûa lôùp chaát loûng khoâng ñoåi.
- Bôm hoaøn löu: coâng suaát ¼ Hp; naêng suaát 0,1 m3/h
3.2.1.3 Caùc hoùa chaát vaø duïng cuï thí nghieäm khaùc
- Caùc dung dòch duøng chuaån ñoä: NaOH 0,1N; HCl 0,1N vaø phenolphtalein
- Nhieät keá, ñoàng hoà
40
- Maùy ño pH
- Khuùc xaï keá
- Buret chuaån ñoä, bình tam giaùc, pipet,…
3.2.2 Nguyeân lieäu
3.2.2.1 Gioáng vi khuaån giaám
- Choïn gioáng: nhö ñaõ trình baøy ôû phaàn II, gioáng vi khuaån giaám ñöôïc choïn ñeå nghieân cöùu quaù trình leân men laø acetobacter aceti vì coù nhöõng öu ñieåm thích hôïp cho phöông phaùp leân men nhanh: coù ñoä baùm dính cao, taïo maøng tôi xoáp, tích luõy vaø chòu ñöôïc noàng ñoä acid cao (6%).
- Ñaëc ñieåm sinh hoïc cuûa vi khuaån acetobacter aceti: chuùng laø tröïc khuaån ngaén, khoâng chuyeån ñoäng vaø coù theå lieân keát vôùi nhau taïo thaønh chuoãi daøi, nhuoäm maøu vaøng vôùi dung dòch Iod, coù theå soáng ôû noàng ñoä coàn khaù cao 11%. Nhieät ñoä phaùt trieån toái öu cuûa chuùng laø 34oC. Neáu nhieät ñoä quaù cao (40oC) seõ gaây ra hieän töôïng co teá baøo vaø taïo thaønh hình quaû leâ.
- Gioáng vi khuaån giaám acetobacter aceti ñöôïc cung caáp bôûi phoøng thí nghieäm Vi Sinh, Khoa Coâng Ngheä Thöïc Phaåm, Tröôøng Ñaïi Hoïc Noâng Laâm Thaønh Phoá Hoà Chí Minh.
3.2.2.2 Thaønh phaàn moâi tröôøng caáy gioáng
Moâi tröôøng caáy gioáng ñöôïc pha theo coâng thöùc do Khoa Coâng Ngheä Thöïc Phaåm, Tröôøng Ñaïi Hoïc Noâng Laâm Thaønh Phoá Hoà Chí Minh cung caáp coù thaønh phaàn ôû baûng 3.1 sau:
41
Baûng 3.1: Thaønh phaàn cuûa moâi tröôøng caáy gioáng
Thaønh phaàn
Soá löôïng
Nöôùc maùy
Ñöôøng glucose
Cao naám men
Pepton
Coàn thöïc phaåm
Acid acectic
Nöôùc döøa giaø
Gioáng (töø leân men chaäm)
5 lít
50 g
25 g
15 g
25 ml
1,5 ml
1 lít
-
3.2.2.3 Nguyeân lieäu traùi ñieàu
Nguyeân lieäu chính söû duïng trong suoát quaù trình nghieân cöùu laø traùi ñieàu coù ñaëc ñieåm sau:
Traùi ñieàu ñöôïc haùi treân caây, coøn haït, ñöôïc troàng ô ûhuyeän Thoáng Nhaát, tænh Ñoàng Nai.
Maãu goàm nhieàu chuûng loaïi khaùc nhau cuûa hai gioáng ñieàu vaøng vaø ñieàu ñoû.
Hình 3.2: Nguyeân lieäu traùi ñieàu
Maãu traùi ñieàu coù ñoä chín khaùc nhau töø môùi vöøa chín ñeán chín ruïc, töùc ôû ñoä chín thu hoaïch bình thöôøng cuûa caùc vöôøn ñieàu.
42
3.2.2.4 Gelatin
Gelatin ñöôïc söû duïng trong thí nghieäm laø cheá phaåm gelatin ñöôïc baùn treân thò tröôøng. Cheá phaåm naøy coù daïng boät nhuyeãn, maøu vaøng rôm, tan ít trong nöôùc laïnh, tan nhieàu trong nöôùc noùng taïo dung dòch gelatin coù maøu vaøng rôm nhaït, trong suoát, ñoä nhôùt cao.
3.2.2.5 Phöông phaùp xöû lyù nguyeân lieäu traùi ñieàu
Traùi ñieàu ñöôïc haùi treân caây vaø ñöôïc xöû lyù theo sô ñoà sau (hình 3.2)
Traùi ñieàu
Taùch haït
Xaét nhoû, eùp loïc
Haït ñieàu
Loaïi taïp chaát vaø röûa
Thu dòch quaû
Baûo quaûn laïnh
Thí nghieäm xöû lyù
Hình 3.3: Sô ñoà xöû lyù nguyeân lieäu traùi ñieàu
3.3 Phöông phaùp thí nghieäm
3.3.1 Caáy gioáng
Pha dòch caáy gioáng theo baûng 3.1, sau ñoù ñem khöû truøng vaø tieán haønh leân men theo phöông phaùp chaäm trong 7 ngaøy.
43
Kieåm tra noàng ñoä acid acetic 2% laø ñöôïc vaø cho töôùi dòch qua thaùp ñaõ coù saün chaát mang vi khuaån giaám (hình 3.4a) vôùi löu löôïng doøng loûng khoâng ñoåi 80 ml/phuùt, thaùp ñöôïc thoâng khí töï nhieân. Tieáp tuïc tuaàn hoaøn dòch vôùi cheá ñoä treân, theo doõi nhieät ñoä trong vaø ngoaøi thaùp (nhieät keá ñöôïc caém vaøo taâm thaùp).
Khi thaáy nhieät ñoä trong vaø ngoaøi thaùp cheânh leäch töø 2 – 5oC, noàng ñoä acid ôû ñaàu vaøo vaø ñaàu ra coù bieán ñoåi vaø coù maøng moûng maøu traéng ñuïc cuûa vi khuaån giaám baùm treân beà maët chaát mang (hình 3.4b), ñoù laø nhöõng daáu hieäu cho thaáy vi khuaån ñaõ baùm vaøo chaát mang, ñang sinh tröôûng vaø phaùt trieån. Luùc naøy, coù theå tieán haønh thí nghieäm leân men.
Hình 3.4: Thaùp leân men tröôùc vaø sau khi caáy gioáng vi khuaån acid acetic
(a). Chöa coù maøng vi sinh vaät
(b). Maøng vi sinh vaät ñaõ phaùt trieån
Thôøi gian caáy gioáng trong voøng 4 ngaøy – ñeâm.
44
3.3.2 Leân men
Dòch nöôùc eùp traùi traùi ñieàu ñöôïc pha cheá theo tyû leä vaø khöû truøng, sau ñoù ñöôïc boå sung röôïu vaø acid acetic sau vì noù deã bay hôi khi ôû nhieät ñoä cao. Dòch leân men ñöôïc cho töôùi qua thaùp leân men theo sô ñoà heä thoáng thí nghieäm (hình 3.5).
Chuù thích:
Thuøng cao vò
Thuøng phaân phoái loûng
Nhieät keá
Coät cheâm
OÁng thoâng khí
Thuøng chöùa saûn phaåm
Bôm hoaøn löu
Hình 3.5: Heä thoáng leân men acid acetic theo phöông phaùp nhanh
45
Vôùi sô ñoà hình 3.5, dòch leân men ñöôïc cho vaøo bình mariot (1) vaø chaûy xuoáng boä phaän phaân phoái loûng (2) theo cô caáu maùng laät, dòch ñöôïc töôùi ñeàu vaøo khoái ñeäm trong thaùp leân men (4) theo moät chu kyø thích hôïp.
Dòch leân men chaûy töø ñænh thaùp xuoáng tieáp xuùc vôùi maøng vi khuaån giaám baùm treân caùc ñeäm tre. Taïi ñaây, quaù trình leân men dieãn ra. Tuøy vaøo cheá ñoä khaûo saùt maø khoâng khí ñöôïc thoâng khí töï nhieân bôûi oáng thoâng khí (5). Dòch leân men sau khi qua thaùp, chaûy vaøo bình chöùa saûn phaåm (6), moät phaàn seõ ñöôïc bôm hoaøn löu leân ñænh thaùp nhôø bôm hoaøn löu (7). Trong suoát quaù trình leân nhieät ñoä ñöôïc theo doõi nhôø nhieät keá (3).
3.3.3 Caùch laáy maãu vaø phöông phaùp phaân tích xaùc ñònh noàng ñoä acid acetic
- Maãu ñöôïc laáy ôû ñaàu vaøo vaø ñaàu ra vaø ñöôïc ñem phaân tích baèng phöông phaùp chuaån ñoä.
- Phöông phaùp phaân tích: döïa vaøo phöông phaùp chuaån ñoä acid – bazô ñeå xaùc ñònh noàng ñoä acid acetic coù trong maãu [phuï luïc 1]
3.3.4 Boá trí thí nghieäm
3.3.4.1 Taùch tanin ra khoûi dòch quaû ñieàu baèng gelatin
Gelatin ñöôïc khuaáy tan trong nöôùc noùng vaø khuaáy ñeàu vôùi dòch eùp quaû ñieàu ôû cheá ñoä nhieät 60oC trong 5 phuùt. Sau ñoù ñeå yeân trong 20 – 30 phuùt ñeå laéng keát tuûa. Sau ñoù ñem loïc ñeå taùch keát tuûa vaø phaân tích haøm löôïng tanin coøn soùt theo phöông phaùp xaùc ñònh haøm löôïng tanin [phuï luïc 2].
Boá trí thí nghieäm sao cho löôïng gelatin trong 1 lít dòch ñaït hieäu quaû toái öu, löôïng gelatin trong 1 lít dòch ñöôïc boá trí laàn löôït laø: 0; 0,5; 1; 1,25; 1,5; 2 vaø 2,5 gam. Töø nhöõng löôïng naøy ruùt ra keát quaû xöû lyù hieäu quaû nhaát.
46
3.3.4.2 AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng tanin leân hieäu quaû leân men acid acetic
Dòch quaû ñieàu ñöôïc xöû lyù vôùi caùc haøm löôïng gelatin khaùc nhau : 0,5; 1; 1,25; 1,5 vaø 2,5 g/l ñeå thu ñöôïc caùc dòch quaû sau xöû lyù coù haøm löôïng tanin coøn soùt laïi khaùc nhau, sau ñoù tieán haønh leân men theo phöông phaùp chaäm.
Chæ tieâu theo doõi: noàng ñoä acid acetic (%)
Thôøi gian laáy maãu: ngaøy laáy maãu 1 laàn
3.3.4.3 Khaûo saùt aûnh höôûng cuûa haøm löôïng chaát khoâ hoaø tan (ñoä Brix) ñeán hieäu quaû leân men acid acetic theo phöông phaùp leân men chaäm
Dòch eùp quaû 00ñieàu ñöôïc xöû lyù vôùi haøm löôïng gelatin hieäu quaû nhaát vaø sau ñoù ñöôïc pha thaønh caùc dòch leân men coù ñoä Brix khaùc nhau: 3, 6, 9, 12 vaø 15 neáu thieáu thì coù theå boå sung ñöôøng ñeå ñaûm baûo ñoä Brix theo thí nghieäm vaø tieán haønh leân men.
Ñoä Brix ñaàu (%)
3
6
9
12
15
Haøm löôïng acid acetic (%)
-
-
-
-
-
Ñoä Brix sau (%)
-
-
-
-
-
3: Dòch leân men coù ñoä Brix laø 3% (tyû leä H2O:dòch eùp laø 7:3)
6: Dòch leân men coù ñoä Brix laø 6% (tyû leä H2O:dòch eùp laø 4:6)
9: Dòch leân men coù ñoä Brix laø 9% (tyû leä H2O:dòch eùp laø 1:9)
12: Dòch leân men coù ñoä Brix laø 12% (boå sung 100g glucose/ 1lít dòch)
15: Dòch leân men coù ñoä Brix laø 15% (boå sung 250g glucose/ 1lít dòch)
Caùc thoâng soá coá ñònh:
Nhieät ñoä leân men: nhieät ñoä phoøng (trung bình 32oC)
pH = 3
47
Noàng ñoä acid acetic ban ñaàu laø 2%V
Noàng ñoä coàn ban ñaàu laø 4%V
Chæ tieâu theo doõi: noàng ñoä acid acetic (%) vaø ñoä Brix sau leân men (%).
3.3.4.4 Thí nghieäm leân men acid acetic theo phöông phaùp nhanh
Dòch nöôùc ñieàu ñöôïc xöû lyù gelatin thích hôïp vaø pha dòch leân men coù ñoä Brix thích hôïp nhaát, sau ñoù tieán haønh leân men theo phöông phaùp nhanh vôùi löu löôïng loûng 80 ml/phuùt.
Caùc thoâng soá coá ñònh:
Theå tích leân men: 10 lít
Nöôùc ñieàu ñöôïc pha ôû ñoä Brix thích hôïp nhaát
Nhieät ñoä leân men: nhieät ñoä phoøng (trung bình 32oC)
Noàng ñoä acid acetic ban ñaàu: 2%V
Noàng ñoä coàn ban ñaàu: 4%V
pH = 3
Chæ tieâu theo doõi: noàng ñoä acid acetic (%)
3.3.4.5 Khaûo saùt leân men ñoái chöùng giöõa 2 phöông phaùp nhanh vaø chaäm
Dòch nöôùc ñieàu ñöôïc xöû lyù gelatin thích hôïp vaø pha dòch leân men coù ñoä Brix thích hôïp nhaát. Sau ñoù tieán haønh leân men song song theo 2 phöông phaùp nhanh vaø chaäm.
Nhanh: dòch leân men ñöôïc töôùi qua thaùp vôùi löu löôïng khoâng ñoåi 80 ml/phuùt vaø hoaøn toaøn thoâng khí töï nhieân.
Chaäm: dòch leân men ñöôïc cho vaøo bình, ñaäy kín vaø ñeå nôi yeân tónh
Caùch laáy maãu: - Nhanh: caùch 2 giôø laáy maãu 1 laàn
- Chaäm: ngaøy laáy maãu 1 laàn
48
Caùc thoâng soá coá ñònh:
Nhieät ñoä leân men: nhieät ñoä phoøng (trung bình 32oC)
Noàng ñoä coàn ban ñaàu: 4%V
Noàng ñoä acid acetic ban ñaàu:2%V
pH = 3
Chæ tieâu theo doõi: noàng ñoä acid acetic (%)
3.3.4.6 AÛnh höôûng cuûa löu löôïng loûng (ml/phuùt) ñeán hieäu quaû leân men acid acetic
Dòch nöôùc ñieàu ñöôïc xöû lyù gelatin thích hôïp vaø pha dòch leân men coù ñoä Brix thích hôïp nhaát, sau ñoù tieán haønh leân men theo phöông phaùp nhanh vôùi caùc löu löôïng loûng khaùc nhau: 40 ml/phuùt; 80 ml/phuùt; 120 ml/phuùt; 160 ml/phuùt.
Caùc thoâng soá coá ñònh:
Theå tích leân men: 10 lít
Nöôùc ñieàu ñöôïc pha ôû ñoä Brix thích hôïp nhaát
Nhieät ñoä leân men: nhieät ñoä phoøng (32oC)
Noàng ñoä acid acetic ban ñaàu: 2%
Noàng ñoä coàn ban ñaàu: 4%V
pH = 3
Chæ tieâu theo doõi: noàng ñoä acid acetic (%) theo thôøi gian
3.3.4.7 Khaûo saùt khaû naêng thay theá cuûa thaân tre laøm chaát mang vi khuaån acid acetic
Sau thôøi leân men laøm thí nghieäm, ta tieán haønh kieåm tra baèng quan saùt vaø nhaän xeùt ñònh tính caùc tính chaát cuûa caùc phaàn töû ñeäm.
49
Taát caû caùc moâi tröôøng ñeàu ñöôïc khöû truøng ôû cheá ñoä 121oC, 1 at, thôøi gian 15 phuùt. Röôïu vaø acid acetic ñöôïc boå sung vaøo sau khi khöû truøng ñeå traùnh bò bay hôi.
3.4 Phöông phaùp xöû lyù soá lieäu
Soá lieäu sau khi thu thaäp seõ ñöôïc xöû lyù baèng phöông phaùp bình phöông cöïc tieåu vôùi söï hoã trôï cuûa phaàn meàm Excel.
50
KEÁT QUAÛ VAØ THAÛO LUAÄN
4.1 Hieäu quaû xöû lyù tanin trong dòch quaû ñieàu baèng gelatin
Sau khi tieán haønh thí nghieäm xöû lyù tanin trong dòch quaû ñieàu baèng gelatin vôùi caùc haøm löôïng: 0; 0,5; 1,0; 1,25; 1,5; 2,0; 2,5 g/l; chuùng toâi coù ñöôïc keát quaû trung bình sau 3 laàn laëp laïi trong Baûng 4.1
Baûng 4.1: Keát quaû xöû lyù gelatin trong dòch quaû ñieàu baèng gelatin
Haøm löôïng gelatin duøng ñeå xöû lyù (g/l)
Haøm löôïng tanin coøn soùt laïi (g/l)
Hieäu quaû taùch tanin (x100%)
0
0,5
1,0
1,25
1,5
2,0
2,5
1,948
1,380
0,974
0,568
0,536
0,519
0,503
0,292
0,500
0,709
0,725
0,734
0,742
Töø baûng soá lieäu naøy ta seõ coù ñöôïc ñoà thò 4.1 nhö sau:
51
Ñoà thò 4.1: Hieäu quaû taùch tanin baèng gelatin
Nhaän xeùt:
Töø ñoà thò cho ta thaáy haøm löôïng tanin coøn soùt laïi seõ tyû leä nghòch vôùi löôïng gelatin duøng xöû lyù. Khi ta taêng haøm löôïng gelatin thì löôïng tanin coøn soùt seõ giaûm daàn. Tuy nhieân, neáu ta taêng leân quaù cao thì hieäu quaû taùch tanin khoâng cao laém. Nhìn ñoà thò ta thaáy, vôùi löôïng gelatin laø 1,5 g/l trôû leân thì möùc ñoä thay ñoåi haøm löôïng tanin khoâng ñaùng keå. Nhö vaäy, löôïng gelatin thích hôïp nhaát duøng ñeå xöû lyù tanin trong dòch quaû ñieàu laø 1,5 g/l.
Khi taêng löôïng gelatin söû duïng khoâng laøm taêng hieäu quaû taùch tanin. Ñieàu naøy coù theå ñöôïc giaûi thích coù theå caùc polyphenol taïo thaønh nhoùm tanin trong nöôùc traùi ñieàu, coù moät soá do caáu truùc khoâng coù khaû naêng keát tuûa vôùi gelatin neân khi taêng löôïng gelatin thì vaãn khoâng taêng hieäu quaû taùch tanin. Vì vaäy, caàn phaûi nghieân cöùu keát hôïp nhieàu phöông phaùp taùch tanin ñeå taêng hieäu quaû.
4.2 AÛnh höôûng cuûa haøm löôïng tanin coøn soùt leân hieäu quaû leân men acid acetic
Dòch nöôùc quaû ñieàu eùp ñöôïc xöû lyù vôùi gelatin coù haøm löôïng laàn löôït laø: 0,5; 1,0; 1,25; 1,5; 2,5; töông öùng ta coù haøm löôïng tanin coøn soùt laïi trong dòch sau khi xöû lyù laàn löôït laø: 1,380; 0,974; 0,568; 0,536; 0,503 g/l. Tieán haønh leân men chaäm, sau 10 ngaøy leân men ta coù keát quaû trong baûng 4.2
52
Baûng 4.2 : Keát quaû leân men acid acetic (%) dòch nöôùc ñieàu coù haøm löôïng tanin coøn soùt khaùc nhau
Thôøi gian (ngaøy)
Löôïng tanin coøn soùt (g/l)
1,380
0,974
0,568
0,536
0,503
0
1
2
3
4
6
7
9
10
1,956
2,160
2,280
2,340
2,352
3,732
3,960
5,184
5,232
2,000
2,220
2,352
2,376
2,382
3,744
4,056
5,240
5,350
2,012
2,172
2,268
2,316
2,436
4,488
4,704
5,496
5,484
2,022
2,220
2,280
2,400
2,808
4,824
5,112
5,736
5,400
1,960
2,220
2,316
2,820
3,936
4,968
5,292
5,688
5,324
Töø keát quaû treân ta coù ñoà thò bieåu dieãn 4.2 nhö sau:
Ñoà thò 4.2: Ñoà thò bieåu dieãn haøm löôïng acid acetic (%) do leân men caùc dòch nöôùc quaû ñieàu coù löôïng tanin coøn soùt khaùc nhau
53
Nhaän xeùt:
Töø ñoà thò treân cho ta thaáy, khi haøm löôïng tanin coøn soùt laïi giaûm daàn thì khaû naêng leân men acid acetic cuûa dòch nöôùc quaû ñieàu seõ taêng daàn. Trong khoaûng thôøi gian ñaàu (ngaøy thöù 1 – 2) thì hieäu quaû leân men laø khoâng khaùc nhau giöõa caùc dòch quaû ñieàu laø do ñaây laø giai ñoaïn baét ñaàu hình thaønh maøng vi khuaån giaám neân söï aûnh höôûng ñeán hieäu quaû leân men laø khoâng theå thaáy roõ ñöôïc. Tuy nhieân, trong nhöõng ngaøy tieáp theo (töø ngaøy thöù 3 trôû ñi) thì aûnh höôûng cuûa haøm löôïng tanin coøn soùt leân hieäu quaû leân men acid acetic laø raát roõ. Haøm löôïng tanin coøn soùt trong dòch quaû caøng ít thì hieäu quaû leân men caøng cao. Ñieàu naøy ñöôïc giaûi thích laø do löôïng tanin coøn soùt seõ haïn cheá phaàn naøo khaû naêng sinh tröôûng phaùt trieån cuûa vi khuaån giaám daãn ñeán laøm giaûm hieäu quaû leân men giaám. Nhìn ñoà thò ta thaáy, ñeán ngaøy leân men thöù 10 thì noàng ñoä acid acetic baét ñaàu giaûm laø do luùc naøy ñaõ heát cô chaát röôïu neân vi khuaån giaám seõ söû duïng acid acetic laøm cô chaát daãn ñeán noàng ñoä acid acetic seõ giaûm. Nhö vaäy thôøi gian leân men toát nhaát laø 9 ngaøy.
Ñeå thaáy roõ hôn aûnh höôûng cuûa haøm löôïng tanin coøn soùt leân hieäu quaû leân men, ta xem xeùt ñoà thò 4.3: bieåu dieãn noàng ñoä acid acetic (%) töø ngaøy thöù 4 ñeán ngaøy thöù 9 ôû caùc dòch leân men coù haøm löôïng tanin coøn soùt khaùc nhau:
0,974
1,380
0,503
0,536
0,568
Ñoà thò 4.3: Bieåu dieãn noàng ñoä acid acetic (%) töø ngaøy thöù 4 ñeán ngaøy thöù 9
54
Trong töøng ngaøy, khi haøm löôïng tanin coøn soùt (g/l) caøng giaûm thì hieäu quaû leân men caøng taêng, ñaëc bieät thaáy roõ nhaát trong ngaøy leân men thöù 6 vaø thöù 7. Chính vì theá caàn tìm phöông phaùp ñeå taùch haøm löôïng tanin trieät ñeå hôn ñeå naâng cao hieäu quaû saûn xuaát giaám töø nöôùc eùp quaû ñieàu.
4.3 AÛnh höôûng cuûa haøm luôïng chaát kho hoaø tan (ñoä Brix(%)) ñeán hieäu quaû leân men acid acetic
Dòch nöôùc ñieàu eùp ñöôïc xöû lyù tanin baèng gelatin vôùi haøm löôïng laø 1,5 g/l. Sau ñoù seõ ñöôïc pha ra caùc moâi tröôøng coù ñoä Brix khaùc nhau: 3; 6; 9; 12; 15%. Tieán haønh leân men chaäm, sau 9 ngaøy leân men ta thu ñöôïc keát quaû
Baûng 4.3 : Noàng ñoä acid acetic (%) ôû caùc dòch leân men coù ñoä Brix khaùc nhau
Thôøi gian
(ngaøy)
Ñoä Brix 3%
Ñoä Brix 6%
Ñoä Brix 9%
Ñoä Brix 12%
Ñoä Brix 15%
0
1
3
4
6
7
8
9
2,064
2,160
2,424
2,976
4,644
5,472
5,820
6,192
2,052
2,180
2,556
3,000
4,656
5,616
6,132
6,432
2,076
2,238
2,598
3,048
4,768
5,760
6,196
6,636
2,088
2,280
2,688
3,180
4,788
5,784
6,240
6,644
2,100
2,280
2,640
3,060
4,284
5,028
5,814
6,396
Baûng 4.4 : Ñoä Brix tröôùc vaø sau khi leân men
Ñoä Brix ban ñaàu (%)
3
6
9
12
15
Noàng ñoä acid acetic (%)
6,192
6,432
6,636
6,644
6,396
Ñoä Brix sau 9 ngaøy leân men (%)
2,65
5,6
8,5
11,4
14,5
55
Töø baûng soá lieäu naøy, ta coù ñoà thò bieåu dieãn noàng ñoä acid acetic (%) cuûa caùc dòch leân men coù ñoä Brix khaùc nhau.
Ñoà thò 4.4 : Bieåu dieãn noàng ñoä acid acetic (%) ôû caùc ñoä Brix (%) khaùc nhau
Nhaän xeùt :
Töø ñoà thò ta thaáy, noàng ñoä acid acetic (%) giöõa caùc dòch leân men coù ñoä Brix khaùc nhau laø khoâng coù söï khaùc bieät lôùn. Ñieàu naøy chöùng toû aûnh höôûng cuûa haøm löôïng vaät chaát khoâ (ñoä Brix) leân hieäu quaû leân men acid acetic laø khoâng lôùn do vi khuaån giaám söû duïng cô chaát chính laø coàn ñeå sinh tröôûng vaø taïo saûn phaåm laø acid acetic vaø chæ söû duïng moät löôïng nhoû haøm löôïng ñöôøng trong dòch leân men (theå hieän roõ trong baûng 4.4).
Tuy nhieân, khi ñoä Brix taêng daàn töø 3 ñeán 12 % thì hieäu quaû leân men cuõng taêng daàn nhöng khoâng ñaùng keå. Theo baûng 4.4, ñoä Brix thích hôïp cho leân men nhaát laø 9 – 12% nhöng do ñoä Brix ban ñaàu cuûa dòch ñieàu eùp thöôøng khoaûng 10% vaø söï cheânh leäch veà hieäu quaû leân men giöõa 9% vaø 12% (taêng 33,3%) laø khoâng lôùn laém ( taêng 0,12% so vôùi ban ñaàu; 6,636% so vôùi 6,644%) cho neân söû duïng dòch leân men coù ñoä Brix laø 9% cho saûn xuaát thì seõ coù hieäu quaû kinh teá cao hôn.
56
4.4 Thí nghieäm leân men acid acetic theo phöông phaùp nhanh
Dòch ñieàu eùp ñöôïc xöû lyù baèng gelatin vôùi haøm löôïng laø 1,5 g/l. Sau ñoù pha thaønh dòch leân men coù ñoäBrix laø 9%, boå sung caùc thaønh phaàn khaùc vaø tieán haønh leân men theo phöông phaùp nhanh vôùi löu löôïng doøng loûng laø 80 ml/phuùt.
Keát quaû thu ñöôïc trong baûng 4.5
Baûng 4.5 : Noàng ñoä acid acetic (%) theo phöông phaùp leân men nhanh vaø ñoä tích luõy acid acetic theo thôøi gian (Cra/Cvaøo)
Thôøi gian (giôø)
Noàng ñoä acid acetic (%)
Ñoä tích luõy acid acetic (Cra/Cvaøo)
Ñaàu vaøo
Ñaàu ra
0
2
4
6
14
16
18
20
24
26
28
30
34
36
38
40
42
44
46
48
2,112
2,400
2,508
2,604
2,988
3,084
3,168
3,204
3,312
3,360
3,432
3,480
3,600
3,660
3,708
3,756
3,780
3,792
3,804
3,816
2,280
2,520
2,628
2,712
3,090
3,180
3,264
3,288
3,396
3,432
3,492
3,540
3,660
3,720
3,756
3,792
3,816
3,816
3,828
3,828
1,080
1,050
1,048
1,041
1,034
1,031
1,030
1,026
1,025
1,021
1,017
1,017
1,017
1,016
1,013
1,010
1,010
1,006
1,006
1,003
Töø baûng keát quûa naøy ta seõ ñöôïc ñoà thò bieåu dieãn moái quan heä giöõa noàng ñoä acid acetic vaø tích luõy acid acetic theo thôøi gian.
57
Ñoà thò 4.5 : Noàng ñoä acid acetic theo thôøi gian
Nhaän xeùt:
Nhìn ñoà thò ta thaáy, noàng ñoä acid acetic taêng theo thôøi gian. Trong thôøi gian ñaàu noàng ñoä acid acetic taêng nhanh do khi noàng ñoä röôïu coøn cao cho neân löôïng acid acetic taïo ra cao. Daàn daàn thì noàng ñoä cô chaát giaûm daàn cho neân löôïng acid acetic taïo ra seõ giaûm vaø cuoái cuøng seõ khoâng taêng nöûa do heát cô chaát. Sau 48 giôø leân men lieân tuïc thì töø 2,112% acid acetic ban ñaàu ta thu ñöôïc dung dòch chöùa 3,816% acid acetic, neáu ta tieáp tuïc thöïc hieän nöõa thì noàng ñoä cuõng taêng nhöng raát chaäm khoâng ñaùng keá. Ñieàu naøy coù theå laø do khi töôùi dòch thì coàn seõ bay hôi moät phaàn neân daãn ñeán hieäu quaû taïo acid acetic seõ khoâng cao. Ñaây laø nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp vaø caàn phaûi ñöôïc khaéc phuïc trong nhöõng nghieân cöùu sau.
4.5 So saùnh giöõa hai phöông phaùp leân men acid acetic theo phöông phaùp nhanh vaø phöông phaùp chaäm
Dòch ñieàu eùp ñöôïc xöû lyù baèng gelatin vôùi haøm löôïng laø 1,5 g/l. Sau ñoù pha thaønh dòch leân men coù ñoäBrix laø 9%, boå sung caùc thaønh phaàn khaùc vaø tieán haønh leân men theo phöông phaùp nhanh vôùi löu löôïng doøng loûng laø 80 ml/phuùt vaø leân men theo phöông phaùp chaäm.
Keát quaû thu ñöôïc trong baûng 4.6
58
Baûng 4.6 : Noàng ñoä acid acetic thu ñöôïc theo phöông phaùp chaäm vaø phöông phaùp nhanh
Thôøi gian (giôø)
Noàng ñoä acid acetic (%)
Theo phöông phaùp chaäm (%)
Theo phöông phaùp nhanh (%)
0
6
12
18
24
30
36
42
48
54
72
78
96
102
2,112
2,112
2,120
2,130
2,148
2,172
2,190
2,210
2,232
2,340
2,544
2,772
3,396
3,828
2,112
2,604
2,888
3,168
3,312
3,540
3,660
3,780
3,816
Töø baûng keát quaû naøy ta seõ veõ ñöôïc ñoà thò bieåu dieãn moái quan heä giöõa noàng ñoä acid acetic thu ñöôïc theo phöông phaùp nhanh vaø phöông phaùp chaäm theo thôøi gian
Ñoà thò 4.6 : Noàng ñoä acid acetic theo phöông phaùp nhanh vaø phöông phaùp chaäm
59
Nhaän xeùt :
Qua moái lieân heä treân ñoà thò ta thaáy, hieäu quaû leân men acid acetic cuûa phöông phaùp nhanh laø nhanh hôn raát nhieàu so vôùi phöông phaùp chaäm. ÔÛ phöông phaùp nhanh, noàng ñoä acid acetic ban ñaàu taêng raát nhanh nhöng sau ñoù taêng chaäm daàn do noàng ñoä cô chaát giaûm. ÔÛ phöông phaùp chaäm, ban ñaàu noàng ñoä acid acetic taêng chaäm laø do chöa coù söï hình thaønh maøng vi khuaån giaám nhöng ñeán khoaûng 48 giôø trôû ñi thì noàng ñoä acid acetic baét ñaàu taêng voït, lyù do laø luùc naøy ñaõ hình thaønh neân maøng vi khuaån giaám treân beà maët cuûa bình leân men.
Sau 48 giôø leân men thì phöông phaùp nhanh ñaõ ñaït ñöôïc noàng ñoä acid acetic laø 3,816 %, trong khi ñoù thì phöông phaùp chaäm chæ ñaït noàng ñoä acid acetic laø 2,232 %, töùc laø nhoû hôn nhieàu so vôùi phöông phaùp nhanh. Ñeå ñaït ñöôïc noàng ñoä acid acetic nhö phöông phaùp nhanh thì ôû phöông phaùp chaäm phaûi maát moät khoaûng thôøi gian gaáp ñoâi (48 giôø).
Qua ñaây cho ta thaáy ñöôïc hieäu quaû cuûa phöông phaùp nhanh so vôùi chaäm. Phöông phaùp nhanh coù noàng ñoä acid acetic taêng nhanh laø do coù beà maët tieáp xuùc giöõa vi khuaån giaám vaø O2 cao cho neân vi khuaån giaám seõ söû duïng cô chaát chính laø coàn (C2H5OH) vaø taïo ra saûn phaåm laø acid acetic. Trong khi ñoù ôû phöông phaùp chaäm thì do haïn cheá veà beà maët tieáp xuùc giöõa vi khuaån giaám vaø O2 neân löôïng acid acetic taïo ra laø ít chaäm hôn nhieàu so vôùi phöông phaùp nhanh. Vaø chæ ñeán khi maøng vi khuaån taïo ra ñuû daøy thì luùc naøy toác ñoä taïo acid acetic môùi taêng nhanh leân.
4.6 AÛnh höôûng cuûa löu löôïng loûng ñeán hieäu quaû leân men acid acetic
Dòch ñieàu eùp ñöôïc xöû lyù baèng gelatin vôùi haøm löôïng laø 1,5 g/l. Sau ñoù pha thaønh dòch leân men coù ñoäBrix laø 9%, boå sung caùc thaønh phaàn khaùc vaø laàn löôït tieán haønh leân men theo phöông phaùp nhanh vôùi caùc löu löôïng loûng khaùc nhau: 40 ml/phuùt, 80 ml/phuùt, 120 ml/ phuùt, 160 ml/phuùt. Keát quaû thu ñöôïc trong baûng 4.7 sau:
60
Baûng 4.7: Noàng ñoä acid acetic (%) cuûa caùc löu löôïng loûng khaùc nhau theo thôøi gian.
Thôøi gian (giôø)
Noàng ñoä acid acetic (%)
Löu löôïng loûng 40 ml/phuùt
Löu löôïng loûng 80 ml/phuùt
Löu löôïng loûng 120 ml/phuùt
Löu löôïng loûng 160 ml/phuùt
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
2,048
2,340
2,424
2,496
2,538
2,604
2,652
2,710
2,780
2,860
2,934
3,018
3,096
3,126
3,162
3,192
3,210
3,228
3,246
3,258
3,270
3,282
3,288
3,294
3,300
2,040
3,280
2,400
2,508
2,592
2,634
2,706
2,772
2,850
2,940
3,048
3,096
3,150
3,216
3,252
3,276
3,324
3,360
3,396
3,432
3,456
3,480
3,504
3,516
3,528
2,064
2,340
2,448
2,484
2,568
2,604
2,688
2,748
2,796
2,856
2,892
2,940
2,976
3,012
3,048
3,072
3,096
3,132
3,156
3,168
3,192
3,216
3,228
3,252
3,264
2,028
2,220
2,280
2,340
2,376
2,412
2,448
2,496
2,352
2,568
2,592
2,622
2,640
2,652
2,664
2,688
2,700
2,712
2,724
2,736
Töø baûng keát quaû naøy ta seõ veõ ñöôïc ñoà thò bieåu noàng ñoä acid acetic (%) khi leân men nhanh theo phöông phaùp nhanh vôùi caùc löu löôïng loûng khaùc nhau.
61
Ñoà thò 4.7: Ñoà thò bieåu dieãn noàng ñoä acid acetic theo thôøi gian ôû caùc löu löôïng loûng khaùc nhau
Nhaän xeùt:
Noàng ñoä acid acetic taêng daàn theo qui luaät ñöôøng cong, ban ñaàu taêng nhanh sau ñoù taêng chaäm daàn ñeán moät giôùi haïn naøo ñoù thì khoâng taêng nöõa. Lyù do, luùc ñaàu noàng ñoä röôïu coøn cao neân khi dòch leân men ñi qua thaùp toác ñoä chuyeån hoùa röôïu thaønh acid acetic cao cho neân noàng ñoä acid acetic cuûa saûn phaåm taêng nhanh. Sau ñoù, noàng ñoä cô chaát giaûm daàn thì toác ñoä chuyeån hoùa röôïu thaønh acid acetic giaûm daàn, daãn ñeán noàng ñoä acid acetic taêng chaäm daàn leân ñeán giôùi haïn.
Khi taêng löu löôïng loûng töø thaáp leân cao thì noàng ñoä acid taêng daàn vaø ñi qua ñieåm cöïc ñaïi (xem ñoà thò 4.8). Ñieàu naøy ñöôïc giaûi thích nhö sau: khi löu löôïng loûng taêng laøm cho quaù trình thaám öôùt maøng vi khuaån giaám baùm treân beà maët ñeäm tre taêng leân. Ban ñaàu, quaù trình naøy seõ taêng theo söï taêng cuûa löu löôïng loûng ñeán cöïc ñaïi, nhöng khi tieáp tuïc taêng löu löôïng loûng quùa giôùi haïn (thaám öôùt hoaøn toaøn beà maët maøng) daãn ñeán beà maët maøng loûng phuû beân ngoaøi maøng vi khuaån taêng leân. Chính maøng loûng naøy ñaõ laøm taêng trôû löïc khueách taùn oxy töø khoâng khí vaùo teá baøo vi khuaån giaám laøm chaäm toác ñoä xaâm nhaäp cuûa oxy. Vì vaäy, toác ñoä chuyeån hoùa röôïu thaønh acid acetic giaûm.
62
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
Sau 48 giôø (2 ngaøy) leân men theo phöông phaùp nhanh vôùi caùc löu löôïng loûng khaùc nhau ta ñöôïc keát quaû: ôû löu löôïng loûng 40 ml/phuùt noàng ñoä acid acetic ñaït ñöôïc laø 3,300%; 80 ml/phuùt laø 3,528%; 120 ml/phuùt laø 3,264 vaø löu löôïng loûng 160 ml/phuùt sau 38 giôø leân men laø 2,736%. Nhö vaäy, ôû löu löôïng loûng 80 ml/phuùt thì trong cuøng löôïng thôøi gian ta thu ñöôïc saûn phaåm coù noàng ñoä acid acetic cao nhaát (3,528%).
4.7 Khaûo saùt khaû naêng thay theá cuûa thaân tre laøm chaát mang vi khuaån acid acetic
Sau moät thôøi gian tieán haønh thí nghieäm, laáy caùc maãu ñeäm tre ra kieåm tra baèng quan saùt vaø nhaän xeùt ñònh tính caùc tính chaát cuûa caùc phaàn töû ñeäm ôû baûng 4.8
63
Baûng 4.8 : Keát quaû kieåm tra ñònh tính caùc tính chaát cuûa chaát mang cheá taïo töø tre
STT
Chæ tieâu
Tính chaát
1
Ñoä cöùng
Khoâng giaûm nhieàu
2
Ñoä nhaùm
Khoâng ñoåi
3
Beà maët rieâng
Khoâng ñoåi
4
Ñoä xoáp
Khoâng ñoåi
5
Maøu saéc
Ñaäm hôn
Qua ñoù, cho thaáy sau quaù trình leân men, chaát mang vi khuaån laøm töø thaân tre vaãn coøn ñaûm toát moïi yeâu caàu veà coâng ngheä leân men ñöa ra. Ñaëc bieät laø trong quaù trình leân men, ñeäm tre khoâng tieát ra caùc chaát coù haïi cho vi khuaån giaám. Vì theá ta coù theå söû duïng ñeäm tre trong thôøi gian daøi trong coâng ngheä saûn xuaát acid acetic theo phöông phaùp leân men nhanh.
64
KEÁT LUAÄN VAØ ÑEÀ NGHÒ
I.KEÁT LUAÄN
Töø nhöõng keát quaû nghieân cöùu ôû treân coù theå ruùt ra nhöõng keát luaän sau:
1. Haøm löôïng gelatin thích hôïp nhaát ñeå taùch tanin ra khoûi dòch quaû ñieàu trong saûn xuaát acid acetic laø 1,5 g/l, hieäu quaû taùch tanin töông öùng laø 72,5% (xem baûng 4.1 vaø ñoà thò 4.1)
2. Haøm löôïng tanin coøn soùt aûnh höôûng raát lôùn ñeán hieäu quaû leân men acid acetic (xem ñoà thò 4.3)
3. Toång haøm löôïng chaát khoâ (ñoä Brix) coù aûnh höôûng khoâng lôùn ñeán hieäu quaû leân men acid acetic. Ñoä Brix thích hôïp nhaát cho saûn xuaát acid acetic theo phöông phaùp leân men töø dòch nöôùc eùp quaû ñieàu laø 9% (xem ñoà thò 4.4).
4. Sau 48 giôø (2 ngaøy) leân men acid acetic töø dòch nöôùc eùp quaû ñieàu theo phöông phaùp nhanh ta thu ñöôïc dung dòch acid acetic coù noàng ñoä 3,828% (xem ñoà thò 4.5).
Coù theå taän duïng nöôùc eùp quaû ñieàu coù boå sung 4% coàn ñeå saûn xuaát acid acetic theo phöông phaùp nhanh trong thôøi gian ngaén maø khoâng caàn boå sung baát kyø nguoàn khoaùng vi löôïng vaø ña löôïng naøo trong dòch leân men.
5. Trong cuøng moät ñieàu kieän leân men: moâi tröôøng, nhieät ñoä, gioáng vi khuaån giaám,… phöông phaùp leân men nhanh cho saûn phaåm coù noàng ñoä acid acetic laø 3,816% chæ trong 48 giôø, vôùi cuøng khoaûng thôøi gian naøy phöông phaùp chaäm cho saûn phaåm coù noàng ñoä chæ ñaït ñöôïc 2,232%. Vaø muoán ñaït ñöôïc noàng ñoä laø 3,828% acid acetic thì ôû phöông phaùp chaäm phaûi caàn khoaûng thôøi gian laø 102 giôø (töùc laø hôn 4 ngaøy) (xem ñoà thò 4.6)
6. Löu löôïng loûng thích hôïp nhaát cho leân men giaám theo phöông phaùp nhanh laø 80 ml/phuùt (xem ñoà thò 4.7 vaø 4.8).
7. Keát quaû cho thaáy ñeäm laøm töø thaân tre Vieät Nam sau khi gia coâng xöû lyù hoaøn toaøn coù theå thay theá cho phoi goã soài trong leân men giaám theo phöông phaùp nhanh cuûa nöôùc ngoaøi. Vì sau thôøi gian daøi chòu taùc duïng cuûa moâi tröôøng leân men, caùc tính chaát cuûa caùc phaàn töû ñeäm, cho thaáy vaãn coøn ñaûm toát moïi yeâu caàu cuûa coâng ngheä leân men (xem baûng 4.8)
65
II. ÑEÀ NGHÒ
1. Coù theå keát hôïp nhieàu phöông phaùp xöû lyù taùch tanin trieät ñeå hôn ñeå naâng cao hieäu quaû saûn xuaát acid acetic töø dòch eùp quaû ñieàu.
2. Caûi thieän thieát bò ñeå haïn cheá söï bay hôi cuûa coàn nhaèm laøm taêng hieäu quaû saûn xuaát acid acetic.
3. Coù theå laøm taêng chieàu cao thaùp ñeå taêng thôøi gian löu cuûa cô chaát trong thaùp ñeå taêng hieäu quaû vaø giaûm thôøi gian leân men. Hoaëc coù theå ñaët nhieàu thaùp (5 ñeán 10 thaùp) noái tieáp nhau, saûn phaåm ñaàu ra cuûa thaùp naøy laø ñaàu vaøo cuûa cô chaát kia, nhö vaäy seõ laøm giaûm ñaùng keå thôøi gian leân men vaø seõ laøm taêng hieäu quaû cho coâng ngheä saûn xuaát acid acetic theo phöông phaùp nhanh.
4. Neân coù theâm moät giai ñoaïn leân men röôïu dòch eùp traùi ñieàu ñeå chuyeån hoùa nguoàn ñöôøng trong dòch eùp thaønh röôïu. Sau ñoù, tieán haønh leân men giaám ñeå chuyeån hoùa röôïu thaønh acid acetic maø khoâng caàn boå sung haøm löôïng röôïu ban ñaàu (4%V). Nhö vaäy seõ giuùp laøm giaûm giaù thaønh cuûa saûn phaåm xuoáng.
66
TAØI LIEÄU THAM KHAÛO
TIEÁNG VIEÄT
Nguyeãn Höõu Hieáu, 2004. Nghieân cöùu coâng ngheä saûn xuaát acid acetic baèng phöông phaùp sinh hoïc. Luaän vaên thaïc só. Ñaïi hoïc Baùch Khoa TP.Hoà Chí Minh.
Phaïm Quoác Duû, 1994. Nghieân cöùu taùch tanin khoûi dòch eùp traùi ñieàu. Luaän vaên toát nghieäp ñaïi hoïc. Ñaïi hoïc Baùch Khoa TP.Hoà Chí Minh.
Nguyeãn Thi Caåm Töù, 2003. Phaân laäp, tuyeån choïn, nghieân cöùu ñaëc ñieåm sinh hoïc cuûa moät soá chuûng acetobacter ñeå öùng duïng leân men giaám. Luaän vaên toát nghieäp ñaïi hoïc. Ñaïi hoïc Noâng Laâm TP.Hoà Chí Minh.
Nguyeãn Thò Hieàn, 1998. Nghieân cöùu xöû lyù taùch tanin trong dòch quaû ñieàu. Luaän vaên toát nghieäp cap hoïc. Tröôøng Ñaïi hoïc Baùch Khoa TP.Hoà Chí Minh.
Kieàu Höõu Aûnh, 1999. Giaùo trình vi sinh vaät hoïc coâng nghieäp. Nxb Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät, Haø Noäi.
Vöông Thò Vieät Hoa, 2003. Giaùo trình thöïc taäp vi sinh thöïc phaåm. Tröôøng Ñaïi hoïc Noâng Laâm TP.Hoà Chí Minh.
Nguyeãn Laân Duõng vaø ctv,1976. Moät soá phöông phaùp nghieân cöùu vi sinh hoïc, taäp 2. Nxb Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät.
Nguyeãn Ñöùc Löôïng, 2002. Coâng ngheä vi sinh, taäp 2. Nxb Ñaïi hoïc Quoác Gia TP.Hoà Chí Minh.
Löông Ñöùc Phaåm, 1998. Coâng ngheä vi sinh. Nxb Noâng Nghieäp Haø Noäi.
Phaïm Ñình Thanh, 2003. Haït ñieàu saûn xuaát vaø cheá bieán. Nxb Noâng Nghieäp. TP.HCM.
Leâ Vaên Nhöông, 1990. Nghieân cöùu coâng ngheä leân men saûn xuaát giaám naêng xuaát cao. Nxb Noâng nghieäp Haø Noäi.
67
TIEÁNG NÖÔÙC NGOAØI
Ebner. H. 1985. Process for the production of vinegar. P.Patent. Nember 453078
Hans G. Schlegel. 1993. General microbiology. Nxb Cambridge University Press.
Bhaskara Rao, E.V.V. and H.H. Khan (eds). 1984. Cashew research and development. Indian Soc. Plantation Crops, Kerala, India.
Heiric. E. 1987. Process and production vinegar. P. Patent. Number 2090717.
68
PHUÏ LUÏC
PHUÏ LUÏC I: Phöông phaùp phaân tích xaùc ñònh noàng ñoä acid acetic
Döïa vaøo phöông phaùp chuaån ñoä acid – bazô ñeå xaùc ñònh noàng ñoä acid acetic coù trong maãu döïa vaøo phaûn öùng:
CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O
Trong ñoù, dung dòch chuaån NaOH ñaõ bieát tröôùc noàng ñoä (CNaOH = 0,1N), chæ thò maøu laø phenolphtalein.
Hoaøn toaøn xaùc ñònh ñöôïc noàng ñoä acid acetic döïa theo ñònh luaät taùc duïng ñöông löôïng gam theo coâng thöùc:
C = N*6(%)
Trong ñoù:
N =: noàng ñoä ñöông löôïng gam cuûa acid acetic (N)
: theå tích NaOH phaûn öùng vôùi maãu (ml)
: noàng ñoä ñöông löôïng gam cuûa NaOH (0,1N)
: theå tích maãu laáy phaân tích (5 ml)
6 : soá hieäu chænh töø noàng ñoä ñöông löôïng gam sang noàng ñoä phaàn traêm.
PHUÏ LUÏC II: Phöông phaùp xaùc ñònh haøm löôïng tanin
Caùch tieán haønh:
Huùt 5 ml maãu dòch eùp quaû ñieàu cho vaøo bình erlenmeyer 500ml, theâm vaøo ñoù 20 ml dung dòch Indigocarmin 0,5%, cho vaøo theâm 300 ml nöôùc caát. Ñem chuaån ñoä baèng dung dòch Postassium permanganate (KMnO4) 0,1M cho ñeán khi chuyeån töø maøu xanh döông cuûa Indigocarmin sang maøu vaøng saùng thì döøng laïi, ta coù ñöôïc soá ml KmnO4 caàn ñeå chuaån ñoä.
Laøm song song vôùi 5 ml nöôùc caát .
69
Coâng thöùc tính:
Haøm löông tanin coù trong 5 ml maãu laø:
M = (N – n)*0,00487 (gam)
Trong ñoù:
M : haøm löôïng tanin coù trong 5ml maãu (g)
N : Soá ml KMnO4 duøng ñeå chuaån ñoä 5 ml maãu.
n : Soá ml KMnO4 duøng ñeå chuaån ñoä 5 ml nöôùc caát.
0,00487 : soá gam tanin töông öùng vôùi 1 ml KMnO4 0,1M.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
luan van tot nghiep.doc
