PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN TRÊN MÔI TRƯỜNG RẮN VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN

Khái quát lên men môi trường rắn Cấy vi sinh vật lên bề mặt của vật thể rắn ẩm. Vật thể này có thể là dưỡng chất, cơ chất hay giá thể đã được tẩm, thấm cơ chất, dưỡng chất. Vi sinh vật phát triển sẽ lấy những chất dinh dưỡng trong môi trường và sử dụng oxygen phân tử của không khí để hô hấp Một số thiết bị dùng trong lên men môi trường rắn: Nạp môi trường dinh dưỡng đã cấy và tiệt trùng vào lô đầu của thiết bị. Các cửa 5 để nạp môi trường dinh dưỡng và tháo thành phẩm.môi trường được trộn đều và phân bổ khắp diện tích của tấm đột lỗ 8 nhờ cơ cấu đảo trộn. Sau khi ép môi trường vào tường và nạo môi trường bị dính thì pha đầu kết thúc. Tấm 8 quay làm cho canh trường rơi xuống lô thứ 2 và phân bố trên các tấm đột lỗ nhờ cơ cấu chuyển đảo. Cứ như vậy cho đến lô cuối cùng. Qua 36-48h tháo thành phẩm qua phần nón của dung lượng nhờ bộ chuyển đổi Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men Nhiệt độ Độ ẩm pH Oxy Sự tạo thành bọt

Đề tài:

Nhóm 2 GVHD: TRẦN THỊ MINH HÀ

PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN LÊN MEN TRÊN MÔI TRƯỜNG RẮN

VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN

6.Hiền

KHÁI QUÁT LÊN MEN

MÔI TRƯỜNG RẮN

• Cấy vi sinh vật lên bề mặt của vật thể rắn

ẩm Vật thể này có thể là dưỡng chất, cơ chất hay giá thể đã được tẩm, thấm cơ

chất, dưỡng chất

• Vi sinh vật phát triển sẽ lấy những chất

dinh dưỡng trong môi trường và sử dụng oxygen phân tử của không khí để hô hấp

KHÁI QUÁT

• Áp dụng: thích hợp cho quá trình nuôi

cấy nấm mốc, một số xạ khuẩn và vi khuẩn.

• Môi trường rắn thường là các

nguyên liệu tự nhiên như cám, gạo

tấm, ngô, bã bia, bã củ cải đường,

khoai tây, lõi ngô… hoặc hỗn hợp

những nguyên liệu này

 Điều kiện để vi sinh vật phát triển

tốt:

- Lớp môi trường rắn cần phải mỏng

( khoảng 2 - 5 cm ).

- Để đảm bảo đủ các chất dinh dưỡng

trong môi trường người ta có thể bổ sung

các nguồn N, P, K hoặc các chất sinh

trưởng (nước khoai tây, cao ngô,…).

- Độ ẩm môi trường khoảng 55 - 60%.

- Cần thông gió, phun mù hoặc làm ẩm

trực tiếp để độ ẩm không khí đạt 90%

Quy trình lên men

Giống vi sinh vật hiếu khí sau khi cấy sẽ phát triển trên bề mặt và dần dần lan xuống phía dưới theo các kẽ hở giữa các cấu tử thành phần môi trường Vi sinh vật sử dụng ôxy của không khí để hô hấp đồng thời thải CO2 ra môi trường xung quanh và toả nhiệt

Việc nuôi được tiến hành trên các khay phẳng xếp chồng lên nhau

và ủ trong các buồng chứa vô trùng đóng kín, giống được cấy vào bằng cách thổi bào tử và bên trong buồng chứa Hoặc nuôi hệ sợi nấm trên các cơ chất rắn như lúa mì, cám hoặc lúa nước trong các

thùng quay chậm.

So sánh với lên men trong môi trường lỏng Một số ưu thế sau :

 Có thể tạo được sản phẩm ở dạng rắn

Đây là trường hợp của nhiều sản phẩm

thực phẩm truyền thống như tương, phô mai

 Năng suất sản phẩm đạt được cao hơn

 Trang thiết bị đơn giản hơn, đầu tư ít tốn

kém hơn

 Chi phí năng lượng thấp hơn

 Việc cung cấp oxy cho vi sinh vật thuận tiện hơn, do

hàm lượng oxy trong không khí cao hơn nhiều so với hàm lượng oxy hòa tan trong dịch lên men, diện tích tiếp xúc của vi sinh vật với không khí trong môi

trường rắn cũng cao hơn sự tiếp xúc của vi sinh vật với bọt khí trong môi trường lỏng

 Vận hành quy trình lên men cũng đơn giản hơn,

không đòi hỏi trình độ chuyên môn cao.

Các mặt hạn chế :

 Các thông số của quá trình lên men khó theo dõi và

khống chế hơn Vì thế việc duy trì chế độ lên men tối ưu trong suốt thời gian lên men khó thực hiện được.

 Sự đảo trộn khó, dẫn đến việc khó duy trì sự đồng

nhất trong toàn vùng không gian lên men.

 Trong nhiều trường hợp, việc xử lý sau thu hoạch

khó khăn hơn so với lên men trong môi trường lỏng Thí dụ khó phân riêng sản phẩm hơn.

 Sự hiểu biết của chúng ta về phương pháp lên men

này còn hạn chế.

Ưu điểm :

• Năng suất sản phẩm cao.

• Việc cung cấp oxy cho vi sinh vật thuận tiện hơn (do hàm lượng oxy trong không khí cao hơn nhiều so với hàm

lượng oxy hòa tan trong dịch lên men).

• Chi phí cho cơ chất, dưỡng chất thấp Ta có thể tận dụng nguồn thứ liệu hay phế liệu của sản xuất nông lâm ngư nghiệp bã mía, bã trà, cám bột mì, dăm bào, mạt cưa,…

• Trang thiết bị đơn giản, đầu tư ít tốn kém.

• Chi phí năng lượng thấp.

• Vận hành quy trình lên men đơn giản, không đòi hỏi trình

độ chuyên môn cao.

• Sự đảo trộn khó, dẫn đến việc khó duy trì sự

đồng nhất trong toàn vùng không gian lên men

• Khó phân riêng sản phẩm

MỘT SỐ THIẾT BỊ DÙNG TRONG LÊN MEN MÔI

TRƯỜNG RẮN

Thiết bị để nuôi cấy vi sinh vật dạng bản

mỏng.

Nguyên lí hoạt động

Nạp môi trường dinh dưỡng đã cấy và tiệt trùng vào lô đầu của thiết bị Các cửa 5 để nạp môi

trường dinh dưỡng và tháo thành phẩm.môi

trường được trộn đều và phân bổ khắp diện tích của tấm đột lỗ 8 nhờ cơ cấu đảo trộn

Sau khi ép môi trường vào tường và nạo môi

trường bị dính thì pha đầu kết thúc Tấm 8 quay làm cho canh trường rơi xuống lô thứ 2 và phân

bố trên các tấm đột lỗ nhờ cơ cấu chuyển đảo

Cứ như vậy cho đến lô cuối cùng Qua 36-48h tháo thành phẩm qua phần nón của dung lượng nhờ bộ chuyển đổi

• Ưu điểm:

 Thiết bị hoạt động đơn giản.

 Năng suất cao.

Sản phẩm tháo ra dễ dàng.

• Nhược điểm:

Tốn nhiều thời gian

khó làm sạch.

Thiết bị dạng tháp

Nguyên lí hoạt động:

Nạp môi trường tiệt trùng đã được cấy

giống qua cửa 14 vào thiết bị và được phân

bổ đều trên các đột lỗ 16 kết thúc pha đầu các tấm đột lỗ chuyển vào vị trí đứng Môi trường rơi vào khoang hai và được gạt

thành lớp đều.

Khoang đầu lại được nạp vào lô mới Sau 36h dỡ canh trường và đưa gia công tiếp

theo Thực hiện liên tục Không khí đưa

vào thiết bị để vsv hô hấp

• Ưu điểm:

 Tăng chiều cao của lớp môi trường.

 Năng suất cao.

Thiết bị nuôi cấy vsv trên môi trường rắn

dạng rung

Khung thùng chứa Thùng chứa cám

Nồi tiệt trùng rung Dẫn động rung

Nồi tiệt trùng

Đoạn ống nạp môi trường dinh dưỡng

đã được tiệt trùng

Băng tải rung dạng vít

Dẫn động

Ống nạp môi trường đến băng rung thứ

hai

Ống nạp môi trường đến băng rung thứ ba Ống nạp môi trường đến

băng rung thứ tư

• Bản chất của phương pháp :

Trong quá trình nuôi cấy môi trường dinh dưỡng

ở trong b ph n v n chuyển có những tính chất ộ ậ ậ

đ c trưng (trở nên linh đ ng hơn, h ặ ộ ệ số ma sát giảm và sức cản giảm xuống).

Xung lượng dao đ ng sẽ ộ truyền cho lớp môi

trường đang v n chuyển và môi trường chuyển ậ sang trạng thái lơ lửng

• Chế độ vận chuyển được đặc trưng bởi sự đổi mới liên tục lớp bề mặt:

Môi trường tiếp xúc với bề mặt của bộ phận tải vật, sau đó rời khỏi bề mặt, qua thiết bị nuôi

cấy vi sinh vật một khoảng thời gian nó lại rơi xuống, cuối cùng bị chuyển dịch mạnh.

Mỗi một tiểu phần của môi trường bị chuyển

động liên tục trong vòng 36 h, khi đó những

tiểu phần riêng rẽ nhỏ nhất được thổi mạnh

làm cho bề mặt hoạt hoá của môi trường tăng lên hàng ngàn lần so với phương pháp nuôi

cấy tĩnh trong khay.

• Ưu – nhược điểm:

- Ưu điểm:

Bề mặt hoạt hóa lớn.

Tiêu hao điều hòa không khí giảm xuống từ

20.000 còn 500 m 3 cho một tấn canh

trường.

- Nhược điểm:

Cấu tạo phức tạp; cần nạp không khí ở

nhiệt độ 70 - 80 0 C trong suốt quá trình vận hành.

Thiết bị nuôi cấy vsv trên môi trường rắn

dạng thùng quay

Hình: Thiết bị để nuôi cấy vi sinh vật – tạo sinh khối protein.

• Ở đầu m t trong những nhánh ống được định ộ

vị các chốt dùng để truyền dao đ ng cho các ộcánh khi thùng quay

• Cửa nạp li u có vải bọc.ệ

• Các ống 7 và 11 được cắm vào các lỗ của chốt Ống 7 dùng để nạp hơi, nuớc ti t trùng, không ệkhí, canh trường đã được cấy, còn ống 11- để thải hơi và huyền phù của canh trường nuôi

cấy

• Ưu- nhược điểm:

Ưu điểm:

Thùng quay làm chuyển đảo môi trường, làm tăng trao đổi nhiệt và trao đổi khối, nhờ đó mà bề dày của lớp môi trường có

thể đạt 200 mm

Nhược điểm:

Nguyên lý hoạt động phức tạp.

• Để đáp ứng yêu cầu đó người ta cho nước nóng hoặc nước được làm lạnh chảy trong một vỏ

kép hay trong bọ phận trao đổi nhiệt thích hợp đặt ở bên trong hay bên ngoài nồi lên men.

• Ảnh hưởng đến tính thấm của màng, hoạt

động chuyển hóa vật chất trong tế bào, hoạt tính enzyme, sự hình thành ATP

• Để đo pH người ta dùng các điện cực (thủy

tinh, điện cực chuẩn, điện cực bù trừ nhiệt độ) cắm trực tiếp vào môi trường

• Toàn bộ điện cực đo pH được nối vào một

máy ghi pH ở một máy kiểm soát nối với một van điện tử điều khiển việc cho acid hay kiềm vào nồi lên men

Oxy

• Oxi rất cần đối với đời sống của vi sinh vật hiếu khí

- Tăng tốc độ sinh trưởng

- Rút ngắn pha tiềm phát

- Nâng cao lượng sinh khối

• Trong lên men công nghiệp không khí

được nén qua máy nén, qua một hệ thống làm nguội, qua hệ thống lọc rồi thổi vào

các thùng lên men

Sự tạo thành bọt

• Gây nhiễm tạp cho môi trường nuôi cấy

• Để giảm hiên tượng này người ta dùng thiết bị phá bọt hoặc là những chất phá bọt

FOR

YOUR

LISTEN