Đề cương quá trình thiết bị công nghệ sinh học

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP CÁC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ SINH HỌC 2
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VI SINH VẬT
Câu 1: Phân tích được vai trò của bioindustry trong việc phát triển của công nghệ sinh
học.
 Bioindustry : công nghiệp hóa các sản phẩm sinh học, tạo ra các sản phẩm sinh học
trên quy mô công nghiệp với một số luợng hệ thống máy móc lớn.
 Dựa trên cơ sở của công nghệ sinh học giải quyết các vấn đề cho con người: tạo ra các
sản phẩm mà con người cần: luong thực, thực phẩm, dưỡc liệu, tăng năng suất cây trồng
vật nuôi, chống biến đổi khí hậu, xử lý ô nghiễm môi trườg.
 Bioindustry có vai trò rất quan trọng trong việc phát triên công nghệ sinh học, được
ưng dụng vào nhiều lĩnh vưc khác nhau: thực phẩm, dược, nông nghiệp, bảo vệ môi
trường,… Kích thích sự phát triển của công nghệ sinh học và ứng dụng chúng trên quy
mô lớn, tạo ra nhiều sản phẩm.
Câu 2: Trình bày và cho ví dụ được các hướng ứng dụng của bioindustry ( trình bày
chi tiết theo các hướng công nghiệp thực phẩm, duợc phẩm và y tế, nông nghiệp, bảo
vệ môi trường).
Công nghiệp thực phẩm:
 Sản xuất các sản phẩm thực phẩm: bia, rượu.
 Sản xuất các gia vị, phụ gia thực phẩm: MSG, β caroten, acid citric,…
 Các chất dinh dưỡng : acid amin, protein,…
 Enzyme xứ lý công nghệ: pectinase, amylase,…
 Chế phẩm vi sinh xử lý công nghệ: nấm men, bánh mì.
Công nghệ sinh học dược và y tế:
 Chất kháng sinh penicillin, tetracyclin, …
 Các vitamin và các chất chuyển hóa: B1, B12, Sorbose, dextran,…
 Các chế phẩm enzyme:
 Dùng làm thuôc chữa bệnh: Streptokinase, lipase,…
 Dùng tổng hợp dược phẩm: penicillin-amylase,…
 Các chất chẩn đoán bệnh: glucoseoxydase,…
Nông nghiệp:
 Chăn nuôi:

o Cân bằng các chất dinh dưỡng thức ăn: sinh khối nấm men,…
o Kích thích sinh trường: bổ sung kháng sinh.
 Trồng trọt:
o Bảo vệ thức vật: vi sinh vật, kháng sinh,..
o Hormone sinh trưởng: Giberilin,…
o Cải tạo đất: vi khuẩn cố định đạm: Rhizobium,…


o Mô phỏng: nuôi trồng thủy canh,…
Bảo vệ môi trường:
 Xử lý nước thải, rác thải hữu cơ: nhiều vi sinh vật  enzyme phong phú  lên
men kị khí và lên men hiếu khí.
 Xử lý các chất khí bị phân hủy: chủng vi sinh vật đặc thù.
 Sử dụng tảo, tảo lam.
Câu 3: trình bày và phân tích 4 giai đoạn trong việc phát triển một san phẩm trong
ngành công nghiệp sinh học.
Tạo giống  sản xuất thử  sản xuất công nghiệp  thu nhận và tinh chế sản phẩm.
 Tạo giống: phân lập, tuyển chọn, tạo khả năng thích nghi , nâng cao chất luợng, bảo
quản giống.
 Sản xuất thử: nghiên cứu các tác động đến vi sinh vật ( nhiệt độ, pH, thành phần
dinh dường,…), tối ưu hóa ảnh hưởng đến cơ thể sống để thu được sản phẩm nhiều
và tốt nhất.
 Sản xuất trên quy mô công nghiệp: tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
trao đổi chất của cơ thể sống trong quy mô công nghiệp.
 Thu nhận và tinh chế: tập hợp các phương pháp hóa lý và sinh học để thu được sản
phẩm.
Như làm:
 Tạo giống(Mua từ các ngân hàng giống, phân lập trong tự nhiên, kỹ thuật di truyền,
đột biến, kỹ thuậtsinh học tế bào): Bao gồm các quá trình phân lập, tuyển chọn, tạo khả
năng thích nghi, nâng cao chất lượng giống bằng kĩ thuật di truyền và các quá trình bảo

quản giống.  điều khiển kiểu gen.
 Quá trình sản xuất thử: Bao gồm các quá trình nghiên cứu các yếu tố tác động vào cơ
thể sống. Tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến cơ thể sống.
 Quá trình sản xuất công nghiệp: Tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trao
đổi chất trong quy mô công nghiệp.
Quá trình sản xuất thử và sản xuất công nghiệp: điều khiển kiểu hình.
 Quá trình từ sản xuất thử đến sản xuất công nghiệp: Thí nghiệm trong bình tam giác 
Lên men với quy mô phòng thí nghiệm (5-10lít)  Lên men quy mô nhỏ (100-3000lít) 
Lên men quy mô thương mại(10.000—500.000lít).
 Quá trình thu nhận và tinh sạch sản phẩm: Bao gồm tập hợp các phương pháp hóa lý
và sinh học để thu nhận sản phẩm cuối cùng.


Câu 4: vẽ và giải thích sơ đồ nguyên lý công nghệ vi sinh vật ( hay công nghiệp sinh
học).

Giải thích sơ đồ nguyên lý:
 Chuẩn bị nguyên liệu để sản xuất sản phẩm gồm: chuẩn bị môi trường nhân giống
và môi trường dinh dưỡng.
 Sau khi đã chuẩn bị xong 2 môi trường nhân giống và dinh dưỡng, ta đem đi khử
trùng để loại bỏ các vi sinh vật gây hại, không mong muốn.
 Từ các giống vi sinh vật thuần chủng, ta sẽ nhân giống lên bằng cách cấy các
giống vi sinh vật thuần chủng vào môi trường nhân giống, để vi sinh vật nhân nhanh
số luợng lớn.
 Sau khi đã nhân giống thì cấy vi sinh vật vào môi trường dinh dưỡng đã khử trùng
để vi sinh vật sinh trưởng và phát triển để thu được sinh khối.
 Sau quá trình lên men, ta sẽ thu được một hỗn hợp sinh khối của vi sinh vật. Bằng
các phương pháp hóa lý và sinh học, ta sẽ thu được một sản phẩm cần thiết.
Câu 5: Nắm vững đường cong tăng trưởng và ý nghĩa của các công thức và đại lượng:
Pha lag:

 Đặc điểm của pha này: vi sinh vật chưa phân chia, giai đoạn làm quen, giúp cho các tế
bào tổn thương được phục hồi, trang bị hoàn thiện tế bào. Trong pha lag vi khuẩn chưa


phân chia nhưng thể tích và khối lượng của tế bào tăng lên rõ rệt, tăng thành phần của tế
bào.
 Độ dài của pha lag tùy thuộc vào tuổi của ống giống và thành phần môi trường. Thường
tế bào càng dài thì pha lag càng dài.
Nếu số tế bào ban đầu là No thì sau n lần phân chia :
o Số tế bào có được: N=No.2n
o Lấy logarit của cơ số 2 ta được: Log2N=n + log2No
(n : số thế hệ của vi sinh vật được tính bằng:
n=ct= log2N – log2No trong đó c: hằng sốc tốc độ phân chia của vi sinh vật, thời gian
nuôi cấy của vi sinh vật.)
o Thời gian nuôi cấy của vi sinh vật: t 

log 2 N - log 2 N o
C

 Pha lag được coi như là khoảng cách thời gian giữa đường thẳng thực nghiệm ( thực
tế) và đường thằng lý tưởng song song với nó khi mà vi khuẩn, giả dụ không phải trải qua
pha lag. Gọi thời gian pha lag là TT, ta có:
TT= t1- t0 = tr- ti
Trong đó: - logNi=logNr
- ti= logNr-logNo/ C
- TT= tr- logNr-logNo/C
 Như vậy trong vùng sinh trưởng logarit, chỉ cần 1 gái trị tr thích hợp và nếu biết
được một giá trị Nr tương ứng cùng với hằng số tốc độ phân chia ta có thể tính được
độ dài của pha lag.
Pha log:

 Trong pha này vi khuẩn sinh trưởng và phát triển theo lũy thừa, nghiã là sinh khối và
số luợng tế bào tăng lên rất nhanh theo số mũ: N=No.2ct hay X = Xo. Cµt. (Trong pha
này kích thuớc tế bào, thành phần hóa học, hoạt tính sinh lý, … không thay đổi theo
thời gian).
 Thời gian thế hệ ( hoặc thời gian tăng đôi) g, hằmg số tốc độ phân chia C và hằng số
tốc độ sinh trưởng là 3 thông số quan trọng của pha log. Các hằng số C và µ có thể
tính được từ phương trình: µ= log2X2 – log2X1/ log2e(t2-t1)
 Trong điều kiện thí nghiệm có thể điều chỉnh sao cho tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn
chỉ mẫn cảm, nghĩa là chỉ phụ thuộc vào một yếu tố. Trong trường hợp như vậy, yếu
tố đã cho là yếu tố hạn chế tốc độ sinh trưởng. Chất dinh dưỡng hạn chế có thể là
đường, acid amin, chất vô cơ.
Pha ổn định:


 Trong pha này, quần thể vi sinh vật ở trạng thái cân bằng động học. Số tế bào mới
sinh ra bằng số tế bào chết đi. Kết quả là số tế bào và cả sinh khối không tăng cũng
không giảm.
 Nguyên nhân tồn tại của pha ổn định là do sự tích lũy các sản phẩm độc của trao đổi
chất và việc cạn kiệt các chất dinh dưỡng.
 Sự tăng sinh khối tổng cộng tỷ lệ thuận với nồng độ ban đầu của chất dinh dưỡng hạn
chế: G= K.C
Trong đó:
G: độ tăng sinh khối tổng cộng.
C: nồng độ ban đầu của chát dinh dưỡng hạn chế.
K: hằng số hiệu suất: biểu thị bằng số mg chất khô đối với
1mg chất dinh dưỡng.
 Giai đoạn tử vong: Trong pha này số lượng tế bào sống có khả năng giảm theo lũy
thừa. Sự chết của tế bào có thể nhanh hay chậm, có liên quan đên sự tự phân hay
không tự phân. Chưa có một quy luật chung cho pha tử vong.

Câu 6: Nắm được phương trình động học monod và ý nghĩa các đại lượng.
Phương trình động học monod (mối quan hệ giữa các hằng số C và µ với nồng độ chất dinh
dưỡng hạn chế) được biểu diễn qua phương trình:
C  Cmax

S
ks  S

  m

S
ks  S

trong đó:
Cmax và µmax – hằng số tốc độ phân chia và hằng số tốc độ sinh trưởng cực đại.
Ks hằng số bão hòa và [S] là nồng độ chất dinh dưỡng hạn chế.


Chương – các quá trình chuẩn bị
Câu 1: nắm vững cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của băng tải, băng cào, gàu tải?

A. Băng tải:

 Cấu tạo:
o đơn giản, dễ vận hành, độ bền cao, hiệu quả kinh tế và có thể điểu chỉnh năng
suất đến 2500m3/h.
o Cấu tạo của băng tải gồm: một băng tải chính vận chuyển nguồn nguyên liệu
(hạt, lát,...), băng tải vận chuyển di động được nhờ vào trục chuyển động, trục
lăn. Băng tải được căng nhờ vào trục căn. Phía đầu và cuối của băng tải có các
trục căng và trục dẫn để băng tải hoạt động liên tục.

 Nguyên lý làm việc:
o Hệ thống băng tải sẽ được căng nhờ vào các trục căng và cơ cấu làm căng
băng tải.
o Nguyên liệu sẽ được đưa vào đầu của băng, nhờ vào các con lăn và bộ truyền
động, băng tải sẽ đi động và kéo theo các nguôn nguyên liệu cần chuyển tới xe
dở dữ liệu để tháo liệu ra ngoài.
o Băng tải sẽ được chuyển động liên tục nhờ hệ thống trục căng và trục dẫn
chuyển động liên tục.


B. Băng cào:

 Cấu tạo:
o Gồm các bộ phận: đĩa xích truyền động giúp cho băng cào chuyển động, tạo
lực kéo theo cho đĩa xích bị dẫn chuyển động và các xích có định các cào giúp
lấy nguyên liệu.
o Cào được làm bằng các tấm kim loại, được cuốn thành hình máng có dạng
hình thang hay nửa vòng tròn. Để vận chuyển nguyên liệu dạng hạt hay dạng
mẫu thường dùng các băng cào.
 Nguyên lý hoạt động:
o Hệ thống băng cào muốn hoạt động được sẽ nhờ vào hệ thống đĩa xích chuyển
động và đĩa xích bị dẫn; bộ vít căng có tác dụng làm căng băng cào.
o Khi đĩa xích chuyển động, hệ thống băng cào sẽ di chuyển tạo ra lực cho các đĩa
xích bị dẫn chuyển động theo  các cào trên các xích di chuyển theo, theo đó
nguồn liệu sẽ được cào vào trong các cào và di chuyểnđến nơi tháo liệu băng
cào sẽ úp ngược đầu xuống , làm cho nguyên liệu rơi ra khỏi băng cào và đuợc tháo
liệu.Nơi tháo liệu là nơi di chuyển ngược chiều với chiều ban đầu. Các xích này
tiếp tục sẽ di chuyễn vào phía trong của máng chứa đầy nguyên liệu. Và các cào cứ
tiếp tục lấy nguyên liệu rồi di chuyển tiếp tới nguồn tháo liệu.

C. Gàu tải:
 Cấu tạo:
o Gồm một bộ phận khép kín với các gàu được gắn chặt
trên bộ phận kéo.
o Các gàu có kích thướt sâu để vận chuyển nguyên liệu
dạng hạt. Băng tải kéo căng nhờ vào cơ cấu vít.
o Hệ thống gàu tải di chuyển được là nhờ vào đầu dẫn
động, tang dẫn động và tang căng.
o Tất cả các bộ phận của gàu tải được vỏ ngoài bao phủ,
có đầu dẫn động ở phía trên, guốc hãm ở phía dưới để
làm giảm tốc độ của băng tải giúp lấy nguyên liệu nhiều
hơn vào gào. Phần dưới có vỏ phễu nạp liệu, phần trên
có ống tháo liệu để tháo nguyên liệu ra ngoài.
 Nguyên lý làm việc:
o Gàu xúc đầy nguyên liệu từ guốc hãm hay đổ thẳng
nguyên liệu vào gào. Gàu chứa nguyên liệu được nâng
lên trên nhờ hệ thống đầu dẫn động làm cho các cào di
chuyển lên trên. Khi gàu di chuyển qua tang trên thì bị
lật lại. Dưới tác dụng của lực ly tâm và trọng lực,
nguyên liệu được đổ ra qua ông tháo liệu vào thiết bị
chứa.
Câu 2: phân biệt và so sánh 3 dạng thiết bị vận chuyển bằng khí nén?
 Giống nhau:
 Đều là cơ cấu vận chuyển bằng khí nén.
 Đều làm chuyển dịch nguyên liệu dạng hạt với không khí trong đừơng ống dưới
áp suất.
 Đều có cấu tạo đơn giản, an toàn và dễ vận hành, độ kín tuyệt đối, cơ khí hóa va
tư động hóa các công đoạn vận chuyển.
 Nguyên tắc hoạt động: dựa trên cơ sở chuyển động của nguyên liệu trong dòng

không khí.xyclon lọc,
 Đều được cấu tạo gồm: cơ cấu nạp liệu, đường ống, xyclon phân chia,
Khác nhau:
Thiết
Nguyên lý hoạt động
Ưu điểm
Nhược điểm
bị
Thiết Nhờ máy hút (6) tạo ra hạ áp mà không khí có thể vận không có khả
bị hút vào bộ nạp liệu (1) và khi qua lớp nguyên chuyển các năng tạo ra sự


liệu sẽ kéo theo nó làm chuyển dịch theo
đường ống dẫn (2) vào xyclon phân chia
(3). Tại đây nguyên liệu sẽ được phân chia,
còn không kí nhiễm bụi tiếp tục di chuyển
qua đường ống (4) vào xyclon lọc (5) rồi
thải ra ngoài (nhờ máy đẩy không khí 6) qua
tiêu âm (7) vào khí quyển. Nguyên liệu
được thải ra ngoài tử xyclon phân chia (3)
nhờ cửa âu (8).
Máy đầy làm nén không khí trong hệ vận
chuyển, khi tạo áp suất trong hệ lớn hơn áp
suất khí quyển. Máy đẩy sẽ đây không khí
cùng nguyên liệu theo đường ống (2) đến
xyclon phân chia (3), tại xyclon phân chia
Thiết nguyên liệu sẽ được phân loại và các khôg
bị vận khí nhiễm bụi thì tiếp tục di chuyển theo
tải nén đường ống tới xylon lọc rổi di chuyển ra
ngoài.

nguyên liệu
dễ tạo bụi
(cám,
bột,
trấu,..) trong
dây chuyền
công nghệ

Nhờ máy hút tạo ra hạ áp, không khí vào bộ
nạp liệu, khi qua lớp nguyên liệu sẽ kéo
theo nguyên liệu theo đường ống di chuyển
tới xyclon phân chia 1, tại đây xyclom sẽ
phân loại nguyên liệu, sau đó nguyên liệu sẽ
theo cửa âu ra ngoài. Đến giai đoạn này thì
Thiết
máy hút sẽ đóng vai trò là máy đẩy, trước
bị hút
máy hút sẽ có một chỗ nạp liệu. Nó sẽ đây
đầy
không khí kéo theo nguyên liệu di chuyển
theo đường ống tới xyclon phân chia 2 .
Nguyên liệu sau khi đã được phân chia sẽ
theo cửa âu đi ra ngoài. Không khỉ bẩn bụi
tiếp tục di chuyển theo ống tới xyclon lọc
rồi đi ra ngoài.

có thể vận
chuyển các
nguyên liệu

có thể tạo
bụi;
dịch
chuyển
nguyên liệu
đi xa, đến 1
vị trí hay
nhiều vị trí
tháo dỡ.

dịch chuyển
nguyên liệu
xa, đến 1 vị
trí tháo dở
hay nhiều vị
trí tháo dỡ.

giảm áp suất đáng
kể làm hạn chế
khoảng
cách
chuyển
dịch
nguyên liệu. Cần
phải bịt kín ở
những vị trí tháo
liệu.


Câu 3: nguyên tắc chung khi bảo quản môi trường lỏng?

 Đối với mỗi loại môi trường, phụ thuộc vào tính chất của chúng có thể thiết lập nhiều
bể riêng biệt, còn đối với môi trường độc hại phải có bể an toàn phụ trợ.
 Khi chuyển môi trường vào hoặc ra khỏi kho theo chu kỳ cho phép thiết lập 2 bể cho
mỗi môi trường.
 Nếu 2 bể có sức chứa lớn thì việc sản xuất bể không có hiệu quả và không có khả
năng thực hiện về kỹ thuật thì số bể có thể chọn lớn hơn 2. Trong trường hợp bể có
sức chứa lớn phải thiết lập bộ phận theo dõi vệ sinh và chống cháy.
 Sức chứa chung của các bể đối với mỗi dạng nguyên liệu được xác định theo định
mức bảo quản và phụ thuộc vào sự dự trữ nguyên liệu cần thiết để nhà máy hoạt
động liên tục.
 Sức chứa chung của các bể đựng sản phẩm hàng hóa được xác định theo mức bảo
quản và phụ thuộc vào sự tồn tại cho phép của sản phẩm.
Câu 4: Nêu các yêu cầu quan trọng khi bảo quản mật rỉ đường và alcohol ;
 Bảo quản mật rỉ đường:


 Bảo quản mật rỉ đường trong bồn thép nằm ngang  hạn chế sự tách lớp.
 Vùng tháo rỉ có bộ phận đun nóng.
 Bố trí ống rót và bơm tuần hoàn phải đồng nhất.
 Ống rót giúp mật rỉ phân tán đều.
 Bơm tuần hoàn giúp cho mật rỉ không bị lắng chặt và tách lớp.
 Bảo quản rượu:
 Nhiệt độ bay hơi: Tbhơi = +19oC  chất lỏng dễ bị bay hơi và dễ bị cháy.
 Hàm luợng hơi cho phép: 10-12g/m3.
 Trang bị nhiệt kế, van bảo hiểm, van không khí, van báo hiệu tháo cặn, quả áp,
cửa quan sát.
 Tháo nguyên liệu lỏng bằng độ tự chảy hoặc tạo quá áp.
Câu 5: Thiết bị trung hòa dạng máy “ máy bơm bằng khí nén” . Cấu tạo, nguyên tắc
hoạt động?
 Cấu tạo:

o Thiết bị được sản xuất bằng thép chiụ axit
và được tráng bằng nguyên liệu chống rỉ.
o Thiết bị gồm 4 ống khếch tán có đường kính
khác nhau được nối liên tục và có ống để
dẫn khí nén:
 Phần trên máy có 2 cửa , và có cửa để
thêm chất kiềm, và 1 ống dẫn nứơc.
 Phía dưới có ống dẫn không khí vào các
ống khếch tán để làm tăng sự khuấy
trộn, trung hòa các acid trong sản phẩm
thủy phân.
o Ngoài ra còn có các cửa- khe nhìn để quan
sát. Thiết bị được bao bọc bên ngoài bởi một
lớp vỏ.
 Nguyên tắc hoạt động:
o Nguyên liệu được đưa vào 2 cửa ở phía trên
thiết bị, đồng thời các chất thủy phân chất
kiềm cũng được đưa vào.
o Nước được đưa vào qua khớp nối (1) để
chống bọt và trộn chung nguyên liệu và chất
thủy phân chất kiểm lại với nhau tạo chất
trung hòa.


o Không khí theo đường ống vào ống khếch tán (6), chuyển đảo với chất trung hòa tạo
hỗn hợp khí- chất lỏng, mật độ của hỗn hợp nhỏ hơn mật độ của chất trung hòa ngoài
từơng của ống khếch tán dẫn đến sự tuần hoàn mạnh chất lỏng. Sau đó hỗn hợp chất
trung hòa được ra ngoài
 Ưu nhựơc điểm của thiết bị:
o Ưu điểm:

 Cơ cấu khuấy trộn đơn giản.
 Không gây tiếng ồn và không cần phải sửa chữa
 Chất lượng sản phẩm cao.
o Nhựơc điểm.
 Chiếm nhiều diện tích trong nhà máy.
 Giá thành cao.
Câu 7. Bể xoáy thủy lực.
 Cấu tạo: Vỏ của thiết bị bao gồm phần hình
nón và phần hình trụ, ống nối tiếp tuyến với
phần trụ, thùng chứa.
 Nguyên lý hoạt động: Huyền phù sẽ được
nạp vào và theo đường ống nối tiếp tuyến
với phần trụ.Dưới tác dung của lực ly tâm,
khi huyền phù chuyển động xoắn, các hạt
rắn bị bắn vào từơng phần nón của bộ xoáy
thủy lực, rơi xuống và đựơc tải vào thùng
chứa. Dòng pha lỏng trong ở bên trong
hướng theo đường xoắn ốc gần trục xyclon
gặp dòng bên ngoài và được tải vào thùng
chứa ở phía trên thiết bị và chất kết tủa
được lắng xuống phía dứơi thiết bị.
 Ưu nhược điểm:
o Ưu điểm: có thể tách các hạt có kích thước nhỏ hơn 10 µm. bộ xoáy thủy lực
đơn giản về kết cấu, không có các phần chuyển động, gọn gàng chiếm diện
tích nhỏ, tương đối rẻ và dễ sử dụng.
o Nhược điểm: tường thiết bị nhanh chóng bị bào mòn và tiêu hao năng lượng
đáng kể.
 Để giảm bào mòn các phần kim lọai, phần bên trong thiết bị được bọc cao su hoặc
phủ bằng các vật liệu khác.

Câu 8: Nguyên tắc hoạt động của thiết bị tiệt trùng môi trường rắn- thiết bị tuyệt
trùng dạng nằm ngang?

 Cấu tạo: hình trụ dạng nằm ngang có áo hơi. Bên trong thiết bị tiệt trùng được bố trí
hai trục với các cánh có thể quay một góc độ nào đó để dễ dàng điều chỉnh. Điều đó
cho phép xác định khe hở cần thiết theo hướng kính giữa các cánh và thành tường
của thiết bị,
 Nguyên lý: Nguyên liệu sẽ được cho vào qua cửa nạp liệu ở phía trên của thiết bị,
đồng thời nước cũng được đưa vào bên trong thiết bị thông qua các khớp nối. Nước
được đưa vào bên trong thiết bị thông qua khớp nối vào áo nước. Nước có tác dụng
làm giảm nhiệt độ trong quá trình đun nóng để tiệt trùng nguyên liệu. Bên trong thiết
bị tuyệt trùng được bố trí 2 trục với các cánh có thể quay. Các trục quay theo các
hướng khác nhau làm cho môi trường chuyển đảo liên tục trong những hướng đối
nhau, giúp cho môi trường không bị vón cụt và đảm bảo sự đồng nhất của môi
trường có nhiều thành phần. Đồng thời, hơi sẽ được cho vào áo tơi để làm tăng nhanh
quá trình đun nóng môi trường  tiệt trùng môi trường. Hơi trong áo tơi được thải ra
bên ngoài thông qua các khớp nối. Sau đó môi trường dinh dưỡng đã được tiệt trùng
được đưa ra ngoài theo cửa tháo liệu bên dưới.


Câu 9: Tiệt trùng môi trường rắn – thiết bị tiệt trùng 2 mức tác động tuần hoàn nằm
ngang: nhận dạng, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động,…

 Cấu tạo: Thiết bị gồm 2 mức nằm ngang, giữa các mức có bộ giữ (là thiết bị kín có
đáy hình nón và có cơ cấu chuyển dời):
o Mức trên gồm 3 đoạn ống nằm ngang, nối liên tục có chứa nồi tiệt trùng , bên
ngoài được bao bởi áo hơi làm tăng nhiệt độ tiệt trùng.
o Mức dưới cũng được cấu tạo gồm 3 đoạn ống nằm ngang nối liên tục có các
bộ làm ẩm, bên ngòai được bao bọc bởi áo nước, làm giảm môi trườg tiệt

trùng.
o Ngoài ra còn có phễu chứa nguyên liệu, có bộ định lượng nguyên liệu
 Nguyên lý hoạt động:
o Các nguyên liệu sẽ được nạp vào thiết bị thông qua phễu chứa nguyên liệu và
được định lượng nguyên liệu. Hơi được nạp vào áo vỏ của mỗi đoạn ống làm tăng
nhiệt độ của nồi tiệt trùng để tiệt trùng nguyên liệu. Nạp các cấu tử của môi
trường vào mức trên và nhờ vít tải chúng chuyển dọc theo bộ phận trên của thiết


bị. Nhờ sự có mặt của các cánh hãm bổ sung được lắp chặt và trục vít mà sự đun
nóng đều môi trường và sự chuyển dịch tốt được đảm bảo.
o Sau đó môi trường tiệt trùng được đưa vào bộ giữ, giữ khoảng 60-90 phút để ổn
định nhiệt độ tiệt trùng đã cho. Từ bộ giữ môi trường qua bộ định lượng vào mức
dưới với một lương đồng nhất theo mức trên. Tại đây xảy ra sự làm ẩm môi
trường nhờ bộ làm ẩm, bao bọc phía ngoài của bộ làm ẩm là áo nước có tác dụng
làm nguội môi trường đã tiệt trùng. Sau đó huyền phù sẽ được cấy vào canh
trường. Sau đó môi trường được đưa ra ngòai bằng khớp nối.
 Ưu và nhược điểm:
o Ưu điểm: thiết bị được trang bị các phương tiện kiểm tra tự động và điều chỉnh
các thông số của quá trình.
o Nhược điểm:
 Không sử dụng hết thể tích của thiết bị.
 Môi trường lấp kín cửa tháo liệu làm cho chế độ tiệt trùng khó đảm bảo
cũng như tháo liệu không hết

Chương – các quá trình lên men và nuôi cấy vi sinh vật.
Câu 1: Thiết bị nuôi cấy vi sinh vật trong môi trường dinh dưỡng rắn: thiệt bị nuôi
giốg bằng phương pháp tĩnh động ( kiểu băng đai):

Cấu tạo:

Thiết bị là một tủ kim loại, bên trong có 4-5 nhánh băng tải vận chuyển dạng luới được
chế tạo bằng thép không rỉ, trên các băng tải có các thanh nhằm phân bố đồng đều lớp môi
trường dinh dưỡng. Phía trên băng tải lắp đặt các trục có cánh hình kim qua cùng hương với
băng tải để làm tơi môi trường, quay cùng hướng với băng tải. Dưới các nhánh không tải


của băng tải lắp đặt các bộ làm sạch. Trong không gian giữa các nhánh của băng tải lắp đặt
các calorife hơi nước. Không khí được đưa vào và đưa ra qua quạt, bộ lọc dãng peca và lọc
vi khuẩn.
Nguyên lý làm việc:
- Sau khi nạp môi trường dinh dưỡng đã được cấy giống vào nhánh trên của băng tải , băng
tải di chuyển có các thanh để phân bố đồng đều, tắt bộ dẫn động băng tải và môi trường
được giữ trong thời gian 9h. Phía trên băng tải lắp đặt các trục có cánh hình kim để làm tơi
môi trừơng .Sau đó nó được vận chuyển đến nhánh tiếp theo băng tải thứ 2, việc làm tơi
được tiến hành và được giữ lại trong 9h. Vào thời gian này, lô môi trường mới được đổ vào
nhánh trên và cứ thế lặp lại cho tới băng tải thứ 5.
- Giữa các băng tải có các calorife ở vùng nuôi cấy thứ nhất và thứ hai đều có các thùng đặc
biệt để chuẩn bị nước nóng và có các dụng cụ điều chỉnh và kiểm tra nhiệt độ. Các calofire
đều có khớp nối để cung cấp hơi nước cần thiết cho việc đun nóng khi rửa, sấy và tiệt trùng.
Đồng thời, trong quá trình nuôi cấy, không khí tiệt trùng được đưa vào bên trong thiết bị
nhờ vào quat, bộ lọc peca, lọc vi khuẩn để cung cấp oxy cho vi sinh vật phát triển. Sau đó
được đưa ra ngoài nhờ bộ lọc dạng peca, lọc vi khuẩn và quạt khác. Và qua 36h, tháo canh
trường nấm mốc ở dạng thành phẩm.
Câu 2: Thiết bị nuôi cấy vi sinh vật trong môi trừơng dinh dưỡng rắn – thiết bị dạng
tháp  dạng vỏ đứng?
Thiết bị nuôi cấy vi sinh vật vỏ đứng (thiết bị dạng tháp)
Cấu tạo: gồm:
 Vỏ đứng bao bọc bởi lớp vỏ áo được chia thành
6 khoang với các cánh hướng tâm.
 Vòi phun không khí được lắp đặt trên các cánh

hướng tâm và các cánh đục lỗ được gắn trên
các trục quay để không khí bay vào.
 Các ống xoắn làm lạnh và áo nước để làm giảm
nhiệt độ do quá trình trao đổi chất của vi sinh
vật tạo ra.
 Ở phần trên có cửa nạp liệu, phần dưới là cửa
tháo liệu. Không khí tiệt trùng được đưa vào
dưới hoặc trên thiết bị.
Nguyên lý hoạt động:
 Môi trường tiệt trùng đã được cấy giống vào
thiết bị qua cửa nạp liệu. Môi trường được
phân bố đồng đều trên các tấm đục lỗ của


khoang đầu tiên nhờ các cánh lắp trên trục theo chiều cao của thiết bị.
 Qua 6 h, các tấm đột lỗ chuyển vào vị trí đứng, môi trường rơi vào khoang thứ 2 và các
cánh sẽ gạt thành lớp đều trê bề mặt các cánh đột lỗ. Đồng thời môi trường mới lại nạp
vào khoang đầu tiên. Qua 6h, môi trường từ khoang thứ 2 tháo xuống khoang thứ 3, từ
khoang đầu lại rơi xuống khoang thứ 2, một lần nữa khoang đầu lại được làm đầy. Và cứ
thế tiếp tục cho đến khi 6 khoang được làm đầy.
 Trong quá trình nuôi cấy, không khí được đưa vào thiết bị để vi sinh vật hô hấp. Nước
được đưa vào trong ruột xoắn vá áo nước để làm giảm nhiệt do vi sinh vât thải ra. Hơi sẽ
được đưa vào ở phía dưới thiệt bị, sau đó đi lên trên thông qua các tấm đục lỗ, cung cấp
nhiệt độ cho vi sinh vật hoạt động. Sau 36h, dở canh trường và đưa gia công tiếp theo.
Khí thải được đưa ra ngoài qua ống tháo kông khí thải.
Câu 3: thiệt bị nuôi cấy vi sinh vật trong môi trường dinh dưỡng lỏng- thiệt bị lên men
trong điều kiện tiệt trùng  có đảo trộn cơ học dạng sủi bọt.
Thiết bị lên men trong điều kiện tiệt trùng  có đảo trộn cơ học dạng sủi bọt.

Cấu tạo:

- Thiết bị này có dạng là 1 xilanh đứng đựoc chế tạo bằng thép hay kim loại kép có nắpvà
đáy hình nón. Trên nắp có bộ dẫn động cho cơ cấu chuyển đảo và cho khử bọt bằng cơ


học; ống nối để nạp môi trường dịnh dưỡng, vật liệu cấy, chất khử bọt, nạp và thải
không khí,…
- Khớp xả ở đáy của thiết bị dùng để tháo canh trường. Bên trong có trục xuyên suốt. Các
cơ cấu chuyển đảo được gắn trên trục . Cơ cấu chuyển đảo gồm các tua bin được định vị
ở 2 tầng, còn tua bin hở thứ 3 được gắn vào bộ sủi bọt để phân tán bọt không khí.
Nguyên lý hoạt động:
- Nguyên liệu được đưa vào thiết bị qua khớp nạp liệu, không khí được đưa vào thiết
bị qua khớp nạp không khí để thông gió canh trường và khử bọt tiệt trùng.
- Sau đó nguyên liệu được đưa vào máy khuấy trộn tua bin thứ nhất để đồng nhất môi
trường dinh dưỡng và vi sinh vật. Đồng thời tua bin hở được gắn trên bộ sủi bọt phân
tán các bọt không khí. Khi dâng lên tua bin thứ 2, hỗn hợp tiếp tục được khuấy trộn
tiếp để tiếp tục lên men. Sau quá trình lên men, hỗn hợp sẽ được tháo thông qua khớp
để tháo. Trong quá trình thiết bị hoạt động, bộ trao đổi nhiệt kiểu xoắn hoạt động để
gia nhiệt bên trong thiết bị
Câu 4: thiết bị nuôi cấy vi sinh vật trong môi trường dinh dưỡng lỏng- thiệt bị lên men
không tiệt trùng  có đảo trộn bằng khí động học và đường viền tuần hoàn bên trong
 thiệt bị có bộ phận dâng bơm bằng khí nén ( 1300m3).
Cấu tạo: nuôi cấy nấm men một
cách liên tục
- Thiết bị có vỏ thép hàn, đáy
hình nón cụt và nập hình nón
có lỗ ở chính giữa.
- Trên cùng có bộ phận phối
liệu. Có vỏ áo xung quanh
thiết bị để làm lạnh và hoặc
gia nhiệt ở trong các chậu và

ống khuếch tán. Ở trong có
trục dẫn khí nén, ống nhỏ dẫn
dung dịch có bộ phối liệu, cuối
ống trung tâm có côn và chậu.
Gồm 4 ống khuệch tán đươc
lắp bên trong thiết bị. Cửa nạp
nước được đặt ở phía trên và
dưới thiệt bị.
Nguyên lý làm việc:
- Nguyên liệu được nạp vào thùng phân phối được đặt trên nắp thiệt bị: dịch lên men,
nước quả, nấm men và nước amoniac cho vào các ống khớp nối. Nguyên liệu được


trộn lại và tạo ra một dung dịch dinh dưỡng rồi theo các đường nhỏ chạy xuống dười
các chậu của thiết bị thổi khí. Không khí nén được đẩy qua ống góp vào các ống trung
tâm của mỗi ống khuếch tán.
- Hỗn hợp dinh dưỡng khi chạy tràn qua mép chậu được khuấy trộn với không khí thoát
qua khe dưới chậu tạo thành hệ nhũ tương có bọt  dâng lên theo ống khuếch tán gặp
tấm chặn thì bị phá vỡ và chảy xuống dưới, khí được thoát ra ngoài. Sau đó thu chất
lỏng canh trường qua ống tháo.
- Thiệt bị tưới dạng ống góp để làm lạnh ngoài tường thiệt bị.

Chương – các quá trình thu nhận và tinh chế sản phẩm.
Câu 1: Thiệt bị trích ly có bộ khuếch tán.

 Cấu tạo:
o Bộ phận khuếch tán được cấu tạo bởi 8 dến 10 ống khếch tán được lắp trên một mặt
phẳng chung.

o Ống khuếch tán: có hình dạng xilanh đứng với các cửa đóng kín lật được và có ống
đáy hình nón.
o Phần dưới nón của ống khếch tán có ống nối để nạp nước vào khếch tán, nạp hơi để
tiệt trùng thiết bị, để tháo nước rửa và bã sinh học.
o Phần trên của xilanh của ống khếch tán có khớp nối để lấy nước chiết.
 Nguyên lý làm việc:
o Canh trường được nạp qua van không khí vào các ống khuếch tán , đồng thời nước
được đưa vào qua ống cung cấp nuớc đển khuếch tán 1.
o Sau 30-45 phút dịch được trích ly từ phần trên của ống khuếch tán được đưa vào
phần dưới của ống khuếch tán tiếp theo. Canh trường mới tiệp tục nạp vào ống
khuếch tán 1, dòng nước chảy sang ống khuếch tán tiếp theo, khi đó van cấp nước
của ống khuếch tán 1 đóng lại đồng thời van cấp nước của ống khuếch tán 2 mở ra.
o Dịch chiết và nước cứ tiếp tục di chuyển đến 10 ống.
o Sau khoảng 4-6h, dịch chiết được chứa trong thùng chứa sẽ được lấy ra ngoài qua
khớp tháo. Nước rửa và bã sinh học đước tháo ra qua phần dưới của ống khuếch tán
rồi theo dòng thải ra ngoài.
o Sau quá trình ly trích hơi tiệt trùng sẽ được đưa vào bên trong ống khuếch tán để
tiệt trùng thiết bị.
 Ưu điểm và nhược điểm:Có khả năng thu nận nước chiết có nồng độ enzyme cao.
 Nhược điểm: còn chứa các chất hào tan khác, các chất không hoạt háo khác.
Câu 2: thiết bị trích ly- tiết bị khuếch tán tác dụng liên tục.


Cấu tạo: thiết bị gồm phễu nhận được lắp trên giàn, bộ định lượng kiểu quay để định
lượng nguồn nguyên liệu vào, được nối với phễu bằng ống mềm. Các ống khuếch tán có
dạng cột và được nối với các khung định lượng có đục lỗ, có cơ cấu dẫn động. Và có các
thùng két chứa nước để đun nóng và thùng chưa lắng nước chiết.
Nguyên lý làm việc:
Nguyên liệu sẽ được đưa vào phễu chứa canh trường nấm mốc qua hệ thống định lượng.
Sau đó được đưa vào bên trong thiệt bị khuếch tán. Được làm ướt nhờ một phần dịch chiết

enzyme thông qua bơm. Canh trường nấm mốc chuyển động liên tục khắp các cột giữa các
khung của sàng.Các bã nguyên liệu sẽ được ép thông qua máy ép trục vịch thu được nước
bã ép. Nước bã ép sẽ được lắng trong bể lắng. Nước được chứa trong két sau đó được đun
nóng, bơm dung dịch formalin sẽ bơm formalin vào nước để tiệt trùng. Nước sẽ được bơm
vào thiết bị khuếch tán hào trung với dịch canh trường. Sau khoảng 100 phút, thu nhận phần
chiết chứa enzyme. Phần chiết được lọc qua bộ lọc nằm dưới phần cột đầu, sau đó cho vào
bể lắng. Một phần nước chiết đã được tinh chế cho vào các giai đoạn sản xuất tiếp theo,
phần còn lại quay lại sàng vào trên của cột đầu để thẩm ướt canh trường một lần nữa.
Câu 3: Máy trích ly 2 vít nằm ngang tác động liên tuc?

Cấu tạo: thiết bị trích là một máng nghiêng, bên trong có 2 vít với những cơ cấu trao đổi
nhiệt và hệ thống bơm. Mỗi máng của thiết bị trích ly được phân chia thành từng đoạn có
các bộ phận trao đổi nhiệt.
Nguyên lý làm việc:
- Sản phẩm nạp vào phần dưới của máng. Đồng thời từ đầu khác của thiết bị, bơm đẩy
dung môi qua bộ trao đổi nhiệt vào đầu trên của máng. Trong quá trình trích ly, dòng


-

-

dung môi và sản phẩm sẽ di chuyển ngược chiều nhau nhờ vít tải làm tăng hiệu suất trích
ly. Có các máng nghiền nghiển nguyên liệu để tiếp xúc nhanh hơn với dung môi. Phần
chiết qua bộ tự lọc ở phần cuối máng được đưa ra ngoài. Sản phẩm đã khử kiềm lần 1
thu được ở đầu máng. Nó sẽ là nguồn nguyên liệu cho máng số 2.
Mỗi máng của máy trích ly sẽ chia thành từng đoạn với các bộ trao đổi nhiệt và bơm
nhằm mục đích trao đổi nhiệt với các ao trao đổi nhiệt ở từng đoạn.
Tại máng số 2, dung môi và nguyên liệu cũng được bố trí di chuyển ngược dòng với
nhau cùng với các máy nghiên làm tăng diện tích tiếp xúc. Cùng có các phân đoạn nhỏ

có chứa các bơm và bộ trao đổi nhiệt để trao đổi nhiệt với các ao trao đồi nhiệt, làm
giảm nhiệt độ.
Sau một khoàng thời gian tùy thuộc vào tốc độ quay của vít tải, phần chiết lần 2 được
lấy ra ở cuối máng và sản phẩm đả khử kiềm được lấy ở phần đầu máng.

Phân riêng bằng membrane
ị

Phân riêng bằng membrane là phương pháp tách các cấu tử ra khỏi hỗn
hợp ở mức độ phân tử và ion tạo ra sản phẩm ra khỏi màng là 2 dòng dung
dịch có nồng độ chất khô là khác nhau.
đ

Câu 2.
membrane

 Giống:
 Thực hiện chức năng lọc hỗn hợp, tách riêng các cấu tử.
 Đều sử dụng màng lọc.
 Khác:
Phương pháp lọc
Phân riêng bằng membrane
- Lọc từ nhiên: nhờ vào áp lực và trọng - Bắt buộc phải tạo áp lực. Áp suất là
lực để lọc hỗn hợp.
động lực duy nhất trong phương pháp
lọc mambrane.
- Dòng nguyên liệu: huyền phù.
- Dòng nguyên liệu: dung dịch.
- Tạo ra 1 dòng sản phẩm.
- Tạo ra 2 dòng sản phẩm.

đ
đ

Câu 3.

ếđ
ế

).

Dựa vào áp suất và kích thước lỗ có các kỹ thuật khác nhau:

Nếu đi từ trên xuống thì áp suất sẽ giảm dần do kích thước của lỗ ngày càng tăng dần, lại bỏ
càng nhiều phân tử lớn có kích thước khác nhau.
 RO (reverse osmosis): thấm thấu ngược, màng có kích thước nhỏ nhất nhưng có áp suất
lớn nhất. Giữ lại tất các các phân tử có kích thước lớn hơn lỗ màng, cho nước đi qua  cô
đặc hỗn hợp và loại nước.
 NF (Nano Fitration_ lọc nano): lọc bỏ nước và khoáng, giữ lại các phân tử có kích thước
lớn hơn lỗ của màng.
 UF (Ultra Fitration_ siêu lọc): loại nước, khoáng và lactose.

 MF (Micro Fitration_ vi lọc): loại nước, khoáng, lactose, protein.
đ

ế đ

ậ

?

 Cellulose Acetate:
o Ưu điểm: ưa nước; có đường kính lỗ mao quản dao động trong một khoảng
lớn; giá thành thấp.
o Nhược điểm:
 Khoảng nhiệt độ và pH hoạt động thấp. Nhiệt độ tối đa là 35-40oC, pH= 3-8.


o
o

o
o

o

o

 Kém bền với các chất tẩy rửa công nghiệp như cholorophyl.
 Dễ bị phân hủy sinh học.
 Polyamide: polyacrylamide và Polybenzimidazole (PBI).
Ưu điểm: Khoảng nhiệt độ và pH hoạt động rộng hơn cellulose acetat. Nhiệt
độ tối đa là 50oC, pH= 3-11.
Nhược điểm:
 Kém bền hơn cholorophyl.
 Trong quá trình sử dụng dễ bị tắt nghẽn hơn.
 Polysulfone: Polysulfone (PS) và Polyethersulfone (PES).
Ưu điểm: Khoảng nhiệt độ và pH hoạt động khá rộng (nhiệt độ tối đa là 75oC,
pH= 1-13). Bền với cholorophyl.

Nhược điểm:
 Chịu áp lực kém.
 Kị nước nên quá trình hoạt động dễ bi tắt nghẽn.
 Ceramic
Ưu điểm:
 Trơ với hóa chất kiềm, acid, cholorophyl.
 Nhiệt độ và pH hoạt động khá rộng (nhiệt độ tối đa là 350oC và pH= 0.5-13).
Nhược điểm:
 Khá dễ vở bởi va chạm cơ học.
 Giá thành cao.
 Đường kính lỗ đạt tối thiểu 10-2 micromet, không thể nhỏ hơn được nữa.
đ
ấ
ậ
?







Ðường kính lỗ mao dẫn.
Mật độ mao dẫn; độ xốp.
Khả năng chịu nhiệt, dung môi; Ðộ bền sinh học; Ðộ vô trùng; Ðộ dày; Ðộ tro
Tính ưa nước, kỵ nước
Ðộ chiết; Khả năng phân riêng; Tốc độ qua màng của dòng permeate .


Câu 6.

đ

?

QUÁ TRÌNH PHÂN RIÊNG GIÁN TIẾP
 Mô hình hồi lưu toàn phần retentate:

Nguyên liệu được chứa trong bồn nguyên liệu. Sau đó được máy bơm bơm qua
thiết bị lọc nhằm giúp dung dịch không lắng cặn, loại bỏ các thành phần huyền
phù còn xót lại. Sau khi qua máy lọc xong, dung dịch sẽ được hệ thống
membrane để lọc. Các phân tử còn lại sẽ qua thiết bị trao đổi nhiệt để ổn định
nhiệt độ cho dung dịch. Sau đó được chuyển vào bồn nguyên liệu.
 Mô hình hồi lưu một phần: