Tiểu luận - Đề tài : Lên men sản xuất

PowerPoint Presentation II • KIỂM SOÁT CÁC ĐIỀU KIỆN TRONG LÊN MEN SẢN XUẤT IIII • TỐI ƯU HÓA QUI TRÌNH LÊN MEN SẢN XUẤT IIIIII • PHÂN TÍCH RỦI RO VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC TRONG QUI TRÌNH LÊN MEN SẢ[.]

LÊN MEN SẢN XUẤT I II III • KIỂM SỐT CÁC ĐIỀU KIỆN TRONG LÊN MEN SẢN XUẤT • TỐI ƯU HĨA QUI TRÌNH LÊN MEN SẢN XUẤT • PHÂN TÍCH RỦI RO VÀ CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC TRONG QUI TRÌNH LÊN MEN SẢN XUẤT pH Nhiệt độ KIỂM SỐT Hàm lượng oxy hịa tan Tốc độ bổ sung môi trường Nhiệt độ  Tùy vào đặc điểm sinh lý chủng VSV nuôi cấy  đảm bảo nhiệt độ tối ưu chúng  Trong giai đoạn ni cấy  nhiệt độ thay đổi Nhiệt độ Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu số lồi vi sinh vật Nhóm Ưa lạnh(Psychrophiles) Chịu lạnh(Psychrotroph) Ưa ấm(Mesophile) Ưa nhiệt(Thermophile) Ưa nhiệt cao (Hyperthermophile) Nhiệt độ tối ưu Sinh trưởng tốt 150C hay thấp Có thể sinh trưởng 0-70C sinh trưởng tốt 20-300C, cịn sinh trưởng khoảng 350C Sinh trưởng tốt 25-450C Có thể sinh trưởng nhiệt độ 550C cao hơn, nhiệt độ thích hợp thường 55 650C Thích hợp phát triển nhiệt độ 80 khoảng 1130C Nhiệt độ  Để kiểm soát nhiệt độ thích hợp cho ni cấy  cần giải nhiệt cho nồi lên men  dạng thiết bị giải nhiệt thường dùng cho nồi lên men: Dạng ống vịng xoắn (coil) Dạng bó ống (tube set) Gắn bên nồi lên men Dạng áo (jacket) Bao bên nồi lên men Hệ thống điều khiển nhiệt độ Hệnhiệt thốngtựlàm lạnh Bộ cảm biến Thiếtđộng, bị traođiều đổinước nhiệtgiải khiển vannhiệt đóng, mở Bơm cung cấp nước giải nhiệt pH  pH gây biến tính khơng thuận nghịch protein ảnh hưởng đến khả vận chuyển qua màng  VSV nhạy cảm với thay đổi pH môi trường  Tác nhân điều chỉnh pH: acid base  Yêu cầu tác nhân điều chỉnh pH: ►Rẻ tiền ►Dễ hấp thụ ►Không làm thay đổi đáng kể thể tích dịch lên men ►Khơng làm tăng áp suất thẩm thấu MT pH Hệ thống điều chỉnh pH lên men sản xuất Hàm lượng oxy hòa tan ■ Vai trị oxy q trình lên men VSV hiếu khí cần oxy để hơ hấp : Carbon & energy source Biomass Nitrogen source Product Other requirements Carbonic Oxy Water Phá vỡ trình trao đổi chất tế bào Hàm lượng oxy hòa tan ■ Trong lên men nhu cầu oxy hòa tan phụ thuộc - Hoạt động hô hấp VSV - Nhiệt độ ni cấy ( độ hịa tan oxy giảm hai lần nhiệt độ tăng từ 30-37 độ C) - Nồng độ chất hợp phần (nồng độ sinh khối) - Độ nhớt môi trường Vi sinh vật sử dụng oxy mơi trường lỏng Oxy hịa tan nước (dung mơi) thường Cần bổ sung oxy trình lên men diễn Tốc độ bổ sung môi trường dinh dưỡng  Tại phải bổ sung mơi trường dinh dưỡng q trình lên men?  Tăng lượng sinh khối tham gia vào trình sinh tổng hợp sản phẩm, kéo dài thời gian nuôi cấy, tăng nồng độ sản phẩm  Trong môi trường nuôi cấy ban đầu nồng độ chất giới hạn mức phù hợp, không cao  hạn chế ảnh hưởng áp suất thẩm thấu lên VSV  Tăng hiệu suất sản xuất giới hạn hình thành sản phẩm phụ Tùy theo đặc điểm loại lên men có phương pháp nạp bổ sung nguyên liệu kiểm soát khác Tốc độ bổ sung môi trường dinh dưỡng Vấn đề đặt ra:  Phải trì hàm lượng chất dinh dưỡng môi trường lên men không thừa thiếu  Ví dụ: Sản xuất acid glutamic công nghiệp: Tốc độ nạp glucose cao => VK đồng hóa glucose với tốc độ cao sử dụng nhiều Oxi => Thiếu hụt Oxi dịch nuôi cấy => Tạo sản phẩm phụ (acid lactic, …) => Giảm hiệu suất lên men ảnh hưởng tới hoạt tính chủng Tùy theo đặc điểm loại lên men có phương pháp nạp bổ sung nguyên liệu kiểm soát khác Tốc độ bổ sung môi trường dinh dưỡng Một số yêu cầu ■ Chỉ nạp bổ sung đủ theo nhu cầu sử dụng  Không nạp thừa => thiếu Oxi cung cấp  Không nạp thiếu => Hạn chế tốc độ tăng trưởng sản xuất chủng  Nồng độ gây ức chế số thành phần môi trường Tốc độ bổ sung môi trường dinh dưỡng  Các phương pháp bổ sung: Bổ sung liên tục  Nạp mơi trường với tốc độ thích hợp theo nhu cầu dinh dưỡng VSV Bổ sung gián đoạn  Nạp môi trường với số lần định  kiểu bổ sung: Tốc độ cố định; Tốc độ tăng dần; Tốc độ hàm mũ  Lượng bổ sung lần sau thường cao lần trước cao nhu cầu sử dụng VSV  Dựa vào dấu hiệu gián tiếp (Hàm lượng Oxi hòa tan, …)  điều chỉnh tốc độ  Dựa vào dấu hiệu gián tiếp (Hàm lượng Oxi hòa tan, …)  điều chỉnh tốc độ Tốc độ bổ sung môi trường dinh dưỡng  Ưu điểm BỔ SUNG LIÊN TỤC BỔ SUNG GIÁN ĐOẠN  Đáp ứng tốt nhu cầu dinh dưỡng VSV  Đơn giản, dễ thực  Duy trì tốt cân hàm lượng chất suốt q trình lên men  Khó thực  Nhược điểm  Cần hệ thống thiết bị đại  Nhân viên có trình độ tay nghề cao  Ít tốn (Thời gian công sức)  Lượng bổ sung lần sau thường cao lần trước => Nồng độ chất thay đổi đột ngột => Có thể gây sốc cho tế bào Tăng tốc độ tăng trưởng đặc trưng Rút ngắn pha Lag TỐI ƯU Bổ sung chất Rút ngắn pha Lag ■ Các yếu tố ảnh hưởng đến Lag phase: ► Từ ► thân VSV Tính chất MT Đường cong sinh trưởng hệ thống kín (Theo sách Prescott, Harley Klein)