THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT TẢO SPIRULINA TINH CHẾ

Ở Việt Nam:Bình Thuận,Bình Phước,Bình Chánh Về công nghệ sản xuất spirulina, xin giới thiệu khái quát một giải pháp hữu ích đã đăng ký độc quyền ở Việt Nam, số 2-0000820, công bố ng

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT TẢOSPIRULINA

TINH CHẾLỜI MỞ ĐẦU

Đã từ lâu,tảo là món ăn dân gian của nhiều địa phương trên thế giới

Dân miền Kamen đã dùng thúng mủng vớt loài tảo lam đa bào Spỉulina

maxima trong các ao hồ nhiều muối cacbonat để làm thức ăn nhưng lúc đó họ chưabiết trong tảo lam chứa rất nhiều chất có giá trị dinh dưỡng

Đầu những năm 70 của thế kỷ 20, viện nghiên cứu dầu mở của pháp đã phát

hiện ra tảo có khả năng phát triển nhanh và có hàm lượng Protein rất cao.Từ năm1967,Sosatexcoco đã trở thành cơ sở sản xuất tảo Spirulina đầu tiên trên thế

giới.Trước đây, người ta sản xuất nhiều chlorella nhưng dần dần do những ưu điểmnổi bật,tảo Spirulina đã chiếm vị trí chủ yếu.Hiện nay trên thế giới rất nhiều nướctrong đó có cả Việt Nam cùng đã tổ chức sản xuất loại tảo này ở những quy mô lớnnhỏ khác nhau

Tảo Spirulina có cấu tạo hình sợi đa bào,hình dạng xoắn lò xo,kích thước

khoảng 0,25-0,5 nm,sống tự nhiên ở các ao hồ nước kiềm giàu muối natricacbonat.Nơi nuôi tảo phải có lượng chiếu sáng thích hợp giúp tảo sinh trưởng bìnhthường,ảnh hưởng đến lượng sinh khối thu hoạch

Chủ động nguồn nuôi tảo,nước không bị ô nhiễm thích hợp cho việc nuôi tảo

Giao thông thuận tiện.Nếu địa điểm xây bể có nhiều mối thì không nên dùng vật liệuxây bể là plastic vì dễ bị mối ăn

Thông qua bài báo cáo,chúng ta hiểu thêm về kĩ thuật nuôi trồng tảo Spirulina.Từ đó

ta có thể vận dụng kiến thức đó vào sản xuất nhằm đem lại hiệu quả cao

Hiện nay ở nước ta đang được trồng đại trà,nhà nước nên tài trợ nhằm tìm ra nhữnggiống tảo lai phẩm chất tốt năng suất cao,những môi trường nuôi cấy hiệu quả,đầu tưnghiên cứu,triển khai những mô hình nuôi đạt hiệu quả thích hợp cả nhà sản xuất lớn vàngười nông dân.Chúng ta cần phát triển toàn diện cả về nuôi trồng lẫn chế biến chiết xuất

Page 1

nhằm khai thác có hiệu quả nguồn nguyên liệu quý này.Vì thế chúng ta nên sản xuất tảoSpirulina với năng suất 200 tấn.

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ TẢO SPIRULINA

1.1.Giới thiệu về tảo Spirulina :

Tảo Spirulina là một loại vi sinh vật có hình xoắn sống trong nước mà người taquen gọi là Tảo xoắn với tên khoa học là Spirulina platensis Thực ra đây khôngphải là một sinh vật thuộc Tảo (Algae) vì Tảo thuộc nhóm Sinh vật có nhân thật(Eukaryotes) Spirulina thuộc Vi khuẩn lam (Cyanobacteria), chúng thuộc nhómSinh vật có nhân sơ hay nhân nguyên thủy (Prokaryotes) Những nghiên cứu mớinhất lại cho biết chúng cũng không phải thuộc chi Spirulina mà lại là thuộc chiArthrospira Tên khoa học hiện nay của loài này là Arthrospira platensis, thuộc bộOscilatoriales, họ Cyanobacteria

Hình 1: Hình ảnh về tảo Spirulina

1.1.1.Nguồn gốc:

Spirulina do nhà nghiên cứu người Đức, Deurben đặt tên năm 1827,

trên cơ sở hình thái đặc trưng nhất là dạng sợi xoắn ốc của tảo Sau này nó đượccác chuyên gia phân loại học thống nhất tên khoa học đầy đủ: ngành

Page 3

Cyanophyta (thực vật lục lam), lớp Hormogoniophyceae, bộ Oscillatoriales (tảotràng hạt), họ Oscillatoriaceae, chi Spirulina (tảo xoắn)

Phân loại và tên gọiChi Spirulina có nhiều loài (35 loài) đã được phát hiện, hai loài có nguồn gốc châu Phi và Nam Mỹ là: S.geitleri (S.maxima) và S.platensis được nghiên cứu đầu tiên, nhiều nhất Ở Việt Nam, giống được nghiên cứu đầu tiên, lưu giữ ở Viện sinh vật học, là S platensis (Gom) Geitler do Pháp cungcấp.Cũng theo khảo sát của viện này, ở nước ta đã thấy 10 loài Spirulina Các loàiSpirulina trên sống tự nhiên trong ao, hồ, ruộng lúa, sông ngòi, đơn độc hay kếtthành đám trên mặt nước Đặc biệt khoảng giữa năm 1994, S platensis phát triểnmạnh ở hồ Bảy Mẫu (Hà Nội), có thể vớt được rất nhiều tảo khô mỗi ngày nắng hè.Trong cách phân loại, đặt tên khoa học thường các đặc tính quan trọng nhất

về hình thái, kiểu dinh dưỡng, tế bào học và cấu trúc gen di truyền được biểu đạtngắn gọn nhất Tên Spirulina do gốc từ Latinh và Anh ngữ “Spiral” có nghĩalà“xoắn”, do tảo này có dạng tiêu biểu nhất là sợi xoắn ốc, nên còn gọi là tảo xoắn,hay tạo dạng xoắn Người Nhật Bản chuyển từ “tảo xoắn” thành rasenmo, tương tựngười Pháp gọi là Spirulines Ở Việt Nam nó cũng có nhiều tên gọi: vi tảo, tảo xoắn xanh, tảo lục - lam, nhưng tên Spirulina vẫn thông dụng nhất.Trong

cách phân loại mới hiện nay tảo Spirulina được xếp vào ngành vi

khuẩn(Bacteriophyta), trên các ngành tảo khác, thay cho xếp chung vào ngành tảo như cũ, lý do của sự thay đổi hợp lý này là các nghiên cứu (những năm 1970 –1980), thấy các tảo lam có nhiều đặc điểm chung với vi khuẩn như: nhân chưa hoàn chỉnh (tiền nhân), nhân chưa có màng, không có ty thể và lục lạp Tên mới thông dụng của Spirulina là vi khuẩn lục lam Spirulina Do đặc điểm có thể di động được trong môi trường nước, Spirulina còn đ-ược gọi là phiêu sinh vật

(Spirulina plankton - thực vật trôi nổi, phiêu sinh) Tên gọi mô tả này nhằm phân biệt với động vật phiêu sinh, di động thực sự với cơ quan chuyên biệt: tiêm mao của vi khuẩn, vây của cá

1.1.2 Phân bố:

-Trong tự nhiên,chúng sống trong các ao,hồ suối khoáng ấm áp

-Tảo có phạm vi phân bố rộng:

+ Châu phi:Tchad,congo,Ethiopia,Kenya…

+Châu Mỹ:Hoa kỳ,peru,Mexico…

+Châu Á:Ấn Độ,Việt Nam,Pakistan…

1.2.Hình dạng,cấu tạo,kích thước:

-Sợi tảo có màu xanh lục-lam,xoắn kiểu lò xo,ở cuối 2 đầu sợi thường hẹp,kíchthước khoảng 0.25mm

-Spirulina có cấu tạo đơn bào,cấu tạo từ các bào nang,có thành tế bào nhiều lớp,cóthể quan hợp,riboxom va AND,thể vùi nhiều.Sự hiện diện của các quả nang khôngđồng đều quanh sợi của sS.platensis là sự khác nhau về hình thái học để so sánhvới S.maxima

Page 5

Hình 2:Kích thước và cấu tạo của tảo

1.3.Thành phần hóa học của tảo:

• Protein: hàm lượng rất cao, từ 55-70% theo trọng lượng khô, tùy theo nguồn

(Phang và cộng sự, 2000), chứa lượng axit amin rất cân đối, với tỉ lệ methionine, tryptophan và các axit amin khác gần như tương tự như của casein Nó là loại protein hoàn chỉnh rất dễ tiêu hóa, hơn 85% được tiêu hóa và hấp thụ sau 18 giờ do

không có cellulose trong thành tế bào (Sasson, 1997)

• Axit béo thiết yếu: rất nhiều axit béo không bão hòa đa kết nối (PUFA), chiếm

1,5-2% trong số 5-6% tổng chất béo Đặc biệt Spirulina giàu axit γ-linolenic (ALA, 36% tổng số PUFA), acid linoleic (LA, 36%), acid stearidonic (SDA), axit

eicosapentaenoic (EPA), axit docosahexaenoic (DHA) và axit arachidonic (AA)

Trong đó ALA có ảnh hưởng trên lượng cholesterol trong máu, các axit béo không

• Vitamin: B1, B2, B3, B6, B9, B12, C, D và E.

• Chất khoáng: giàu kali, canxi, crom, đồng, sắt, magiê, mangan, phốt pho, selen, natri

và kẽm

• Sắc tố quang hợp: rất nhiều sắc tố như chlorophyll a, xanthophyll,

betacarotene, echinenone, myxoxanthophyll, zeaxanthin, canthaxanthin,

diatoxanthin, 3-hydroxyechinenone, beta-cryptoxanthin, oscillaxanthin, cộng với phycobiliproteins c-phycocyanin và allophycocyanin

1.3.1Thành phần Axit Amin trong tảo Spirulina:

1.Axit Amin thiết yếu

2 Axit Amin không thiết yếu

Page 7

1.3.2. Tổng số Axit Amin: 6,2 gram trong 10 gram

a Spirulina chứa một axit béo đặc biệt cần thiết cho sức khỏe

– Gama – Linolenic Axit (GLA) có trong sữa mẹ giúp phát triển sức khỏe trẻ sơsinh và trẻ nhỏ Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng sự thiếu hụt dinh dưỡng có thể làmcản trở sự bảo vệ của GLA đới với cơ thể Spirulina là thực phẩm thực vật duy

nhất có chứa GLA

– Ngoài ra, GLA còn có tác dụng chống viêm, làm dịu hoặc giảm các triệu chứngcủa bệnh viêm khớp Phần lớn chất béo trong Spirulina là axit béo không no, trong

đó axit Linoleic 13.784 mg/kg; γ-Linoleic 12.000 – 13.000 mg/kg Đây là điều

hiếm thấy trong các thực phẩm tự nhiên khác

b Spirulina giàu các chất dinh dưỡng tự nhiên

– Spirulina giàu các Vitamin và chất dinh dưỡng có nguồn gốc từ thực vật như là

các chất chống oxy hóa: β-Caroten

– Trong Spirulina có nhiều chất dinh dưỡng thiết yếu bảo vệ cơ thể

– Spirulina chứa một lượng chất dinh dưỡng giàu năng lượng mà có thể tìm thấytrong bất cứ loại ngũ cốc, thảo mộc hay thực phẩm nào

Spirulina

Page 9

– Trong các loại sắc tố, đặc biệt là các loại Carotenoids rất phong phú trong tảoSpirulina, nó vừa là chất tiền Vitamin A, vừa là chất chống oxy hóa rất mạnh, gópphần bảo vệ tế bào, ngăn ngừa bệnh ung thư do các Peroxid gây ra.

c Tảo Spirulina có hàm lượng Vitamin rất cao

– Cứ 1kg tảo xoắn Spirulina chứa 35mg Vitamin B1, 40mg Vitamin B2, 8mg

Vitamin B6, 2mg Vitamin B12, 140mg Vitamin PP, 100mg Vitamin E, 0.1mg AxitFolic, Inosite khoảng 500 – 1.000mg

– Khác với thực vật, Spirulina rất giàu Vitamin B12 và các Vitamin nhóm B khác.Vitamin B12 là một Vitamin cần thiết cho các tế bào và mô thần kinh, đặc biệt chonhững người ăn chay, những người dễ mắc bệnh thiếu máu do thiếu sắt và VitaminB12

– Hàm lượng Chất Khoáng trong tảo Spirulina cũng rất cao, đặc biệt là sắt, dễ tiêuhóa hấp thu

– Hàm lượng Chất Khoáng có thể thay đổi theo điều kiện nuôi trồng, thông thườngsắt khoảng 1.000 – 1 500 mg/kg; Mangan khoảng 50 mg/kg; Magie khoảng 4.000mg/kg; Selen khoảng 1 mg/kg, tùy theo lượng Selenium phân bố trong nước nuôitảo; Canxi, Kali, Phospho đều cao Hàm lượng Canxi cao hơn trong sữa gấp năm lần

d Spirulina rất giàu sắt (Fe), rất tốt đối với sức khỏe phụ nữ và trẻ em

– Sắt rất cần thiết để xây dựng một cơ thể khỏe mạnh và là nguyên tố dễ bị thiếuhụt nhất trong các khoáng chất Ngoài sắt, Spirulina còn chứa Magnesium, các

nguyên tố vi lượng và là nguồn thực phẩm giúp cho cơ thể dễ hấp thu sắt hơn các

Page 11

dạng bổ sung sắt khác.

1.

4 Thành phần dinh dưỡng:

Các phân tích cho biết thành phần dinh dưỡng của sinh khối Tảo là Protein:

>52%,;Độ ẩm <7.0%; Chất khoáng: <14%; Tổng số carotenoid: >5000 mg/kg;Beta-carotene (tiền vitamin A): >2250 mg/kg; sắc tố Zeaxanthin: 3000 mg/kg; sắc

tố C-phycocyanin: 8.0%; Phycocyanin (thô): >17.3%; Vitamin B12: 3000 mcg/kg;Vitamin K: 20mg/kg

Đáng chú ý là ở chỗ sinh khối này chứa tới 50- 62% protein với đủ các loại acidamin cần thiết cho nhu cầu dinh dưỡng của cơ thể Ngoài ra còn chứa phong phúvitamin B12 Beta-carotene , xanthophyll và nhiều nguyên tố khoáng Các nhàkhoa học đã phân lập thuần chủng để tiến hành nuôi cấy chúng ở quy mô côngnghiệp nhằm tạo ra các viên nén tảo xoắn Spirulina

1.

5 Công dụng của tảo Spirulina:

Hình 3: Thực phẩm chức năng được làm từ tảo

Giúp tăng sức đề kháng, tăng cường sức khỏe toàn diện và bền vững

• Hỗ trợ điều trị các bệnh mãn tính: tim mạch, tiểu đường, các bệnh ở đường tiêu hóa,ungthư

• Cải thiện da, tóc, cân bằng hoocmon, điều hòa kinh nguyệt cho phụ nữ

• Là thực phẩm giảm béo tự nhiên, an toàn

• Bổ xung dinh dưỡng cho người ăn chay

• Phòng chống suy dinh dưỡng, còi xương, béo phì ở trẻ em

Page 13

Hình 4:Nước uống được làm từ tảo.

-Đặc biệt ở điều kiện tự nhiên có cường độ chiếu sáng lớn và trong môi

trường có PH=8,5-9 thì tốc độ sinh trưởng là lớn nhất

-Hiệu xuất sử dụng năng lượng mặt trời cao tới 3-4,5%

-Hiệu xuất sử dụng khí CO2 để làm nguồn cacbon cũng rất cao

-Tảo Spirulina có kích thước lớn,lại có xu hướng nổi lên mặt nước và tụ tập sinh khối nên dễ dàng thu hoạch bằng cách vớt và lọc

-Gía trị dinh dưỡng của tảo cao và phạm vi ứng dụng rộng rãi

-Tảo có hàm lượng Protein rất lớn(chiếm 70% hàm lượng protein)

 Nhược điểm:

-Tảo ở trạng thái tươi mới sẽ khó giữ được lâu

-Khi thêm 10% muối vào tảo tươi thì sẽ giúp tảo giữ được lâu hơn nhưng sẽ

làm biến tính mất đi hương vị nguyên chất của tảo (tảo có mùi tanh giống

bột cá) và mất đi màu xanh tự nhiên của sản phẩm

1.7.Các phương pháp,hệ thống nuôi cấy tảo hiện nay trên thế giới và VN:

1.7.1 Ở Việt Nam:(Bình Thuận,Bình Phước,Bình Chánh)

Về công nghệ sản xuất spirulina, xin giới thiệu khái quát một giải pháp hữu ích đã đăng ký độc quyền ở Việt Nam, số 2-0000820, công bố ngày 25/3/2010 của tác giả

Lê Văn Lăng:“Quy trình sản xuất tảo Spirulina sạch”, bao gồm 3 công đoạn như

sau:

(a) Nuôi cấy trung chuyển: do tảo Spirulina rất dễ bị sốc và chết khi thay đổi đột

ngột môi trường sống nên phải cấy và nuôi thích nghi tảo giống trong bể ở khu vực

có che chắn xung quanh và phía trên, thời gian nuôi trung chuyển tối thiểu là 1-3 ngày với cường độ ánh sáng không quá 10.000 Lux (nhiệt độ khoảng 23-28°C) Môi trường nuôi cấy là nước sạch (đảm bảo độ trong suốt, không nhiễm hóa chất độc như thuốc bảo vệ thực vật, kim loại nặng như As, Hg, Pb, Cd,…, không nhiễm

vi sinh như E Coli, Coliorm,…), điều chỉnh độ pH, độ thẩm thấu và bổ sung các dưỡng chất với nồng độ thích hợp, khuấy và/hoặc sục khí liên tục hay gián đoạn để tạo dòng lưu chuyển kín trong phương tiện nuôi cấy;

Page 15

(b) Cấy và nuôi cấy để thu sinh khối: phương tiện nuôi cấy cũng được đặt trong

khu vực có che chắn như ở bước (a), sử dụng ánh sáng tự nhiên để nuôi cấy tảo, cường độ ánh sáng trung bình là 25.000 ± 10% Lux (không quá 30.000 ± 10% Lux) Môi trường nuôi cấy là nước sạch, điều chỉnh độ pH, độ thẩm thấu và bổ sung các dưỡng chất với nồng độ thích hợp, khuấy và/hoặc sục khí liên tục hay gián đoạn để tạo dòng lưu chuyển kín trong phương tiện nuôi cấy;

(c) Lọc thu sinh khối: khi nồng độ sinh khối tảo Spirulina đạt mức dự kiến trong

môi trường nuôi cấy

Tảo được chọn nuôi cấy công nghiệp là tảo xoắn Spirulina platensis (còn gọi là vi khuẩn lam) thuần chủng Đây là loại dễ nuôi cấy và cho năng suất cao, ổn định và

ít bị nhiễm bệnh so với các loại Spirulina khác

Do Spirulina thường sinh sống và phát triển tốt trong môi trường nuôi cấy giàu khoáng chất, nên tốt nhất là sử dụng nước ngầm để pha chế môi trường đạt được các thông số trong Bảng 1, như sau:

Bảng 1: Nồng độ các dưỡng chất cơ bản, độ thẩm thấu và độ pH

Trong quá trình nuôi cấy, nồng độ các dưỡng chất cơ bản, độ thẩm thấu và độ pH của môi trường nuôi cấy luôn thay đổi nên cần kiểm tra và điều chỉnh các thông số hàng ngày để đảm bảo cho Spirulina tăng trưởng và sinh sản, bằng cách sục khí

CO2 hoặc bổ sung Na2CO3 hay NaHCO3 (dễ thực hiện hơn so với việc sục khí

CO2) để điều chỉnh độ pH của môi trường Điều chỉnh độ thẩm thấu của môi

trường nuôi cấy bằng dung dịch NaCl

Do Spirulina rất dễ hấp thu các chất độc như thuốc bảo vệ thực vật, kim loại nặng (có thể hấp thu tới 21 ion kim loại nặng, trong đó nồng độ ion chì có thể lên tới 70 ppm ở sinh khối khô) nhiễm vào môi trường nước nuôi cấy từ không khí, nên cần giảm tối đa bụi, khói gây ô nhiễm không khí khu vực nuôi cấy bằng hàng rào cây xanh loại có lá dày, xanh quanh năm và độ cao tối thiểu 1,75 m, vừa giúp che chắn, vừa hấp thụ CO2 trong không khí

Page 17

Spirulina cũng cần ánh sáng trong quá trình nuôi cấy, vì vậy vật liệu che chắn phía trên cần trong suốt (nhựa composite sợi thủy tinh hoặc các loại nhựa trong suốt) hoặc dùng mái che di động, ưu tiên mở được theo hướng đông và/hoặc tây để thuận tiện cho việc lấy ánh sáng tự nhiên.

Trong quá trình nuôi cấy, môi trường được khuấy (bằng cánh khuấy kiểu mái chèo) hoặc sục khí liên tục hay gián đoạn (khoảng 8-12 lần mỗi ngày, mỗi lần khoảng 5-7 phút) để dưỡng chất và không khí trộn đều vào môi trường nuôi cấy, giúp giải phóng oxy do tảo thải ra mà vẫn tiết kiệm được năng lượng và/hoặc nhân lực Tốc độ dòng chảy của môi trường nuôi cấy từ 15-20 m/giây để phù hợp với tốc độ tự bơi của tảo

Spirulina có tập tính sống quần tụ với nhau thành từng đám tối thiểu 2-3 cá thể bám vào nhau, nên nồng độ ban đầu của tảo trong môi trường nuôi cấy trung

chuyển và/hoặc nuôi cấy thu sinh khối nằm trong khoảng 0,30-0,50 g/l

Khi nồng độ Spirulina nuôi ở bước (b) đạt khoảng 0,9-1,1 g/l, tiến hành lọc thu sinh khối tảo ướt Nếu thu hoạch ở nồng độ thấp hơn thì năng suất thấp, ở nồng độ cao hơn thì không kinh tế do thời gian nuôi lâu, hơn nữa các cá thể quá già bị chết,làm giảm năng suất Sử dụng màng lọc (vật liệu sợi bông pha lanh hoặc vật liệu tương tự) có lỗ xốp với đường kính 1/8-1/4 mm, hay đường kính ≥ 150 μm hay số

lỗ lọc (mesh) nằm trong khoảng 50-120 mesh để lọc thu sinh khối tảo đạt kích thước chuẩn Tảo kích thước nhỏ hơn sẽ tiếp tục được nuôi để thu sinh khối sau.

Sinh khối tảo ướt chứa khoảng 20% nước, màu xanh lục lam, có mùi đặc trưng của tảo, vị nhạt hoặc hơi mặn; hàm lượng protit lớn hơn 50% (tính trên tảo khan); không chứa vi khuẩn độc; không chứa hóa chất độc; không có dư lượng đạm nitrat; hàm lượng arsen thấp hơn 5 ppm; hàm lượng chì thấp hơn 10 ppm (có thể thay đổi theo mùa do chất lượng nước ngầm và chất lượng không khí) Với các chỉ tiêu này, Spirulina đạt tiêu chuẩn để làm nguyên liệu sản xuất thức ăn dinh dưỡng, sản xuất thuốc, mỹ phẩm và các chế phẩm khác Sinh khối Spirulina cũng có thể được sấy khô ở nhiệt độ 75-105ºC cho đến khi hàm lượng ẩm thấp hơn 11% để sử dụng

Hình 4:Nuôi cấy spirulina quy mô công nghiệp

Page 19

1.7.2.Ở thế giới

Trên thế giới có 2 công nghệ chính để nuôi tảo Spirulina

Công nghệ nuôi tảo theo hệ thống hở

Công nghệ nuôi tảo theo hệ thống kín

1.7.2.1.Công nghệ nuôi tảo theo hệ thống hở:

Spirulina sống trong môi trường dinh dưỡng đựng trong bình,chậu,bể…được

vận động bằng khuấy trộn theo kiểu tịnh tiến 2 chiều và tảo hấp thu ánh sáng

mặt trời để phát triển.Kiểu nuôi tảo này phụ thuộc vào thời tiết cần có giải

pháp khắc phục

1.7.2.2.Công nghệ nuôi tảo theo hệ thống kín:

Spirulina được nuôi trong bể lên men vi sinh khối vận động bằng máy khuấy

trộn theo 3 chiều,tảo hấp thu ánh sáng nhân tạo hay tự nhiên

Nhiều kiểu CES được thiết kế như thùng lên men cổ điểnhoặc kiểu ống xoắn ốc…

Tài liệu tham khảo:

1 http://taoxoanviet.com/tao-spirulina/)

2 http://baigiang.violet.vn/present/show/entry_id/899235

3 hoc/779522-tieu-luan-quy-trinh-nuoi-trong-che-bien-chiet-xuat-tao-spirulina

http://tailieuhoctap.vn/chi-tiet-sach/211-nganh-khoa-hoc-ky-thuat/cong-nghe-sinh-4 http://baigiang.violet.vn/present/show/entry_id/899235 (chương 2)

CHƯƠNG 2:DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 2.1 Sơ đồ quy trình sản xuất tảo Spirulina:

Nguồn nước

Bể nuôi (pH= 8,5-10,5 t= 35-380C)

Bổ sung N,P,K,Fe,Mg,Na,

CO2 hoặc ánh sáng sục khí

- Nhân giống cấp 1-200ml

- Nhân giống cấp 2 – 1 lít

- Nhân giống cấp 3-10 lít

*Thuyết minh dây chuyền

- Quá trình sản xuất tảo gồm ba bước chính

+ Chuẩn bị nguyên liệu

Nguồn nước khoáng kiềm giàu HCO3- nên sử dụng để nuôi tảo Spirrulina thì rất tốt

2.1.1.1.2 Môi trường nuôi cấy

Thành phần các chất hoá học có trong dung dịch A 5 [5, tr 120]

Trong sản xuất đại trà dùng môi trường đơn giản hơn, cần ít chất dinh dưỡng

Nguồn dinh dưỡng dùng trong môi trường nuôi cấy.

N 5 NaHCO3 16,8

2.1.1.1.3 Điều kiện môi trường khi nuôi cấy

-Sục khí CO2 1% khuấy trộn với tốc độ 20cm/s

-Cường độ chiếu sáng 25 -30 klux

-Nhiệt độ 35 -370C

-PH 8.5 -10.5

2.2 Cách pha chế môi trường

Cân chính xác 16,8 g NaHCO3 hoà tan trong 500 ml nước cất, hút 10 ml dung dịch

cơ bản cho 500 ml dung dịch NaHCO3 vào hút 1 ml dung dịch bổ sung A5 và 1 ml dung dịch bổ sung A6 thêm nước cất cho đủ 1 lít

Cấy giống ở mức độ nhỏ, chỉ đến 1 lít, được thực hiện trong tủ cấy vô trùng, đòi hỏi các yêu cầu cao về chế độ nuôi cấy như nhiệt độ, pH, ánh sáng

Còn ở môi trường nhân giống từ 10 lít trở lên, người ta dùng chính môi trường sản xuất để nuôi cấy và không đòi hỏi các điều kiện khắc khe về dinh dưỡng

Ống giống gốc

Bình tam giác 200ml Bình tam giác 1 lít Bình nhân giống 10 lít Bình nhân giống 100 lít

Sơ đồ nhân giống trong PTN

Sử dụng mật độ gieo cấy là 1 g/ l và tỉ lệ gieo giống là 1 : 20 về thể tích

Cấy giống từ ống giống bảo quản sang bình tam giác 200 ml, nuôi tảo ở điều kiện ánh sáng thích hợp, sau đó tiếp tục cấy sang môi trường có thể tích 1 lít Qúa trình cứ tiếptục cho đến cấp 100 lít với tỉ lệ nhân là 1 : 10

Thời gian nhân giống phụ thuộc nhiều vào tỉ lệ gieo giống và thể tích môi trường sảnxuất, thường chỉ nuôi trong 24 h đảm bảo cho tảo sinh trưởng và phân chia cho đủ lượng

tế bào cần.Ở qui mô nhân giống nhỏ trong phòng thí nghiệm thông thường tỉ lệ giống

gieo cấy cao hơn so với gieo giống trong sản xuất

Nhân giống cấp 1, 2, 3 trong phòng thí nghiệm

Nhân giống cấp 4 ở bể nhân giống gần bể nuôi tảo

Page 27

2.3 Thiết bị nhân giống:

Hình 2.1:Thiết bị nhân giống tảo [15], [16]

Ở cấp độ nhân giống với thể tích lớn hơn 1 m3, không yêu cầu cao về các chế độ vô trùng, dinh dưỡng, được thực hiên nuôi cấy ở các bể có kích thước nhỏ có cùng môi trường và các chế độ ánh sáng, cũng như sục khí, khuấy trộn như ở môi trường nuôi trồngtảo

2 4 Nuôi cấy tảo

1 Bức tường ngăn hụt 3.Thành bể

2 Môi trường nuôi cấy 4 Cánh guồng khuấy trộn.

Hình 2.2:Bể nuôi cấy tảo (dạng bể hở) [9].

Bể hình chữ nhật góc được vê tròn kết hợp với hệ thống cánh khuấy Thường dùng trong sản xuất tảo qui mô lớn Bể rất lớn về diện tích, độ sâu mực nước từ 20 - 30 cm [9]

Bể được xây bằng vật liệu gạch và xi măng, có bức tường hụt ở giữa tạo dòng lưu thông khi khuấy sục Có thể đặt 1 hoặc 2 cánh guồng trộn để lưu thông nước

2.4.2.2 Cánh guồng khuấy trộn:

2.4.2.3 Tiến hành.

Nước khoáng sau khi xử lý được bơm vào bể nuôi, đồng thời bổ sung thêm các chất khoáng vào cho thích hợp Điều chỉnh pH nằm trong khoảng pH tối thích cho sự phát triển tối ưu của tảo (pH = 8,5 - 10,5) bằng cách bổ sung NaHCO3 và sục khí CO2 1 - 2% Khí CO2 tự nhiên được sục vào bể qua hệ thống sục khí hoặc cánh guồng khuấy trộn để cung cấp đủ CO2 cho tảo

Tiến hành gieo cấy giống với mật độ tế bào là 1g/l, tỉ lệ gieo cấy chiếm 5% thể tích môi trường

Sau khi gieo cấy giống xong, cánh guồng khuấy trộn được hoạt động liên tục với tốc độ 20-30 cm/s [9], có tác dụng không cho tảo lắng xuống, đồng thời không cho tảo bám vào thành bể Tạo điều kiện cho tảo tiếp xúc ánh nắng mặt trời và các chất dinh dưỡng nhiều hơn

Cường độ chiếu sáng khoảng 25 - 40 klux

Thường xuyên kiểm tra các chỉ số nhiệt độ (21 - 410C) và pH, độ kiềm, độ đục, hàm lượng O2, luôn tạo điều kiện tối ưu cho tảo Đồng thời có những biện pháp điều chỉnh thích hợp về nhiệt độ và pH (có thể dùng NaOH loãng)

Thời gian tiến hành nuôi cấy tảo theo từng chu kỳ là 3 - 5 ngày Sau khi kiểm tra mậtđộ tế bào đạt 750 mg/l [5, trang 122] thì thu hoạch Người ta cũng có thể dùng thước Secchi để đo độ trong của bể

Khi độ sâu đĩa Secchi đạt 1,5 - 2cm là thời điểm thích hợp để thu hoạch, thu vớt tảo trong bể nuôi cho đến khi độ sâu của đĩa Secchi nhìn thấy được là 4cm Sau thu hoạch bổ

sung môi trường trở lại [9]

1 Dây có chia vạch 2 Đĩa

Hình 2.4:Hình ảnh thước Secch [9]

2.5.Thu hoạch sinh khối

2.5.1 Lọc sơ bộ:

- Mục đích:Thu nhận sinh khối ở hàm lượng cao hơn nhằm thuận lợi cho giai đoạn

lọc chân không, và tách phần lớn lượng nước môi trường.

-Thiết bị: thùng lọc với màng lọc polyester, đường kính mắt lưới 30µm.

1 ống dẫn tảo vào 2 vỏ thiết bị 3 lưới lọc

- Tiến hành:

Thiết bị lọc đặt hơi nghiêng để có thể tiến hành lọc được liên tục

Dùng bơm hút tảo và môi trường trong bể nuôi cấy vào thiết bị lọc Do màng lọc có kích thước nhỏ nên tảo sẽ được giữ lại, còn nước sẽ chui qua màng lọc vào thùng chứa vàđược thu hồi cho quá trình nuôi cấy tiếp theo Phần bã sẽ được đưa vào thiết bị ly tâm

2.5

.2 Ly tâm:

- Mục đích: Tách phần nước của môi trường nuôi cấy còn lại ra khỏi sinh khối thu

nhận được dễ dàng cho quá trình xử lý tiếp theo và thu sinh khối ở dạng bã rắn Đây là công đoạn thu nhận sản phẩm thô

- Thiết bị:

4 3

8

6 5

2 1

11 10 9 7

9 Vòi phun nước rửa bã 10 Ống nạp liệu

2.5

.3 Sấy

• Mục đích:

- Tách hàm ẩm trong sản phẩm để bảo quản

- Đưa sinh khối về dạng sản phẩm có độ mịn và độ đồng nhất cao hơn

- Đảm bảo vô trùng

• Thiết bị: máy sấy đĩa luồng gió ngược

Page 33

Hình 2.7:Máy sấy đĩa luồng gió ngược [26]

• Nguyên lí làm việc: Nguyên liệu ẩm cần sấy được đưa vào trong máy

thông qua bộ tiếp liệu bên trên và nguyên liệu được di chuyển theo vành xoắn theochiều từ trên xuống dưới và cuối cùng thoát ra ngoai thông qua hệ thống rung xả liệu Trong khi đó, khí nóng được thổi vào máy theo chiều từ dưới lên và trong quá trình này, khí nóng tiếp xúc với nguyên liệu cần sấy và trao đổi nhiệt độ với nhau, tách hàm ẩm trong nguyên liệu và hơi ẩm theo luồng khí thoát ra ngoài thông qua hệ thống ống thoát khí bên trên máy Quy trình sấy nguyên liệu được vận hành liên tục, nguyên liệu đổ vào bên trên máy, và thu được sản phẩm khô bêndưới

1 Lọc khí 3 calorife 5 máy sấy

2.quạt thổi gió 4 lọc khí 6 thu bụi 7 quạt hút

2.5.4 Nghiền:

• Mục đích:

+ Tạo kích thước đồng đều cho sản phẩm

+ Tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình nén viên trong sản xuất các chế phẩm

• Thiết bị: Máy nghiền bột có thu hồi bụi WF30.

Page 35

1 Tủ điều khiển 2 Phễu nạp liệu 3 Đĩa 4 Cửa tháo liệu

Hình 2.8:Máy nghiền bộ có thu hồi bụi WF30 [16]

• Tiến hành:

Máy này sử dụng sự chuyển động tương đối giữa đĩa quay và đĩa cố định tạo ra sự

va chạm giữa các hạt nguyên liệu dẫn đến quá trình nghiền nguyên liệu Nguyên liệu sau khi nghiền có thể được tập hợp lại vào trong hộp nhờ lực li tâm Bụi từ quá trình nghiền sang hệ thống lọc và được đưa quay trở lại túi vải hoặc máy lọc thấm vào hộp bụi