Bài giảng CÔNG NGHỆ lên MEN KTSXDP

CÔNG NGHỆ LÊN MEN
(Fermentation)

12/15/17

1


MỤC TIÊU HỌC TẬP
Sau khi học xong SV cần:
1.Trình bày được các phương pháp
lên men cơ bản
2.Nêu được các yêu cầu kỹ thuật
trong quá trình lên men.
3.Nêu được các bước trong quá
trình xử lý dịch lên men

12/15/17

2


ĐẠI CƯƠNG VỀ LÊN MEN
• Định nghĩa:
Thuật ngữ sự lên men (fermentation) ra đời
chỉ quá trình biến đổi yếm khí của vsv .
L. Pasteur (1856) tìm ra nấm men
- Trước đây: “Lên men là sự sống không có
oxy của VSV”
- Lên men là quá trình trao đổi chất của VSV
tạo ra các SP khác nhau

- Lên men là sự tích lũy các sản phẩm trao đổi
chất hữu ích cho con người trong quá trình
nuôi cấy vi sinh vật
12/15/17

3


CN LÊN MEN LÀ MŨI NHỌN CỦA CNSH
• Đối tượng là VSV: nấm men, nấm mốc,Vi
khuẩn, xạ khuẩn
• Ưu điểm:
- Dễ thích nghi (có ở mọi nơi)
- Không phụ thuộc MT, thời tiết
- Tốn ít diện tích
- Tốc độ sinh trưởng nhanh
- Dễ nuôi cấy (có thể tận dụng phế liệu)
12/15/17

4


Các phương thức lên men (4)
•
•
•
•

Theo kiểu vận hành: gián đoạn, bổ sung, liên tục
Theo độ kín của hệ thống: LM hở, LM vô trùng

Theo sự thông khí: hiếu khí, kỵ khí
Theo kiểu thiết bị sử dụng:
LM nổi: - LM bề mặt (tĩnh)
- LM nuôi cấy lắc
- LM bán rắn: cơ chất ẩm
LM chìm: TB là nồi lên men

12/15/17

5


CÁC PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN
•
•
•
•
•

LÊN MEN BỀ MẶT
Bề mặt dịch thể
VSV hiếu khí
Môi trường lỏng
Cấp khí vô trùng, làm mát
Ưu: - đơn giản
Nhược:
- Khó giữ vô trùng
- Khó cơ khí hóa và tự động hóa
- Tốn nhân công, tốn diện tích

12/15/17

6


CÁC PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN
•
•
•
•

LÊN MEN BỀ MẶT
Bề mặt bán rắn
Các loại hạt mảnh, phế liệu hữu cơ, bã mía,…
Xử lý (nấu chín) bổ sung chất dinh dưỡng
Quạt thổi khí vô trùng, độ ẩm 60-70%
Ưu:
- Đơn giản
- Dễ xử lý cục bộ

• Nhược:
- Khó giữ vô trùng
- Khó cơ khí hóa và tự động hóa
- Tốn nhân công, tốn diện tích
12/15/17

7


CÁC PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN

• LÊN MEN CHÌM ( VSV hiếu khí và kỵ khí)
• Ưu: - Tốn ít diện tích
- dễ cơ giới hóa và tự động hóa
- Kiểm soát toàn bộ dễ dàng
- Chi phí nhân lực cho 1 đv SP thấp
Nhược:
- Kinh phí lớn cho trang thiết bị
- Cán bộ chuyên môn hóa
- Không thể xử lý cục bộ
- Phế liệu thải ra dễ ô nhiễm MT
12/15/17

8


CÁC PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN

(theo phương pháp- kiểu vận hành)
•

Lên men mẻ
-Không bổ sung chất dinh dưỡng
-Không thu SP giữa chừng
-Lên men liên tục
-Liên tục bổ sung chất dinh dưỡng
-Liên tục thu SP
Lên men bán liên tục
-Định kỳ bổ sung chất dinh dưỡng và thu SP

12/15/17

9


CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG
CÔNG NGHỆ LÊN MEN
•
•
•
•
•
•
•
-

Trước lên men
Giữ giống
Tuyển chọn giống
Chuẩn bị môi trường
Trong lên men
Hoạt hóa giống
Khử trùng môi trường và thiết bị
Nhân giống
Lên men: - lấy mẫu kiểm tra
Khuấy trộn
Làm lạnh
Cấp khí
Phá bọt

12/15/17

Thiết bị
TB lên men
TB cấp khí
TB lọc

Trống
Ép khung bản

10


QUÁ TRÌNH LÊN MEN
Là quá trình tạo ra SP đích
• Tăng sinh khối (pha phát triển)
• Tạo hoạt chất chính
=> Hiệu suất QTLM phụ thuộc vào:
– Độ vô trùng
– Thành phần dinh dưỡng
– pH
– Nhiệt độ
– Cung cấp oxy hòa tan
– Thời gian nuôi cấy
– Chất tiền thể
12/15/17

11


CÁC GIAI ĐOẠN CHÍNH CỦA QUÁ

TRÌNH LÊN MEN
•
12/15/17

Giữ giống
Chuẩn bị giống trong PTN
Nhân giống
Chuẩn bị môi trường
Lên men
Giai đoạn sau lên men
Lọc
Tách chiết
Tinh chế
12


GĐ CHUẨN BỊ GIỐNG
•
•
-

Giữ giống
MT thạch, cát, đất
Hạt ngũ cốc, silicagel
Lạnh đông - 25 đến -70 độ C
Hoạt hóa giống
Kiểm tra độ thuần khiết
Kiểm tra khả năng hồi biến tính hoang dại
Hoạt hóa giống
12/15/17

13


GĐ CHUẨN BỊ GIỐNG
• NHÂN GIỐNG
- Làm quen với môi trường dịch thể
- Tăng số lượng tế bào ở giai đoạn phát triển
mạnh nhất
- Tế bào sinh dưỡng: môi trường lỏng
- Phòng TN :
Nhân giống cấp I
- Xưởng:
Nhân giống SX các cấp 2,3…
=>Kiểm tra CL
- T/bị nhân giống cấu tạo tương tự T/Bị Lmen
- Tỷ lệ giống cấy từ 5 -10%
12/15/17

14


GĐ CHUẨN BỊ MÔI TRƯỜNG
•
•
•
•
-

C,H,O,N: lượng lớn

P,S,Ca,Fe: lượng vừa
Mn,Na, Zn, Co: vi lượng
Nguồn hydrat cacbon:
Tinh khiết: glucose, saccharose, tinh bột…
Tạp chất : rỉ đường, bột ngũ cốc, cám,
nước thải nhà máy hoa quả, nhà máy sữa…
- Ng/liệu rẻ tiền, dễ kiếm, tận dụng phụ phẩm
ngành CN khác
12/15/17

15


MÔI TRƯỜNG – HYDRAT
CACBON
•
•
-

Tinh bột
Bột: hạt ngũ cốc: ngô, sắn, đại mạch…
Xử lý (VSV không có amilase)
Rỉ đường
Mía , củ cải
Chứa saccharose, các vitamin (biotin)
Xử lý trước (keo, VSV tạp)

12/15/17

16

MÔI TRƯỜNG -HYDAT CACBON
Dầu thực vật:
- Dầu đậu nành, dừa, lạc, hướng dương..
+ Nguồn Carbon
+ Dùng trong lên men kháng sinh
+ Dùng trong lên men bổ sung dinh
dưỡng gián đoạn

12/15/17

17


MÔI TRƯỜNG- NITƠ
Dạng vô cơ: NH4+, NO3Dạng hữu cơ: Pepton, các axit amin:
• Dịch thủy phân nấm men hay cao nấm men
• Acid amin, các vitamin nhóm B
• Bột đậu nành sau khi tách dầu
• Khô lạc, protein, axit béo
• Cao ngô, axit amin, peptid
– Nitơ hữu cơ của cao ngô dễ tiêu hóa
– Bổ sung nitơ chất kich thích sinh trưởng
12/15/17

18


MÔI TRƯỜNG: P, KHOÁNG,…

> Photpho
• P hữu cơ: Bột đậu, bột bắp, bã rượu…
• P vô cơ: KH2PO4, KHPO4
> Khoáng có trong muối vô cơ, nước máy
> Vitamin chất kich thích sinh trưởng:
• Cao ngô, rỉ đường, muối cô ban
> Dầu thực vật
> Chất tiền thể: mcg/l
12/15/17

19


Khử trùng môi trường và thiết bị
Mục đích:
• Tạo độ vô trùng
• Tăng độ tinh khiết của sản phẩm
• Tăng hiệu suất lên men
• Hồ hóa các thành phần chứa tinh bột
• Phương pháp:
• Hơi nóng (121 độ C/ 30’) => làm nguội:25-30
độ C
• áp suất (0,6- 1atm)
• Khử trùng không khí cần qua hệ thống xử lý
độ ẩm, loại tạp
12/15/17

20

12/15/17

21


CÁC QUÁ TRÌNH TRONG LÊN MEN
• Khuấy trộn và sục khí
- Tăng tiếp xúc giữa các tế bào và môi
trường dinh dưỡng, oxy
- Ngăn cản sự kết lắng của tế bào
- Cung cấp oxy cho tế bào hiếu khí
- Khuấy trộn mạnh quá: phá vỡ tế bào, tạo
pellet chắc, nhỏ
- Khuấy trộn nhẹ quá: tạo các pellet rỗng,
giảm tiếp xúc với oxy và môi trường
12/15/17

22


THIẾT BỊ LÊN MEN - FERMENTOR
Cấu tạo
• Thủy tinh hoặc thép inox
• V từ 2lit đến 300m khối, tùy quy mô sử
dụng:
– Thí nghiệm: 5-10 lit
– Pilot: 50-100 lit
– Kháng sinh: 50.000-150.000 lit
– Acid amin: 300.000-500.000 lit
(Vedan: 600m3)

12/15/17

23


12/15/17

24


THIẾT BỊ LÊN MEN - FERMENTOR
-

Yêu cầu kĩ thuật
Bằng thép không rỉ
Chịu được áp suất khí khử trùng
Cung cấp oxy hòa tan cho VSV hiếu khí
Có cánh khuấy trộn
Có t/bị trao đổi nhiệt, điều nhiệt
Có máy đo oxy hòa tan
Có máy đo pH và tự động điều chỉnh pH
Có máy dò bọt và tự động phá bọt

12/15/17

25