Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

1

PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG:
Acid axetic là tên gọi hoá học của dấm .đã được sản xuất từ rất lâu đời và có ý
nghóa quan trọng trong sản xuất công nghiệp, sản xuất thực phẩm hay y học vv.
Công thức hóa học của acid axetic là : CH
3
COOH
Khối lượng phân tử : 60,05
Acid xetic hoàn toàn tan trong nước , cồn, eter, bengen, axeton và trong
cloroform. Chúng hoàn toàn không tan trong CS
2

Acid axetic rất bền với các chất oxy hóa như : acid chromic, permanganate. Chúng
có khả năng hòa tan cellulose, các hợp chất tương tự cellulose. Chúng có khả năng
phân hủy da, gây bỏng da, ăn mòn nhiều kim loại.
Từ thời thượng cổ người ta đã biết tạo giấm và chỉ khoảng 2 thế kỉ gần dây
người ta mới biết sản xuất ra acid acetic ở dạng đậm đặc.
Thực chất của quá trình lên men tạo acid acetic (hoặc giấm) là quá trình oxi hoá
được thực hiện bởi một nhóm vi khuẩn gọi là vi khuẩn acetic( thuộc chi
acetobacter).
Hàng năm thế giới tiêu thụ một lượng giấm tương đương với 160.000 tấn acid
acetic tinh khiết (hay 3.2 tỉ lít giấm chứa 5% acid acetic).
Giấm được ứng dụng nhiều trong thực phẩm, công nghiệp y học … ở một số nước nhu
cầu sử dụng giấm rất lớn như: Trung Quốc, Pháp ,Đức
Ngoài ra còn có một khối lượng acid acetic đậm đặc được sản xuất ở qui mô
công nghiệp ( sản xuất các loại este, các loại acetyl, acetaldehyt, acetal xenlulozo,
tổng hợp indigo, tổng hợp chất diệt cỏ, tổng hợp aspirin và nhiều dược phẩm khác,

chế biến mủ cao su thành cao su bán thành phẩm).
PHẦN II: NGUYÊN LIỆU
I.) GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU
Nguyên liệu dùng để sản xuất là các lạo nước quả ( chưa hoặc đã lên men
rượu), rượu và bia kém sản phẩm, các loại dòch đường, nhưng chủ yếu vẫn là các
loại rượu. Trong đó, nước nho và rượu nho là nguyên liệu để sản xuất dấm có chất
lượng cao. Rượu etylic là nguồn nguyên liệu được dùng phổ biến trong công nghiệp
lên men axetic. Các loại quả chín được ép lấy nước và các loại dòch đường có lẫn
nấm men rượu sẽ xảy ra quá trình lên men rượu , biến các loại đường thành rượu
etylic và thu được dòch rượ nhẹ. Cũng có trường hợp người ta bổ sung nấm men
saccharomyces vào các loại dòch trên trước khi làm dấm. Quá trình lên men rượu tự
nhiên (hoặc có thêm rượu nhẹ ) kéo dài 2 – 3 tuần, xác men lắng xuống phía dưới
và ta gạn lấy dòch trong có nồng độ rượu thấp để cho lên men axetic.
Nông độ rượu thích hợp cho len men axetic là 10 – 13%, trường hợp cao hơn sẽ ức
chế giống vi khuẩn axetic phát triển và một phần rượu không bò oxy hóa thành
Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

2

dấm, còn trường hợp nồng độ rượu quá thấp sẽ xảy ra sự oxy hóa triệt để biến dấm
thành CO
2
và H
2
O.
Trong môi trường dinh dưỡng, ngoài rượu etylic, cần phải có đầy đủ các chất đảm
bảo cho vi khuẩn sống và hoạt động , gồm các nguồn cacbon nitơ, các chất khoáng :
K, Mg, Ca, Fe, P, S,
Nguồn cacbon ở đây có thể là đường , nguồn nitơ là các axit amin, pepton hoặc
muối amon. Các chất khoáng dùng ở dạng muối vô cơ hoặc hợp chất hữu cơ nước

mạch nha , bia, nước quả, dòch nấm men … là những nguồn dinh dưỡng rất tốt đối với
vi khuẩn axetic. Nhưng sử dụng các nguồn này phải cẩn thận, vì dùng với hàm
lượng cao sẽ làm cho vi khuẩn phát triển mạnh, kém khả năng lên men hoặc tạo
điều kiện cho các vi sinh vật khác phát triển
Trong sản xuất người ta dùng môi trường có thành phần như sau : cứ 100 lít cồn
tuyệt đối thêm 25 gam supephotpat, 25 gam amon sulfat, 0,9 gam kali cacbonat, 500
gam glucza hoặc dòch đường thủy phân từ tinh bột tính tương đương với lượng
glucoza. Có thể dùng sacroza thay glucoza. Nước pha thành 800 – 1000 lít môi
trường.
Vi khuẩn axetic thường tiêu hóa rất ít các chất dinh dưỡng. Để có được dấm có chất
lượng cao và tránh hiên tượng nhạt ở phôi bào cần phải bổ sung các chất dinh dưỡng
làm nhiều lần, nhưng mỗi lần với lượng thấp. Nếu trường hợp lên men bò yếu, thì có
thể bổ sung vào môi trường dòcg malt hoặc bia.
1). Sản xuất giấm theo con đường sản xuất rượu etylic:
Ta biết rằng khi sản xuất rượu , ta chọn nguồn nguyên liệu chứa đường lên men
được ,hay nguyên liệu gluxit có thể chuyển hoá thành đường để sản xuất.
Đối với nước ta , gạo là cây lương thực chính, vì vậy không chủ trương dùng nguồn
nguyên liệu này để nấu rượu, mà khuyến khích dùng các loại ngũ cốc thay thế như
ngô, khoai , sắn…. Loại nguyên liệu này gọi là nguồn nguyên liệu từ tinh bột và
cellulose.
Tinh bột được sử dụng dưới dạng hạt hoặc bột của khoai ,sắn, lúa, đại mạch …
Dạng nguyên liệu này trước khi sử dụng làm môi trường cần phải qua khâu sử lý và
đường hóa. Đối với các chủng vi sinh vật có hệ enzym amylase phát triển người ta
có thể sử dụng trực tiếp các tinh bột (tinh bột sống không qua khâu đường hóa) để
nuôi cấy vi sinh vật. Những chủng vi sinh vật này hiện nay được các nhà nghiên cứu
tìm kiếm, phân lập vì nó giúp nhà sản xuất tiết kiệm phí tổn và năng lượng cho khâu
khử trùng và đường hóa.
Cellulose được sử dụng dưới dạnh rơm, rạ, giấy ,mạt cưa, phôi bào …Các loaiï
nguyên liệu này, tuỳ theo từng đối tượng vi sinh vật sẽ có cách sử lý thích hợp khác
nhau. Hiện nay hướng sử dụng trực tiếp cellulose cò rất hạn chế.

Thành phần một số loại ngũ cốc:
a).NGÔ

Gluxit trong ngô gồm có:
-Tinh bột chiếm 43.47 -61.8%
Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

3

-Đường chiếm 1.76-4.26%
-Destin và pectin: 1.09-14.67%.
Theo V.L Critovich, thành phần % trọng lượng của một số loại ngũ cốc như bảng
sau:


Thànhphần

Loại hạt
Nước Protit Chất béo

Gluxit Xenlulo Tro
Ngô
Thóc
Đại mạch
Lúa mì mềm
14.0
12.0
14.0
14.0
10.0

6.7
10.5
12.0
4.6
1.9
2.1
1.7
67.9
63.8
66.4
68.2
2.2
10.4
4.5
2.0
1.2
5.2
2.5
1.6

b).Sắn (khoai mì)

thành phần hoá học của sắn tươi và khô như sau:(theo %trọng lượng)
Thành phần

Loại
Nước protit Chất béo Gluxit xenlulo

Tro
Sắn tươi

Sắn khô
70.25
13.12
1.120
0.205
0.41
0.41
26.58
74.74
1.11
1.11
0.54
1.69
Sắn có chứa acid HCN rất độc. Để tách HCN thường ta phải ngâm sắn trong nước
lạnh hay nước sôi.
c). Khoai:

Thành phần hóa học trung bình của khoai lang như sau:(theo % trọng lượng)
Thành phần

Loại
Nước Protit Chất béo Gluxit Xenlulo Tro
Khoia tây tươi
Khoai lang tươi
Khoai lang khô
74.9
68.1
12.9
1.99
1.60

6.10
0.15
0.50
0.50
20.8
27.9
76.7
0.98
0.90
1.40
1.09
1.00
2.40
Khoai lang tươi rất kho bảo quản, thường ta phải xắt lát phơi khô hoạc sấy.trung
bình cứ 3kg khoai tươi ta thu đươc 1kg khoai khô.
d). các loại ngũ cốc khác:
Thành phần hoá học trung bình theo % trọng lượng của một số hạt ngũ cốc như sau:

Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

4

Thành
phần
Loại hạt
Nước Protit Chất béo Gluxit Xenlulo

Tro
Gạo giã
Gạo xay

Tấm
Cám
Mì đen
Kiều mạch
Kê
12.6
11.6
11.8
12.5
14.0
12.8
12.5
9.00
9.10
8.90
13.17
11.00
10.20
10.60
0.50
2.45
1.00
10.12
1.70
5.30
3.90
77.00
74.79
77.00
38.72

69.60
59.70
61.10
0.40
0.65
0.60
14.05
1.90
10.00
8.10
0.50
1.41
0.70
11.44
1.80
3.00
3.80
e). Rỉ đường:
Rỉ đường có hai loại là rỉ đường mía và rỉ đường củ cải.
Rỉ đường mía : Rỉ đường mía là phụ phẩm thu được của công nghiệp ép mía thành
đường sau khi đã thu saccharose.
• Thu nhận đường mía trong quá trình sản xuất đường saccharose.
Đường mía thô gồm hai hợp phần
: các tinh thể đường saccharose và mật bao bọc
phía ngoài có chứa đường. Các chất phi đường và chất màu.
Theo quy trình sản xuất đường tinh của trung tâm nghiên cứu đường (Liên Xô cũ)
thì đường thô được tinh luyện, ly tâm, lắng trong.làm sạch bằng phương pháp
cacbonat (lắng trong bằng vôi) cho bão hòa CO2, sau đó được đem lọc và sulfite
hóa. Tiếp theo dòch mã đã được làm sạch được cô trong thiết bò chân không, ta thu
được dòch đường non I. Dòch này sẽ đem ly tâm cho ra đường trắng. Còn cặn có màu

được sử lý ba lần để thu đường loại II, III và IV. Phần cuối cùng còn lại là rỉ đường.
Có thể nói rỉ đường là một hỗn hợp phức tạp. Bên cạnh hàm lượng đường được lên
men khá cao, trong rỉ đường còn chứa một lượng đáng kể các hợp chất chứa
nitrogen, các vitamin và các hợp chất vô cơ. Ngoài ra trong rỉ đường còn chứa một
số chất keo và vi sinh vật tạp nhiễm làm bất lợi cho quá trình lên men sau này. Vì
vậy . Tuỳ mục đích sử dụng khác nhau mà người ta cần phải sử lý rỉ đường trước khi
dùng làm môi trường nuôi cáy vi sinh vật.
Thành phần rỉ đường dao động như sau:
Nước :15-20%
Chất khô : 80-85%
Trong đó , có 60% là đường ( 40% là saccharose,20%là fructose và glucose
,40% chất khô còn lại là chất phi đường.

Ngoài ra trong rỉ đường còn có một số acid amin và vitamin
.
• Thu nhận rỉ đường từ củ cải đường.
Rỉ đường củ cải : là nước cốt sinh ra trong sản xuất đường từ củ cải đường. Dòch này
được cô đặc, có thể dùng lâu dài.
Thành phần của rỉ đường củ cải ( theo %).
Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

5

Saccharose 48%
Rafinose 1%
Đường chuyển hóa khác 1%
Các axit hữu cơ 2%
Rỉ đường củ cải chứa một vitamin trong đó hàm lượng biotin thấp hơn trong rỉ đường
mía
Trong rỉ đường ( cả củ cải lẫn mía) ngoài thành phần kích thích sinh trưởng còn chứa

một số chất mà nếu dùng ở nồng độ cao sẽ kìm hãm sự sinh trưởng của vi sinh vật
như: SO
2
, hydro- xymethulfurfurol …
f.) Dòch kiềm sulfute
Dòch kiềm sulfite: Là loại phế phẩm của công nghiệp sản xuất cellulose.
Khi sản xuất 100 tấn cellulose gỗ dẻ sẽ thải ra ngoài 1000m
3
dòch kiềm sulfite. Dòch
kiềm sulfite có thành phần : 80% chất khô là đường hexose (glucose, mannose,
galactose), phần còn lại là đường pentose (cylose, arabinose). Ngoài ra trong dòch
kiềm sulfite có chứa axit lignínulfiric. Axit này chưa được vi sinh vật sử dụng, hiện
nay đang có hướng nghiên cứu để vi sinh vật có thể sử dụng được axit này trong
công nghệ lên men. Một điểm đáng lưu ý của dòch kiềm sulfute là có đặc tính hấp
phụ nhiều oxi. Cho nên khi nuôi cấy các vi khuẩn hiếu khí có thể giảm sự cung cấp
oxi tới 60% so với mức bình thường.
g.) Dầu thực vật : (dầu đậu nành, dầu dừa, dầu lạc, dầu hướng dương …)
Các loại dầu nói trên được dùng cho vào môi trường nuôi cấy vi sinh vật với
tư cách là nguồn cacbon. Vừa là chất phá bọt. Cũng cần lưu ý thêm rằng, các loại
dầu có trong môi trường chỉ có vai trò là nguồn cacbon khi sinh vật được nuôi cấy
sinh enzym lipase. Lúc đó chất béo được enzym này phân hủy thành glycerin và các
axit béo .vi sinh vật có thể sử dụng được như là nguồn thức ăn cacbon.
Các loại dầu thực vật này là các trigliceride, trong đó chủ yếu là các axit béo chưa
bão hòa (axit oleic, axit linolic …).
Lượng chất béo bổ sung vào môi trường nuôi cấy vi sinh vật phải phù hợp với mức
độ tạo bọt của môi trường. Nếu ta bổ sung quá sẽ làm chậm quá trình đồng hóa
nguồn cacbohudrat của vi sinh vật. Cụ thể là làm tăng độ nhớt của môi trường. Tạo
các hạt nhũ tương của các loại xà bông, đặc biệt là khi môi trường có CaCO
3
sẽ dẫn

đến hiện tượng giảm lượng oxy hòa tan, vi sinh vật sẽ phát triển kém. nh hưởng
đến hiệu suất lên men








Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

6

Thành phần hóa học của các loại dầu thực vật
(theo L.A.Popova và những người cộng sự. 1961)
Các loại dầu Acid béo (%)
Acid oleic

Acid
linoleic
Acid
palmitic
Acid stearic

Acid
arachidic
Dầu lạc 50 - 70 13 – 26 6 - 11 2 - 6 5 – 7
Dầu bắp < 45 < 48 < 7.7 3,6 <0,4
Dầu đậu

nành
25 - 36 52 - 65 6 - 8 3 - 5 0,4 – 10
Dầu bông 30 - 35 40 - 45 20 - 22 2 0,1 – 0,6
Dầu lanh 13 - 29 15 - 30 9 - 11 6 - 7

2).Sản xuất giấm bằng rược vang:
Rượu vang có thành phần phức tạp, đến nay ngay cả ở các nước có công nghệ sản
xuất rượu vang lâu đời cũng chưa biết các chất cấu thành của rượu vang.
Thành phần chủ yếu của rượu vang gồm :
-Thành phần quan trọng phải kể đến là cồn etanol – là một trong những
thành phần quan trọng nhất của rượu vang. Cồn etanol có do lên men tự nhiên từ
dòch trái cây, do đó nó là thứ cồn tinh khiết, không lẫn aldehyd, ester. Độ cồn của
rượu vang từ 10
0
– 12
0
; nếu dưới 10
0
rượu sẽ hơi lạt, cao hơn 12
0
là hơi cao. Nói
chung rượu vang chứa một lượng cồn trung bình . đây cũng là nồng độ thích hợp để
vi khuẩn axetic phát triển.
Trong quá trình này giấm được tạo thành từ một dung dich rượu vang để tónh, trong
đó rượu sẽ được vi sinh vật oxi hoá thành acid acetic.
Nguồn nguyên liệu là các loại trái cây như: nho, xoài ,sơri…. Được ép thành dòch
lỏng.
TÓM LẠI
: các nguyên liệu phải qua các bước sau
Nếu nguyên liệu là etanol thì quá trinh lên men axetic chi có một bước là

chuyển trực tiếp cồn thành axit axetic.
Còn với các nguyên liệu khác thì phải qua các bước sau :
1.) Nguyên liệu có tinh bột đường hóa đường rượu hóa rượu
vk/oxyhóa a. axetic

2.) Nguyên liệu có đường rượu hóa rượu VK/oxyhóa a.axetic

3.) Nguyên liệu có rượu etanol VK/oxyhóa a.axetic





Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

7


II.) SỬ LÝ NGUYÊN LIỆU TRƯỚC KHI LÊN MEN:
Nguyên liệu là tinh bột nghiền ngâm nấu
lên men .
Ngâm : làm cho nguyên liệu trương nở làm quá trình hồ hóa tinh bột dễ dàng hơn.
Trương nở là tính chất của cao phân tử rắn có khả năng hút dung môi để tăng
thể tích. Hơn 50% chất khô của hạt và khoai sắn là tinh bột, dây là chất chủ yếu tạo
ra sản phẩm cồn etylic chuyể hóa thành axit axetic trong q trình sản xuất.
Nấu : Sau khi nguyên liệu được nghiền nhỏ chỉ có một phần các màng bò phá vỡ
nên khả năng tiếp xúc với amylase không lớn, hơn nữa nghiền nguyên liệu càng
nhỏ thì sẽ hạn chế được tổn thất hơi nấu. Do vậy sau khi nghiền nguyên liệu được
đem đi nấu thành dòch cháo. Giai đoạn nấu là một giai đoạn quan trọng trước khi lên
men. Điều này làm màng tế bào bò phá vỡ màng tế bào và tạo trạng thái hòa tan của

dòch.
Tuỳ theo nguyên liệu mà ta chọn cách nấu hợp lý. Đối với những nguyên liệu kém
phẩm chất người ta thường ở nhiệt độ thấp và thời gian ngắn.
Khi nấu có một lượng nhỏ tinh bột biến thành đđường và dextrin, dưới tác
dụng amylase và ion H
+
. Sự tạo đđường trong dịch bột chưa nấu là đđiều không mong
muốn vì như vậy sẽ gây tổn thất khi đđun ở T
o
cao.
Đường chứa trong ng/liệu chủ yếu là saccarosse, glucose, fructose và ít
maltose tạo ra trong thời gian nấu; mức đđộ tạo đđường còn phụ thuộc T
o
và PH.
Ở pH = 3.5 do tác dụng H
+
lượng đđường tăng nhanh trong dòch cháo , do vậy
mà lượng đđượng bị thủy phân nhiều. Sự tổn thất do tạo: Caramen, furfurol,
melanoidin và oxymetyl furfurol. Do đó để giảm tổn thất đđường có sẵn trong
nguyên liệu ở giai đđoạn nấu thì nên khống chế pH của dịch cháo ở PH = 3.5.
Cần chú ý ở pH = 3.5 đường bị phân hủy ít nhưng phảI thường xun thêm acid
vì vậy thiết bị sẽ dễ bị ăn mòn, nấu xong lại phải trung hòa tới pH thích hợp cho hoạt
động amylaza.
Tiến hành nấu ngun liệu:
Tùy vào điều kiện trang thiết bị mỗi cơ sở sản xuất có thể chọn các phương
pháp nấu: Gián đoạn, bán liên tục và liên tục.
a. Nấu gián đoạn
: Tồn bộ q trình nấu được thực hiện cùng một nồi.
 Ưu điểm: Ít tốn vật liệu để chế tạo thiết bị, thao tác đơn giản.
 Nhược điểm: Tốn nhiều hơi vì ko sử dụng được hơi thứ, nấu lâu ở P và T

o
cao
gây tổn thất đường nhiều.
 Ngun liệu đưa vào nồi nấu có thể ở dạng hạt hoặc lát. Tuy nhiên cần nghiền
thành bột để tăng năng suất và hạn chế tổn thất.
Qui trình nấu được thực hiện:
Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

8

Cho tồn bộ nước vào nồi tỉ lệ 3.5- 4 lít/kg cho cánh khuấy làm việc đổ tinh bột
vào.Đậy nắp xơng hơi 45 – 60 phút đến khi P đạt u cầu. Lúc đầu cần mở van xả để
đuổi hết khơng khí và khí khơng ngưng cho tới khi van xả thốt ra chỉ có hơi nước bão
hòa. Đóng bớt van xả và khi áp suất đạt tới P nấu ta tính thời gian nấu. Đối bột thường
nấu ở P: 3 –3.5 kg/cm
3
với thòi gian 60 – 70 phút …Tốt nhất là nghiền ngun liệu và
nấu ở 3 – 3.5 kg/cm
3
tương đương to 135 = 140
o
C . Trong giai đoạn này có thể bổ sung
thêm acid để nấu mau chin, khi làm lạnh dịch cháo ting bột ko bị lão hóa. Nhưng acid
sẽ gây ăn mòn thiết bị và ảnh hưởng tới hoạt động amylaza. Thỉnh thoảng cần kiểm tra
đến khi nào cháo có mùi thơm nhẹ, màu vàng rơm là đạt u cầu. Hiện nay việc kỉểm
tra theo cảm quan của người cơng nhân vận hành. Nấu xong mở van từ từ phóng cháo
sang thùng đường hóa, thờI gian phóng cháo 10 – 15phút.Tồn bộ cả q trình nấu kéo
dài 2.5 -> 3 giờ.



Cấu tạo nồi nấu gián đoạn
1.Thân nấu; 2. Đầu nối; Van an tồn; 3. Nắp nồi; 4. Áp kế; 5. Van lấy mẫu;
6. Ống cấp hơi; 7. Cánh khuấy; 8. Ống vệ sinh; 9. Ống phóng cháo.

b. Nấu bán liên tục:

Q trình nấu được tiến hành trong ba nồi khác nhau và chia thành nấu sơ bộ
nấu chín và nấu chín thêm.
 Ưu điểm: Giảm thời gian nấu ở P và T
o
cao, nhờ sử dụng hơi thứ sơ bộ mà giảm
 tổn thất và tăng hiệu suất 7lít cồn/ tấn tinh bột.
 Nhược đđiểm: Tốn nhiều kim loại để chế tạo thiết bị.
Qui trình nấu: Đầu tiên cho lượng nước 40 - 50
o
C cùng tỉ lệ bột vào bồn (3.5 –
4.0 lít/ kg bột)  Cho cánh khuấy làm việc đổ bột vào dùng hơi thứ duy trì 60 phút 
Tháo cháo xuống nồi nấu chín, tiến hành tương tự như nấu gián đoạn, chỉ khác là P và
Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

9

T/gian ít hơn  Nấu chín xong phóng cháo sang nồi nấu chín thêm với P= 0.6 atm,
T
o
= 105
o
C, T= 55phút.
Sơ
đồ nấu bán liên tục

1.Thùnng chứa nước; 2.Nồi nấu sơ bộ; 3.& 4 .nồi nấu chín và chín thêm
c. Nấu liên tục

Đâây là phương pháp nhiều ưu đđiểm hơn so với 2 cách trên
 Ưu điểm:
* Tận dụng được nhiều hơi thứ do có thể đun dịch cháo tới T
o
cao mà ko ảnh
hưởng tới làm việc của thiết bị.
* Cho phép nấu ở T
o
thấp & thời gian ngắn giảm tổn thất đường do cháy hoặc
tạo melanoidin. Nhờ đó mà năng suất cao hơn nấu gián đoạn.
* Dễ cơ giới hóa và tự động hóa, tốn ít kim loại chế tạo thiết bị do năng suất
riêng của 1m
3
tăng khoảng 7 lần.
Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

10

 Nhược điểm: Đòi hỏi nguyên liệu phải nghiền thật nhỏ đường kính của bột d =
1mm. Đảm bảo ổn định lượng nhiệt, nước, hơi.
 Đặc điểm: Nấu liên tục tiến hành qua 3 giai đoạn và trong 3 thiết bị khác nhau:
Nồi nấu sơ bộ, nồi nấu chín và nồi nấu chín thêm.
Sơ đồ nấu: Xin giới thiệu sơ đồ Michurini do GS.Fremen và Ustinhicơp thiết kế
với cơng suất 2000 lít cồn/ngày.
Chế độ làm việc:
Theo tỉ lệ tính trước, bột và nước liên tục vào thùng hòa bột 1 ở T
o

= 35- 40
o
C,
thùng hòa bột là một hình trụ nằm ngang có cánh khuấy 45 vòng/phút, được chia thành
hai ngăn khơng bằng nhau.Dung tích của thùng 1.3 m
3
(dung tích làm việc 0.72 m
3
)
t/gian 3- 5 phút  Từ van a dịch bột vào nồi nấu sơ bộ 3. NồI nấu sơ bộ có hình trụ
nằm ngang cánh khuấy với tốc độ 26 vòng /phút. Dung tích chung V = 2m
3
, dung tích
làm việc 1.2m
3
. Ở đây dịch cháo được đun nóng ở T
o
= 80 – 85
o
C khoảng 4- 5 phút
dịch cháo tạm chứa ở thùng 4  được bơm pitơng 5  đưa liên tục qua nồi nấu
chín 6. Nồi nấu chín có đường kính 1100 mm, chiều cao 6000 – 7000 mm bên trong
chia nhiều ngăn tại đây dịch cháo chảy từ trên xuống còn hơi chính được cấp từ dưới
lên, nên tạo 3 vùng với T
o
khác nhau. Ở đáy 140
o
C, giữa 130
o
C và trên cùng là 125

o
C.
Do đi ngược chiều nên dịch cháo được khuấy mạnh và đun nóng tới mức cần thiết 
Ra khỏi nồi 6, dịch cháo liên tục qua nồi nấu chín thêm 7. Nồi này có đường kính D =
1100 mm, H = 4900 mm. Bên trong chia thành ba ngăn theo chiều thẳng đứng Dich
cháo vào dướI đầy dần tới vách năn rồi lại đi từ trên xuống dưới tiếp đó theo năn thứ
ba  vào nồi tách hơi 8 và kết thúc giai đoạn đi vào q trình đường hóa. (Thời gian
cả q trình tổng cộng 50 - 60 phút).
III.) CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐƯỜNG HÓA:
Các nguyên liệu chứa xellulose, hemicellulose, được đường hóa bằng axit (HCl,
H
2
SO
4
) và nhiệt độ cao. Các nguyên liệu chứa tinh bột được đường hóa bằng nhiều
phương pháp khác nhau :
1.) Đường hóa bằng bánh men thường hay bánh men thuốc bắc:

Đây là phương pháp dùng khá phổ biến trong dân gian để đường hóa các nguyên
liệu chứa tinh bột. Trong bánh men, nấm mốc được nuôi cấy và phát triển trên môi
trường tinh bột sống. Nếu là bánh men thuốc bắc thì có bổ sung thêm một số vò
thuốc bắc. Nấm mốc trong bánh men có hệ enzym amylase phân giải tinh bột. Về
vai trò của các vò thuốc bắc, có ý kiến cho rằng nó có tác dụng sát khuẩn, cũng có ý
kiến cho rằng nó có tác dụng kích thích sự sinh trưởng của các vi sinh vật trong báng
men.
Quá trình đường hóa:
Nguyên liệu chúa tinh bột không nhất thiết phải hồ hóa thành dòch mada chỉ cần
làm chín như kiểu đồ sôi ở nhiệt độ 130
0
C – 140

0
C để cấu trúc phân tử tinh bột đễ bò
phá vỡ. Lúc này tinh bột chuyển sang dạng dễ tan, như vậy hệ enzym amylase mới
phân huỷ được dễ dàng. Nếu tinh bột không được hồ hóa thành dạng dung dòch thì
sẽ hạn chế tác dụng của amylase lên các mạch tinh bột, làm hiệu suất đường hóa
không cao. Dùng bánh men để đường hóa tinh bột dễ bò nhiễm khuẩn.
Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

11

2.) Phương pháp maltase:
Người ta dùng enzym của thóc đại mạch , tiểu mạch đã nảy mầm (malt) để chuỷen
hóa tinh bột (đã được hồ hóa) thành đường lên men. Việt Nam từ lâu cũng đã sử
dụng thóc tẻ hay là nếp, có khi cả hạt bắp cho nảy mầm để sản xuất mạch nha theo
phương pháp trên.
Sử dụng phương pháp maltase có ưu điểm:
- thời gian hồ hóa tinh bột ngắn
- ít bò nhiễm khuẩn
nhược điểm của phương pháp này là :
- Hiệu suất đường hóa không cao, không triệt để vì phức hệ enzym amylase trong
mầm thóc không hoàn chỉnh.
-Thường chỉ áp dụng cho các nước xứ lạnh vì điều kiên trồng và nảy mầm của đại
mạch đòi hỏi phải ở nhiệt độ thấp.
- tỷ lệ malt sử dụng so với hàm lương tinh bột có trong nguyên liệu tương đối cao (8
– 20%)
- Gía thành sản phẩm cao nhất là ở những nước không sản xuất được thóc malt.
Chính vì vậy mầ người ta cố gắng nghiên cứu bổ sung hay thay thế dần phức hệ
amylase của mầm thóc malt bằng amylase của nấm mốc và vi khuẩn.
3.) Phương pháp myco – malt:


Đây là phương pháp được dùng phổ biến hơn cả ở trong lẫn nga nước. Quá trình
đường hóa ở đây dùng enzym vi sinh vật, chủ yếu của nấm mốc.
Thời gian thực hiện đường hóa còn phụ thuộc vào chủng giống nấm mốc và nguyên
liệu được sử dụng, thông thường từ 24 – 40 giờ.
Chất lượng quá trình đường hóa theo hoạt lực của amylase, detrinase, gluco –
amylase.
Kết quả quá trình đường hóa cho các sản phẩm hỗn hợp dextrin, mailtose, glucose,
trong đó glucose có tỷ lệ cao nhất.
IV.) QUÁ TRÌNH ĐƯỜNG HÓA
Đường hoá dòch cháo nấu có thể tiến hành theo phương pháp gián đoạn hoặc
liên tục trên các sơ đồ thiết bò khác nhau. Nhưng dù theo phương pháp và sơ đồ nào
thì quá trình đường hoá cũng bao gồm:
- Làm lạnh dòch cháo tới nhiệt độ đường hoá.
- Cho chế phẩm amylase vào dòch cháo và giữ ở nhiệt độ trên trong thời gian
xác đònh để amylase chuyển hoá tinh bột thành đường.
- Làm lạnh dòch đường hoá tới nhiệt độ lên men.
1. Đường hoá liên tục :
Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

12

Đường hoá liên tục được tiến hành trong các thiết bò khác nhau , dòch cháo và
dòch amylase liên tục đi vào hệ thống , dòch đøng liên tục đi sang bộ phận lên men
.
Phương pháp này có ưu điểm so với đường hoá gián đoạn là dòch cháo ít bò
lão hoá khi làm lạnh tới nhiệt độ đường hoá .thời gian đường hoá ngắn ,tăng được
công suất thiết bò và do đó tiết kiệm được diện tích nhà xưởng .Hoạt tính amylase ít
bò vô hoạt hoá do thời gian tiếp xúc với nhiệt độ cao được rút ngắn .
Sơ đồ làm việc theo trình tự sau :


Sơ đồ đường hoá liên tục hai lần
1.Nồi nấu chín ; 2. Thùng đường hoá lần 1 ; 3. Thùng chứa dòch amylase ; 4. Bộphận
phân phối ; 5. Bơm ; 6. Thùng đường hoá lần 2
Cháo nấu được chứa ở nồi nấu chín thêm liên tục vào thùng đường hoá lần
một; dòch amylase từ thùng chứa qua bộ phận phân phối ,sau đó khoảng 30% đi vào
thùng đường hoá lần một phối hợp với dòch cháo có nhiệt độ 60
o
C. Thời gian đường
hoá ở thùng đường hoá lần một kéo dài 15 đến 20 phút. Ra khỏi thùng đường hoá
lần một, dòch đường được bổ sung 70% chế phẩm amylase còn lại từ thùng chứa
dòch amylase, sau đó qua bơm đi vào thiết bò đường hoá lần hai. Tổng cộng thời
gian đường hoá ở cả hai thiết bò không quá 30 phút. Đường hoá xong một phần dòch
đường đưa vào phân xưởng gây men, 90% còn lại qua thiết bò làm lạnh kiểu “ống
lồng ống” tới nhiệt độ 28-30
o
C, rồi cho vào thùng lên men.
Đường hoá liên tục theo phương pháp làm lạnh bằng chân không :
Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

13

Sơ
đồ đường hoá theo phương pháp làm lạnh dòch cháo bằng chân không
1. Thùng chứa dòch cháo nấu ; 2. Thùng đường hoá; 3. Thiết bò bốc hơi; 4. Thiết bò
ngưng tụ;
5. Bơm dòch đường hoá; 6. Thùng chứa nước ngưng tụ; 7. Bơm nước; 8. Bơm chân
không;
9. Các van điều chỉnh tự động; 10. Bộ phân tự điều chỉnh mức dòch trong thùng
đường hoá;
11,12,13. ng dẫn dòch cháo và đường hoá; 14. Thùng chứa dòch amylase; 15. Bộ

phận điều chỉnh phân phối dòch amylase; 16. Thiết bò làm lạnh dòch đường hoá;
17,18. Ống dẫn nước; 19.Ống dẫn khí không ngưng .
Giữa nhiệt độ sôi của dung dòch vá áp suất có sự phụ thuộc nhất đònh .Ở áp
suất p=1 kg/cm
2
nước sẽ sôi ở 99.09
0
C, nhưng ở áp suất chân không p = 0.15 kg/cm
2

nước sẽ sôi ở 59.67
0
C .Dựa vào tính chất này người ta áp dụng áp suất chân không
để làm bay hơi nước và do đó làm nguội dòch cháo đến nhiệt độ đường hoá.
* Sơ đồ hoạt động :
Dòch cháo nấu từ thùng 1 qua van điều chỉnh 9 và ống dẫn cháo 11 vào thiết
bò bốc hơi 3. Ở đây dòch cháo chòu áp suất chân không 0.2 kg/cm
2
nên sôi và làm
bay hơi nước ,do bay hơi thu nhiệt nên nhiệt độ dòch cháo giảm từ 103 -105
0
C ở 1,
Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

14

còn 58 - 59
0
C ở 3. Ở nhiệt độ 58 - 59
0

C dòch cháo liên tục đi qua 12 vào thùng
đường hoá 2 để hoà với dung dòch amylase từ 14 qua 15 nối với 5. Cơ cấu nối 15 với
5 nhằm mục đích phân bố giữa dòch đường bơm đi và lượng dòch amylase đưa vào.
Thời gian dòch đường lưu lại ở 2 kéo dài khoảng 10-15 phút, sau đó được làm lạnh
đến nhiệt độ lên men ở 16. Khoảng 15-20% dòch đường qua van 9 và ống 13 hoà với
dòch cháo ở 11 nhằm dòch hoá tạo điều kiện cho bốc hơi được dễ dàng, đồng thời
hạn chế được hiện tượng lão hoá tinh bột khi làm lạnh.
Nước bay hơi ở 3 qua ngưng tụ 4 khí không ngưng qua 19 vào bơm chân
không 8 và sau đó loại ra ngoài.
*Ưu điểm :
- Dòch cháo được dòch hoá và làm nguội nhanh nên hạn chế được lão hoá tinh
bột .
- Do bay hơi ở áp suất chân không nên hơi nước sẽ kéo theo các chất như
alcol metylic, furfurol và tạo các mùi lạ do nguyên liệu đưa vào, nhờ đó nâng cao
được chất lượng chất lượng sản phẩm.
- Do thời gian đường hoá ngắn, 10-15 phút nên giảm được kích thước thiết bò,
diện tích nhà xưởng, đồng thời hạn chế được mất hoạt tính của amylase.
- Dễ cơ khí hoá và tự động hoá sản xuất, cho phép tăng năng suất lao động.
- Áp dụng đường hoá bằng làm lạnh chân không còn cho phép tăng hiệu suất
rượu từ 0.6-1%, tiết kiệm điện từ 20-30% so với các sơ đồ đường hoá khác.
*Nhược điểm :
Thiết bò bốc hơi và ngưng tụ phải ở độ cao 11-12 m. Ngoài ra đòi hỏi phải có
đội ngũ công nhân kỹ thuật lành nghề về lónh vực cơ khí và tự động hoá.
2.) Đường hoá gián đoạn:
được thực hiện trong một thiết bò gọi là thùng đường hoá.
Thùng đường hoá gián đoạn có cấu tạo tương tự thùng đường hoá liên tục lần
một. Dung tích thùng được tính dựa vào thể tích của mẻ nấu và theo tỷ lệ 1,3 m
3

thùng /1 m

3
cháo. Chiều cao của thùng vào khoảng 0.5 - 0.6 so với đường kính. Bên
trong có cánh khuấy với tốc độ 50-60 vòng/phút nhằm giúp cho quá trình làm lạnh.
* Cách thực hiện :
 Cách 1: Cho khoảng 13 - 15% dòch amylase của một mẻ đường hoá vào,
khuấy đều, mở nước làm lạnh rồi từ từ cho cháo vào với tốc độ sao cho khi hết chao
thì nhiệt độ đạt 60
0
C. Tiếp đó cho hết dòch amylase còn lại để nhiệt độ giảm còn 57
- 58
0
C .Ngừng khuấy, đóng van nước làm lạnh rồi để yên 10 đến 15 phút cho
amylase chuyển hoá tinh bột thành đường. Sau đó cho cánh khuấy làm việc, mở
nước làm lạnh tới nhiệt độ 28 - 30
0
C rồi bơm đi lên men.
Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

15

 Cách 2: Cho toàn bộ dòch amylase vào thùng, bật cánh khuấy, mở nước
làm lạnh rồi cho cháo vào với tốc độ nhanh hơn nhưng vẫn phải khống chế nhiệt độ
dòch đường hoá 57 - 58
0
C. Khi hết cháo tắt cánh khuấy, mở van nước làm lạnh rồi
để 10 - 15 phút. Sau đó lại bật cánh khuấy, mở van nước làm lạnh dòch tới 28 - 30
0
C
rồi bơm đi lên men .
 Cách 3: Cho toàn bộ dòch cháo nấu vào thùng đường hoá, tiếp đó bật cánh

khuấy, mở nước làm lanh tới 70
0
C, cho tiếp chất sát trùng fluosilicat natri với số
lượng rất ít. Cho 5 - 10% chế phẩm amylase vào để dòch hoá rồi tiếp tục làm lạnh
nhanh còn 60
0
C và cho tiếp 90 - 95% lượng chế phẩm amylase còn lại.

PHẦN III:
PHẦN III: PHẦN III:
PHẦN III:

Vi sinh vật lên men axit axetic
Vi sinh vật lên men axit axeticVi sinh vật lên men axit axetic
Vi sinh vật lên men axit axetic

Có rất nhiều loại vi sinh vật có khả năng lên men để tạo ra axit axetic. Tất cả
các vi khuẩn có khả năng tạo ra axit axetic được gọi chung là vi khuẩn axetic. Các
vi khuẩn axetic không chỉ có khả năng lên men cồn để tạo thành axit axetic, mà còn
có khả năng chuyển hoá được rượu propionic thành axit propionic và chuyển hoá
rượu butylic thành axit butylic.
Các loài vi sinh vật axetic không thể oxi hoá được rượu bậc cao và rượu
metylic.
Các loài vi sinh vật axetic là những loài hiếu khí mạnh. Trong điều kiện môi
trường đầy đủ và lượng oxi được cung cấp liên tục chúng có thể tăng sinh khối sau
12 giờ gấp 17 triệu lần so với sinh khối ban đầu.
Trong 20 loài đã được nghiên cứu kỹ, cho thấy khả năng có thể áp dụng vào
thực tế sản xuất , các giống vi khuẩn sau đây được xem như có ưu điểm hơn cả.
a.) Acitibacter acetic:
vi khuẩn này có hình dạng giống như vi khuẩn hình que nhưng kích thước rất

ngắn. Chúng không thể tạo được bào tử và các tế bào thường tạo thành hình
chuỗi có kích thước rất dài. Khi nhuộm iot tế bào chyển thành màu vàng. Chúng
chòu được nồng độ rượu 11% V và trong điều kiện môi trường thuận lợi chúng có
khả năng tạo ra được 6% axit axetic. Nhiệt độ thích hợp nhất để vi khuẩn này
phát triển là 34
0
C

b).Acetibacter pasteurianum:
hình thái Acetibacter pasteurianum giống Acitibacter acetic , nhưng khi nhuộm
màu với iot, tế bào sẽ có màu xanh.
Khả năng chòu nồng độ cồn của chúng thấp hơn của Acitibacter aceti .trong điệu
kiện môi trường phát triển thuận lợi chúng có khả năng tạo được 5 -6% axit axetic.
c).Acetibacter orleaneuse:
hình thái vi khuẩn này giống hai vi khuẩn trên, nhưng kích thước nhỏ hơn
nhiều. Đặc biêt hai đầu tế bào thường nhỏ lại. Nhiều trường hợp người ta lẫn lộn
Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

16

vi khuẩn này với vi khuẩn kỵ khí clostridium. Trong dòch nước cấy, chúng
thường tạo ra váng rất mỏng trên bề mặt. Váng vi khuẩn thường rất chắc ; khi
nhuộm với iot, tế bào sẽ chuyển sang màu vàng. Vi khuẩn này chòu được lượng
cồn đến 12% V, và trong điều kiện lên men thích hợp .chúng có thể tạo ra 9,5%
axit axetic.
d).Acetibacter xylinum:
vi khuẩn này phát triển trong môi trường thuận lợi có thể tạo ra 4,5% axit axetic
và tạo ra một màng rất dày trên bề mặt môi trường
e).Acetibacter Schiitzenbachi:
vi khuẩn này thuộc vi khuẩn hình que, nhưng kích thước của chúng dài hơn các

giống đã trình bày ở trên. Chúng không tạo bào tử, không có khả năng chuyển
động và thuộc vi khuẩn gram (– )
Khi phát triển ở môi trường lỏng, chúng tạo ra lớp màng dày nhưng không chắc.
các nước phát triển trên thế giới , người ta thường sử dụng chúng để sản xuất
dấm theo phương pháp lên men chìm
Trong điều kiện môi trường thuận lợi chúng có khả năng tạo được 11 -12% axit
axetic.
f).Acetibacter curvum :
Về cơ bản vi hkuẩn này giống Acetibacter Schiitzenbachii
Trong môi trưòng lên men thuận lợi. Vi khuẩn này có thể tạo ra được 10 -11%
axit axetic vi khuẩn này tạo váng rất chắc trên bề mặt môi trường. Nhiệt độ lên
men tối ưu của vi khuẩn này là 35- 37
0
C.
g).Acetibacter suboxydans:
vi khuẩn này được sử dụng nhiều trong công nghệ sản xuất vitamin C. chúng có
khả năng chòu được nồng độ cồn rất cao. Nếu trong môi trường, ta cho thêm một
lượng nho ûcác chất dinh dưỡng cần thiết, ví dụ như glucose, vi khuẩn này có thể
chuyển hoá hoàn toàn cồn thành axit axetic lượng axit axetic được tạo ra từ quá
trình lên men có thể lên đến 13%.
Trong quá trình lên men cần phải thông khí liên tục vì vi khuẩn này cần lượng
oxy rất nhiều cho quá trình chuyển hoá cồn thành axit axetic và cho quá trình
lên men.
Ngoài khả năng oxy hóa cồn thành acid axetic thì các vi sinh vật lên men axetic
còn có khả năng tham gia chuyển hóa một loạt các loại rượu thành các acid
tương ứng và các chất khác.
Chuyển hóa rượu propyolic thành acid propionic
Chuyển hóa butanol thành acid butylic
Chuyển hóa glyxerin thành dioxyaxeton
Chuyển hóa sobic thành sorbose

Chuyển hóa arabino thành acid arabanic
Chuyển hóa glucose thành acid glucosenic
Chuyển hóa acid lacticthành acid glucosenic
Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

17




PHẦN IV:
PHẦN IV: PHẦN IV:
PHẦN IV: Các phương pháp sản xuất axit
Các phương pháp sản xuất axit Các phương pháp sản xuất axit
Các phương pháp sản xuất axit
axcetic
axceticaxcetic
axcetic


I.) CÁC PHƯƠNG PHÁP
Axit axetic là một loại axit hữu cơ được ứng dụng rộng rãi và từ rất lâu đời. Do
đó, loài người đã phát minh ra nhiều phương pháp khác nhau để sản xuất axit
axetic. Những phương pháp sản xuất acid axetic bao gồm:
• Phương pháp hoá gỗ
• Phương pháp hoá học
• Phương pháp sinh học
• Phương pháp kết hợp
1. Phương pháp hoá gỗ
cùng với sự phát triển của ngành khai thác và chế biến gỗ, người ta dẫ biết cách

sản xuất axit axetic từ dạng nguyên liệu này.
Bằng cách chưng cất gỗ đã lên men, người ta thu được nhiều hỗn hợp nhiều chất
khác nhau, trong đó axit axetic có hàm lượng rất lớn
2. Phương pháp hoá học

Phương pháp này dựa trên quá trình oxi hóa axetal dehyt thành axit axetic, có xúc
tác của Mangan rồi sau đó chưng cất phân đoạn ở nhiệt độ 50- 80
0
C
Phản ứng oxi hoá xãy ra như sau:
C
2
H
2
+ H
2
O
 CH
3
CHO  CH
3
COOH

C
2
H
4
+ O
2



Hiện nay, người ta tổng hợp axit axetic từ methanol và CO bằng phản ứng cacbonyl
hoá
CH
3
OH + CO  CH
3
COOH
3. Phương pháp sinh học
Hiện nay, người ta sản xuất axit axetic chủ yếu bằng phương pháp lên men. So
với những phương pháp khác phương pháp này có nhiều ưu điểm và được ưng dụng
sản xuất rất rộng rãi.
a) nguyên liệu để sản xuất axit axetic bằng phương pháp lên men rất dễ kiếm.
Có thể sử dụng nguyên liệu chứa đường ( nước ép trái cây, nước trái dừa,
nước ép mía,….). có thể sử dụng nguyên liệu chứa tinh bột và có thể sử dụng
cồn công nghiệp.
Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

18

• Nếu sản xuất từ nguyên liệu chứa tinh bột, phải qua ba giai đoạn
chuyển hoá
– giai đoạn chuyển tinh bột thành đường
– giai đoạn chyển đường thành cồn
– giai đoạn chuyển cồn thành axit axetic.
• Nếu sản xuất từ nguồn nguyên liệu chứa đường thì qua hai giai đoạn:
– giai đoạn chuyển đường thành cồn
– giai đoạn chuyển cồn thành axit axetic.
• Nếu sản xuất từ nguồn nguyên liệu đã chứa cồn thì ta chỉ cần tạo điều
kiện thuận lợi để vi khuẩn axetic chuyển hoá cồn thành axit axetic.

b) Qúa trình chuyển hoá được thực hiên ở điều kiện rất ôn hoà, không cần nhiệt
độ cao, áp suất hay máy móc, thiết bò phức tạp
c) Công nghệ sản xuất axit axetic hoàn toàn không gây ô nhiễm môi trường

4) Phương pháp kết hợp
Trước tiên, người ta tiến hành quá trình oxi hoá hrat cacbon có mạch
cacbon ngắn như propan hay butan để tạo thành axit acetal dehyd, formaldehyd
methanol và aceton.
Sau khi acetaldehyd được oxy hoá để tạo thành axit axetic.
Phương pháp kết hợp được sử dụng nhiều hơn cả là phương pháp thuỷ phân bột gỗ
bằng axit.(phương pháp hóa học).
Sau đó người ta trung hoà khối thuỷ phân này và tiến hành lên men để thu được
dung dòch chứa axit axetic.
II.) QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT
Bản chất sinh hoá của lên men acid axetic
Lên men acid axetic là quá trình oxy hoá cồn thành acid axetic nhờ vi khuẩn
axêtic, trong điều kiện hiếu khí .
Phương trình tổng quát của quá trình lên men là
C
2
H
5
OH + O
2
CH
3
COOH+ H
2
O +117 Kcal
Phản ứng này xảy ra trong tế bào của vi khuẩn. Muốn phản ứng được xảy ra.

C
2
H
5
OH và O
2
phải được thẩm thấu vào trong tế bào . khi đó các enzym oxy hoá
có trong tế bào vi khuẩn tham gia oxy hoá rượu tạo thành CH
3
COOH. và
CH
3
COOH được tạo thành sẽ thoát ra khỏi tế bào và tan trong dung dòch môi
trường .

Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

19


trong tế bào vi khuẩn quá trình oxy hóa xảy ra rất phức tạp. Quá trình này xảy ra
qua ba giai đoạn. Các giai đoạn được tóm tắt như sau :
C
2
H
5
OH + O
2
CH
3

CHO + H
2
O
(Acetaldehyd)
CH
3
CHO + H
2
O CH
3
CH(OH)
2

(Hydrat acetaldehyd)
CH
3
CH(OH)
2
+ O
2
CH
3
COOH + H
2
0
Phương trình tổng quát :
C
2
H
5

OH + O
2
CH
3
COOH +H
2
O
Điều lưu ý là, trong môi trường lên men kết rượu vi khuẩn axetic sẽ tham gia
quá trình oxy hóa acid axetic thành CO2 và H2O. để nhận năng lượng dùng cho
quá trình sinh trưởng và phát triển của mình
CH
3
COOH + O
2

vi khuẩn
CO
2
+ H
2
O
Chính vì thế. Sau khi lên men bao giờ người ta cũng để lại mkột lượn cồn khoảng
0,3% - 0,5% để vi khuẩn có thể sử dụng cồn mà không sử dụng acid axetic như một
nguồn năng lượng.
Bản chất quá trình lên men là lên men hiếu khí, vì thế phải tạo điều kiện tối đa để
vi khuẩn tiếp xúc được với oxy và cồn.
Để giải quyết tốt vấn đề này, người ta đưa ra 4 phương pháp khác nhau :
Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

20


- phương pháp lên men chậm
- Phương pháp lên men nhanh
- Phương pháp lên men chìm
- Phương pháp kết hợp
1.) THIẾT BỊ LÊN MEN : ( NỒI LÊN MEN).
Sơ đồ của một nồi lên men đơn giản nhưng trang bò đầy đủ các chi tiết cần
thiết.
Được chế tạo từ thép không rỉ đẻ tránh sự ăn mòn và sự giải phóng các ion
sắt. Đối với các quy trình lên men vô trùng thì nồi len men, kể cả các van xả phải có
tính chòu áp lực cao để có thể chòu được khi khử trùng bằng áp lực cao.
Thùng lên men thông thường gồm có buồng chứa môi trường lên men hình trụ thẳng
đứng có nắp và đáy. Trên nắp của nồi có các lỗ cho phép gắn các đường dẫn môi
trường nuôi cấy, đường dẫn các chủng vi sinh vật lên men … Đặc biệt trên nắp của
nồi có thiết kế một cửa nhỏ có lắp kính trong suốt để quan sát dòch lên men trong
nồi.
Trên thành bên của nồi lên men có van để lấy mẫu thử của dòch nuôi cấy , có
lắp thiết bò đo và điều chỉnh độ pH , t
o
, O
2
hòa tan . phần đáy nồi có lắp ống thải có
đường kính lớn để tháo dòch lên men ra khi kết thúc quá trình lên men.
Để thực hiện việc khuấy đảo và sục khí, ở nồi lên men được lắp hệ thống trục có
cánh khuấy và bộ sục khí. Trên đay là những mô tả rất sơ lược của nồi lên men.
Để xác đònh được nhiều thông số kỹ thuật, gần đây người ta đã phát triển các
kỹ thuạt xác đònh liên tục và tự động. Việc áp dụng các phương pháp kiểm tra quá
trình lên men một cách tự động cũng đồng thời tạo điều kiên cho việc điều khiển
quá trình lên men bằng máy vi tính. Các nồi lên men được trang bò khá nhiều các
thiết bò đo đạc, kiểm tra, kèm theo việc sử dụng rộng rãi máy vi tính. Các máy này

có nhiệm vò kiểm soát và ổn đònh các chỉ số của quá trình, thực hiện những phân
tích cần thiết, chỉnh lý việc bổ sung thêm thành phần của môi trường nuôi cấy, theo
dõi diễn biến của quá trình lên men, cụ thể vơí sự trợ giúp của máy vi tính, người ta
có thể nhanh chóng tính toán và điều chỉnh các thông số sau :
- tốc độ tiêu thụ oxy, tốc độ thải khí CO2, hệ số hô hấp.
- Tốc độ tỏa nhiệt tạo ra bởi các chất chuyển hóa.
-Tốc độ sử dụng các chất dinh dưỡng ( C, N)
-Nồng độ , sinh khối tế bào.
Trong nồi lên men này, bất kỳ một sai lệch nào xuất hiện đều bò phát hiện và được
điều chỉnh ngay ở giai đoạn đầu của nó. Do vậy các nồi lên men cỡ lớn dùng trong
sản xuất công nghiệp nếu được trang bò hệ thống điều khiển và kiểm tra bằng máy
vi tính, bao giờ cũng cho năng suất và chất lượng sản phẩm tốt hơn.
2.) PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN
Trước khi lên men ở thùng lớn cần nhân giống ở bình tam giác và thùng nhỏ. Trong
bình tam giác có dòch đường nồng độ 5 – 6 Bx và 3 – 5 % rượu. Thùng nhân giống
Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

21

có cấu tạo giống thùng lên men nhưng nhỏ hơn . các phôi bào trong thùng nhân
giống được axit hóa bằng axit axetic 6 – 9 %.
Cách làm như sau : Trong thùng nhỏ xếp các phôi bào đã được đã được nấu sơ bộ để
tuyệt trùng, rồi tẩm ướt phôi bào bằng axit axetic.thanh trùng thùng có phôi bào ở
nồi hấp 1atm trong 30 phút. Làm nguội tới 300C, cấy giống từ bình tam giác. Sau
khi cấy giông người ta đổ vào thùng nhân giống hỗn hợp 6% axetic và 3% rượu
etylic. Nuôi ở 300C khoảng 5 – 7 ngày. Sau đó chuyển dòch giống này sang thùng
lên men. Trước khi cấy chuyền dòch giống này, thùng lên men được rử sạch, xếp
phôi bào và cho hơi nóng đi qua, rồi thấm ướt bằng axit axetic 6%, hấp ở 70
0
C trong

15 phút. Phương pháp lên men nhanh với chủng thuần khiết có nhiều ưu điểm:
Quá trình lên men ngắn ngày, dễ kiểm tra, giá thành hạ.
Trong quá trình sản xuất nếu lên men liên tục không nghỉ thì có thể không phải
nhân giống lại. các thùng lên men chậm khi đạt độ chua của dấm cần thiết, người
ta rút dòch ra khỏi thùng và lại cho thêm dòch mới. Trong khi thao tác không làm vỡ
váng cái dấm.
Các thùng lên men nhanh chứa phôi bào đã tẩm axit axetic cho phun mù dòch rượu
nhạt chảy từ trên xuống và thổi khí từ dưới lên liên tục, không phải nhân giống lại
mà hiệu suất lên men vẫn đảm bảo. đây cần chú ý quá trình thổi khí phải liên tục
không được gián đoạn
Phương pháp lên men chìm có nhiều ưu việt đã chiếm được tỷ lệ đáng kể trong sản
xuất axit axetic thực phẩm ở quy mô công nghiệp.
2.1.) phương pháp lên men chậm
Phương pháp này được người Pháp thực hiện từ rất lâu đời và được coi như là
phương pháp truyền thống của người Pháp. Phương pháp này được thực hiện như
sau .
Người ta đóng các thùng lên men bằng gỗ có dung tích khoảng 250 – 300 lít bằng
gỗ sồi hình tang trống . (giống các thùng sản xuất bia và rượu vang).
Nguyên liệu sản xuất acid axetic là nước nho.
Giống vi khuẩn acid axetic được sử dụng cho quá trình sản xuất là Acetobacter
orleanuse
Người ta thường cho vào thùng gỗ 1/5 thể tích lượng dấm và sau đó cho vào thùng
dung dòch nước ép nho sao cho toàn bộ khối lượng đạt ½ thể tích thùng lên men
hoặc 2/3 thể tích thùng lên men .
Tiến hành lên men ở nhiệt độ thường. Trong thời gian lên men, trên bề mặt dòch có
một lớp váng trắng( Gọi là giấm cái). Lớp váng này là vi khuẩn axetic. Quá trình
lên men kết thúc sau vài tuần, khi hàm lượng cồn trong dung dòch lên men còn lại
khoảng 0.2 - 0.3 %V (thể tích).
Hàm lượng acid axetic sau khi lên men của phương pháp sản xuất này này là 5% -
6%. Hàm lượng acid axetic này rất thấp ,rất có khả năng sẽ oxy hoá tiếp làm giảm

độ acid. Do đó Dấm sau khi được sản xuất phải được thanh trùng và tiêu thụ ngay.
Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

22

Phương pháp lên men chậm chỉ sản xuất acid axetic dùng trong công nghiệp thực
phẩm
Ưu điểm của phương pháp này là dễ thực hiện, sản phẩm là dấm có nồng độ thấp
(hàm lượng acid axetic thấp), có mùi thơm đặc trưng thích hợp cho công nghệ thực
phẩm.
Tuy nhiên phương pháp này cũng bộc lộ một loạt những nhược điểm là :
- Thời gian lên men thường rất dài
- Hàm lượng acid axetic thấp
- Năng suất thấp, thiết bò nhiều
Hiện nay phương pháp này vẫ còn được sử dụng o Viêt Nam để sản xuất giấm.
2.2.) phương pháp lên men nhanh
Phương pháo này do người Đức thực hiện theo quy mô công nghiệp đã khắc phục
được những nhược điểm của phương pháp lên men chậm của người Pháp .
Theo phương pháp này quá trình được thực hiện như sau :
Người ta thiết kế những thùng lên men rất lớn hình trụ , thường có kích thước như
sau :
Chiều cao thùng 2,5 – 6 m
Đường kính đáy thùng là 1,2 – 3 m
Hiện nay người ta đã cải tiến bằng các thiết bò khá lớn (20 , 40 ,60 m
3
) do hãng
Frings sản xuất. Hiệu suất oxy hóa đạt tới 85 – 90% so với lý thuyết, năng suất oxy
hóa là 5 l etanol/m
3
vỏ bào/ ngày, thời gian rút ngắn lại 5 – 6 ngày

Tiêu chuẩn thiết bò là tỷ lệ đường kính đáy so với chiều cao khoảng ½ là
thích hợp nhất. Người ta tạo ra bề mặt tiếp xúc lớn giữa vi khuẩn Axetobacter với
không khí để thúc đẩy nhanh hơn quá trình oxy hóa etanol. Bê mặt được tạo ra bằng
cách : trong thùng được chất đầy phôi bào hay lõi ngô (bắp) .Phôi bào hay lõi ngô
được xem như những chất mang, giữ vi sinh vật trong quá trình lên men, nhờ điều
này mà vi sinh vật không đi theo vào sản phẩm cuối cùng. Ngoài ra ở đáy thiết bò
người ta lắp một hệ thống phân phối : không khí được đưa từ dưới lên . môi trường
thì từ trên xuống. Toàn bộ thiết bò được thiết kế theo hình sau :


Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

23



quá trình vận hành được thực hiện như sau :
Đầu tiên người ta dùng acid axetic có nồng độ 3 – 5% chảy qua lớp phôi bào hay lõi
bắp để vừa có mục đích thanh trùng vừa có tác dụng axit hoá vật liệu chất mang để
giống vi sinh vật dễ thích nghi trong quá trình lên men. Sau đó, dùng nước vô trùng
rửa qua và nạp giống vi khuần axetic vào. Vi khuẩn axetic sẽ bám vào phôi bào hay
lõi bắp. Tiếp đó người ta cho dòng môi trường từ trên xuống qua hệ thống phân phối
như một vòi hoa sen trong buồng tắm. Môi trường sẽ được phân phối đều khắp vật
liệu phôi bào hay lõi bắp. Cùng lúc người ta thổi khí từ dưới lên. Môi trường dùng
trong lên men thường có thành phần như sau :

-Rượu khan 100 lít
-Glucose 500 g
-Supephotphat 5 g
-Sulfatamon 25 g

- Carbonate Kali 0,9 g
Hoặc môi trường sau:
Rượu khan 100 lít
Glucose 700g
Diphotphatamon 125 g
Diphotphat Kali 50 g
Sulphatmagie 20 g
Trường Tôn Đức Thắng sản xuất acid axetic

24

Môi trường được đưa từ trên xuống, chảy qua lớp chất mang có chứa các tế bào vi
khuẩn. Cồn sẽ thấm sâu vào tế bào vi khuẩn axetic, không khí được sục từ đáy của
thiết bò lên trên, thẩm thấu vào trong tế bào vi khuẩn. Vi khuẩn sẽ tiến hành quá
trình oxy hoá rượu thành CH
3
COOH. Sau đó CH
3
COOH sẽ được thẩm thấu qua
màng tế bào ra ngoài và theo dung dòch xuống đáy thiết bò lên men. Người ta thu
nhận sản phẩm từ đáy thiết bò lên men.
Quá trình lên men được thực hiện ở nhiệt độ 24
0
C – 37
0
C. Thời gian lên men
kéo dài 6 – 10 ngày. Trong trường hợp dòch lên men cuối cùng chứa lượng acid
axetic thấp, người ta tiến hành tái lên men bằng cách bơm chúng ngược lại từ trên
xuống.
Ưu điểm của phương pháp này là :

- Thời gian lên men nhanh .
- Thiết bò đơn giản và không cần nhiều thiết bò cho quá trình lên men.
- Hàm lượng acid axetic cao ( thường đạt 10 – 11%).
Tuy nhiên, vì thổi khí từ dưới lên nên xảy ra quá trình làm mất C
2
H
5
OH hoặc
CH
3
COOH.
2.3.) các phương pháp lên men khác
Ngoài 2 phương pháp trên người ta còn sử dụng một số phương pháp lên men
khác nhau mà ngày nay được ứng dụng khá nhiều .
a.) Phương pháp nhúng .

Người ta chuẩn bò môi trường và đổ môi trường vào thùng lên men. Vi sinh
vật sẽ được làm bám dính vào các vật liệu đựng trong giỏ. Giỏ chứa vật liệu có vi
sinh vật sẽ được nhúng xuống dung dòch lên men rồi lại được nhấc lên khỏi dung
dòch lên men. Khi chiếc giỏ chứa chất mang có vi sinh vật thấm đầy môi trường và
được nhấc lên không khí, quá trình oxy hoá rượu được xảy ra. Thao tác này được lặp
đi lặp lại nhiều lần sẽ có tác dụng oxy hoá hết lượng cồn trong dung dòch.