3 L M
ethanol acid
...
g h h c c non tr nh nhu c
s v trong ho l. bi l
v ng ch bi cao su thi nhi ang ph tri r m v vn l th
ng hi nay th acid acetic l h ch c vai tr kh th
thi trong quy tr l t nhi.
Do l m n n nghi c kh h nhi n ngu nguy li
m r, hoa qu ch, tinh b, c...) trong n kh d d.V
i ki nh v th r th h cho vi tri khai v d quy tr
acid acetic b v th t vi nghi c
v thi k m quy tr sinh h
c ngh sinh h) mang ngh th ti trong t h ph tri n ta hi
nay v trong tng lai.
c l m ch t th hi t Thiết kế phân xƣởng sản
xuất acid acetic bằng phƣơng pháp lên men phục vụ chế biến mủ cao su” B
m C Ngh Sinh H thu tr h N L, th ph H Ch Minh
n 2005.
5
1:
d ch ho l ch b v ch t thng ...
Cao su l m ch ra qua c ph kh v ng t li
ti b t m hydrocarbon c 5 nguy t carbon, chuy h ch
-methylcrotonic. Acid n l do s h h acetone.
7
1.1.2 Thành phần và tính chất latex
A. Thành phần latex
Hydrocarbon cao su: chi h l cao trong latex (g 40%) v c
th nguy l (C
5
H
8
)
n
. Nh nghi c g i t k lu hydrocarbon cao
su l ch kh c cao su d d polymer (ch tr ph), c ph t kh t
5.10
5
3.10
6
Da. Trong , tr 60% l c hydrocarbon c ph t kh ln tr
1.10
6
Da. H l hydrocarbon c tr l ph t th (nh h 25000 Da) c
8
B. Tính chất latex
Tỉ trọng: kho 0,97; l s k h tr cao su l 0,92 v
serum l 1,02. S d serum c t tr cao h n do ch c tan.
Độ nhớt: latex thu c gi kh nhau tuy c c h l cao su th
nh nh l kh nhau. Nguy nh do s k h v ammoniac, k th
trung b c ph t cao su v h l c ch kho t. T qu, nh
latex ti c 35% cao su l 12-15 centipoises, latex h l 40-120 cp.
Sức căng mặt ngoài: m latex 30-40% cao su l kho 38-40 dynes\cm
2
,
trong l s c m ngo c nguy ch l 73 dynes\cm
2
. Lipid v d xu
lipid l t nh h s c m ngo latex, nh l c savon acid b.
pH :tr s h quan tr ti latex. Latex ti
khi ch ra kh c cao su c tr s g b ho th h 7. trong v gi pH s
h xu g 6 v latex s b l. l s nhi
Tính dẫn điện: d i ngh theo h l cao su v
h l acid b bay h trong serum l ch h tr ti
tr s d i bi do c h ch ion h m n ch.
Enzyme: latex ti c ch c enzyme nh catalase, tyrosinase, oxydase v
peroxydase, esterase. Ngo tr catalase, c ezyme kh c ch ki h i k.
C enzyme oxydase, peroxydase trong latex x t t d peroxide
t nh ch c t latex l cho cao su c m h x ho h n
C enzyme ph h protein (protease) s c c cao su ho do vi khu
x nh v s t n s h th protein c th l ngu g g latex ng
sinh. Latex ti ngo tr, trong v gi n s b t nhi l do c enzyme
c s trong latex th g l enzyme coagulase.
-R-COO
-
Khi trong m dung d acid:
+
NH
3
-R-COO
-
<=>
+
NH
3
-R-COOH
Khi trong m dung d ki:
+
NH
3
-R-COO
-
<=> NH
2
-R-COO
-
M s ph t acid amin c c t nh R kh ph t n c c t
i v dng ch l nhau d c ph t mang in t. Do c ph
t protein c mang m i t x , khi h th l b m c m h t cao
su th l cho h t cao su c kh n t i.
Qua c ph th nghi, x i i h c
- M s t nh v g kh l gi pH. N ta gi
pH b 8 nh x, s x ra. l do c lipid ph h
phosphotid, lecithid b dehydrat h b enzyme. D s th l savon
kh tan (alcalinoterreuz) thay th l protein c h cao su v g
Đông đặc bằng cồn
Khi ta cho v latex m l c s l cho latex b
nh l do t d kh n . R c n cao (96%) l m ch kh
n m, cho n khi th h trong serum n s h th tr s h
n b th protein b quanh c h t cao su. Ch m y t v i
t th kh b t cho latex v s ra.
Đông đặc bằng cách khuấy trộn
Khi khu tr m v k d latex s v khu l
cho n trung b h ph t cao su t khi s
kh ch t i v v hi h l protein h n. N cho
th v latex ch c t d l gi nh oxid k th s
d trong c nghi ch t
ch g l m giai o t m t.
11
Đông đặc bằng acid
l th d v hi qu nh. Acid khi
latex s c t d l gi pH v gi cho latex t i
(khi s t i kh c n v
Khi ta cho acid v latex, s x ra nhanh ch nh kh ph
l ngay l t m n sinh ra v m t tng . N ta cho acid v qu nhanh
6 7 5 10 4 pH 2 3 1
V latex b
bi di
V latex
(kh
12
Đông đặc bằng muối hay chất điện giải
Hin nay ta bi r l khi cho m d mu v latex v th t t d, g
ch i gi cho v v tr h s k ch
g sau: ph t th giao tr b kh i t do s h i
t ngh v s k t sinh ra sau s kh m i t.
Tr s k ( c) thay t theo latex v b ch , ch y
l mu cation b v i t h t cao su l . T d m
hi t kh m i t n n t theo h tr t kh th c
c ion ki K
+
, Na
+
(nh mu NaCl). N ch c th x ra
v c ion Ca
++
, Mg
++
, Sr
++
, Ba
++
1.3.2 Các bƣớc trong quy trình đánh đông mủ cao su
Thu nhận và sơ chế latex cao su :
c ch h m c th s m ki dung
t t 20-30l. Sau trung v m xe b c dung t t 1,5-5 m
3
v
v n s xu. Khi thu nh m b c d m l dung
d ammoniac 3% ho h h ammoniac v acid boric.
Đồng nhất mủ tại nhà máy :
Khi t n m t b lg t 10-20 m
3
nh m
nhi ngu kh nhau b c x v m chi m
khu quay tr v v t ch.
Thu nhận và sơ chế latex
Vận chuyển latex tới nơi sản xuất
Đồng nhất latex tại nhà máy
Lọc sạch tạp chất
Chế biến cao su thành phẩm
Xác định hàm lƣợng cao
su khô DRC
Đánh đông mủ cao su
Rửa sạch và sấy khô
Acid acetic
Hình 1.2 Mô hình quy trình đánh đông mủ cao su
14
Trong giai o n m latex
s , th nh
b lg ch kh c trong
ch th v kh r, kho c gi hai v t 5-10 cm, c hai d v ng:
v ng xen k (h 1.4a) v kh xen k (h 1.4b).
h tr v acid s a v b theo m d, m s v
l ra nh c m s g b.
- Phƣơng pháp đánh đông trong mƣơng dài :
ch
v c m v
l mng
n c chi d t 10-
20m, n nhau
vi kho c l 20cm.
Mng c b r v s
kho 40cm. Kh m l nh cho n v l cao
t mng. l r nh, th th
th c t 3,7-10 kg acid acetic nguy ch cho 1t
cao su th ph (t l 1%).
- Phƣơng pháp đánh đông bằng máy ly tâm
l kh c nh
m t nh g ly t kt t c
h t cao su trong d latex khi n qua m m ly t c s v quay
l. Sau ly t c ph t cao su kh h t d
v ph d serum (n v c ch h tan) s bs ph
m ly t.
Làm sạch, sấy khô và chế biến thành phẩm
s th t kh h t d v
cho v m b n r s. Sau , c t v m l
s b h n s kh. T t lo s ph ch bi th c
nh quy tr ch bi kh nhau nh x kh t m t x kh (RSS), cao su
Creps, cao su c... Cu c l g bao b th ph.
x d quy tr c v h
nh, ph h v ta.
17
CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ACID ACETIC
2.1 TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA ACID ACETIC [17]
2.1.1 Các tính chất hóa lý của acid acetic
Tính chất vật lý
Acid acetic (Ethanoid acid) c c th ph t CH
3
COOH, kh l ph
t 60,5 kg/kmol, l m ch l kh m, c m h, v chua, c kh n h
t ; t
nc
=16,63t
s
=118,1t tr d
20
=1,0492; ch s kh x n
b
20
=1,3718;
nh 20 1,21.10
-3
Ns/m
2
Ca + 2H
2
O
2CH
3
COOH + CaO (CH
3
COO)
2
Ca + H
2
O
2CH
3
COOH + CaCO
3
(CH
3
COO)
2
Ca + CO
2
+ H
2
O
C kim lo t do c th thay th hydro trong acid acetic:
CH
3
COOH + Na CH3COONa + 1/2H
2
3
COOH + 2O
2
2CO
2
+ 2H
2
O
Acid acetic t v c acid m th h ch k d [CH3COOH].X,
trong X l cantion acid; khi pha lo th ph v anhydrid sunfuric t th
sunfo acetic v acid nitric b kh t th acid diacetylnitric.
CH
3
COOH + H
2
SO
4
[CH
3
COOH].[SO
4
H
2
]
CH
3
COOH + SO
3
CH
2
- Anhydrid acetic
- Acetat cellulose, Acetat gluco
- Polyvinyl acetat
- C ch
- Ch c m, d ph, th ph
- S m, m phim kh ch
- Thu s tr v di c
- Thu nhu hu c, kh b m
- C ch th, c lo verni
- Th tinh kh v
- C ch d v phim
- Keo t m cao su
19
2.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP SẢN XUẤT ACID ACETIC [20]
nhi nhau, nh ch y
b b :
- h
- g
- h
- sinh
2.2.1 Sản xuất acid acetic bằng phƣơng pháp hóa học
Nguy li C
2
H
2
c gi tr th t kh cao nh do t nhi s ph ph
n l gi hiu su ph l nhi t ch c khi c c
ch h n kh s d trong ch bi th ph.
CH
3
CHO
CH
3
COOH
+O
2
- Oxy h c hydrocacbon th nh propan, butan s t th acetaldehyd,
formandehid, aceton v c s ph khoxy h c x t th
acid acetic
- Trong qu tr li t than v kh t nhi s
acid acetic v m s s ph kh.
- D ph g b acid (hay mu acid) c v m s
ch kh nhi v su nh s cellulose v dung d g
nhi ch nh acid acetic, ethanol... em l men dung d n v t acid acetic t
dung d len men n. 21
2.2.4 Sản xuất acid acetic bằng phƣơng pháp sinh hóa
Vi qu tr c vi sinh v tham gia , bia, mu
d, l tng, l gi ... ph hi v s d t xa x.
cu th k XVII, con ng ph hi ra vi sinh v nhng th t ph sau nh
c hi l lao c nh b h Louis Pasteur th khoa h v vi sinh m ch th
ra i.
Ng nay trong c l v khoa h k thu n chung v k thu th phm
n ri, ng vi sinh v v ang l c s cho nh quy tr lo
th ph, d ph... c gi tr cao, ch l t.
Vi sinh v c kh n ph tri k di v c kh t hi c
h nh nh c enzyme c trong c th ch. Nh c enzyme
n, nhi h r kh x ra i ki b th v su, nhi
, pH v x ra v t r cao. Kh nh v c th
t d ngay v n r th ch m sinh ra c s ph ph, ch v
v m n t i ki thu l cho vi ti h c quy tr
.
Tr c s c c trnh nghi c ph hi ra nhng t
v, bi l t sinh t h cao, vi sinh v ng c r
Ngu gi kh d trong c nh gi cho ch
l r t. Vi s ph: tinh b, m r, n tr c
gi ta t d nguy li s c t ch ph ph
t ng kh (nh n nghi ph...). Qua c c th b v
m tr kh b nhi, duy tr c b sinh th. Nh v, n ta c n t
c b v v v tr khoa h k
thu hi nay th ho to c th thi k m quy tr acid acetic.
T nh ph t, so s c u i v nh i
n nh tr, c nh gi t h ti b khoa h k
thu trong n cho th vi l ch l
th . 23
2.3. SẢN XUẤT ACID ACETIC BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH HÓA
2.3.1 Quá trình lên men acid acetic
qu tr oxy h - kh sinh h thu n l v c ch trung
gian. M qu trh mu ti h h ph cung c m ngu n l
c thi. th hi c ho s nh sinh tr, sinh s v ph tri
m, vi sinh v c h ph c n l. N l s ra trong
qu tr C ch l d d h n t tr
trong c m cacbon v ph ra trong c do s chuy
electron t m n l n sang m n l kh.
Nguy li ban tr nhg h ch hu c cao ph
acetic) x t trong i ki hi kh. Phng
tr t qu tr :
C
2
H
5
OH + O
2
= CH
3
COOH + H
2
O + 177Kcal (1.1)
x . chuy h th acid acetic,
ru v oxy ph th v . Khi c enzyme oxy h
s tham gia oxy h r th
th s thot ra kh tan trong dung d m tr (xem h 2.1).
, qu tr oxy h x ra r ph t ph tri qua ba
giai o. Ba giai o t nh sau:
C
2
3
CHO: Acetaldehyd ; CH
3
CH(OH)
2
: Hydrate acetaldehyd
i n lu l, khi m tr r th n acetic s tham
gia qu tr oxy h acid acetic th CO
2
v H
2
O thu nh n l d cho
qu tr sinh trg v ph tri
CH
3
COOH + O
2
CO
2
+ H
2
O (1.5)
l s oxy h r c h cho qu tr . Ch v th trong d
ng ta c l m l c khog 0,3-0,5% n c
th m kh m l. CH
3
COOH
h 2.2). Nguyn li ng l n
nho gi
Acetobacter orleaneuse. ti m
l gi ti ch l cao (kho
1/5 th t th acid h v sau d v
1/2 ho 2/3 th t. Ti h nhi th. Qu tr
k th sau v tu, khi h l 5-6%, h l c c l
kho 0,2-0,3%. H l n l kh th r c kh n b oxy h ti, l gi
acid. Do , gi xong ph v ti th ngay.
ch y th ph, v gi l ra c m th
r tr, n acid v ph. Tuy nhi n su do th gian
d, thit b c k.
Phƣơng pháp nhanh (phƣơng pháp Đức)
t m ti x pha gi l, kh v vi sinnh v l
nh b sung v li b trong thi b n n su v hi su cao h, kh ph
i y .
ng ta t d ch qua th
men (g l generator), b trong v li b c m vi khu tr b m,
kh kh i ng chi t d l, d h nhanh nh vi khu. Hình 2.2. Thùng lên
men giấm theo phƣơng pháp chậm
26
N generator cao, i ki nh
ch t th ch c cho d
qua th m l c th
thi b.
u i: th ; thi b
Kh kh v
D
Hình 2.4. Thiết bị lên men
theo phƣơng pháp chìm
M tr v
Kh kh ra
Kh kh v
S ph ra
Hình 2.3. Thiết bị lên men
theo phƣơng pháp nhanh
Thu s ph 27
Khi ng cung c oxy qua b ph
s kh (khi ngu i b ng ng) v
kh h vi khu v l c
van th kh trong thi b ra v
kh kh v nh th kh t nhi, do
m n tr v kh b
ch.
kh ph nh
i v u i p
V li b ch
vi khun
D
Kh v
Thu s ph
Hình 2.5. Thiết bị lên men
theo phƣơng pháp hỗn hợp