CHƯƠNG 8 THIẾT bị vắt, TRÍCH LY, TINH THẾ các sản PHẨM THU NHẬN từ PHƯƠNG PHÁP TỔNG hợp VI SINH

CHƯƠNG 8
THIẾT BỊ VẮT, TRÍCH LY, TINH CHẾ
CÁC SẢN PHẨM THU NHẬN TỪ
PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VI SINH

Danang University of Science & Technology


8.1. MỞ ĐẦU
1. Nhiệm vụ của SX thuộc lĩnh vực CNSH là dùng
VSV để sản xuất ra 3 loại sản phẩm như sau:
• Các tế bào VSV ở trạng thái sống như: VK cố định
đạm Rhizobium Azotobacter, VK điều trị tiêu chảy
Bacillus Subtilis, VK làm phân vi sinh
B.megatherium, nấm men bánh mì
Saccharomyces Cerevisiae, v.v. hoặc trạng thái
chết để làm nguồn protein như Candida Utilis, các
loại vi tảo, v.v.
• Các sản phẩm trao đổi chất sơ cấp và thứ cấp.
• Các loại enzyme


2. Để thực hiện được nhiệm vụ đó cần phải giải
quyết 2 vấn đề sau:
• Kỹ thuật lên men.
• Kỹ thuật thu hồi sản phẩm sau lên men và chế
biến thành các dạng thương phẩm, nghiên cứu
các điều kiện trích ly, tinh chế nhằm thu được các
chất có hoạt tính sinh học dạng tinh khiết.
Cần lưu ý là các chất có hoạt tính sinh học thường
không bền với các điều kiện nhiệt độ, pH và các

yếu tố vật lý khác.


3. Điều kiện và phương pháp nuôi cấy VSV: Các chế
độ sinh tổng hợp cần được thiết lập sao cho các
sản phẩm cần thu nhận có nồng độ cực đại, còn
nồng độ của các tạp chất là tối thiểu.
4. Khi sản xuất các chế phẩm có hàm lượng các cấu
tử không cao thì quá trình cô đặc được thực hiện
là chủ yếu, không cần tách sinh khối bằng con
đường hấp và sấy các môi trường lên men.
5. Khi thu nhận các chất chuyển hóa dạng tinh thể có
mức tinh thể cao thì sự tách sinh khối và tạp chất
rắn khỏi dung dịch là giai đoạn đầu tiên để gia
công chất lỏng canh trường.


8.2. THIẾT BỊ ÉP
• Mục đích sử dụng: Để tách phần chiết ra khỏi bã,
người ta sử dụng máy ép kiểu vắt. Khi vắt, chất lỏng
tự do dễ dàng tách khỏi phần khô.
• Yêu cầu của thiết bị: Hiệu suất chiết cao, trong nước
chiết chứa càng ít phần rắn thì càng tốt.
• Nhược điểm: Dùng phương pháp ép không thể tách
hoàn toàn phần chiết, trong bã luôn luôn còn lại một
lượng chất chiết.
• Máy ép để vắt được chia thành 2 nhóm: Máy ép cơ
học tác động tuần hoàn và máy ép tác động liên tục.

1. Máy ép cơ học tác động tuần hoàn có các loại như
tác động thủ công, loại truyền động cơ học và sức
ép bằng thủy lực, loại khí động học. Nhược điểm
của loại máy ép này là năng suất không cao, kích
thước lớn nên ít được dùng trong công nghiệp.
2. Máy ép tác động liên tục có các loại như vít tải,
băng tải, máy ly tâm và trục quay. Loại máy ép này
có tiến bộ và hoàn thiện hơn vì có thể cơ khí hóa
và tự động hóa quá trình hoạt động.
• Khi sản xuất enzim ở quy mô công nghiệp, người
ta hay sử dụng máy ép 2 vít để vắt bã củ cải, bã
dầu sinh học, malt, v.v. Hình 8.2


Hình 8.2. Máy ép hai vít
1-Điều chỉnh bằng thủy lực; 2-Giá đỡ; 3-Côn điều chỉnh; 4-Nắp; 5-Xilanh; 6,8-Vít;
7-Trục; 9-Phễu chứa; 10-Vỏ thiết bị; 11-Truyền động; 12-Động cơ; 13-Bệ máy; 14,
15, 17, 20-Các đoạn ống; 16-Bộ phận thu góp; 18-Đai; 19-Tang quay


• Hai vít quay ngược chiều và nằm bên trong xilanh
đột lỗ. Hai vít vừa làm nhiệm vụ vận chuyển bên
trong xilanh, vừa làm nhiệm vụ ép.
• Vít ép được gắn chặt trên trục. Đường kính trục tăng
lên theo mức độ đến gần khoang áp suất.
• Côn điều chỉnh sẽ dịch chuyển theo tang quay được
gắn trên trục. Mức độ vắt bã phụ thuộc vào kích
thước khe hở giữa côn và xilanh.
• Vít tải chuyển bã từ phễu chứa vào vít ép rồi vào
khoang áp suất. Bã sau khi ép được thải ra qua khe

hở giữa côn và xilanh, chất lọc qua lỗ lọc trong
xilanh theo các đoạn ống vào thùng chứa.


Máy ép 1 vít


Ứng dụng:
Hạt đậu
Ngô
Cà rốt
Lá cải xanh
Trái cây
Các loại rau
Các loại quả có múi
Khoai tây

Thịt gia súc, gia cầm
sau khi tách loại
xương
Dưa leo
Hành
Spinach
Phân bón


Ưu điểm:
• Giảm khối lượng và thể tích của môi
trường rắn.
• Dễ tháo sản phẩm và vệ sinh thiết bị

• Tiết kiệm diện tích nhà xưởng
• Độ ẩm của nguyên liệu có thể giảm được
50%.
• Thiết kế và vận hành đơn giản, dễ thay thế
thiết bị và chi phí vận hành rẻ.


8.3. MÁY TRÍCH LY
•
•

•
1.
2.

Khái niệm: Quá trình tách các chất có thành phần phức tạp
chứa 1 hay nhiều cấu tử bằng dung môi gọi là trích ly.
Mục đích sử dụng: Để tách enzim ra khỏi canh trường nấm
mốc được nuôi cấy bằng phương pháp bề mặt, tách
monosaccarit từ pha rắn sau khi thủy phân polysaccarit,
tách lipit từ sinh khối nấm men, v.v.
Để trích ly các chất hoạt hóa sinh học, người ta sử dụng
các bộ trích ly tác động tuần hoàn hay liên tục.
Bộ trích ly tác động tuần hoàn có hiệu suất không cao nên
chỉ ứng dụng trong những phân xưởng SX có quy mô nhỏ.
Bộ trích ly tác động liên tục gồm các ống khuếch tán, các
bộ khuếch tán, máy tách dạng cột kiểu nằm ngang hay
đứng, các máy tách dạng roto, v.v.

8.3.1. Các bộ khuếch tán.
• Mục đích sử dụng: Các bộ khuếch tán ứng dụng
để chiết enzim từ canh trường nuôi cấy nấm mốc.
• Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bộ khuếch
tán: Hình 8.3


Hình 8.3. Bộ khuếch tán
1-Ống khuếch tán; 2-Dòng chảy của nước chiết; 3-Vít để tải canh trường của nấm
mốc; 4-Ống cung cấp nước để khuếch tán; 5-Ống thu nhận nước chiết; 6-Khớp
tháo; 7-Thùng chứa nước chiết; 8-Vít tải; 9-Dẫn động vít tải; 10-Dòng thải


• Bộ khuếch tán gồm từ 8 - 10 ống khuếch tán được
lắp trên một mặt phẳng chung. Tất cả các bộ khuếch
tán được thống nhất hóa.
• Phần dưới nón của ống khuếch tán có ống nối để
nạp nước vào khuếch tán, nạp hơi để tiệt trùng thiết
bị, để tháo nước rửa và bã sinh học.
• Phần xilanh của ống khuếch tán có khớp nối để lấy
nước chiết. Các khớp nối ở dưới đều có van 3 cửa
để tháo phần chiết vào ống khuếch tán tiếp theo
hoặc vào ống dẫn để xả.
• Các van được phân bổ sao cho bất kỳ ống khuếch
tán nào cũng có thể ngừng hoạt động mà không ảnh
hưởng đến bộ khuếch tán.


• Các ống khuếch tán được kết hợp một cách liên
tục, dịch được trích ly từ phần trên của ống khuếch

tán trước đó cho vào phần dưới của ống tiếp theo.
• Nguyên tắc hoạt động:
• Thời gian chiết trong mỗi ống khuếch tán là 30-45
phút, thời gian chung của cả quá trình là 4-6h.
• Động lực của quá trình khuếch tán là gradient
nồng độ các chất trong dung môi. Nên để tăng
cường quá trình, cần giữ hiệu nồng độ cực đại
bằng cách tăng thể tích tương đối của dung môi,
hạn chế sự chảy rối và tăng trao đổi khối.


• Để thu nhận các phần chiết có nồng độ cao cần sử
dụng phương pháp ngâm chiết hợp lý. Phần trích ly
được tuyển ban đầu cho vào rửa phần canh trường
mới, còn ngâm chiết canh trường được sử dụng bởi
các phần chiết có nồng độ thấp và sau đó bằng H2O.
• Trong quá trình trích ly các chất trương nở, khối
lượng và thể tích chiếm chỗ tăng, do đó xảy ra hiện
tượng vắt dần sản phẩm nằm giữa các lưới.
• Ưu điểm của phương pháp: Có khả năng thu nhận
nước chiết enzim có nồng độ cao.
• Nhược điểm của quá trình: Trong nước chiết không
những có chất cần tách mà còn có các chất hòa tan
khác, chủ yếu là đường, muối, axit amin và các chất
không hoạt hóa khác.


8.3.2. Máy trích ly dạng vít đứng tác động liên tục

• Mục đích sử dụng: Trong các xí nghiệp thuộc

lĩnh vực CNSH, thiết bị này được dùng để trích ly
enzim, axit amin và các chất khác từ vật liệu rắn
trong quá trình sản xuất lớn.
• Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động: Hình 8.5


Hình 8.5. Thiết bị trích ly
kiểu vít tải
1-Dẫn động; 2-Khớp nối;
3-Cấu trúc kim loại; 4Cơ cấu nạp liệu; 5-Vít
nạp liệu; 6-Vỏ; 7-Điểm
nút tựa ổ bi; 8-Khớp nối;
9-Dẫn động vít tải; 10Khung đỡ; 11,15-Nắp;
12-Vít trung gian; 13-Vít
nâng 14-Cơ cấu tháo
liệu; 16-Gối tựa vít đứng;
17-Ngõng trục


• Thiết bị gồm 3 cột: Nạp liệu, dỡ liệu kiểu nâng và
nằm ngang. Bên trong mỗi cột có vít đột lỗ.
• Bộ nạp liệu kiểu vít tải chuyển pha rắn của canh
trường nấm mốc vào phần trên của cột nạp liệu. Vít
đột lỗ chuyển tiếp xuống phía dưới và qua phần
nằm ngang của cột để vào cột nâng. Canh trường
nấm mốc từ cột nạp liệu qua cột chuyển nằm ngang
vào cột nâng và sau khi vắt thì thải ra ngoài.
• Nước dâng lên trong cột nạp liệu được bão hòa liên
tục và sau khi qua bộ lọc ở phần trên của cột nâng
thì đưa ra ngoài.

• Hệ số chứa đầy pha rắn của cột có tính đến sự
trương nở của sản phẩm bằng 0,8. Thời gian trích
ly 40÷60 phút ở nhiệt độ 250C.


8.3.3. Máy trích ly hai vít nằm ngang tác động liên tục

Hình 8.6. Thiết bị trích ly tác động liên tục của hãng Niro Atomaizer
1-Máng nghiền; 2-Bơm định lượng; 3-Bộ trao đổi nhiệt; 4-Vít tải; 5-Bộ định lượng; 6-Dẫn động;
7-Bơm; 8-Bộ trao đổi nhiệt; 9-Áo trao đổi nhiệt


• Thiết bị trích ly là máng nghiêng, bên trong có 2 vít
với những cơ cấu trao đổi nhiệt và hệ bơm.
• Nguyên tắc hoạt động: Bộ định lượng được đặt
trên thiết bị trích ly để nạp sản phẩm vào phần
dưới của máng. Từ đầu khác của thiết bị bơm định
lượng đẩy dung môi qua bộ trao đổi nhiệt vào đầu
trên của máng. Phần chiết qua bộ tự lọc tinh ở
phần cuối của máng được tải ra ngoài.
• Ưu điểm: Quá trình trích ly được tiến hành hai
mức và ngược dòng, phương pháp tiếp xúc pha
rắn với pha lỏng như thế sẽ bảo đảm hiệu suất
chiết cao hơn.


8.3.4. Thiết bị trích ly dạng roto
• Mục đích sử dụng: Để trích ly enzim một cách liên
tục từ canh trường nấm mốc hoặc vi khuẩn.
• Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động: Hình 8.7

Hình 8.7. Máy trích ly hoạt
động liên tục dạng roto
1-Bộ nạp liệu; 2-Khoang
hình quạt; 3-Máy sấy bã
sinh học; 4-Các thùng
chứa; 5-Bơm; 6-Đường
ống dẫn dung dịch cô; 7Khớp nối để nạp chất tải
nhiệt; 8-Băng tải để chuyển
bã sinh học; 9-Thùng chứa;
10-Đường ống dẫn nước
để khuếch tán; 11-Bơm
chân không; 12-Vòi phun


• Thiết bị là một khối kín bất động, bên trong có roto
được chia thành 16 khoang hình quạt làm quay trục
đứng.
• Mỗi khoang có đáy lưới sâu 0,23-0,36m. Canh
trường nấm mốc được nghiền nhỏ, định lượng và
cho vào đáy lưới để ngâm rồi trích ly.
• Tất cả 16 khoang này chia thành 4 vùng. Ở khu vực
đầu canh trường được gia công bằng nước, sau khi
ngâm 1 thời gian, sau đó nhờ bơm chân không phần
chiết được lọc và chảy vào thùng chứa để bơm vào
khu vực 2. Tại đây canh trường nấm mốc được trích
ly, lọc và cho chảy vào thùng chứa thứ 2. Các công
đoạn này được lặp lại ở khu vực 3 và 4.

• Sau khi trích ly, phần chiết giàu enzim được cho vào
gia công tiếp, còn bã sinh học được thải ra và cho
vào sấy.
• Khi hoạt động liên tục, trong mỗi khoang hình quạt
của roto cho phép tiến hành gia công canh trường
bằng nước một cách liên tục và gia công canh
trường bằng nước chiết cho đến khi tách hoàn toàn
enzim.
• Dẫn động của roto được thực hiện qua bộ truyền
động, đồng thời các bánh đai làm thay đổi số vòng
quay của roto.