Các kỹ thuật trong công nghệ lên men

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN

Sinh viên thực hiện:

Trần Thị Hương Giang
Nguyễn Thị Huyền
Nguyễn Thị Thúy
Nguyễn Thị Thương
Hà Nội 03/ 2016

581115
581134
581475
581189


Bố
Cục


1.1. Đặt vấn đề

Phần I- MỞ ĐẦU
Từ lâu đời nay con người đã biết ứng dụng lên men
vào sản xuất các thực phẩm phục vụ đời sống.

Lên men là phương pháp bảo quản thực phẩm có
vai trị quan trọng với con người.

Việc nghiên cứu kỹ thuật và ứng dụng
kỹ thuật lên men vào đời sống là cần thiết.


1.2. Mục đích - u cầu

Mục đích

Tìm hiểu các kỹ thuật cơ bản trong
lên men.
Đặc điểm và ứng dụng của từng
phương pháp trong sản xuất.


1.2. Mục đích – u cầu
Tìm hiểu các kiểu kỹ thuật lên men.

Yêu
cầu

Tìm hiểu về kỹ thuật lên men chìm và
ứng dụng.
Tìm hiểu về kỹ thuật lên men nổi và ứng
dụng.


PHẦN II- NỘI DUNG
2.1. Tìm hiểu về các kỹ thuật lên men
2.1.1 Khái niệm lên men :

• Lên men là q trình chuyển đường thành acid,
khí hoặc ethanol…do nấm men, vi khuẩn hoặc
trong trường hợp lên men acicd lactic trong tế
bào ở điều kiện thiếu oxy.

Cơ chất

Vi sinh vật

Sản phẩm

• Lên men chính là sự biến đổi của nguyên liệu
do vi sinh vật tác động tạo sản phẩm lên men.


2.1.2. Phân loại
Có nhiều cách để phân loại các kỹ thuật lên men:

Cách nạp liệu
và thu hồi bán
thành phẩm

Thành phần
của canh
trường

Loại vi sinh
vật lên men

Lên men gián

đoạn

Lên men
chìm

Lên men bằng
vi khuẩn

Lên men liên
tục

Lên men nổi

Lên men bằng
nấm men

Lên men bán
liên tục

Lên men bán
rắn

Lên men bằng
nấm mốc


2.2 KỸ THUẬT LÊN MEN BỀ SÂU
2.2.1. Nguyên lý
Nuôi cấy chìm hay ni cấy bề sâu dùng mơi trường dịch thể.
Chủng vi sinh vật cấy vào môi trường được phân tán khắp mọi điểm

và chung quanh bề mặt tế bào được tiếp xúc với dịch dinh dưỡng.
Ni cấy chìm sử dụng nồi lên men. Nồi lên men được rửa sạch,
rót môi trường mới vào và khử trùng để đảm bảo cho q trình lên
men khơng bị nhiễm. Các cơ thể vi sinh vật tồn tại trong môi trường.
Trong nồi lên men có thiết bị sục khí và thiết bị khuấy giúp cho
khơng khí, mơi trường dinh dưỡng và các tế bào vi sinh vật được
phân phối đều.
Đây là phương pháp sử dụng phổ biến được sử dụng trong
nửa cuối thế kỷ XX cho kết quả lớn với ngành công nghệ vi
sinh.


2.2.2. Ưu điểm và nhược điểm:
Ưu điểm
-Tốn ít mặt bằng trong xây dựng
và lắp đặt dây chuyền.
- Chi phí điện năng, nhân lực và
các khoản phụ cho một đơn vị
sản phẩm thấp.
- Dễ tổ chức được xí nghiệp có
sản lượng lớn.
- Các thiết bị lên men chìm dễ cơ
khí hố, tự động hoá .
- Sử dụng hợp lý các chất dinh
dưỡng của mơi trường, tránh sự
lãng phí chất dinh dưỡng nằm lại
trong khối môi trường chất rắn
mà vi sinh vật khơng sử dụng
được.

Nhược điểm
- Địi hỏi trang bị kĩ thuật cao,
dễ bị nhiễm trùng tồn bộ.
- Trong lên men chìm cần phải
khuấy và sục khí liên tục vì vi
sinh vật chỉ sử dụng được ơxy
hồ tan trong mơi trường.


2.2.3 Ứng dụng:
Nó được ứng dụng phổ biến trong cơng nghệ vi sinh để sản
xuất bánh mì, protein đơn bào, các chế phẩm vi sinh làm phân
bùn, thuốc trừ sâu, các enzyme , các vitamin, các chất kháng
sinh, các chất kích thích sinh học….
Có thể thấy rằng kỹ thuật lên men chìm có rất nhiều ưu điểm
song bên cạnh đó nó cũng có nhiều nhược điểm cần phải chú ý.
Chính vì thế mà chúng ta cần phải lựa chọn các đặc điểm phù
hợp nhất của kỹ thuật này để áp dụng vào sản xuất các sản phẩm
lên men thích hợp, mang lại hiệu quả cao.


2.2.3 Ứng dụng
Sản xuất thuốc trừ sâu sinh học bằng phương pháp lên men
chìm.
Với ưu điểm là ít độc với người và môi trường, các chế phẩm
vi sinh vật dùng trừ sâu hầu như không độc với người và các sinh
vật có ích. Mau phân hủy trong tự nhiên, ít để lại dư lượng độc
trên nông sản… Cho nên việc sản xuất các chế phẩm thuốc trừ
sâu sinh học đang được ưa chuộng hơn, thay thế cho thuốc trừ
sâu hóa học.

2.2.3 Ứng dụng:
Sơ đồ tổng quát quy trình tạo thuốc trừ sâu sinh học:


2.3. KỸ THUẬT LÊN MEN NỔI
2.3.1 Nguyên lý:
Khi nấm men hoạt động, nó sẽ chuyển hóa đường, tạo ra năng
lượng để đáp ứng nhu cầu năng lượng của bản thân nấm men.
Phẩn ứng xảy ra theo hướng hiếu khí(cịn được gọi là hướng hơ
hấp), đường được chuyển hóa theo phản ứng : 
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H20 + 668 kcal


NGUYÊN LIỆU LÊN MEN
• Chất mang : Rơm dạ, cám gạo, cám lúa mì, bã mía…
• Cơ chất: các thành phần sẽ bị biến đổi thành đường, malt,
tinh bột…
• Dưỡng chất: nguồn N, nguồn C, Vitamin, khống chất…
• Vi sinh vật: thường sử dụng nấm men
Saccharomycer ceresiviae


CÁC LOẠI MƠI TRƯỜNG
Mơi trường
tự nhiên

• Sử dụng ngun liệu tự nhiên như bột cám, bã
mía…

• Nguồn C, N , khống, vitamin dồi dào.
• Thành phần khó xác định bất lợi cho vi sinh vật.
Chỉ áp dụng cho sản phẩm u cầu khơng cao.

Mơi
trường
tổng hợp

• Thành phần là các loại hóa chất kết hợp chất
mang.
• Tuy nhiên giá thành cao khơng phù hợp cho sản
xuất

Mơi trường
bán tổng
hợp

• Là mơi trường có chất tự nhiên và hóa học
• Mơi trường phải bổ xung thêm 1,5-2%thạch(aga)


THÀNH PHẦN MƠI TRƯỜNG
Mơi trường gồm vitamin, khống, chất mang, nguồn C, nguồn N và
thành phần cơng nghệ.
Nguồn C
Nguồn N
•Các loại
• Các muối nitrat,
đường như
nguyên liệu

glucoze,sacchar
giàu đạm như
oze,
nước chiết
khoai tây
• các loại
polysacarit như: • Trong một số
tinh bột,
trường hợp sục
celluloze
NH3

Thành phân
cơng nghệ
• Chất đệm
• Chất chống tạo
bọt
• Chất cảm ứng
• Chất ức chế
• Chất xúc tiến


2.3. KỸ THUẬT LÊN MEN BỀ MẶT
2.3.2 Chuẩn bị trước lên men (Upstream)
Gồm 2 nhóm cơng đoạn : chuẩn bị nguyên vật liệu và vi sinh vật.
Nguyên liệu thô, nghiền nhỏ 1-3mm, độ ẩm 55-60%. Rải đều với độ dày 25cm.
Thiết bị phải thanh trùng làm sạch, diện tích khay ni cấy đủ rộng. Buồng
ni có bộ phận gia nhiệt, làm mát.
 Trong quy mô công nghiệp người ta thiết kế các khay nuôi cấy vi sinh vật
theo dạng trồng tầng nhằm tiết kiệm diện tích ni cấy, tăng khả năng sử

dụng oxy khơng khí cho vi sinh vật


2.3. KỸ THUẬT LÊN MEN BỀ MẶT
2.3.3. Lên men

Rỉ đường
Làm trong bằng
H2SO4, Lọc
T =120-125 độ C

Xử lý
Bổ xung N, P
H2O đẻ pH= 4-5

Phối trộn

Dung dịch chiếm
50% V

Cho vào thùng nuôi
cấy
Cấy nấm men

25% so với
lượng cần thu

Canh trường nuôi cấy
S. Cerevisiae bền
nhiệt, sinh sản

nhanh

Ly tâm
Nấm men
Rửa và ly
tâm

Làm lạnh

Ép

Sản phẩm


2.3. KỸ THUẬT LÊN MEN BỀ MẶT
Sau khi kết thúc quá trình lên men, ta thu nhận được dịch
lên men. Dịch này sẽ được tiếp tục xử lý qua một số công đoạn
như:
- Lọc: loại các tạp chất không tan, chuyển về dạng phù hợp
(thí dụ chuyển từ dạng axit sang dạng muối).
- Tinh chế : loại các tạp chất trong bánh men.
- Nghiền : nghiền nhỏ các sản phẩm sang dạng bột mịn.
- Sấy : tách bớt nước có trong sản phẩm.

Nấm men kem

Nấm men ép

Nấm men khô

2.3.5. ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM

Ưu điểm

Nhược điểm

- Có thể tạo được sản phẩm ở dạng rắn
như tương, phô mai…
- Năng suất sản phẩm đạt được cao hơn.
-Cung cấp oxy cho vi sinh vật thuận tiện
hơn, do hàm lượng oxy trong khơng khí
cao hơn
- Chi phí cho cơ chất, dưỡng chất thấp.
Tận dụng nguồn thứ liệu hay phế liệu
của sản xuất nông lâm ngư nghiệp.
- Trang thiết bị đơn giản hơn, đầu tư ít
tốn kém .
- Chi phí năng lượng thấp hơn.
- Vận hành quy trình lên men cũng đơn
giản, khơng địi hỏi trình độ chun mơn
cao.

- Các thơng số của q trình khó theo

dõi và khống chế
- Duy trì chế độ lên men tối ưu trong
suốt thời gian lên men khó thực hiện
được.
- Khó đảo trộn, khó duy trì sự đồng nhất

trong tồn vùng khơng gian lên men.
- Xử lý sau thu hoạch khó khăn hơn so
với lên men trong mơi trường lỏng
- Khó tự động hóa.
- Chi phí lao động chân tay nhiều.


ỨNG DỤNG
Sản xuất acid lactic.
Nguyên liệu thường được dùng là mật rỉ đường. Pha loãng theo tỉ
lệ nước : rỉ = 3 :1, sau đó cho dung dịch chạy qua than hoạt tính để
hấp thụ các chất màu và các tạp chât keo có trong mật rỉ. Làm lỗng
đến nồng độ chất khơ 15% và acid hóa mơi trường bằng acid sulfuric
0,5% so với lượng rỉ đường. Tiếp tục pha lỗng dung dịch xuống cịn
5-10% điều chỉnh pH ngược lại đến 6,3-6,5. Làm nguội dung dịch
xuống 50°C và bơm chúng vào thùng lên men.
Vi khuẩn lactic đã được nuôi cấy riêng lượng men giống chiếm 3-5%
thể tích thùng lên men. Sử dụng vi khuẩn Lactobaccillus denbrueckii
.


2.3.6. Các yếu tố ảnh hưởng
Lượng men
ban đầu

Nồng độ
chất hoà tan

• Mật độ
tối đa

khơng
q 70.
10 ^6.
• Chất
lượng
men

• Nồng
độ chất
hịa tan
trong
dịch
đường
11-12%

Nồng độ pH

Nồng độ oxy

• Nồng độ
pH từ 4,55,5 là mơi
trường
thích hợp
cho vi sinh
vật phát
triển

• Nồng
độ oxy
thấp

tốc độ
lên
men
chậm

Nhiệt độ
• Nhiệt độ
ảnh
hưởng tới
q trình
sinh lý của
vi sinh vật
• Nhiệt độ
thích hợp
15-34 độ
C.

 Để có sản phẩm lên men tốt thì sự tìm hiểu các yếu tố ảnh hưởng
trên là rất quan trọng.


PHẦN THỨ 3 - KẾT LUẬN
Sau quá trình tìm hiểu về các kỹ thuật trong cơng nghệ lên men
thì chúng ta rút ra được kết luận như sau:
 Nghiên cứu một quá trình lên men thực chất là nghiên cứu
các đặc điểm sinh lý – sinh hóa và hoạt động sống của một vi
sinh vật cũng như các đặc điểm sống của nó.
 Các yếu tố ảnh hưởng và động học của tồn bộ q trình này
trong sản xuất cơng nghiệp nhằm đặt hiệu quả cao nhất, đáp
ứng được yêu cầu của thị trường.

 Hiểu được ưu nhược điểm của từng kỹ thuật giúp phát huy và
hạn chế từng phương pháp.
 Biết một số ứng dụng của nấm men trong đời sống.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
 

1. PGS.TS Ngô Xuân Mạnh(chủ biên), giáo trình Cơng nghệ sinh học thực phẩm,
Nxb Đại học Nơng nghiệp Hà Nội, 2013
2. PGS.TS Lương Đức Phẩm, giáo trình Công nghệ lên men, Nxb giáo dục Việt
Nam, 2010
3. Lương Nguyễn, Bài ứng dụng chế phẩm sinh học trong thuốc trừ sâu, ngày cập
nhật 19/06/2012, ngày truy
cập cuối 20/03/2016
4. Nguyenthixuannu08100621, Kỹ thuật lên men, ngày cập nhật 20h51 ngày
03/03/2011,
5. ngày truy cập cuối
19/03/2016
/>Lần cuối vào ngày 18/10/2015.Ngày tham khảo 29/2/2016