Các kỹ thuật trong công nghệ lên men

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TIỂU LUẬN Sinh viên thực hiện: Trần Thị Hương Giang Nguyễn Thị Huyền Nguyễn Thị Thúy Nguyễn Thị Thương Hà Nội 03/ 2016 581115 581134 581475 581189 Bố Cục 1.1 Đặt vấn đề Phần I- MỞ ĐẦU Từ lâu đời người biết ứng dụng lên men vào sản xuất thực phẩm phục vụ đời sống Lên men phương pháp bảo quản thực phẩm có vai trò quan trọng với người Việc nghiên cứu kỹ thuật ứng dụng kỹ thuật lên men vào đời sống cần thiết 1.2 Mục đích - yêu cầu Mục đích Tìm hiểu kỹ thuật lên men Đặc điểm ứng dụng phương pháp sản xuất 1.2 Mục đích – yêu cầu Tìm hiểu kiểu kỹ thuật lên men Yêu cầu Tìm hiểu kỹ thuật lên men chìm ứng dụng Tìm hiểu kỹ thuật lên men ứng dụng PHẦN II- NỘI DUNG 2.1 Tìm hiểu kỹ thuật lên men 2.1.1 Khái niệm lên men : • Lên men q trình chuyển đường thành acid, khí ethanol…do nấm men, vi khuẩn trường hợp lên men acicd lactic tế bào điều kiện thiếu oxy Cơ chất Vi sinh vật Sản phẩm • Lên men biến đổi nguyên liệu vi sinh vật tác động tạo sản phẩm lên men 2.1.2 Phân loại Có nhiều cách để phân loại kỹ thuật lên men: Cách nạp liệu thu hồi bán thành phẩm Thành phần canh trường Loại vi sinh vật lên men Lên men gián đoạn Lên men chìm Lên men vi khuẩn Lên men liên tục Lên men Lên men nấm men Lên men bán liên tục Lên men bán rắn Lên men nấm mốc 2.2 KỸ THUẬT LÊN MEN BỀ SÂU 2.2.1 Ngun lý Ni cấy chìm hay nuôi cấy bề sâu dùng môi trường dịch thể Chủng vi sinh vật cấy vào môi trường phân tán khắp điểm chung quanh bề mặt tế bào tiếp xúc với dịch dinh dưỡng Ni cấy chìm sử dụng nồi lên men Nồi lên men rửa sạch, rót mơi trường vào khử trùng để đảm bảo cho q trình lên men khơng bị nhiễm Các thể vi sinh vật tồn môi trường Trong nồi lên men có thiết bị sục khí thiết bị khuấy giúp cho khơng khí, mơi trường dinh dưỡng tế bào vi sinh vật phân phối Đây phương pháp sử dụng phổ biến sử dụng nửa cuối kỷ XX cho kết lớn với ngành công nghệ vi sinh 2.2.2 Ưu điểm nhược điểm: Ưu điểm -Tốn mặt xây dựng lắp đặt dây chuyền - Chi phí điện năng, nhân lực khoản phụ cho đơn vị sản phẩm thấp - Dễ tổ chức xí nghiệp có sản lượng lớn - Các thiết bị lên men chìm dễ khí hố, tự động hoá - Sử dụng hợp lý chất dinh dưỡng mơi trường, tránh lãng phí chất dinh dưỡng nằm lại khối môi trường chất rắn mà vi sinh vật không sử dụng Nhược điểm - Đòi hỏi trang bị kĩ thuật cao, dễ bị nhiễm trùng tồn - Trong lên men chìm cần phải khuấy sục khí liên tục vi sinh vật sử dụng ơxy hồ tan mơi trường 2.2.3 Ứng dụng: Nó ứng dụng phổ biến công nghệ vi sinh để sản xuất bánh mì, protein đơn bào, chế phẩm vi sinh làm phân bùn, thuốc trừ sâu, enzyme , vitamin, chất kháng sinh, chất kích thích sinh học… Có thể thấy kỹ thuật lên men chìm có nhiều ưu điểm song bên cạnh có nhiều nhược điểm cần phải ý Chính mà cần phải lựa chọn đặc điểm phù hợp kỹ thuật để áp dụng vào sản xuất sản phẩm lên men thích hợp, mang lại hiệu cao 2.2.3 Ứng dụng Sản xuất thuốc trừ sâu sinh học phương pháp lên men chìm Với ưu điểm độc với người môi trường, chế phẩm vi sinh vật dùng trừ sâu không độc với người sinh vật có ích Mau phân hủy tự nhiên, để lại dư lượng độc nông sản… Cho nên việc sản xuất chế phẩm thuốc trừ sâu sinh học ưa chuộng hơn, thay cho thuốc trừ sâu hóa học 2.2.3 Ứng dụng: Sơ đồ tổng quát quy trình tạo thuốc trừ sâu sinh học: 2.3 KỸ THUẬT LÊN MEN NỔI 2.3.1 Nguyên lý: Khi nấm men hoạt động, chuyển hóa đường, tạo lượng để đáp ứng nhu cầu lượng thân nấm men Phẩn ứng xảy theo hướng hiếu khí(cịn gọi hướng hơ hấp), đường chuyển hóa theo phản ứng :  C6H12O6 + O2 → CO2 + H20 + 668 kcal NGUYÊN LIỆU LÊN MEN • Chất mang : Rơm dạ, cám gạo, cám lúa mì, bã mía… • Cơ chất: thành phần bị biến đổi thành đường, malt, tinh bột… • Dưỡng chất: nguồn N, nguồn C, Vitamin, khống chất… • Vi sinh vật: thường sử dụng nấm men Saccharomycer ceresiviae CÁC LOẠI MƠI TRƯỜNG Mơi trường tự nhiên • Sử dụng nguyên liệu tự nhiên bột cám, bã mía… • Nguồn C, N , khoáng, vitamin dồi • Thành phần khó xác định bất lợi cho vi sinh vật Chỉ áp dụng cho sản phẩm yêu cầu không cao Mơi trường tổng hợp • Thành phần loại hóa chất kết hợp chất mang • Tuy nhiên giá thành cao không phù hợp cho sản xuất Môi trường bán tổng hợp • Là mơi trường có chất tự nhiên hóa học • Mơi trường phải bổ xung thêm 1,5-2%thạch(aga) THÀNH PHẦN MƠI TRƯỜNG Mơi trường gồm vitamin, khoáng, chất mang, nguồn C, nguồn N thành phần cơng nghệ Nguồn C Nguồn N •Các loại • Các muối nitrat, đường nguyên liệu glucoze,sacchar giàu đạm oze, nước chiết khoai tây • loại polysacarit như: • Trong số tinh bột, trường hợp sục celluloze NH3 Thành phân cơng nghệ • Chất đệm • Chất chống tạo bọt • Chất cảm ứng • Chất ức chế • Chất xúc tiến 2.3 KỸ THUẬT LÊN MEN BỀ MẶT 2.3.2 Chuẩn bị trước lên men (Upstream) Gồm nhóm cơng đoạn : chuẩn bị ngun vật liệu vi sinh vật Nguyên liệu thô, nghiền nhỏ 1-3mm, độ ẩm 55-60% Rải với độ dày 25cm Thiết bị phải trùng làm sạch, diện tích khay ni cấy đủ rộng Buồng ni có phận gia nhiệt, làm mát  Trong quy mô công nghiệp người ta thiết kế khay nuôi cấy vi sinh vật theo dạng trồng tầng nhằm tiết kiệm diện tích ni cấy, tăng khả sử dụng oxy khơng khí cho vi sinh vật 2.3 KỸ THUẬT LÊN MEN BỀ MẶT 2.3.3 Lên men Rỉ đường Làm H2SO4, Lọc T =120-125 độ C Xử lý Bổ xung N, P H2O đẻ pH= 4-5 Phối trộn Dung dịch chiếm 50% V Cho vào thùng nuôi cấy Cấy nấm men 25% so với lượng cần thu Canh trường nuôi cấy S Cerevisiae bền nhiệt, sinh sản nhanh Ly tâm Nấm men Rửa ly tâm Làm lạnh Ép Sản phẩm 2.3 KỸ THUẬT LÊN MEN BỀ MẶT Sau kết thúc trình lên men, ta thu nhận dịch lên men Dịch tiếp tục xử lý qua số công đoạn như: - Lọc: loại tạp chất khơng tan, chuyển dạng phù hợp (thí dụ chuyển từ dạng axit sang dạng muối) - Tinh chế : loại tạp chất bánh men - Nghiền : nghiền nhỏ sản phẩm sang dạng bột mịn - Sấy : tách bớt nước có sản phẩm Nấm men kem Nấm men ép Nấm men khô 2.3.5 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM Ưu điểm Nhược điểm - Có thể tạo sản phẩm dạng rắn tương, phô mai… - Năng suất sản phẩm đạt cao -Cung cấp oxy cho vi sinh vật thuận tiện hơn, hàm lượng oxy khơng khí cao - Chi phí cho chất, dưỡng chất thấp Tận dụng nguồn thứ liệu hay phế liệu sản xuất nông lâm ngư nghiệp - Trang thiết bị đơn giản hơn, đầu tư tốn - Chi phí lượng thấp - Vận hành quy trình lên men đơn giản, khơng địi hỏi trình độ chun mơn cao - Các thơng số q trình khó theo dõi khống chế - Duy trì chế độ lên men tối ưu suốt thời gian lên men khó thực - Khó đảo trộn, khó trì đồng tồn vùng khơng gian lên men - Xử lý sau thu hoạch khó khăn so với lên men môi trường lỏng - Khó tự động hóa - Chi phí lao động chân tay nhiều ỨNG DỤNG Sản xuất acid lactic Nguyên liệu thường dùng mật rỉ đường Pha loãng theo tỉ lệ nước : rỉ = :1, sau cho dung dịch chạy qua than hoạt tính để hấp thụ chất màu tạp chât keo có mật rỉ Làm lỗng đến nồng độ chất khơ 15% acid hóa mơi trường acid sulfuric 0,5% so với lượng rỉ đường Tiếp tục pha loãng dung dịch xuống 5-10% điều chỉnh pH ngược lại đến 6,3-6,5 Làm nguội dung dịch xuống 50°C bơm chúng vào thùng lên men Vi khuẩn lactic nuôi cấy riêng lượng men giống chiếm 3-5% thể tích thùng lên men Sử dụng vi khuẩn Lactobaccillus denbrueckii 2.3.6 Các yếu tố ảnh hưởng Lượng men ban đầu Nồng độ chất hồ tan • Mật độ tối đa khơng 70 10 ^6 • Chất lượng men • Nồng độ chất hòa tan dịch đường 11-12% Nồng độ pH Nồng độ oxy • Nồng độ pH từ 4,55,5 mơi trường thích hợp cho vi sinh vật phát triển • Nồng độ oxy thấp tốc độ lên men chậm Nhiệt độ • Nhiệt độ ảnh hưởng tới trình sinh lý vi sinh vật • Nhiệt độ thích hợp 15-34 độ C  Để có sản phẩm lên men tốt tìm hiểu yếu tố ảnh hưởng quan trọng PHẦN THỨ - KẾT LUẬN Sau trình tìm hiểu kỹ thuật cơng nghệ lên men rút kết luận sau:  Nghiên cứu trình lên men thực chất nghiên cứu đặc điểm sinh lý – sinh hóa hoạt động sống vi sinh vật đặc điểm sống  Các yếu tố ảnh hưởng động học tồn q trình sản xuất công nghiệp nhằm đặt hiệu cao nhất, đáp ứng yêu cầu thị trường  Hiểu ưu nhược điểm kỹ thuật giúp phát huy hạn chế phương pháp  Biết số ứng dụng nấm men đời sống TÀI LIỆU THAM KHẢO   PGS.TS Ngô Xuân Mạnh(chủ biên), giáo trình Cơng nghệ sinh học thực phẩm, Nxb Đại học Nông nghiệp Hà Nội, 2013 PGS.TS Lương Đức Phẩm, giáo trình Cơng nghệ lên men, Nxb giáo dục Việt Nam, 2010 Lương Nguyễn, Bài ứng dụng chế phẩm sinh học thuốc trừ sâu, ngày cập nhật 19/06/2012, http://www.scribd.com/doc/97567763/BAI-ỨNG-DỤNG-CHẾPHẨM-SINH-HỌC-TRONG-THUỐC-TRỪ-SAU-Autosaved#scribd, ngày truy cập cuối 20/03/2016 Nguyenthixuannu08100621, Kỹ thuật lên men, ngày cập nhật 20h51 ngày 03/03/2011, http://s4.zetaboards.com/BioFood_Tech/topic/8468077/1/, ngày truy cập cuối 19/03/2016 http://www2.hcmuaf.edu.vn/data/quoctuan/Nhom%204_1.pdfp Lần cuối vào ngày 18/10/2015.Ngày tham khảo 29/2/2016