Bài tập nhóm "Công nghệ xản xuất sinh khối vi sinh vật" ppt

Bài tập nhóm
Bài tập nhóm "Công nghệ xản
xuất sinh khối vi sinh vật"
Bài tập nhóm
I: Giới thiệu chung về nấm men
I.1 Định nghĩa:
Sinh khối:
- Sinh khối là tổng trọng lượng của sinh vật trong sinh quyển hoặc
sô lượng sinh vật sống trong 1 đơn vị diện tích, thể tích vùng.
Nấm men:
- Chỉ tên chung để chỉ nhóm vi nấm gồm các cấu tạo đơn bào
thường sinh sôi và nảy nở bằng phương pháp nẩy chồi.
Vi sinh vật được sử dụng trong ngành công nghệ sản xuất nấm men bánh
mì: như nấm men saccharomysec:
Trong công nghệ sản xuất bánh mì thì giai đoạn lên men bột mì đóng vai trò
quan trọng và quyết định tới chất lượng bánh mì.
- Nấm men chuyển hóa đường trong tinh bột tạo thành rượu và CO
2
.
- CO
2 là
tác nhân làm nở bánh mì.
- Khả năng lên men càng mạnh thì độ xốp càng lớn.
Các dạng nấm men:
- Dạng lỏng: có ưu điểm là dễ sử dụng và làm bánh mì nở, tuy nhiên
nó khó bảo quản và thời gian sử dụng ngắn.
- Nấm men dạng Paster (dạng nhão): có ưu điểm là thời gian sử dụng
dài và dễ vận chuyển, có hoạt lực kém hơn so với dạnh lỏng.
- Nấm men dạng khô: dễ sử dụng, dễ vận chuyển và có hoạt lực nở
bánh cao.
Môi trường sản xuất men bánh mì:

Nước: là nguyên liệu chính vì đây là công nghệ lên men chìm (thường sử
dụng nước máy, nước sinh hoạt).
Yêu cầu:
- có độ cứng từ 4-8
0
(một độ cứng tương đương với 10mg CaO/l).
- không màu ,không mùi không vị.
- Có Cl
-
< 0,5, SO
4
2-
< 80, As < 0,05, Zn < 5, Cu < 3, FeO < 3, và vi
khuẩn E coli < 20 tế bào.
Nguồn hidrocacbon: hidratcacbon sử dụng trong sản suất men bánh mì
là đường trong mật rỉ.
I.2 Lịch sử hình thành:
Con người hiểu biết về nấm men và những tính chất của nó mới được
hơn 150 năm. Đến đầu thế kỉ 19, nấm men bia, nấm men thải từ nhà máy
rượu bia đã được con người sử dụng để làm bánh mì.
Cuối thế kỉ 19, nhiều cải tiến kỹ thuật như hệ thống thông khí (nước
Anh ), kỹ thuật li tâm để tách nấm men ra khỏi môi trường tăng trưởng (Mỹ)
đã được dùng để sản xuất men bánh mì.
Bài tập nhóm
I.3. Các men thường dùng trong sản xuất:
* Giống nấm Candida:
- Candida tropicalis: lên men rất tốt ở các dịch đường glucoza,
galactoza, sacaroza, maltoza. không hấp thu được sorbioza, xenlobioza,
lactoza…
* Giống nấm Saccharomyces:

- Saccharomyces cerevisiae: nấm men được sử dụng rộng rãi trong
ngành thực phẩm như làm bánh mì, sản xuất cồn
- Saccharomyces là một chi nấm men được sử dụng rộng rãi trong
ngành thực phẩm như làm banh mì, sản xuất cồn. Saccharomyces có nghĩa là
nấm đường và là loại vi sinh vật duy nhất đuợc sản xuất với quy mô rất lớn
trên thế giới.
- Nguyên liệu chính dùng để sản xuất men là mật rỉ, ngoài ra một số
hóa chất khác sẻ được cung cấp trong quá trình nuôi cấy men để bổ sung các
chất dinh dưởng mà mật rỉ không đủ. Qúa trình nuôi dưởng men
Saccharomyces là quá trình hiếu khí vì vạy người ta phải thổi vàn bồn lên
men một lượng khí rất lớn.
Quy trình sản xuất nấm men có thể tóm tắt như sau:
Nuôi cấy trong phòng thí nghiệm > Nuôi cấy men giống trong nhà
máy > Ly tâm men giống > Nuôi cấy men thương mại > Ly tâm men
thương mại > Lọc men > Đóng gói sản phẩm men tươi hoặc sấy khô để
có sản phẩm men khô.
Sản phẩm men tươi có thời hạn sử dụng ngắn chỉ vài tuần và phải trữ
lạnh, sản phẩm men khô có thời hạn sử dụng dài hơn, thường trên 1 năm nếu
được hút chân không và được trữ trong điều kiện thường.
Quá trình sản xuất men sẽ tiêu tốn rất nhiều nước và thải ra môi
trường một lượng lớn nước thải.
Thành phần hóa học của tế bào men:
- 70-75% nước:nước ngoài tế bào , nước trong tế bào
- 25-30% còn lại là chất khô:prôtêin, chất có nitơ khác chiếm 50%,
chất béo 1,6%, hydrat cacbon 33,2% mô tế bào 7,6%, tro 7,6%.
Chuyển đổi vật chất trong tế bào men:
Gồm 2 giai đoạn:
- Chất dinh dưỡng qua màng tế bào chất vào tế bào.
- Chuỗi các phản ứng hóa học, biến đổi chất dinh dưỡng để tổng
hợp chất.

I.4. Phân loại men:
1. Men lạt: Men dùng cho sản xuất bánh mỳ lạt (Hàm lượng đường
thấp). Những chủng men này chỉ sống và phát triển tốt trong môi trường có
nồng độ đường thấp (nhỏ hơn 20%).
Bài tập nhóm
2. Men ngọt: Men dùng cho sản xuất bánh mỳ ngọt (Hàm lượng đường
cao). Những chủng men này chỉ sống và phát triển tốt trong môi trường có
nồng độ đường cao (cao hơn 20%).
Sinh lý học:Men Saccharomyces cerevisiae là các viên hình cầu lớn,
còn các que nhỏ là vi khuẩn Escherichia coli.
Môi trường phát triển:
Nhiều loài men có thể được cô lập từ các môi trường giàu đường.
Một số ví dụ điển hình là các loại quả và quả mọng (chẳng hạn nho, táo hay
đào).
Môi trường phổ biến được sử dụng để nuôi cấy men là PDA (potato
dextrose agar- Thạch khoai tây dextroza) hay PDB (potato dextrose broth-
Nước luộc khoai tây detroza). Nước chát của khoai tây được tạo ra bằng
cách hấp (luộc áp suất) khoai tây cắt nhỏ với nước trong 5 - 10 phút và sau
đó chắt nước luộc. Sau đó dextroza (glucoza) được thêm vào (10 g/L) và
môi trường được khử trùng bằng cách hấp lạ.


Saccharomyce
Bài tập nhóm
Nguyên liệu
xử lí nguyên liệu
Nấm men giống
Nuôi cấy men giống
Nuôi cấy men thương phẩm
Men patse

Men ýớt
Ly tâm, tách rửa men
Ép
Định hình
Sấy
Bao gói
Bảo quản nhiệt độ thường
Đống gói men ép
Men khô
II. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất nấm men bánh mì
Men patse
Men
ướt
Bài tập nhóm
III. Giải thích quy trình:
Nguyên liệu
- Chủ yếu là rỉ đường mía và củ cải
- Ngủ cốc
-Các nguồn xenluloza thực vật.
Nuôi men thương phẩm: Nuôi cấy men giống
- Tăng số lượng nấm men, huấn luyện giống nấm, sử dụng sản phẩm
men ướt
- Chuẩn bị số lượng sinh khối đủ lớn cho quy trình sản xuất nấm men
quy mô công nghiệp.
Sấy
- Ổn định các tế bào nấm men. Bảo quan được lâu hơn.
Bảo quản
- Sử dụng cách bảo quản thích hợp và nhiệt độ thích hợp cho từng
loại men giúp bảo quản được lâu.
Ly tâm tách rửa men

- Thu sinh khối dạng paste
Ép và định hình.
- Lấy đi phần lớn lượng nước trong dịch nấm men.
- Làm quá trình sấy được tiến hành dễ dàng hơn.
Tạo hình, đóng gói
- Tạo hình, đóng gói men ép:ở các nước khác được thực hiên bằng
máy, ở nước ta được nhào trộn cho đều bằng tay ,cho vào bao vải dày và
đạp bằng chân cho đến khi đồng nhất về màu sắc và độ chắc, rồi ép chặt men
theo khối vuông vức của khuôn cho vào túi nilon ,bảo quản từ 2-40C.
Ảnh hưởng của điều kiện môi trường bên ngoài tốc độ tổng hợp sinh
khối nấm men.
- Nhiệt độ 28-30ºC
- Độ pH của môi trường 4,5 – 5,5.
Ảnh hưởng của chất hóa học: rỉ đường, amonium sunphat, DAP,
MgSO4, axit sunfuric
- Ảnh hưởng nồng độ rỉ đường: sự hấp thụ chất dinh dưỡng
- Ảnh hưởng của cường độ không khí và khuấy trộn lên tốc độ tăng
trưởng của nấm men

Bài tập nhóm
Nồng độ nguyên liệu
-Nguồn hydrat cacbon: tính trên rỉ đường hoặc rỉ đường có bổ
sung nước mạch nha: 12-15% chất khô.
- Ammônium sunfat: từ 0,1-0,3%.
- Urê: 0,1-0,15%.
- DAP: 0,1% hay acid photphoric 0,06%.
- Magiê sunfat 0,05%.
IV. Nguyên liệu dùng trong sản xuất nấm men bánh mì
* Nước
Nước là nguyên liệu chính trong sản xuất vì đây là công

nghệ lên men chìm hiếu khí. Nước sử dụng là nước sinh hoạt.
Nếu dùng nước giếng hay nước bề mặt khác thì phải xử lí
chúng để đạt chất lượng nước máy dùng cho sinh hoạt.
* Nguồn hyđratcacbon
Thường sử dụng là rỉ đường,phế phẩm công nghiệp
đường hoặc dịch bả rượu.
* Nguồn photpho và nitơ:
Thường sử dụng ure như nguồn chứa nitơ và
diamonphôphat (DAP) như nguồn chứa nitơ và photpho.
Lượng DAP sử dụng 0,15-0,3%. trứoc khi sử dụng DAP và ure
người ta thường hoà tan chúng trong nước trước
* Nguồn kali và magie:
Thường sử dụng K2CO3, KCl, MgSO4 7H20, MgCl2.
*Giống men bánh mì:
Thường sử dụng chủng vi sinh vật:saccharomyces cerevisiae.
Đặc tính hình thái:
- Nấm men chìm: Hầu hết các tế bào khi quan sát thì nảy chồi đứng
riêng lẻ hoặc cặp đôi. Hình dạng chủ yếu là hình cầu.
- Nấm men nổi: Tế bào nấm men mẹ và con sau nảy chồi thường
dính lại với nhau tạo thành như chuỗi các tế bào nấm men còn hình dạng chủ
yếu hình cầu hoặc ovan với kích thước 7 – 10 m. Micromet.
Đặc điểm nấm men dùng trong sản xuất
- Tế bào lớn, có dạng hình cầu hay hình trứng, đường kính ít nhất
7×11 mm.
- Hoạt tính maltase.
- Hoạt lực làm dậy bột.
- 100% bền vững với rỉ đường.
- Khả năng tích lũy sinh khối nấm men là 0,2/giờ
Bài tập nhóm
Khả năng phân chia tế bào nấm men

Cấu tạo tế bào men bánh mì
Bài tập nhóm
Men bánh mì chụp dưới kính hiển vi điện tử
* Đặc tính sinh lý
Sự khác nhau giữa nấm men nổi và nấm men chìm là khả năng lên men các
loại đường trisacarit, ví dụ raffinoza. Trong nấm men chìm có enzym có thể
sử dụng hoàn toàn đường raffinoza trong khi đó nấm men nổi chỉ sử dụng
được 1/3 đường sacaroza.
Nấm men chìm có nồng độ enzym thấp hơn nấm men nổi. Khả năng
tạo bào tử của nấm men chìm lâu hơn và hạn chế hơn nấm men nổi.
Yêu cầu giống nấm men phải đảm bảo những tính chất sau:
- Sinh sản nhanh
- Chịu được trong môi trường rĩ đường
- Có lực làm nở bột cao
- Ít bị thay đổi trong bảo quản
- Có khả năng lên men được đường Saccarose,glucose,Maltose
V. Quá trình nhân giống và nuôi cấy:
Nhân giống nấm men là quá trình làm tăng dịch nấm men giống sau
mổi chu kỳ nuôi.
Sau mỗi chu kì số lượng nấm men gấp từ 5-10 lần
* Điều kiện nuôi:
- Môi trường nước đường có chứa 2-4%, bổ sung thêm một số
muối dinh dưỡng.
- Môi trường phải được thanh trùng và làm nguội trước khi cho
giống nấm men vào hay chuyển từ chu kỳ trước sang chu kỳ sau.
- Nhiệt độ lên men là 26-30oC.
- PH dịch nuôi 4-4,5.
- Thời gina nuôi 10-24h.
- Nuôi trên máy lắc hay thổi khí vô trùng tuỳ theo dung dịch trong

thiết bị.
* Nuôi thương phẩm:
Nuôi cấy nấm mên thương phẩm theo chu khì :
- Thành phần môi trường giống với nuôi cấy trong quá trình nhân
giống .tuy nhiên môi trường nuôi cấy cần ổn định để chất lượng nấm mên tốt
nhất và đồng đều
- Lượng đường trong môi trường khoảng 2-3% .
- PH môi trường khoảng 4,3-5,4 .
- Thiết bị nuôi cấy cần được khử trùng và luôn phải vô trùng tuyệt đối.
Phương pháp này có nhược điểm là tốt nhiều thời gian cho giai đoạn vệ sinh
thiết bị và điều khiện sản xuất.Sinh khối nấm men thu đuợc không đồng đều,
tế bào nấm men bị tác động mạnh bởi chất dinh dưỡng với hàm lượng lớn
ngay từ thời gian nuôi cấy.
Bài tập nhóm
Các giai
đoạn nhân
giống
Thể tích
dịch nuôi
cấy
Điều kiện nuôi cấy
Hiệu suất
thu hồi(%)
Nồng
độ(%)
Thời
gian(h)
Lưu lượng
khí(m3/m3.h)
Phòng thí

nghiệm
3-5cấp
10ml - 10
lít
12 - 16 16 - 24 Lắc sục khí 1-2 8 - 10
Giống
thuần khiết
2-4 cấp
50 -
1500 lít
10 -24 10- 18 5 – 10 15 - 20
Giống sản
xuất
2-3 cấp
5 - 15m
3
5 - 8 10 -15 20 - 50 20 - 50
Điều kiện nhân giống nấm men

* Nuôi nấm men thương phẩm dù là nuôi men nổi hay men chìm thì dều
mắc những nhược điểm sau:
- Tốn nhiều thời gian cho giai đoạn vệ sinh thiết bị và điều kiện sản
xuất.
- Sinh khối nấm men thu nhận được bao gồm cả tế bào mới sinh
trưởng,tế bào trưởng thành và tế bào gìa.
- Bị tác động mạnh bởi chất dinh dưỡng và hàm lượng khá cao ngay từ
thời gian nuôi cấy.

- Để khắc phục 3 nhược điểm này người ta thực hiện nuôi cấy liên
tục.Ưu điểm của phương pháp này là năng xuất tăng và tế bào nấm men

luôn luôn được đổi mới chât dinh dưỡng.
* Nhân giống nấm men:
- nhân giống: để tiến hành lên mên cần phải có một lượng giống đủ
cung cấp cho các nồi lên men (10% thể tích dịch lên men) số lượng tế bào
trong dịch nhân giống phải đạt 100-120.10
6
/ml . giống lên men cần phai
khỏe , thời khì phát triển dài, không tạp nhiễm, tếbào chết không quá 5%
muốn đạt được yêu cầu đó cần phải nhân giống trong phòng thí nghiệm

Bài tập nhóm
- nhân giống trong phòng thí nghiệm: tù môi trường thạch nghieng
chuyển sang môi trường lỏng 100ml rồi cấy truyền sang bình nón 500ml
,tiếp đó cấy truyền sang các bình 5l ,10l ,100l. Nuôi men từ thùng 100l cần
phải thổi khí vào khoảng 1-2h khuấy trộn môi trường 1-2 làn ,trong quá trình
nuôi cấy cần duy trì ở nhiệt độ thích hợp ở từng nồi lên men khoảng 30-32
0
c
VI. Thu nhận sinh khối nấm men:
Thu nhận sinh khối nấm men dạng paste:
- Ngay khi kết thúc quá trình lên men,người ta thu nhận sinh khối nấm
men ngay.Đầu tiên là quá trinh tách và rửa nấm men có thể thực hiên trong
các phương pháp sau đây:
- Người ta rửa nấm men trong một thiết bị có hệ thống cấp nước lạnh
liên tục và tách nấm men liên tục trong máy ly tâm.
- Rửa nấm men trong hệ thống gồm hai thiết bị bằng phương pháp
hoà tan gián đọan bao gồm 3 giai đoạn:
+Tách nấm men khỏi dịch.
+Tách nấm men từ nước rửa 1 và 2.
+Ly tâm lần lần các phần trên.

- Tách nấm men bằng cách ly tâm 3 lần.Sau mổi lần ly tâm mật độ
nấm men sẽ cao hơn trong sinh khối thu được.
Nấm men sau khi ly tâm gọi là nấm men dạng nhão.
- Còn chứa nhiều nước ở dạng tự do.
Thu nhận nấm men dạng khô:
Từ nấm men dạng Paste,người ta đem sấy để thu nhận nấm men dạng
khô.Nấm men dạng khô thường có độ ẩm nhỏ hơn 10%.Quá trình sấy trải
qua 3 giai đoạn.
+ Tách nước tự do trong nấm men Paste còn khoảng 50-
52%.Nhiệt độ sấy nhỏ hơn 40oC.
+ Tách nước tự do và một phần nước liên kết.Giai đoạn này
thường rất dài.Cuối giai đoạn này hàm lượng ẩm còn lại 16-20%.
+ Tách nước liên kết trong tế bào đến độ ẩm cuối cùng nhỏ hơn
10%.Thời gian sấy củng rất dài.
Hiện nay,người ta còn dùng máy sấy thăng hoa để sản xuất nấm men
thô.