CHƯƠNG 8 THIẾT bị vắt, TRÍCH LY, TINH THẾ các sản PHẨM THU NHẬN từ PHƯƠNG PHÁP TỔNG hợp VI SINH

CHƯƠNG THIẾT BỊ VẮT, TRÍCH LY, TINH CHẾ CÁC SẢN PHẨM THU NHẬN TỪ PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VI SINH Danang University of Science & Technology 8.1 MỞ ĐẦU Nhiệm vụ SX thuộc lĩnh vực CNSH dùng VSV để sản xuất loại sản phẩm sau: • Các tế bào VSV trạng thái sống như: VK cố định đạm Rhizobium Azotobacter, VK điều trị tiêu chảy Bacillus Subtilis, VK làm phân vi sinh B.megatherium, nấm men bánh mì Saccharomyces Cerevisiae, v.v trạng thái chết để làm nguồn protein Candida Utilis, loại vi tảo, v.v • Các sản phẩm trao đổi chất sơ cấp thứ cấp • Các loại enzyme Để thực nhiệm vụ cần phải giải vấn đề sau: • Kỹ thuật lên men • Kỹ thuật thu hồi sản phẩm sau lên men chế biến thành dạng thương phẩm, nghiên cứu điều kiện trích ly, tinh chế nhằm thu chất có hoạt tính sinh học dạng tinh khiết Cần lưu ý chất có hoạt tính sinh học thường không bền với điều kiện nhiệt độ, pH yếu tố vật lý khác Điều kiện phương pháp nuôi cấy VSV: Các chế độ sinh tổng hợp cần thiết lập cho sản phẩm cần thu nhận có nồng độ cực đại, nồng độ tạp chất tối thiểu Khi sản xuất chế phẩm có hàm lượng cấu tử khơng cao q trình cô đặc thực chủ yếu, không cần tách sinh khối đường hấp sấy môi trường lên men Khi thu nhận chất chuyển hóa dạng tinh thể có mức tinh thể cao tách sinh khối tạp chất rắn khỏi dung dịch giai đoạn để gia công chất lỏng canh trường 8.2 THIẾT BỊ ÉP • Mục đích sử dụng: Để tách phần chiết khỏi bã, người ta sử dụng máy ép kiểu vắt Khi vắt, chất lỏng tự dễ dàng tách khỏi phần khơ • u cầu thiết bị: Hiệu suất chiết cao, nước chiết chứa phần rắn tốt • Nhược điểm: Dùng phương pháp ép khơng thể tách hồn tồn phần chiết, bã ln ln lại lượng chất chiết • Máy ép để vắt chia thành nhóm: Máy ép học tác động tuần hoàn máy ép tác động liên tục Máy ép học tác động tuần hồn có loại tác động thủ cơng, loại truyền động học sức ép thủy lực, loại khí động học Nhược điểm loại máy ép suất khơng cao, kích thước lớn nên dùng công nghiệp Máy ép tác động liên tục có loại vít tải, băng tải, máy ly tâm trục quay Loại máy ép có tiến hồn thiện khí hóa tự động hóa q trình hoạt động • Khi sản xuất enzim quy mơ công nghiệp, người ta hay sử dụng máy ép vít để vắt bã củ cải, bã dầu sinh học, malt, v.v Hình 8.2 Hình 8.2 Máy ép hai vít 1-Điều chỉnh thủy lực; 2-Giá đỡ; 3-Côn điều chỉnh; 4-Nắp; 5-Xilanh; 6,8-Vít; 7-Trục; 9-Phễu chứa; 10-Vỏ thiết bị; 11-Truyền động; 12-Động cơ; 13-Bệ máy; 14, 15, 17, 20-Các đoạn ống; 16-Bộ phận thu góp; 18-Đai; 19-Tang quay • Hai vít quay ngược chiều nằm bên xilanh đột lỗ Hai vít vừa làm nhiệm vụ vận chuyển bên xilanh, vừa làm nhiệm vụ ép • Vít ép gắn chặt trục Đường kính trục tăng lên theo mức độ đến gần khoang áp suất • Cơn điều chỉnh dịch chuyển theo tang quay gắn trục Mức độ vắt bã phụ thuộc vào kích thước khe hở xilanh • Vít tải chuyển bã từ phễu chứa vào vít ép vào khoang áp suất Bã sau ép thải qua khe hở côn xilanh, chất lọc qua lỗ lọc xilanh theo đoạn ống vào thùng chứa Máy ép vít Ứng dụng: Hạt đậu Ngô Cà rốt Lá cải xanh Trái Các loại rau Các loại có múi Khoai tây Thịt gia súc, gia cầm sau tách loại xương Dưa leo Hành Spinach Phân bón • Máy lọc ép lọc huyền phù khó tách thể tích phòng nhỏ áp suất làm việc lớn • Nạp huyền phù lúc vào tất phòng theo rãnh phía trên, phần lọc cho qua tất màng lọc chảy xuống theo máng bề mặt gợn sóng dẫn theo rãnh chung phần • Chất kết tủa phòng phải rửa khử nước phương pháp nạp dung dịch rửa hay khơng khí nén theo rãnh tháo qua rãnh 8.4.2 Máy lọc tác động liên tục • Máy lọc chân không thùng quay - Loại máy lọc dùng để tách sinh khối VSV khỏi dung dịch canh trường để lọc huyền phù có cấu trúc khác thể vẩn rắn - Cấu tạo nguyên tắc hoạt động: Hình 8.13 Hình 8.13 Máy lọc chân không dạng thùng quay 1-Thùng quay; 2-Ổ bi; 3Thùng chứa huyền phù; 4Máy khuấy lắc; 5-Xilanh đặc bên trong; 6-Xilanh đột lỗ; 7-Vải lọc; 8Màng chắn lọc; 9-Khoang lọc; 10-Đĩa phần mặt mút ngõng trục; 11-Các ống; 12-Phần bất động đầu phân bổ dạng vòng cung cửa; 13-Vòi phun; 14-Dao cạo cặn; I-Lọc qua vải; II-Sấy cặn; III-Rửa cặn; IV-Thổi làm tơi cặn - Thùng quay chia thành số khoang mà vòng khoang trực tiếp qua vùng - Các khoang thùng quay bao phủ đột lỗ bị kéo căng vật liệu lọc Số vòng quay thùng thay đổi nhịp nhàng giới hạn từ 0,13-3 vòng/phút - Thùng quay lắp ổ đặc biệt, đáy thùng có máng chảy máy khuấy lắc hoạt động nhờ dẫn động riêng biệt có số vòng quay đến 0,3 vòng/phút - Máy lọc chân không thùng quay thiết kế theo chế độ nạp liệu từ 1/3 - 2/3 đường kính, phụ thuộc vào tính lắng đọng huyền phù 8.5 THIẾT BỊ TUYỂN NỔI • Khái niệm: Q trình tách vật lý tiểu phần rắn, nhỏ huyền phù dựa vào khả dính vào bọt khơng khí chúng, lên trên, tập trung lại thành váng gọi tuyển • Ưu điểm: Phương pháp làm giảm lượng máy phân ly, giảm tiêu hao lượng đảm bảo tính liên tục trình cơng nghệ • Phân loại tuyển nổi: Theo phương pháp bão hòa canh trường ban đầu khơng khí, tuyển chia nhóm: - Nhóm 1: Các thiết bị mà chất lỏng canh trường trước tuyển bão hòa khơng khí sơ áp suất dư gia cơng tiếp áp suất khí hay chân khơng khơng lớn - Nhóm 2: Các loại thiết bị mà tuyển thực khơng khí phân tán - Nhóm 3: Máy tuyển chạy điện Theo kết cấu gồm có tuyển hình nón nằm ngang, xilanh đứng, mức với cốc trong, mức • Ứng dụng: Tuyển thường dùng để tách thành phần sulfide khỏi khoáng sản, tách KCl khỏi NaCl, tách than khỏi hợp chất tro, tách hợp chất silic khỏi quặng sắt, v.v => Dùng để tách sinh khối sản xuất nấm men, làm nước, xử lý nước thải • Hệ số tuyển nổi: Là tỷ số nồng độ sinh khối huyền phù lấy từ máy tuyển nồng độ sinh khối môi trường ban đầu • Việc xây dựng mơ hình dự đốn cho q trình tuyển tương đối khó khăn, vì… Cơ chế hoạt động chung thiết bị tuyển 8.5.1 Thiết bị tuyển mức khí nén • Mục đích sử dụng: Trong sản xuất thuộc lĩnh vực CNSH, thiết bị dùng để cô nấm men thu mơi trường hydrat cacbon • Cấu tạo nguyên tắc hoạt động: Hình 8.15 Hình 8.15 Máy tuyển mức khí nén 1-Cốc trong; 2-Vỏ thiết bị; 3-Bộ dập bọt học; 4-Dẫn động; 5-Thùng chứa chất dập bọt • Chất lỏng canh trường ban đầu bão hòa sơ khơng khí cho vào lơ I (chiếm 2/3 thể tích thiết bị) từ thiết bị nghiền mịn nấm men Trong lô thu 80% nấm men so với ban đầu • Sau chất lỏng chuyển vào lơ II-V Bộ thơng gió đẩy khơng khí bổ sung vào lơ cho phép thu 10,5% 2% lượng nấm men tương ứng với lơ • Bọt tạo từ tất lô tràn vào cốc thu góp bọt, dập bọt dập tắt • Nấm men cô tạo thành lắng xuống đáy cốc trong, bơm đẩy qua tách khí đến máy phân ly để tiếp tục 8.5.2 Thiết bị tuyển dùng cơ-khí nén • Mục đích sử dụng: Thiết bị dùng để làm dòng nước dung dịch chứa lượng lớn tạp chất chất bẩn q trình sản xuất • Ưu điểm: Có kết cấu đơn giản, khơng khí phân tán thiết bị, tiêu hao lượng, thể tích khơng khí dẫn vào dung dịch ln biến đổi giới hạn lớn • Cấu tạo nguyên tắc hoạt động: Hình 8.17, 8.18 Hình 8.17 Thiết bị tuyển dùng khí nén Hình 8.18 Thiết bị tuyển hai phòng học ... chuyển dung môi, thiết bị gia nhiệt dung môi, nồi áp suất thực trích lý, nồi thu nhận sau trích ly • Các thiết bị trích ly hoạt động gián đoạn (batch) Phù hợp cho trình sản xuất sản phẩm có giá trị... hoạt tính sinh học thường khơng bền với điều kiện nhiệt độ, pH yếu tố vật lý khác 3 Điều kiện phương pháp nuôi cấy VSV: Các chế độ sinh tổng hợp cần thiết lập cho sản phẩm cần thu nhận có nồng... đề sau: • Kỹ thu t lên men • Kỹ thu t thu hồi sản phẩm sau lên men chế biến thành dạng thương phẩm, nghiên cứu điều kiện trích ly, tinh chế nhằm thu chất có hoạt tính sinh học dạng tinh khiết Cần