Tehnologii de Producere a Otetului Prin Fermentatie

Bibliografie

M.A.Gherasimov,1954,”[NUME_REDACTAT]”,[NUME_REDACTAT],Bucuresti

http://www.lib.ugal.ro/arthra/bitstream/123456789/103/1/Rezumat_teza-Tarhon%20Maria.pdf

http://facultate.regielive.ro/cursuri/chimie-generala/biotehnologia-obtinerii-acidului-acetic-96112.html

http://www.referat.ro/referate/download/Microorganisme_utile_in_obtinerea_de_produse_alimentare_44212.html

http://www.revagrois.ro/PDF/2007s_281.pdf

http://facultate.regielive.ro/referate/industria-alimentara/biotehnologii-utilizate-la-prelucrarea-otetului-si-a-acidului-acetic-29568.html

http://www.referat.ro/referate/Fermentatii_aerobe-acetica_citrica_7850.html

[NUME_REDACTAT]

[NUME_REDACTAT] in alimentație

Oțetul de mere

Procesul de fermentație

Instalații utilizate la fabricarea oțetului

Tehnologii de producere a oțetului prin fermentație

Material si metodă

Sortimente de oțet

Materii prime folosite în industria oțetului

Nutrimente folosite la fabricarea oțetului

Fermentații aerobe

Bacterii acetice – caractere morfofiziologice

Biochimismul fermentației acetice

Factorii care influențează fermentația acetică

Procedee de obținere a oțetului

Factorii care influențează calitatea oțetului

Tipuri de oțet de fermentație și caracteristici compoziționale

Randamentele de fabricație

Bilanț de materiale

[NUME_REDACTAT]

[NUME_REDACTAT]

Utilizarea in alimentație

Oțetul de mere

Procesul de fermentație

Instalații utilizate la fabricarea oțetului

Tehnologii de producere a oțetului prin fermentație

Material si metodă

Sortimente de oțet

Materii prime folosite în industria oțetului

Nutrimente folosite la fabricarea oțetului

Fermentații aerobe

Bacterii acetice – caractere morfofiziologice

Biochimismul fermentației acetice

Factorii care influențează fermentația acetică

Procedee de obținere a oțetului

Factorii care influențează calitatea oțetului

Tipuri de oțet de fermentație și caracteristici compoziționale

Randamentele de fabricație

Bilanț de materiale

[NUME_REDACTAT] obținerii oțetului din vin

[NUME_REDACTAT] (lat. acetis) este acid acetic diluat în apă (3–5%), cu gust acru, produs prin fermentarea naturală acetică a vinului sau a sucului de mere cu ajutorul bacteriei Mycoderma aceti.Oțetul produs pe cale tradițională conține și alte substanțe precum acidul citric sau acidul tartric.Este un acid alimentar, care în alimentație este folosit în concentrații de 3 – 12% acid acetic.

[NUME_REDACTAT] mai probabil folosirea oțetului în alimentația omenească a început odată cu cea a elaborării și consumului de alcool, omenirea din acele vremuri folosindu-l ca conservant. Oțetul are practic aceeași vârsta ca și vinul, câteva zile mai mult sau mai puțin, ceea ce înseamnă în jur de 5000 de ani. Oțețirea poate fi, fără îndoială,privită ca prima “boală” cunoscută a vinului. Pe parcursul secolelor, într-o lume aproape în totalitate rurală, producerea oțetului a fost o îndeletnicire domestică ce s-a transmis inițial pe cale orală. Cel care a pus bazele științifice ale tehnologiei de obținere a oțetului a fost Pasteur, care în anul 1864 a fundamentat procesul de oxidare acetică a alcoolului și a putut astfel să instruiască producătorii cum se poate obține oțet de calitate constantă. Prima mărturie a folosirii oțetului în alimentație provine din timpul [NUME_REDACTAT]: astfel gastronomul [NUME_REDACTAT] Apicius, care a trăit în timpul împăratului Tiberiu și care a fost creatorul primei cărți de bucate ce se cunoaște și care se numea “De re coquinaria”, prezintă rețete culinare în care se folosește oțetul. Este menționat în Biblie, atât în Noul cât și în [NUME_REDACTAT]. Apare în scena crucificării. Hipocrate îl menționează ca medicament, în mixtură cu ou.

Utilizarea în alimentație

Oțetul alimentar, având de regulă 5 % până la 18 % acid acetic (cu procentajul calculat de obicei în masă) este folosit ca atare fie pentru condimentare, fie pentru conservarea ca murături a legumelor și a altor produse alimentare.Oțetul de masă tinde să fie mai diluat (5% – 8% acid acetic),în timp ce murăturile comercializate folosesc în general soluții mai concentrate.

Acidul acetic pur (anhidru) se numește acid acetic glacial datorită aspectului de gheață al cristalelor formate la temperatura camerei. În soluții diluate (3% – 6%) se numește oțet și se folosește în alimentație. Acidul acetic este miscibil cu apa și cu majoritatea solvenților organici. Este insolubil în sulfura de carbon. Acidul acetic are un coeficient de partiție mai mare în solvenți polari nemiscibili care conțin apă decât în apă, din această cauză se poate extrage din soluții apoase în eter sau acetat de etil. La rândul său, acidul acetic este un bun solvent utilizat frecvent la dizolvarea rășinilor și a uleiurilor esențiale.

Acidul acetic joacă un rol esențial în industria chimică organică.Este utilizat atât ca solvent, deși este puternic coroziv, cât și la prepararea unui număr mare de compuși importanți, printre care acetanimida, anhidrida acetică,cetena, acetat de vinil și acid acetil salicilic,acetat de celuloză,esteri utilizați în parfumerie,coloranți.Temperaturile de topire și fierbere sunt 16,7 grade respectiv 118,2 grade.Se fabrică prin fermentarea acetică a soluțiilor diluate de alcool, prin distilarea uscată a lemnului.Oțetul conține acid acetic în concentrație de 3–9%, un reactiv chimic important de largă utilizare în industrie,fiind folosit pentru producerea tereftalatului de polietilenă compus ce stă la baza obținerii de sticle pentru băuturile răcoritoare;se folosește la prepararea acetatului de celuloză,în special pentru filmul fotografic,la fabricarea de solvenți pentru industria de lacuri și vopsele, pentru obținerea acetatului de polivinil,în industria medicamentelor, ca și în producerea de fibre și țesături sintetice.În gospodărie, acidul acetic diluat e adesea utilizat ca agent de detartrare.În industria alimentară, este utilizat sub codul E260 ca aditiv alimentar cu scopul ajustării acidității. Acidul acetic lichid este un solvent protic hidrofil (polar), similar etanolului și apei. Cu o constantă dielectrică (sau permitivitate relativă) moderată de 6,2, el poate dizolva nu doar compușii polari cum ar fi sărurile anorganice și zaharurile, dar și compușii nepolari ca uleiurile și elemente ca sulful și iodul. Se amestecă rapid cu mulți alți solvenți polari și nepolari ca apa, cloroformul și hexanul. Acestă proprietate de dizolvare și de miscibilitate a acidului acetic determină larga sa utilizare în industria chimică. Acidul acetic este folosit în alimentație sub formă de oțet și ca materie primă în industria farmaceutică, la prepararea aspirinei (acid acetilsalicilic). Unele săruri ale sale (acetații de Fe, Cr se folosesc ca mordanți în vopsitorie (mordanții sunt fixatori ai culorii pe fibră). Acidul acetic se folosește în sinteza diferitor substanțe pe post de catalizator și/sau solvent atunci când reacțiile se petrec în mediu anhidru.

* Sticlă de 2.5 cu acid acetic într-un laborator.

Acidul acetic este un reactant chimic utilizat pentru producerea a numeroși compuși chimici. Cea mai importantă întrebuințare a acidului acetic constă în producerea monomerului de acetat de vinil , urmată îndeaproape de obținerea anhidridei acetice și a esterilor. Prin comparație, volumul de acid acetic folosit pentru producerea oțetului este mic.

Sub formă de oțet, soluțiile de acid acetic (de regulă, având 5 % până la 18 % acid acetic, cu procentajul calculat de obicei în masă) sunt folosite ca atare fie pentru condimentare, fie pentru conservarea ca murături a legumelor și a altor produse alimentare. Oțetul de masă tinde să fie mai diluat (5 %-8 % acid acetic), în timp ce murăturile comercializate folosesc în general soluții mai concentrate. Cantitatea de acid acetic consumată ca oțet la scară mondială nu este mare, dar cronologic este de departe cea mai veche și cea mai cunoscută întrebuințare. Acidul acetic glacial este un excelent solvent protic polar. Frecvent este folosit ca solvent de recristalizare pentru purificarea compușilor organici. Acidul acetic pur lichid se folosește ca solvent în fabricarea acidului tereftalic (TPA), care este materia primă pentru politereftalatului de etilenă (PET). Deși reprezintă circa 5 %–10 % din cantitatea de acid acetic folosită în întreaga lume, se preconizează că această întrebuințare aparte se va extinde semnificativ în următorul deceniu, pe măsură ce va crește producția de ambalaje fabricate din PET. Acidul acetic este utilizat adesea ca solvent pentru reacții ce implică carbocationi, ca în alchilarea [NUME_REDACTAT]. De exemplu, una din etapele de producere manufacturieră a camforului sintetic implică o rearanjare Wagner-Meerwein a camfenei la acetat de izobornil; în acest caz acidul acetic joacă atât rolul de solvent, cât și de nucleofil pentru a fixa carbocationul rearanjat. Acidul acetic este solvent de elecție în reducerea unui grup aril nitrat până la anilină, folosind paladiu pe suport de cărbune activat.

Acidul acetic glacial se întrebuințează în chimia analitică ca mediu de reacție, de exemplu pentru determinarea caracterului bazic al substanțelor slab alcaline cum sunt amidele organice. Acidul acetic glacial este o bază mult mai slabă decât apa, astfel încât în acest mediu amida se comportă ca o bază puternică. Ea poate fi atunci titrată în soluția de acid acetic glacial cu un acid foarte puternic, cum ar fi acidul percloric.

Soluțiile diluate de acid acetic sunt folosite și pentru aciditatea lor slabă. Exemple de utilizare în mediul casnic:

Este folosit ca agent de stopare (baia de stopare) din timpul developării filmelor fotografice.

Este inclus în produse pentru îndepărtarea tartrului de pe robinete sau chiuvete.

Aciditatea sa este utilă și pentru tratarea rănilor provocate de meduze prin inhibarea celulelor urzicătoare ale acestora, preîntâmpinând în cazul unei aplicări imediate leziunile grave sau chiar moartea.

În tratamentul infecțiilor urechii externe, intrând în compoziția unor preparate medicamentoase (Vosol).

De asemenea, acidul acetic este folosit ca spray conservant pentru furajele animalelor, pentru a împiedica creșterea bacteriilor și a fungilor.

Acidul acetic glacial este folosit și pentru îndepărtarea negilor și a verucilor.

Din acid acetic se produc săruri organice și anorganice, printre care:

Acetatul de sodiu, utilizat în industria textilă și în cea alimentară cu rol de conservant alimentar (aditiv alimentar E262).

Acetat de cupru (II), folosit ca pigment și ca fungicid.

Acetat de aluminiu și acetat de fier (II), folosit ca mordant pentru coloranții textili.

Acetat de paladiu (II), cu rol de catalizator în reacțiile de cuplare.

Oțetul de mere

Oțetul de mere este unul din cele mai vechi medicamente cunoscute de umanitate, menționat pentru prima oară din tratate de medicină egiptene, scrise în urmă cu mai bine de trei milenii în urmă. [NUME_REDACTAT] antice îl foloseau pe scara largă, acesta regăsindu-se și în scrierile lui Hipocrate. Este folosit și în medicina populară românească. Romanii din zonele de deal și de munte preparau oțetul de mere în fiecare toamnă, folosindu-l apoi pe timpul ierni contra diferitelor boli ori, pur și simplu, pentru menținerea sănătății. Nu este un panaceu.

Principalele categorii de afecțiuni care răspund pozitiv la administrarea oțetului de mere: reumatism și reumatism degenerativ. Pentru remedierea acestei boli se ia de trei ori pe zi câte o lingură de oțet de mere amestecată cu o linguriță de miere. Cura durează minimum trei luni și are efecte de dezintoxicare a organismului foarte puternice.În plus, anumite substanțe conținute de oțetul de mere au efecte antiinflamatoare articulare și împiedică procesele de îmbătrânire și de degenerare a cartilajelor și epiteliilor.

Procesul de fermentație

Oțetul este rezultatul unei “duble fermentări”:un proces de fermentație

alcoolică, prin care se obține lichidul alcoolic, care apoi este supus unui proces de oxidare acetică.

Denumirea de “fermentație acetică” este un termen impropriu în concepția

actuală modernă a definirii acestui proces. Denumirea care redă mult mai bine

realitatea este cea de “oxidare acetică”. În prima etapă a oxidarii acetice, alcoolul

este oxidat la aldehidă acetică, prin intermediul activității bacteriilor acetice. În

etapa următoare, forma hidratată a aldehidei este oxidată la acid acetic.

În funcție de materia primă și de procedeul tehnologic folosit, oțetul poate fi clasificat astfel:

– oțet de fermentație;

– oțet obținut prin diluarea acidului acetic produs prin distilarea uscată a

lemnului.

În cazul oțetului de fermentație, poate fi considerat ca materie primă orice produs de natură zaharoasă sau amidonoasă care poate fi supus unei fermentații alcoolice. Alături de vin, cidru, alcool etilic și bere, sunt considerate materii prime de bază în fabricarea oțetului și mierea de albine, zahărul, siropul, hidrolizatele de amidon, lichidele alcoolice obținute din fructe, must de malț, plămezi de malț.

Oțetul de fermentație rezultă prin fermentație acetică, care este un proces ce se desfasoară sub acțiunea bacteriilor acetice. Aceste bacterii sunt bacterii incluse în genul Acetobacter, familia Pseudomonadaceae. Sunt foarte răspandite în natură, fiind strict aerobe și se dezvoltă de obicei la suprafața lichidelor slab alcoolice.

Bacteriile acetice au formă de bastonașe, sunt gram negative, unele dintre ele fiindciliate. Acest grup de bacterii îsi poate procura energia necesară proceselor vitale prin oxidarea alcoolului, iar în lipsa acestuia, pot oxida și alte substanțe organice.

Oțetul poate fi obținut din vin,din tescovină și din drojdie.Cel mai bun oțet este otetul din vin.

Pentru obținerea produselor necesare fabricației oțetului din tescovină și din drojdie,acestea sunt spălate cu apă.Soluțiile de apă și alcool,care sunt obținute în acest caz,conțin,de obicei,5-6% alcool.Tăria lor depinde de conținutul în alcool al tescovinei și al drojdiei și de cantitatea de apă întrebuințată pentru spălarea lor.Vinul pentru obținerea oțetului se diluează de obicei cu apă.

După calculele teoretice,46 g alcool trebuie să producă 60 g acid acetic,adică un vin care are 80 g alcool la 1 L(10% in vol) va produce un oțet care conține 104 g acid acetic la 1 L.În practica fabricării oțetului,datorită pierderilor și transformării incomplete a alcoolului în oțet,randamentul cantitativ al acidului acetic corespunde,aproximativ,cu greutatea inițială a alcoolului din produsul luat pentru fabricarea oțetului.Astfel,dintr-un vin care are 10% alcool,în vol,se va obține un oțet cu un conținut în acid acetic de 8%.

Într-un oțet de vin nu se apreciază tăria,ci aroma și calitățile lui de gust.Pe lângă acid acetic și alte produse ale fermentației acetice,el conține,de asemenea,toate substanțele fixe în fermentație ale vinului,ceea ce deosebeste oțetul din vin de cel fabricat din soluții de apă și alcool.Oțetul obținut dintr-un vin care conține 12% alcool,în vol.,are un gust foarte tăios(puternic) și nu este propriu pentru consumație fără o diluare prealabilă.Oțetul cu calitățile cele mai bune este obținut dintr-un vin care conține 7-9% alcool,în vol.

Pentru fabricarea oțetului în cantități mici se folosește asa numitul procedeu “”.

Instalații utilizate la fabricarea oțetului

Butoi pentru prepararea oțetului din vin

Într-un butoi cu capacitatea de 20-30 dal se face,în ambele funduri,câte un orificiu de 4-5 cm.;într-unul dintre funduri,orificiul se face la o distanță de 5 cm de la centru,iar în celălalt fund,orificiul se face mult mai sus.Ambele orificii sunt necesare pentru pătrunderea aerului.Se pune butoiul într-un local cu temperatura de 20-250C.În orificiul vranei se introduce o țeavă de sticlă,cu diametrul de 15-20 mm.,care se fixează în orificiul vranei cu ajutorul unui dop de plută.Se toarnă în butoi,prin pâlnia de la capătul superior al țevii,5-10 L oțet bun,iar în orificiile de la funduri se astupă cu tifon pentru a împiedica pătrunderea musculițelor otețului.

După câteva zile se toarnă în butoi,până la nivelul orificiului inferior,produsul din care urmează să se obțină oțet.

De obicei,după câteva zile se dezvoltă în butoi o peliculă a oțetirii,care acoperă cu un strat subțire toată suprafața lichidului aflat in butoi.Dacă formarea peliculei nu are loc,se recurge la o peliculare artificială,cu ajutorul bacteriilor acetice obținute în laborator.După câteva luni de la apariția peliculei,printr-o cană de lemn,introdusă în partea inferioară a fundului butoiului,se scot aproximativ 2-3 dal oțet finit.

Productivitatea obținută prin acest procedeu poate fi mărită mult,dacă lichidul din butoi este aerisit periodic(la fiecare 4-5 zile).Fără a se distruge integritatea peliculei,aerisirea poate fi făcută luându-se anumite porțiuni de lichid prin canaua inferioară și introducându-le înapoi în butoi prin pâlnia și țeava de sticlă.

Acest procedeu produce un otet de calitate superioară,dar el nu este potrivit pentru o producție mare din cauza micii sale productivităti.De aceea,este mai răspândit un alt procedeu.

Cadă pentru fabricarea oțetului

Într-o cadă (figura 190) cu înălțimea de 2-3 m și cu diametrul de 1 m se introduce,la distanță de 30 cm de la fundul inferior,un grătar,iar la 10 cm sub fundul superior se așează un fund cu găuri mici.În fundul superior se introduc două țevi.Printr-una dintre ele se toarnă materia primă pentru oțet,iar cealaltă servește la pătrunderea aerului.Pentru aerisire există orificii mici,in pereții căzii,situate sub fundul de grătar.În partea inferioară a căzii,la fund,se găsește o cană pentru scoaterea oțetului.Căzile se umplu,aproape până la fundul găurit,cu talaj de fag sau de stejar,bine impregnate cu oțet tare(concentrat).Produsul destinat preparării oțetului se toarnă pe fundul găurit printr-o țeavă,de unde produsul curge,prin găurile fundului,pe talaj.Fiind în contact permanent cu aerul,talajul se acoperă cu o peliculă de oțet și formează o suprafață mare de oxidare.Datorită faptului că în cadă,din cauza reacției exotermice de oxidare a alcoolului,temperatura crește,iar circulația aerului se intensifică,se creează condiții favorabile pentru oxidare.

Pentru intensificarea procesului de oxidare,produsul pentru oțet este trecut prin talaj de câteva ori pe zi.Când din analiză rezultă că oțetul a atins tăria necesară,conținutul căzii se scoate,iar deasupra talajului se toarnă o nouă porțiune din materialul pentru oțetire.În cazul unei bune organizări a procesului,fiecare cadă,cu capacitatea de 200 dal,produce aproximativ 3 dal oțet în 24 de ore.Acest procedeu prezintă avantaje și dezavantaje.El este mult mai productiv

decat procedeul “” descris mai sus,însă pierderile ajung până la 25%,față de 15% dincolo.

Metoda continuă pentru fabricarea oțetului

În cantități mari,oțetul se fabrică după metoda continuă,adică materialul pentru oțet,turnat zilnic în cada de oxidare,trece prin cadă o singură dată,transformându-se în oțet finit.

Schema acestei instalații este dată în fig.191.

Cada 1 pentru menținerea presiunii,care de obicei este de lemn,se umple cu produsul pentru oțetire,care apoi trece în rezervoarele pentru oxidare.Acestea din urmă sunt de cele mai multe ori căzi confecționate în mod asemănător cu cada reprezentată în fig.190.

Dezavantajele acestor căzi de lemn constau în durata lor scurtă de folosire,în schimbarea frecventă a cercurilor din cauza coroziunii fierului de către oțet și în necesitatea unei continue vopsiri.

Pentru a se asigura alimentarea uniformă cu materie primă,în curs de 24 de ore,a căzilor pentru oxidare,este necesar să se mențină o viteză constantă a curgerii produsului din cada de alimentare cu presiune de nivel.În acest scop se așează,lângă cada de presiune,un regulator de presiune 2.

În varianta cea mai simplă,acest regulator este o cadă mică cu un plutitor de sticlă in formă de balon(fig.192).

Închizând orificiul țevii de sticlă în momentul când nivelul din cada mică se ridică sau deschizându-l la coborârea nivelului și mărind astfel curentul de materie primă,plutitorul asigură un nivel constant al materiei prime în regulator.De aceea,materia primă pentru oțet,trecând prin regulatorul de presiune,curge din el cu o viteza constantă.

Automat pentru alimentarea cu materie primă pentru oțet

Pentru a se realiza alimentarea cu materie primă a căzilor de oxidare cu volum necesar pentru un anumit interval de timp,si pentru a se contribui astfel la o oxidare cât se poate de completă a alcoolului,se folosesc dispozitive speciale de dozare automată 3.

Unul dintre aceste dispozitive este reprezentat in fig.193.

Vasul A este o damigeană de sticlă cu fundul tăiat.Prin dopul de plută,introdus în gâtul damigenei,intră sifonul “a” cu o ramificatie “b” și cu o închidere hidraulică “c”.Deasupra,în capac,este montată o țeavă “e”.Alături de vasul A se găsește un manometru B,legat cu vasul prin tuburi de cauciuc.Umplând vasul A prin robinetul de umplere,materia primă închide capătul inferior al țevii “e”,închizând astfel spațiul dintre închidere si manometru.

La umplerea continuă a vasului,materia primă,ridicându-se în țeava “e”,produce o presiune din ce in ce mai mare în spațiul închis.Din aceasta cauză,ea nu poate pătrunde în sifonul “a”,iar la nivelul din vasul A se ridică mult mai sus decât curbura superioară a sifonului.

Datorită presiunii crescânde,lichidul colorat din manometrul B,care ocupă anterior nivelul

1–-1,se ridică neîntrerupt și trece în bula “h”.În acest moment,presiunea din spațiul închis scade până la presiunea atmosferică normală,iar materia primă pentru oțet,trecând din sifonul “a”,curge pe țeava “d” spre căzile de oxidare.

Lichidul colorat,împins de manometru din bula “h”,prin teava de legătură “k”,revine in poziția sa inițială 1––1 și ciclul incepe din nou.

Cantitatea de materie primă adunată în vasul A este reglată prin ridicarea sau prin coborârea țevii “e”.Materia primă trimisă în astfel de porțiuni este apoi distribuită între căzile de oxidare(fig.191),prin intermediul țevilor de scurgere “b”,situate in coturile țevii de alimentare “c”.

Prin ridicarea sau coborârea țevilor de scurgere din țevile cu coturi se realizează o alimentare egală cu materie primă pentru fiecare cadă de oxidare.

Acest sistem de distribuție poate deservi 8-10 căzi.

Materia primă se revarsă,din țevile de scurgere,în dispozitivele de stropire(fig,191),care o împrăștie pe toata suprafața talașului.

Când există un regulator de presiune și când dispozitivul special de dozare si dispozitivul de stropire funcționează normal,materia primă este distribuită în porțiuni egale,aproximativ câte 1,2-2 L la fiecare 20-30 min,în mod uniform pe suprafețele talașului,unde se oxidează.

În curs de 24 de ore,într-o cadă de oxidare, se introduc aproximativ 40 L de materie primă la fiecare metru cub de talaș.

Funcționarea căzilor de oxidare este caracterizată prin două valori: productivitatea și randamentul.

Prin productivitate se înțelege numărul de kilograme de acid acetic 100% obținut la 1m3 talaș in 24 de ore.

Productivitatea poate varia în limite largi,în funcție de vitalitatea culturilor de bacterii acetice,de buna conducere a procesului tehnologic,de gradul de perfecționare al utilajului și de buna lui funcționare.

Cel mai înalt nivel,atins rareori la fabricile moderne de oțet,care funcționează după metoda continuă,este de 2,7 kg la 1m3 talaș.

Prin randament se înțelege numărul de kilograme de acid acetic,obținut din 100 L alcool absolut.Randamentul teoretic al acidului acetic este de 103 kg.În realitate însă,el este mult mai mic.Se poate obține un randament mare prin micșorarea sarcinii,adică prin micșorarea cantității de lichid turnat zilnic sau prin micșorarea conținutului procentual în alcool al materialului în oxidare.Deși aceasta duce la o prelucrare totală a alcoolului,se reduce totuși considerabil productivitatea.

Dimpotrivă,la mărirea sarcinii se poate obține o productivitate mare,dar odată cu aceasta are loc o oxidare incompletă a alcoolului,care rămâne în cantitate mare în oțet;în acest caz,randamentul scade.De aceea,la conducerea procesului de fabricare trebuie să se coordoneze astfel randamentul și productivitatea,încât fabrica să producă cât mai mult oțet cu pierderi cât mai mici.

Filtru de ceramică pentru oțet

Oțetul obținut din cadă este foarte tulbure.Pentru tratarea lui se folosesc aceleași procedee ca și pentru vin,adică filtrarea,cleirea,pasteurizarea.

Oțetul se filtrează cu ajutorul unor filtre poroase de ceramică (fig.194).Se toarnă oțetul limpede în sticle și se expediază pentru vânzare.Păstrarea oțetului în sticle dă rezultate foarte bune:capătă un gust armonios si dezvoltă o aroma plăcută.

Câteva exemple ale compoziției medii a oțetului de vin:

Pentru industria oțetului este periculoasă specia de larve aciforme(Anguillula aceti).Aceștia se înmulțesc în număr care la suprafata oțetului împiedică înmulțirea și activitatea bacteriilor acetice,lipsindu-le de oxigen.Drept rezultat,procesul de formare a oțetului se încetinește foarte mult.În acest caz sunt necesare reîncărcarea,spălarea îngrijită și dezinfectarea căzii.Pentru evitarea dezvoltării larvelor,oțetul trebuie sa fie supus pasteurizării.

Tehnologiile de producere a oțetului prin fermentație

Pot fi menționate trei procedee:

Procedeul de oxidare la suprafață, care este un procedeu de fermentațielentă, în care bacteriile acetice din microflora spontană se dezvoltă la suprafața lichidului (vin sau must de fructe), sub formă de “voal”, procesul durând 3-6 săptamâni;

Procedeul de oxidare rapidă, care utilizează talașul ca suport pentru

bacteriile acetice. Procesul de oxidare acetică are loc la suprafața plămezii;

Procedeul de oxidare submersă, în cadrul căruia nu se mai folosește

suport pentru bacteriile acetice. Plămada este aerată în mod continuu, o întrerupere a aerării pentru o durată mai mare de un minut necesitând pentru repornirea procesului cca. o săptămâna.

Tehnologia intensivă de fabricare a oțetului prin procedeul oxidării acetice

submerse cuprinde două etape și anume:

– obținerea soluției hidroalcoolice (așa numitul vin de industrie) prin

fermentarea unei plămezi care conține zahăr, săruri minerale nutritive, apă potabilă si cultură pură de drojdie;

– prelucrarea plămezilor alcoolice formate din amestec de soluție

hidroalcoolică, alcool etilic rafinat, apă potabilă și amestec de săruri nutritive, prin

oxidare acetică, sub influența bacteriilor acetice selecționate.

Oțetul aromatizat este obținut prin extracție de plante aromatice

condimentare, asa cum sunt mărarul, cimbrul, tarhonul, rozmarinul, ardeiul iute,

foile de dafin, piperul boabe, semințele de muștar, dar și fructe (zmeură, coacăze,mure). Aceste plante conferă produsului însușiri gustative și aromate de o calitate deosebită.

MATERIAL ȘI METODĂ

Sistemul actual de fabricare a oțetului utilizează ca material suport cu suprafață mare înconjurată de aer, role de talaș, care asigura bacteriilor acetice aerobe posibilitatea de a avea un contact cât mai mare cu oxigenul din aer.

În timp ce la procedeul actual suprafața dată de talaș limitează înmulțirea

bacteriilor, la oxidarea submersă, procedeu studiat de noi, bacteriile desfășoară

procesul de oxidare în interiorul întregii mase de lichid, găsind oxigen necesar în bulele fine de aer, care sunt introduse în masa lichidului printr-un sistem special de aerare și dispersare a aerului. Are loc în aceste condiții o multiplicare exponențială a bacteriilor,realizându-se cicluri succesive de oxidări, la sfârșitul cărora se îndepărtează din acetator o parte din oțetul format ca produs finit, înlocuindu-se cu plămadă alcoolică proaspătă.

Procesul tehnologic studiat se desfășoară într-un reactor (acetator) prevăzut cu sistem de aerare intensivă (paletă cu duze de insuflare a aerului), care asigură o suprafață mare de contact între bulele de aer și plămada alcoolică, sistem de reglare automată a temperaturii și sistem de alimentare dirijată cu alcool.

Bacteriile acetice selecționate sunt menținute pe medii de cultură specifice, care conțin alcool etilic și acid acetic.

Procesul tehnologic elaborat, referitor la obtinerea oțetului prin procedeul

submers, cuprinde o serie de operații tehnologice specifice, din care menționăm

următoarele :

– recepția calitativă și cantitativă a materiilor prime;

– pregătirea mediului nutritiv, respectiv a soluției hidroalcoolice pentru

desfășurarea procesului de oxidare acetică;

– desfășurarea propriu-zisă a procesului de oxidare acetică;

– recuperarea oțetului – maturarea – limpezirea și filtrarea oțetului;

– pasteurizarea – îmbutelierea oțetului finit.

Parametrii controlați care au determinat desfășurarea în condiții optime a

procesului de oxidare acetică a alcoolului etilic, sub acțiunea bacteriilor acetice,

sunt următorii:

– cantitatea de aer care să asigure viabilitatea și multiplicarea bacteriilor și

implicit oxidarea alcoolului la acid acetic (valoarea optimă este de 5 litri aer / litru

de plămadă și oră);

– aerarea și neîntreruptă;

– temperatura de 29oC±0,5 oC – această valoare a temperaturii a fost

, deoarece variațiile de temperatură stânjenesc activitatea bacteriilor;

– prezența permanentă în plămadă a alcoolului – lipsa acestuia provoacă

întreruperea metabolismului celulelor bacteriene. Este foarte important ca, la

sfârșitul unui ciclu de oxidare, îndepărtarea oțetului format și introducerea de

plămadă proaspătă să fie făcută înainte de a se consuma tot alcoolul din oțet (max.

0,2 – 0,3% alcool rezidual);

– prezența sărurilor nutritive – concentrația acestora influențează în mare

masură activitatea bacteriilor acetice.

Principalele materii prime utilizate pentru fabricarea oțetului prin procedeul

prezentat sunt vinul și alcoolul etilic rafinat de fermentație.

Mediul nutritiv realizat pentru obținerea oțetului prin procedeul submers

intensiv studiat trebuie să conțină în mod obligatoriu următoarele săruri minerale

nutritive:

– (NH4)2 HPO4;

– extract de malț;

– glucoză;

– MgSO4;

– Na2HPO4;

– K2HPO4.

Sortimente de oțet produse utilizând oțetul produs prin tehnologia studiată

Calitatea oțetului finit din punct de vedere senzorial și al conținutului de

aciditate rǎmâne neschimbatǎ cazul sistemului submers, în comparație cu procedeul tradițional.

În consecințǎ, producția de oțet poate fi mǎritǎ considerabil, în special în

perioadele în care care acesta este solicitat în mod deosebit pe piațǎ, cu investiții minime și consultanțǎ tehnicǎ adecvatǎ.

Materii prime folosite în industria oțetului

Oțetul de fermentație, după felul materiei prime folosite la fabricarea lui, poate fi oțet din:

vin, vin pichet, cidru de mere;

alcool etilic diluat (cu 10–12% alcool) obținut din melasă, cereale, cartofi etc.;

diverse soluții alcoolice obținute prin fermentația alcoolică a unor: sucuri de fructe (pere, smochine, piersici, caise, curmale, ananas) sau materii prime amidonoase;

miere (hidromel);

must de malț.

Fiecare țară folosește în fabricarea oțetului materia primă de care dispune.

Totuși, se poate sublinia, că vinul, cidrul, spirtul (la care se adaugă nutrimente) și sunt considerate materiile prime de bază pentru industria oțetului, deoarece conțin toate substanțele necesare dezvoltării și multiplicării bacteriilor acetice într-o formă ușor asimilabilă.

[NUME_REDACTAT], Italia, Spania vinul reprezintă principala materie primă în fabricarea oțetului, așa cum cidrul este materia primă pe care se bazează producția de oțet din S.U.A., sau așa cum malțul și reprezintă materia primă în .

Materia primă folosită în industria oțetului trebuie să nu conțină inhibitori și, prin compoziția sa, să furnizeze bacteriilor acetice elementele plastice și catalitice indispensabile înmulțirii și realizării biochimismului fermentației acetice.

Condiția esențială a obținerii oțetului este ca materia primă să conțină alcool etilic. Aceste materii prime se pot folosi individual sau în amestec, cu sau fără adaos de apă.

Concentrația de alcool etilic din soluția hidroalcoolică se reglează între 3,5 – 17%, în funcție de tăria acetică ce urmează să fie obținută și randamentul de conversie corespunzător tehnologiei folosite, corelat și cu capacitatea fermentativă a culturii de bacterii acetice utilizate.

Nutrimente folosite la fabricarea oțetului

Pentru desfășurarea fermentației acetice în bune condiții, bacteriile acetice au nevoie, pe lângă alcool etilic și oxigen, de nutrimente secundare și de factori de creștere.

În cazul în care oțetul se obține din vin, prezintă mai puțină importanță suplimentarea plămezii cu factori nutritivi, deoarece vinul asigură necesarul în azot, fosfor, substanțe nutritive.

În condițiile în care oțetul se obține din spirt diluat în amestec cu vin, sau numai din spirt diluat,devine o necesitate a se îmbogăți mediul alcoolic cu substanțe nutritive (săruri, vitamine), care să permită o bună dezvoltare a bacteriilor acetice, asigurându-se astfel o viteză de fermentare convenabilă și un randament sporit în acid acetic.

În scopul suplimentării plămezilor cu substanțe nutritive se pot folosi diverse săruri (și anume fosfați și sulfați) ca: (NH4)2HPO4, KH2PO4, K2HPO4, MgSO4, (NH4)2SO4, care se pot folosi separat sau asociate, în proporție de 0,2 – 0,5 g/l. De asemenea, plămezile pot fi optimizate în ceea ce privește conținutul în substanțe nutritive și prin adaos de autolizat de drojdie, extract de malț sau extract de porumb.

Ca sursă de azot bacteriile acetice pot să folosească sărurile de amoniu, aminoacizii (valină, alanină, izoleucină, cisteină, histidină, prolină) și peptonele, iar ca nutrienți, care se pot întâlni mai mult sau mai puțin și în unele surse organice, se utilizează extractul de drojdie sau de porumb.

Extractul de porumb este subprodus al fabricării amidonului, care rezultă prin concentrarea apei de înmuiere a boabelor de porumb înainte de măcinare. Se folosește și in industria antibioticelor.

Nevoia față de factori de creștere variază de la o tulpină la alta, astfel bacteriile acetice sunt auxotrofe față de vitaminele: acid para-aminobenzoic, niacină (B3), tiamină (B1), acid pantotenic (B5).

Fermentații aerobe

Fermentația acetică

Fermentația acetică constă în transformarea alcoolului etilic în acid acetic sub acțiunea bacteriilor acetice,în prezența oxigenului atmosferic.

Mucegaiuri specifice – bacterii acetice.

Bacteriile acetice au o mare răspandire în natură.Ele se întalnesc pe fructe,în lichide dulci,bere,vin,muraturi.

Bacteriile acetice au forma unor bastonașe scurte,ușor gatuite,izolate sau în lanțuri.Ele se dezvoltă foarte bine la temperaturi de 30-32OC.Sunt microorganisme strict aerobe;de aceea formează pe suprafața lichidelor un voal de diferite grosimi și culori care spre sfarșitul fermentației cade la fundul vasului.Bacteriile acetice nu formează spori și sunt distruse ușor prin încălzire la 50-55OC.

Bacteriile acetice se clasifică,după mediul în care se dezvoltă și caracterele industriale, în următoarele grupe:

Bacteriile acetice din plămezi,care se întalnesc ca bacterii de infecție în plămezile de bere, spirt și drojdie comprimată și produc o cantitate mică de acid acetic(2%).Cele mai importante sunt Acetobacter oxydans și Actobacter industrium.

Bacterii acetice din bere care se găsesc în mustul de bere fermentat și în nepasteurizată.Produc o mare cantitate de acid acetic (6%).Mai importante sunt Acetobacter pasteurianum și Acetobacter aceti.

Bacterii acetice din vin care se găsesc în vinurile slab alcoolice.Cele mai importante specii sunt:

Acetobacter orleanense poate produce 9,3% acid acetic și este folosită

la fabricarea oțetului din vin;formează un oțet limpede si aromat.

Acetobacter xykinoides produce 4,5% acid acetic.Este considerată o bacterie de infecție, pentru că dă un oțet de calitate inferioară.

Bacterii acetice de fermentație rapidă care au o putere de acidificare mare : produc 11-14% acid acetic.Cea mai mare importantă specie este [NUME_REDACTAT],folosită la fabricarea oțetului din soluții de alcool.

Ecuația chimică după care se produce fermentația acetică este urmatoarea:

C2H5OH+02 CH3-COOH+H2O+117 [NUME_REDACTAT] etilic Acid acetic

Oxidarea alcoolului etilic nu se face direct în acid acetic și se formează intermediar aldehida acetică.

*Aplicațiile fermentației acetice:

Fermentația acetică este folosită în practică la fabricarea oțetului.

Procedeele de fabricare a oțetului sunt : – procedeul lent

– procedeul rapid

[NUME_REDACTAT] folosește ca materie primă un amestec de vin cu oțet (2% acid acetic, 4% alcool etilic ).

Se folosesc culturi selecționate de Acetobacteur orleasnense, însămanțate în produsul pasteurizat.

Fermentarea se face în butoaie mari,așezate culcat,prevăzute cu orificii care să permită circulația aerului.

Mersul lent al fermentației face producția costisitoare,însă datorită esterilor și uleiurilor volatile care se formează,se obține un oțet cu “buchet plăcut”.

Procedeul rapid folosește ca materie primă un amestec de alcool etilic 3% și oțet 6% și o instalație specială,generatorul de oțet.Se folosesc culturi pure de fermenți selecționati pentru a evita infectarea,alcătuite din Actobacter orleanense și Actobacter schutzenbachii.Generatorul,umplut cu talaș,este prevăzut cu deschideri laterale pentru circulația aerului.Datorită recirculării produsului de fermentație și aerării,timpul de obținere al oțetului este mult mai scurt.

Oțetul este folosit drept condiment în alimentație,conservant și antiseptic în procedeul de conservare a alimentelor .

[NUME_REDACTAT]

[NUME_REDACTAT] industria berii și vinului,bacteriile acetice produc oțetirea produselor.

Acest inconvenient poate fi evitat prin :

pasteurizarea vinului si berii;

“facerea plinului” și închiderea vaselor de vin

păstrarea la rece a vinului și berii

Fermentația citrică

Fermentația citrică reprezintă procesul de transformare a glucidelor,sub acțiunea unor mucegaiuri,în acid citric.

Microorganismele specifice sunt mucegaiurile din genul:

– Aspergillus – Aspergillus

– Aspergillus glaucus

– Mucor – Mucor piriformis

– Penicillium – Penicillium citrinum

Aspergillus dă randamente mari de acid citric,cu cantități mici de produse secundare și proprietăți biochimice constante.

Substanțele fermentescibile sunt glucidele :

glucoza

zaharoza

fructoza

maltoza

Mecanismul chimic al formării acidului citric este complex și conform numeroaselor teorii elaborate nu explică satisfăcător randamentul mare în acid citric(peste 70%).

Produsul principal este acidul citric.

CH2-COOCH

HO – C – COOH

CH2-COOH

Produsele secundare formate depind de condițiile de fermentație.Acidul oxalic se formează întotdeauna alături de acidul citric.

COOH

COOH

*Aplicațiile fermentației citrice:

Producerea industrială a acidului citric prin fermentarea glucidelor de către mucegaiuri a înlocuit acidul citric natural,extras din citrice.

Materia primă folosită este melasa,rezultată la fabricarea zahărului.

Condițiile de fermentație ce determină un randament bun în acidul citric peste 60% sunt :

concentrația de zahăr – 15-20%

compoziția mediului

reacția mediului pHoptim = 1,6-2,2

cantitatea de oxigen

temperatura toptim = 8-28OC

durata fermentației este 7-10 zile

raportul intre volumul și suprafața soluției de fermentare este 1,22-1,83

Acidul citric este utilizat în :

obținerea unor produse farmaceutice

fabricarea băuturilor răcoritoare,a bomboanelor

prepararea cernelurilor,în tipografie

pentru argintărie.

Bacterii acetice – caractere morfofiziologice

Bacteriile acetice sunt strict aerobe, nesporulate, Gram – negative, grupate în perechi sau lanțuri, cu dimensiuni variabile (0,5 – 0,8) – (0,9 – 4,2) μm.

Pot fi mobile sau imobile, cu cili polari sau peritrichi.

Acetobacter suboxydans prezintă cili dispuși lofotrichi, cu lungimea de 4,5μm, ca și Acetobacter melanogenum. De asemenea, specia “Acetobacter aceti” prezintă cili monotrichi, cu lungimea de 11,7μm.

Acetobacter suboxydans

Acetobacter aceti

În mediu acid, în timp, pot să apară forme de involuție, ramificate, care își pierd capacitatea de reproducere.

Majoritatea au formă de bastonașe drepte sau curbate. Cele din vin prezintă o ușoară gâtuire. Unele specii au posibilitatea de a forma zooglee (Acetobacter xylinum, Acetobacter xylinoides).

În medii lichide (în cultură staționară) se dezvoltă sub forma unui voal fragil, care pe măsura creșterii în dimensiuni se ridică pe pereții vasului (Acetobacter ascendens, Acetobacter aceti). S-a observat că puterea de acidifiere a bacteriilor este cu atât mai mică, cu cât voalul este mai gros și mai afundat în lichid.

Alte specii, cum sunt Acetobacter xylinum și Acetobacter xylinoides, formează un strat gelatinos de natură β – glucanică (în vinul oțețit sau în oțet), care blochează circuitul normal al aerului în cazul fermentatoarelor cu talaș cu consecințe nedorite.

Pe medii de cultură solide, bacteriile acetice formează (în funcție de natura lor) colonii cu aspect diferit, netede sau cutate, umede sau uscate, de culoare albă, alb-roz, brune.

Bacteriile acetice sunt mezofile (temperatura optimă de dezvoltare este de 22-33oC, în funcție de specie) și produc fermentația acetică într-un domeniu larg de temperatură (10-40oC). Temperatura minimă de dezvoltare pentru majoritatea bacteriilor acetice este de 10oC, însă sunt și specii care se pot dezvolta la 6-7oC. Temperatura maximă de dezvoltare pentru cele mai multe bacterii acetice este în jur de 40oC, cu mențiunea că sunt și cazuri de excepție. Spre exemplu, Acetobacter xylinum se dezvoltă și la 50oC, iar Acetobacter industrium se dezvoltă numai până la temperatura de 28oC. Bacteriile acetice au o termorezistență scăzută în mediu lichid, cu pH acid, inactivarea lor având loc într-un minut la 60oC ; în timp ce bacteriile reținute pe suporturi solide (doage de lemn) sunt inactivate la temperaturi mai ridicate (100oC).

Bacteriile acetice sunt tolerante la acid și concentrații de până la 2o acetice activează creșterea celulară. Rezistența la acid acetic se poate explica prin aceea că membrana acestor bacterii are un conținut ridicat în acizi grași saturați, motiv pentru care este relativ impermeabilă la acidul acetic, care se găsește sub formă nedisociată în mediile fermentate industrial. Valoarea optimă de pH pentru creșterea bacteriilor acetice este de 5,5; iar pH-ul limită se situează la nivel de 2,5.

Bacteriile acetice au un echipament enzimatic complex, în care sunt prezente dehidrogenaze foarte active, localizate în sistemele membranare cuplate cu lanțul citocromic, enzime ale ciclului Krebs, care le permite oxidarea a circa 80 de produși (alcooli, glucide, acizi organici), printre care și acidul acetic.

La oxidarea acidului acetic participă unele specii de bacterii din genul Acetobacter, producătoare de acid acetic (Acetobacter aceti, Acetobacter liquefaciens, Acetobacter pasteurianum, Acetobacter hansenii). Aceste bacterii posedă toate enzimele care participă la ciclul acizilor tricarboxilici. Acidul acetic inhibă oxidarea sa de către bacteriile acetice la concentrații mai mari de 8o acid acetic și la pH = 3,0.

Dintre sursele de carbon utilizate preferențial, alcoolul etilic este oxidat la acid acetic, iar glucoza la acid gluconic și acid 5-cetogluconic. Bacteriile din genul Gluconobacter utilizează ca principale surse de carbon: glucoza și etanolul. Bacteriile din genul Acetobacter folosesc ca surse de carbon: etanolul, lactatul, hexozele și glicerolul. Bacteriile din genul Acetobacter pot să oxideze și acetalii la CO2 și H2O, când alcoolul etilic a fost consumat din mediu, pentru că alcoolul etilic inhibă activitatea enzimelor de oxidare a acetalului.

Ca sursă de azot bacteriile acetice pot să folosească sărurile de amoniu, aminoacizii (valină, alanină, izoleucină, cisteină, histidină, prolină), peptonele și alte surse de azot organic, cum sunt extractul de drojdie, de carne sau de porumb.

Nevoia față de factori de creștere variază de la o tulpină la alta, astfel bacteriile acetice sunt auxotrofe față de vitaminele: acid para-aminobenzoic, niacină, tiamină, acid pantotenic și față de alte vitamine din grupului B.

Bacteriile sunt răspândite, în natură, pe produsele vegetale (fructe, , flori) si transportul lor este favorizat de insecte (musculița de oțet: Drosophilla) și nematode (Anquillula aceti). Aceste bacterii posedă toate enzimele care participă la ciclul acizilor tricarboxilici.Acidul acetic inhibă oxidarea sa de către bacteriile acetice la concentrații mai mari de 8o acid acetic și la pH = 3,0. Dintre sursele de carbon utilizate preferențial, alcoolul etilic este oxidat la acid acetic, iar glucoza la acid gluconic și acid 5-cetogluconic. Bacteriile din genul Gluconobacter utilizează ca principale surse de carbon: glucoza și etanolul. Bacteriile din genul Acetobacter folosesc ca surse de carbon: etanolul, lactatul, hexozele și glicerolul. Bacteriile din genul Acetobacter pot să oxideze și acetalii la CO2 și H2O, când alcoolul etilic a fost consumat din mediu, pentru că alcoolul etilic inhibă activitatea enzimelor de oxidare a acetalului. . Ca sursă de azot bacteriile acetice pot să folosească sărurile de amoniu, aminoacizii (valină, alanină, izoleucină, cisteină, histidină, prolină), peptonele și alte surse de azot organic, cum sunt extractul de drojdie, de carne sau de porumb.

Nevoia față de factori de creștere variază de la o tulpină la alta, astfel bacteriile acetice sunt auxotrofe față de vitaminele: acid para-aminobenzoic, niacină, tiamină, acid pantotenic și față de alte vitamine din grupului B.

Bacteriile sunt răspândite, în natură, pe produsele vegetale (fructe, , flori) si transportul lor este favorizat de insecte (musculița de oțet: Drosophilla) și nematode (Anquillula aceti).

Biochimismul fermentației acetice

Reacția generală a fermentației acetice este următoarea:

CH3 – CH2 – OH + O2 → CH3 – COOH + H2O + ATP

Din ecuația generală rezultă că, sub acțiunea bacteriilor acetice, alcoolul este oxidat în acid acetic, fără a trece prin faza intermediară de aldehidă acetică.

În realitate, în urma cercetărilor întreprinse de Dupny P. și Maugen J. (1962), s-a demonstrat experimental că la fermentația acetică se formează ca produs intermediar acetaldehida, fapt dovedit prin adaos în mediu de fermentare a sulfitului sau bisulfitului de calciu, care blochează transformarea acetaldehidei în acid acetic:

CH3 + Ca (HSO3)2CH3CSO3 -OHHCOHCa++

Produsul format nu este oxidat de bacteriile acetice și se acumulează în mediu, fermentația acetică blocându-se.

Mecanismul fermentației acetice implică participarea unor dehidrogenaze care au drept cofactor NADP. Hidrogenul format este transferat de enzimele catenei respiratorii celulare pe oxigenul molecular provenit din aerul folosit pentru oxigenarea substratului. În acest fel, în mediu se acumulează acid acetic, viteza de conversie a alcoolului etilic în acid acetic depinzând de specia de bacterie acetică, natura substratului, nivelul de aprovizionare cu oxigen și de temperatura la care are loc fermentarea. Viteza de conversie scade odată cu acumularea acidului acetic în mediul de fermentație.

În figura 1. se prezintă mecanismul biochimic al fermentației acetice.

[NUME_REDACTAT] Gayon și colaboratorii (1975) alcool – dehidrogenaza are pH optim la ~ 5, iar aldehid – dehidrogenaza are pH optim la 6.

Se consideră că există și o cale colaterală de transformare a acetaldehidei printr-o reacție de disproporționare:

CH3 COHCH3 COH++ H2O+ CH3CH3 COHOCH2OH

Etanolul format în cazul prezentat în relația se poate oxida din nou conform schemei din figura.Proporția de acid acetic care se formează pe această cale colaterală în raport cu calea principală nu este cunoscută până în prezent.

Factorii care influențează fermentația acetică

Factorii mai importanți care influențează fermentația acetică se referă la: compoziția chimică a substratului, temperatura de fermentare, aciditatea inițială a substratului alcoolic, concentrația în alcool a substratului fermentativ, numărul de bacterii acetice inoculate în substrat, aerarea substratului, concentrația în acid acetic acumulat în substratul ce fermentează, prezența agenților dăunători

Procedee de obținere a oțetului

Tehnologia de fabricare a oțetului nu diferă esențial în funcție de substratul alcoolic folosit (vin sau soluție hidro-alcoolică preparată din spirt).

În figura 1.a. este prezentată schema tehnologică generală de fabricare a oțetului de fermentație din materii prime amidonoase și zaharoase.

Operațiile importante care implică aspecte biotehnologice se referă la prepararea substratului pentru fermentația alcoolica, fermentația acetica a substratului hidroalcoolic si maturarea, în special, în cazul oțetului de vin și de fructe.

Schema tehnologica de fabricare a otetului din vin :

Zaharificare (enzime din malț Extracție,

presare

sau mucegai)

Fermentație alcoolică

Saccharomyces cerevisiae

C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2

Conditii aerobe

Acetificare

C2H5OH + O2 CH3 COOH + H2O

Bacterii acetice

Fig. 1.a. Schema tehnologică generală de obținere a oțetului de fermentație din materii prime amidonoase și zaharoase

Aerare puternică pentru desulfitare

(în cazul vinului sulfitat)

Introducerea vinului în acetatorul umplut cu talaș

și îmbibat cu oțet fin

Acetificare la 28…32oC

până la un conținut rezidual de 0,2% alcool etilic

[NUME_REDACTAT] / răcire Maturare (învechire)

[NUME_REDACTAT]

[NUME_REDACTAT]. 1.b. Schema tehnologică de obținere a oțetului din vin în acetatoare cu talaș

Acidifiere soluție

Diluare cu apă până la 12 % alcool etilic

Pregătirea substratului hidroalcoolic

Fermentare la 30oC

până la un nivel rezidual

de 0,2 % alcool etilic

în acetator pregătit în prealabil

Maturarea oțetului 7 zile

Clarificare prin filtrare

[NUME_REDACTAT]

Fig. 1.c. Schema tehnologică de obținere a oțetului din spirt

Factorii care influențează calitatea oțetului

Factorii care influențează calitatea oțetului sunt următorii:

– maturarea;

– clarificarea;

– pasteurizarea.

Tipuri de oțet de fermentație și caracteristici compoziționale

Influența procesului tehnologic asupra calității oțetului de fermentație nu este neglijabilă și în anumite cazuri (oțetul balsamic) este extrem de importantă. Cu toate acestea, cel mai important factor este materia primă.

În funcție de natura materiei prime, există câteva tipuri distincte de oțet, enumerate în continuare: oțetul din vin,oțetul din fructe, oțetul din orez, oțetul din must de bere, oțetul din spirt,oțetul din zer,oțetul balsamic oțetul de Filipine, oțetul Thai.

Indicii compoziționali ai oțetului variază foarte mult în funcție de materiile prime folosite și tehnologia adoptată.

Calcularea randamentelor de fabricație

Randamentul teoretic este dat de cantitatea teoretică de acid acetic rezultă din reacția stoichiometrică de conversie a alcoolului etilic în acid acetic:

CH3–CH2–OH + O2 = CH3–COOH + H2O

46 g 32 g 60 g 18 g

Prin urmare din 46 Kg alcool și 32 Kg oxigen se obțin 60 Kg acid acetic și 18 Kg apă. Împărțind totul la 46 (greutatea moleculară a alcoolului etilic), vom avea:

1Kg alcool+0,696 Kg oxigen=1,304 Kg acid acetic+0,392 Kg apă

În mod teoretic 1 g de alcool etilic conduce la 3,14660=g acid acetic.

Calcularea randamentului teoretic este următoarea:

Din 100 g alcool etilic se obțin, teoretic, 130 g acid acetic.

Dintr-un litru de alcool, care cântărește 0,794 Kg, rezultă 1,036 Kg acid acetic, iar dintr-un Kg alcool absolut, ar trebui să rezulte teoretic 1,304 Kg acid acetic.

1l alcool (0,794 Kg)+0,553 Kg oxigen =1,035 Kg acid acetic+0,311Kg apă 30

În practică randamentul este cu 15–20% mai mic decât cel teoretic, datorită pierderilor de alcool etilic, aldehidă acetică și acid acetic prin volatilizarea acestora sau prin participarea lor la reacții secundare (de esterificare).

Randamentul practic (ηp) al acetatoarelor Frings este situat între 75% (dacă acetatorul nu este prevăzut cu condensator, iar condițiile de funcționare ale aparatului sunt defectuoase) și 90% din randamentul teoretic (dacă acetatorul este prevăzut cu condensator, iar condițiile de funcționare sunt corespunzătoare).

Randamentul practic în cazul acetatoarelor fără umplutură (care funcționează prin fermentație submersă) este de 98% din randamentul teoretic.

Calcularea randamentului practic :

Se va lua ca exemplu șarja în care oțetul fabricat a avut tăria acetică de 8,8% aciditate, deci și oțetul îmbibat în talaș a avut aceeași concentrație.

S-a introdus vin cu tărie alcoolică de 8,6% alcool, în cantitate de 5 600 l și 2 000 l oțet cu 8,5o aciditate. S-au obținut grade alcoolice/ciclu de fermentare astfel:

% alcoolic inițial x cantitatea de lichid alcoholic 8,6o x 7 600 = 65 360 grade alcoolice/ciclu de fermentare

La sfârșitul fermentației s-au obținut grade acetice/ciclu de fermentare calculate astfel:

(aciditatea finală – aciditatea inițială) x cantitatea de lichid alcoolic din acetator

(8,8-2,24) x 7 600 = 49 856 grade acetice/ciclu de fermentare

Împărțind gradele acetice ale oțetului rezultat la gradele alcoolice cuprinse în materia primă și înmulțind cu 100, se obține randamentul practic de :

η p = 49856/65360 x 100 = 76,3 %

Randamentul de obținere a acidului acetic, (ηf) în faza de fermentație, se calculează cu relația:

ηf = 100⋅Ct/Cp

în care: C p = cantitatea de acid acetic obținută practic, [g];

C t = cantitatea teoretică de acid acetic, [g].

Randamentul de fermentație calculat pentru primul ciclu de fermentație este următorul:

ηf = 76,3/100⋅130 = 99,2%

Bilanțul de materiale

Unitatea de procesare a vinului alb are la dispoziție 460 kg alcool/zi.

Aerare puternică pentru desulfitare P1=1,5%

P2=2,5%

P3=0,3%

Acetificare la 28…

Filtrare P4=1%

Maturare P5= 2,1%

P6= 1%

[NUME_REDACTAT] P7= 0,7%

Depozitare P8=1,4%

Livrare P9=0,5%

Fig.1 Bilanțul de materiale și pierderile specifice

Se urmărește calculul bilanțului de materiale pe fiecare operație în parte, respectiv pierderile specifice:

V = Vi + V

unde: V – vinul(otetul) care intră;

Vi – vinul(otetul) care iese;

P – pierderi.

Aerare:

Vx= 460 x = 6,9(pierderile)

V1= 460-6,9= 453,1

Introducere vin:

Vx=453,1 x = 11,32

V2=453,1-11,32= 441,78

Acetificare:

Vx=441,78 x = 1,32

V3=441,78-1,32= 440,46

Filtrare(1):

Vx=440,46 x =4,4

V4=440,46-4,4= 436,06

Maturare:

Vx=436,06 x = 9,15

V5=436,06-9,15= 426,91

Filtrare(2):

Vx=426,91 x=4,26

V6=426,91-4,26=421,75

Îmbuteliere:

Vx=421,75 x = 2,95

V7=421,75-2,95= 418,8

Depozitare:

Vx=418,8 x = 5,86

V8=418,8-5,86=412,94

Livrare:

Vx=412,94 x =2,06

V9=412,94-2,06= 410,88

În concluzie,din 460 kg alcool se va obține 410,88 kg acid acetic(oțet)/zi.

Bibliografie

M.A.Gherasimov,1954,”[NUME_REDACTAT]”,[NUME_REDACTAT],Bucuresti

http://www.lib.ugal.ro/arthra/bitstream/123456789/103/1/Rezumat_teza-Tarhon%20Maria.pdf

http://facultate.regielive.ro/cursuri/chimie-generala/biotehnologia-obtinerii-acidului-acetic-96112.html

http://www.referat.ro/referate/download/Microorganisme_utile_in_obtinerea_de_produse_alimentare_44212.html

http://www.revagrois.ro/PDF/2007s_281.pdf

http://facultate.regielive.ro/referate/industria-alimentara/biotehnologii-utilizate-la-prelucrarea-otetului-si-a-acidului-acetic-29568.html

http://www.referat.ro/referate/Fermentatii_aerobe-acetica_citrica_7850.html