BÁO CÁO MÔN HỌC: Thực tập quá trình thiết bị công nghệ Sinh học 2

-Chọn thông số lỹ thuật của quá trình sấy chân không là 45 – 550C: vì đây là nhiệt độ thích hợp nhằm giữ các hoạt tính sinh học của sản phẩm chế phẩm Probiotic không bị thay đổi tính chấ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

- -BÁO CÁO MÔN HỌC

THỰC TẬP QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ

CÔNG NGHỆ SINH HỌC 2

Nhóm Q2, tổ 7:

Bình Dương – Năm 2014

BÀI 1: ỨNG DỤNG BỂ LÊN MEN (BIO REACTOR) SẢN XUẤT PROBIOTIC TỪ

VI KHUẨN BACILLUS SUBTILIS

I.Quy trình sản xuất Probiotic từ vi khuẩn Bacillus subtilis

1.Quy trình sản xuất

2.Quy trình công nghệ

-Dịch lên men được ly tâm 3000 – 4000 rpm trong 10 phút, thu cắn

-Tiến hành phương pháp sấy chân không:

+Sấy chân không: trộn với phụ gia và sấy bằng máy sấy chân không Cho mẫu đã trộn với phụ gia sấy chân không ở nhiệt độ 45 – 550C đến khi sản phẩm đạt yêu cầu

+Kết thức quá trình sấy chân không: tắt bơm chân không, mở van áp suất để hồi phục áp suất trong buồng sấy, đến khi áp suất cân bằng với áp suất môi trường thi lấy mẫu và tắt máy

-Kiểm tra, xác định mật độ bào tử Bacillus/g chế phẩm và tạp nhiễm của chế phẩm bằng phương pháp đo quang phổ hấp thụ độ đục bước sóng 550 – 610 nm qua đường chuẩn xây dựng

II.Tường trình kết quả và bàn luận

Chế phẩm

Probiotic

Sấy chân không

Ly tâm

Dịch lên men

Nước

Nước

1.Giải thích các thông số kỹ thuật:

-Chọn thông số kỹ thuật của quá trình lý tâm là 3000 – 4000 rpm trong 10 phút: vì ở điều kiện này có khả năng tách sinh khối vi sinh vật khỏi dịch lên men với hiệu suất mong muốn

-Chọn thông số lỹ thuật của quá trình sấy chân không là 45 – 550C: vì đây là nhiệt độ thích hợp nhằm giữ các hoạt tính sinh học của sản phẩm chế phẩm Probiotic không bị thay đổi tính chất

2.Dùng phương pháp sấy chân không với các sản phẩm chế phẩm Probiotic thay vì sử

dụng các phương pháp sấy khác vì:

-Sản phẩm chế phẩm Probiotic có hoạt tính sinh học (dễ bị biến đổi tính chất khi gặp

nhiệt độ cao), mà phương pháp sấy chân không là phương pháp tách ẩm ra khỏi sản phẩm

ở điều kiện áp suất thấp, nhiệt độ sấy thấp (dưới 550C) VÌ vậy, dùng phương pháp sấy

chân không với các sản phẩm chế phẩm Probiotic là phù hợp nhất.

3.So sánh sấy chân không, sấy thường (sấy đối lưu) và sấy thăng hoa:

-Giống nhau: sấy chân không/sấy thường (sấy đối lưu)/sấy thăng hoa là phương pháp tách ẩm ra khỏi sản phẩm nhằm tránh hư hỏng trong quá trình bảo quản, tăng độ bền cho sản phẩm, giảm trọng lượng, giảm chi phí chuyên chở và động thời cũng làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm

-Khác nhau:

+Sấy thăng hoa là phương pháp tách ẩm ra khỏi sản phẩm bằng cách thang hoa, nghĩa là chuyển ẩm thẳng từ pha rắn sang pha hơi mà không qua trạng thái lỏng

+Sấy chân không là phương pháp tách ẩm ra khỏi sản phẩm ở điều kiện áp suất thấp, nhiệt độ sấy thấp (dưới 550C)

+Sấy thường (sấy đối lưu) là phương pháp tách ẩm ra khỏi sản phẩm bằng cách cấp nhiệt cho ẩm bay hơi, trong đó cả 2 quá trình truyền nhiệt và truyền ẩm đều được thực hiện bằng phương pháp đối lưu

III.Câu hỏi trọng tâm

1.Các giai đoạn trong đường cong sinh trưởng của vi sinh vật – Giai đoạn thích hợp nhất

để thu nhận sinh khối vi sinh vật:

-Đường cong sinh trưởng của vi sinh vật được chia làm 4 giai đoạn:

+Giai đoạn tiềm phát (Lag phase)

+Giai đoạn logarit (Log phase)

+Giai đoạn ổn định (Stationary phase)

+Giai đoạn tử vong (Death phase)

-Giai đoạn thích hợp để thu nhận sinh khối vi sinh vật là giai đoạn ổn định (Stationary phase) vì:

+Trong pha này quần thể vi sinh vật ở trạng thái cân bằng động Tổng số tế bào mới sinh

ra bao giờ cũng gần bằng tổng số tế bào chết đi

+Các chất dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy giảm một cách rõ rệt Các chất tạo ra do quá trình trao đổi chất được tích luỹ trong môi trường rất lớn

+Sinh khối chung trong pha này đạt được là cao nhất trong quá trình nuôi cấy

2.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nuôi cấy vi sinh vật:

-Các yếu tố lý học:

+Nhiệt độ

+Độ ẩm

+Ánh sáng

+Tia tử ngoại, tia phóng xạ, tia Roentghen

+Chất hòa tan

-Các yếu tố hóa học:

+pH (Nồng độ H+)

+Các chất độc, chất diệt khuẩn

+Các sản phẩm trao đổi chất

-Các yếu tố sinh học:

+Quan hệ cộng sinh

+Quan hệ đối kháng

+Quan hệ ký sinh

3.Dựa vào phương pháp và điều kiện lên men, các quá trình lên men được chia làm 2 nhóm:

-Lên men kị khí (Lên men ở điều kiện thiếu/không có oxy)

-Lên men hiếu khí (Lên men ở điều kiện có đầy đủ khí oxy)

4.Mục đích của quá trình sấy – Phân biệt các phương pháp sấy:

-Quá trình sấy nhằm mục đích: tránh hư hỏng trong quá trình bảo quản, tăng độ bền cho sản phẩm, giảm trọng lượng, giảm chi phí chuyên chở và động thời cũng làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm

-Phân biệt các phương pháp sấy:

+Sấy thăng hoa là phương pháp tách ẩm ra khỏi sản phẩm bằng cách thang hoa, nghĩa là chuyển ẩm thẳng từ pha rắn sang pha hơi mà không qua trạng thái lỏng

+Sấy chân không là phương pháp tách ẩm ra khỏi sản phẩm ở điều kiện áp suất thấp, nhiệt độ sấy thấp (dưới 550C)

+Sấy thường (sấy đối lưu) là phương pháp tách ẩm ra khỏi sản phẩm bằng cách cấp nhiệt cho ẩm bay hơi, trong đó cả 2 quá trình truyền nhiệt và truyền ẩm đều được thực hiện bằng phương pháp đối lưu

5.Định nghĩa quá trình ly tâm – Phân loại máy ly tâm theo phương pháp:

-Ly tâm là quá trình sử dụng lực ly tâm để phân riêng các cấu tử có khối luộng riêng khác nhau Sự khác biệt khối lượng riêng càng lớn thì quá trình phân riêng được thực hiện càng dễ dàng

-Theo phương pháp máy ly tâm được chia làm 2 loại:

+Máy ly tâm lọc

+Máy ly tâm lắng

BÀI 3: ỨNG DỤNG CỦA THIẾT BỊ SẢN XUẤT SẢN PHẨM NƯỚC UỐNG

KHÔNG CỒN

I Quy Trình Xử Lý Lá Nha Đam

Mô tả

- Nha đam sau khi làm sạch và bỏ vỏ, cắt thành hạt sẽ được ngâm trong CaCl2 (1.0%/15p)

có tác dụng định hình hạt nha đam đồng thời làm cho hạt nha đam giòn dai hơn, ngon hơn

- Sau đó đem chần ở 800C trong 3 phút giai đoạn này giúp loại bỏ chất nhớt của hạt nha đam để đẩy nhanh quá trình thẩm thấu ở giai đoạn ngâm đường tiếp theo, ngoài ra việc loại bỏ chất nhớt còn làm tăng độ ngon giòn của hạt nha đam khi ăn

-Ngâm đường với tỉ lệ 1:3 và nồng độ ngân đường ngâm 20% Đây là tỉ lệ thích hợp để hạt nha đam thâm thấu đường sao cho tỉ trọng của hạt với dung dịch nước rong biển đã pha với đường tiến về gần giá trị 0 nhất để đạt trạng thái lơ lửng( thời gian lắng lâu dài nhất) của hạt nha đam trong dung dich

Lá nha đam

Lá hư Phân loại và lựa chọn

Vỏ Cắt bỏ vỏ

Cắt thành hạt

Ngâm CaCl2(1.0%/15p)

Chần (800C/3p)

Ngâm đường (tỉ lệ nha đam nước (1:3), nồng độ đường ngâm

20%)

Nha đam

II Sơ Đồ Quy Trình Sử Lý Nước Rong Biển Nha Đam

Mô Tả:

- Rong mơ được xử lý và rửa sạch được đem ngâm 60 phút, tỷ lệ rong : nước là 1:60 (w/ w) sau đó tiếp tục ngâm với dung dịch acid acetic 1% trong 30 phút, tỷ lệ rong nước trong giai đoạn ngâm khử tanh là 1:30 (w/w)

- Sau thời gian ngâm, được đem rửa trung tính và xả nước tiếp tục đem nấu chiết ở

1000C trong 20 phút, tỷ lệ rong : nước là 1 : 50

- Dung dịch sau khi chiết được đem lọc thô, lọc tinh, rồi phối trộn

- Nâng nhiệt để đóng chai giúp bài khí loại bỏ các vi sinh vật

Rong mơ

Ngâm –xử lý (1h, tỉ lệ rong : nước

(1:60)) Ngâm – khử tanh ( Acid acetic 1%, 30p, rong nước

(1:30)) Rửa trung tính Nấu chiết dịch rong ( 1000C, 20p,rong : nước (1:50))

Lọc

Nha đam

Đường phụ

gia tạo cấu

túc

Phối trộn Nâng nhiệt Rót chai, ghép nắp Thanh trùng

Làm nguội Bảo ôn

Sản phẩm

III Mục đích sử dụng chất phụ gia cấu trúc

a.Pectin:

- Các Pectin và Acid pectin có nhóm hydroxyl (-OH) nên có khả năng tạo hydrat hóa cao

- Các phân tử pectin mang điện tích ấm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau và tăng độ nhớt cho dung dịch

- Pectin là chất tạo gel quan trọng nhất được sử dụng để tạo cấu trúc gel cho thực

phẩm.Ngoài ra còn được sử dụng ở những thực phẩm cần có sự ổn định nhiều pha hoặc trong các sản phẩm cuối hoặc ở một giai đoạn tức thời trong quy trình sản xuất

b Xanthan gum

-Là dẫn xuất thu được trong quá trình lên men của vsv chủng xanthomonas vs tinh khiết bằng còn isopropyl

- Được dùng trong chế biến thực phẩm với mục đích tạo ổn định , tạo nhũ tương , tăng

độ dày, tăng bọt , chịu được nhiệt

c cacboxymethycellulose

- Hợp chất bao gồm nhiều chất như : methyl cellulose ( E461), hydroxypropyl

cellulose (E463), hydroxypropyl methyl cellulose (E464), methyl cenlulose (E466) hay gọi tắt là CMC

-Mục đích sử dụng CMC như chất tạo gel, làm dày, làm ổn định, làm chậm sự kết tinh đường trong sản xuất các sản phẩm bánh bích quy, sữa , thịt , đò hộp, mì, mì ăn liền

- Công nghệ sử dụng trong thực phẩm: carboxy methyl cellulose nên được phân tán trong nước nóng và làm lạnh để hydrate hóa các polysaccharide, giúp cắt các polymer trọng lượng phân tử cao thành polymer trọng lượng phân tử thấp để giảm độ nhớt

IV

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thanh trùng

- Hệ vi sinh trong thực phẩm

+ Cần quan tâm đến tên loài vi sinh vật bị nhiễm và mức độ của chúng trong thực phẩm

+ Nếu các loài vi sinh vật thuộc nhóm ưa nhiệt thì chế độ tuyệt trùng cần phải nghiêm ngặt

+ mật độ vi sinh vật trong mẫu ban đầu càng cao thì phải tăng nhiệt độ và thời gian xủa

lý để đảm bảo sản phẩm có xác suất tái nhiễm thấp

+ Khả năng chịu nhiệt của 1 loài vi sinh vật thường được đánh giá dựa trên giá trị “ thời gian phá hủy thập phân

- Trang thái vật lí của thực phẩm

+ Thực phẩm có phần lỏng và phần đặc thì truyeeng nhiệt theo hai cách : đối lưu và dẫn nhiệt

+ Thực phẩm lỏng: có độ nhớt thấp và tỉ trọng nhỏ, hệ số truyền nhiệt cao gơn thực phẩm răn.Hàm lượng chất khô, độ nhớt ảnh hưởng đến hệ số truyền nhiệt

- Thành phần hóa học thực phẩm ( Lipid, độ acid(chỉ số pH), nồng độn đường và

muối, )

- Phương pháp thanh trùng tiệt trùng

+ Xử lí sản phẩm trong bao bì : Sản phẩm được rót vào bao bì và đóng nắp trước khi đem đi thanh trùng tuyệt trùng Vật liệu bao bì có thể là kim loại (nhôm), thủy tinh hoặc plastic

+ Xử lí thực phẩm ngoài bao bì : Được xử dụng cho thực phẩm dạng lỏng có mục đích gia nhiệt, giữ nhiệt và làm nguội

V

So sánh quá trình thanh trùng và t i ệt trùng

a.Giống nhau:

-Đều là quá trình làm tiêu diệt những vi sinh vật gây hại như vi khuẩn, virus, nấm

mem,nấm mốc…trong sản phẩm( luôn là chất lỏng)

- Kéo dài thời gian bảo quản của thực phẩm

b Khác nhau:

- Thanh trùng :

+ Nhiệt độ thanh trùng khoảng 60-900C , thời gian thanh trùng tùy thuộc tính chất của sản phẩm thông thường từ 20-30 phút

+ quá trình thanh trùng chỉ làm giảm hoặc bất hoạt vi sinh vật không mong muốn trong sản phẩm

+ Không làm ảnh hưởng đến mùi vị, hương thơm, màu sắc, độ trong…và không tạo ra mùi vị không mong muốn cho sản phẩm

-Tiệt trùng:

+ Nhiệt độ tiệt trùng khoảng 1210C.Thời gian tiệt trùng phụ thuộc vào mật độ vi sinh vật, loài vi sinh vật, đặc tính ban đầu của mẫu…

+ quá trình tiệt trùng làm nóng sản phẩm lên đến một nhiệt độ nhất định trong một

khoảng thời gian xác định sau đó làm lạnh đột ngột.quá trình này dùng để loại trừ hoặc tiêu diệt tất các sự sống bao gồm các tác nhân gây truyền nhiễm như : nấm, vi khuẩn, các bào tử hiện diện trên bề mặt hay bên trong sản phẩm

+ Việc sử dụng phương pháp tiệt trùng để tiệt trùng sản phẩm theo quy mô thương mại khổng phải là phổ biến vì nó làm ảnh hưởng xấu đến mùi vị và chất lượng sản phẩm.Một

số thực phẩm , chẳng hạn như bơ sữa, có thể được làm nống già để đảm bảo các vi sinh vật gây bệnh bị tiêu diệt

BÀI 4 : ỨNG DỤNG QUANG PHỔ UV-VIS TRONG XÁC ĐỊNH MẬT ĐÔ

TẾ BÀO VI KHUẨN

I Dựa vào nguyên lý và thực nghiệm, mô tả cách vận hành các thiết bị sử dụng trong quy trình:

1 Mấy đo quang phổ:

- Máy quang phổ có hai kiểu là có một chùm sáng hoặc có hai chùm sáng

+ Máy quang phổ một chùm sáng chỉ đo được 1 cuvet, khi đo phải đo mẫu trắng, điều chỉnh máu ghi về zero rồi mới đo mẫu thật

+ Máy quang phổ hai chùm sáng đo được mẫu thật song song với mẫu trắng

- Ở thí nghiệm bài này chúng sử dụng máy đo quang phổ một chùm sáng

* Cách vận hành máy đo quang phổ một chùm sáng

bước 1: Chuẩn bị mẫu đo

Tiến hành pha loảng dịch huyền phù bacillus subtilis nồng độ 107 ra các nồng

độ 10, 20, 30, 40, 50, 60 lần

bước 2: Tìm bước sóng và chọn cuvet

Trong thí nghiệm này đo bước sóng ở vùng thấy được là 600nm và sử dụng cuvet nhựa.( ngoài ra có thể sử dụng cuvet thạch anh hay cuvet thủy tinh)

bước 3: Đo mẫu trắng và điều chỉnh máy ghi về zero

bước 4: Tiến hành đo quang phổ hấp thụ

- Lưu ý trước khi đo và giữa các lần đo ở các nồng độ khác nhau cần chán qua cuvet bằng dịch huyền phụ có nồng độ cần đo trước rồi mới tiến hành đo

- Để cuvet đúng hướng với chùm sáng của máy quang phổ

2 Tủ sấy:

Chủng bacillus subtilis sau khi được lên men hiếu khí được tiến hành thu bào tử bắng

phương pháp sấy khô hoặc đông khô

- Sấy khô: Vật thể được gia nhiệt để đưa nhiệt độ lên đến nhiệt độ bão hòa ứng với phân áp suất của hơi nước trên bề mặt vật thể Vật thể được cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm Quá trình sấy là quá trình truyền ẩm từ trọng vật sấy ra bề mặt vật sấy, quá trình truyền hơi ẩm từ bề mặt vật sấy ra bên ngoài môi trường

- Đông khô: làm đông lạnh mẫu trước sau đó mẫu sẽ được tiến hành đông khô ở nhiệt

độ và áp suất thấp, ở điều kiện này các tinh thể nước sẽ thăng hoa, mà không qua trạng thái hơi

II Mô tả cách tính mật độ bacillus subtilis bổ sung.

- Lấy 10g bacillus subtilis chia làm 2 phần 5g.

- Lấy 5g đem thử với 300ml nước để xác định phần trăm hàn lượng hạt nêm, muối và đường

- Sau khi xác định được hàm lượng phần trăm ta tính lượng hạt nêm, muối và đường cần bổ sung vào 5g gia vị để pha mì gói với 150ml nước rồi suy ra được lượng

bacillus subtilis và Probiotic.

 Xác định lượng Probiotic

- Sau khi tiến hành đo OD dịch huyền phù bacillus subtilis ở các nồng độ pha loảng ta dựng đồ thị mật độ bacillus subtilis.

- Lấy 0.1g Probiotic đem pha loảng ở cách nồng đọ 10, 100, 1000 lần rồi tiến hành đo

OD thì thấy ở nồng độ pha loảng 100 lần thì giá trị OD nằm trong khoảng thuộc đồ

thị mật độ bacillus subtilis Từ đồ thị ta suy ra được giá trị mật độ đem nhân với độ pha loảng ta được giá trị mật độ bacillus subtilis ở 0.1g Probiotic.

- Mật độ yêu cầu của thí nghiệm là 4.104 CFU/1g vậy trong 5g mật độ yêu cầu cần là 20.104CFU

- Vậy tam suất ta suy ra được lượng Probiotic cần bổ sung vào 5g gia vị

III Nêu các yếu tố chính gây sai số kết quả khi thao tác máy quang phổ hấp thụ? Giải thích.

1 Nồng độ mẫu:

Nồng độ mẫu pha không chính xác sẻ ảnh hưởng đến kết quả đo vì nếu nồng độ pha cao thì mật độ vật chất tăng kết đo tăng và ngược lại

2 Bước sóng của chùm sáng tới và chọn cuvet phù hợp:

Cần xác định chính xác bước sóng có độ hấp thụ cực đại để đo mẫu và loại cuvet phù hợp với vùng ánh sáng

3 Thao tác trong quá trình đo:

Tháo tác đo rất quan trọng vì nếu tháo tác không đúng thì kết quả đo sẽ không chính xác Ví dụ nếu trong quá trong quá trình đo mà để nồng độ của mẫu này còn trong cuvet rồi đo mẫu có nồng đọ khác cũng ảnh hưởng làm sai kết quả hoặc nếu để vị trí cuvet không đúng với hướng của chùm tia sáng tới thì kết quả cũng sai hay việc lâu cuvet không được sạch để bám bụi bẩn cũng ảnh huongr đến kết quả đo…

BÀI 5: ỨNG DỤNG THIẾT BỊ SẢN XUẤT SẢN PHẨM CHẤT CHIẾT NẤM MEN VÀ NƯỚC CHẤM

GIÀU ĐẠM

I QUY TRÌNH

Phá vỡ tế bào Thu sinh khối Nuôi cấy Nấm men

Thu dịch

Cô quay

Chiết xuất