, NO3− peptone các amino acid (sử dụng ở quy mô phòng thí nghiệm).
4. ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH LÊN MEN
1.3.2. Quy trình công nghệ sản xuất
* Các phương pháp nuôi trồng
Vi khuẩn lam và vi tảo là cơ thể tự dưỡng sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời làm nguồn năng lượng và CO2 làm nguồn carbon. Tuy các cơ thể này có khả năng phát triển trong điều kiện môi trường khắc nghiệt, nhưng phải đảm bảo các yếu tố dinh dưỡng cần thiết.
Về quy mô sản xuất thường có ba loại:
- Nuôi trồng ở quy mô thủ công đơn giản: vi tảo được nuôi ở các ao tự nhiên hay các bể xây bằng xi măng hay trong các thùng gỗ, thùng nhựa. Trong trường hợp này, thông thường người ta không thực hiện sục khí CO2, không khuấy đảo.
- Nuôi trồng ở quy mô bán công nghiệp: vi tảo được nuôi trong các bể xây hình đường ống, phía trên tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, cấp CO2 vào môi trường nuôi và môi trường được vận chuyển tuần hoàn trong bể nhờ máy bơm, nhiệt độ môi trường nuôi khoảng 25 – 260
C.
- Nuôi trồng ở quy mô công nghiệp: có thể sử dụng hệ thống nuôi cấy kín hoặc hệ thống nuôi cấy mở. Trong cả hai hệ thống đều có quá trình khuấy trộn, sục khí tạo điều kiện cho tế bào tiếp xúc với ánh sáng và khí CO2 để chủng giống thực hiện quá trình quang hợp.
Hệ thống kín: vi tảo được nuôi trong các bể lên men chủ yếu sử dụng ánh sáng nhân tạo (ánh sáng đèn) có cường độ cao và hệ thống sục khí CO2 với nồng độ tùy theo từng quy trình cụ thể. Phương pháp này có ưu điểm không phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời, không phụ thuộc vào thời tiết khí hậu, kiểm soát được điều kiện nuôi cấy, cho năng suất tạo sinh khối cao. Tuy nhiên giá thành sản phẩm cao nên ít được áp dụng rộng rãi.
Hệ thống mở: sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời, sử dụng các bể nuôi có môi trường nước cao khoảng 15 – 20cm, khuấy đảo thường xuyên để vi tảo có điều kiện tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, đảm bảo vi tảo không bị lắng xuống đáy bể và môi trường dinh dưỡng phân phối đều cho toàn bộ tế bào trong hệ thống nuôi.
CO2 hoặc HCO3 - Chất khoáng Nước Ánh sáng Tảo giống Ly tâm
cô bớt Thu hồi các chất khoáng còn Môi trường Sấy khô Thiết bị khuấy Lọc Bể nuôi tảo có pH 8,5 -10 Nhiệt độ 20 - 400 C Sinh khối vi tảo 86
* Môi trường nuôi trồng và cung cấp CO2
Tương tự như môi trường nuôi cấy vi sinh vật công nghiệp khác, thường sử dụng các nguyên liệu thô, rẻ tiền, dễ kiếm mà vẫn đảm bảo được khả năng thu được lượng sinh khối cao, chất lượng tốt. Các nguồn nguyên liệu thường được sử dụng để tạo môi trường nuôi cấy đại trà:
- Nước máy: bổ sung thêm các chất khoáng ở dạng phân bón khô - Nước biển: bổ sung thêm muối khoáng
- Nước thải từ các khu vực chăn nuôi hoặc từ nhà máy xử lý nước thải.
Ngoài ra, trong quá trình nuôi cấy người ta cung cấp CO2 bằng nhiều hình thức khác nhau:
- Sục khí CO2 lấy trực tiếp từ các nhà máy sản xuất bia, rượu để giảm lượng NaHCO3.
- Sục không khí (có chứa CO2) kết hợp với việc sục khí CO2ngắt quãng.
Để đảm bảo cung cấp khí CO2 đủ trong quá trình nuôi trồng vi tảo, việc lựa chọn địa điểm nuôi trồng là hết sức quan trọng. Cơ sở nuôi trồng nên gần các nhà máy có nguồn CO2 như nhà máy bia, rượu hoặc nơi có nguồn nước khoáng nóng giàu HCO3- hay CO2tự do.
* Thu nhận sản phẩm
Có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để thu hồi sinh khối như ly tâm, vớt, lắng kết hóa học, lắng kết điện trường, tự lắng kết. Các vi tảo có kích thước nhỏ thì thu nhận sinh khối chủ yếu bằng phương pháp ly tâm.
Đối với Spirulina có kích thước lớn hơn, phương pháp thu hồi sử dụng chủ yếu bằng phương pháp lọc. Sử dụng màng lọc nghiêng kết hợp với hút chân không để thu nhận Spirulina cho hiệu quả thu hồi sản phẩm cao.
Sau khi tách vi tảo ra khỏi môi trường, sinh khối được cô đặc sơ bộ và được sấy khô bằng sấy đông khô, sấy chân không hoặc sấy quay. Sản phẩm có thể sử dụng trực tiếp hoặc mang đi chế biến.