Các loại phân đạm vi sinh hiện nay đều được sản xuất từ các loại vi khuẩn cố định đạm. Quá trình sản xuất chế phẩm phân vi sinh vật hầu hết đều được thực hiện theo các bước cơ bản sau :
Giữ giống và nhân giống vi khuẩn
Giống vi khuẩn cĩ ý nghĩa vơ cùng quan trọng trong cả quá trình sản xuất. Các chủng vi khuẩn dùng để sản xuất đều cĩ những đặc tính hữu ích như : khả năng cố định đạm, sức cạnh tranh, dễ nuơi cấy để thu sinh khối…
Quá trình giữ giống địi hỏi phải đảm bảo duy trì độ thuần khiết về các đặc tính trên. Thường người ta giữ các chủng vi khuẩn này ở dạng đơng khơ.
Việc nhân giống vi khuẩn thực hiện bằng các biện pháp khác nhau, nhưng đều dựa trên nguyên tắc tăng sinh khối vi khuẩn để cung cấp cho sản xuất (lên men thu sinh khối). Biện pháp nhân giống phổ biến hiện nay là cấy trong bình
nĩn dung tích 200 - 300ml đặt lên các thiết bị lắc cĩ tần số 100 - 300dao động/phút để cung cấp khơng khí cho vi khuẩn phát triển. Phần lớn các quá trình sản xuất đều sử dụng mơi trường thu sinh khối để nhân giống.
Mơi trường nhân sinh khối trong quá trình sản xuất phân vi sinh
Mơi trường sản xuất phải bao gồm đầy đủ các chất dinh dưỡng tối ưu nhất cho sự phát triển của vi khuẩn trong quá trình tạo sinh khối như : nguồn carbon, nitơ, pH, các nguyên tố vi lượng, các chất kích thích sinh trưởng … Mỗi loại vi khuẩn yêu cầu một nguồn dinh dưỡng khác nhau. Do vậy phải căn cứ vào các đặc tính sinh lý của chúng mà thành lập mơi trường nhân sinh khối để sản xuất cho thích hợp và cĩ giá thành thấp.
Một đặc điểm đáng lưu ý là các vi khuẩn cố định đạm cĩ ít nhiều bị ảnh hưởng trong quá trình nuơi cấy trên mơi trường tổng hợp. Các chất đạm vơ cơ đẩy mạnh quá trình phát triển của vi khuẩn tạo nên một lượng sinh khối phù hợp với yêu cầu sản xuất nhưng khả năng hình thành nốt sần và hoạt tính khử acetylen của chúng ít nhiều bị giảm. Cịn trong các mơi trường khơng cĩ đạm hầu hết các vi khuẩn này phát triển yếu. Điều này trong thực tế thường xảy ra, khi tiến hành nhiễm chế phẩm đạm vi sinh thì lượng phân bĩn cho cây đã được thay thế, nhưng lại cho kết quả âm tính, mà sự tăng sản do nhiễm chế phẩm cĩ khi xảy ra trong điều kiện lượng phân đạm được bĩn rất cao đến mức cĩ thể ảnh hưởng xấu đến số lượng vi khuẩn trong vùng rễ.
pH và sự điều chỉnh pH trước khi nuơi cấy vi khuẩn cũng ảnh hưởng nhiều
đến quá trình tạo sinh khối. Trong quá trình thu sinh khối Azospirillum để sản
xuất phân vi sinh cố định đạm trên mơi trường acid hữu cơ, dịch nuơi cấy trở nên
kiềm ở cuối quá trình. Khi pH≥ 9, loại vi khuẩn này sẽ khơng cĩ khả năng tồn tại.
Do đĩ, trong quá trình nuơi cấy cần bổ sung đệm pH giúp cho quá trình đạt hiệu quả tốt hơn.
Thanh trùng mơi trường nhân sinh khối
Quá trình này nhằm loại bỏ hết các vi sinh vật lạ, khơng cĩ lợi trước khi cấy giống vi khuẩn cố định đạm để lên men thu sinh khối. Việc thanh trùng được thực hiện bằng hơi nước cĩ áp suất 1atm/30 phút. Trong nuơi cấy quy mơ lớn hoặc nuơi cấy trên mơi trường rắn, thời gian thanh trùng mơi trường sản xuất dài hơn và phụ thuộc vào mơi trường sản xuất.
Nhân sinh khối
Người ta cĩ thể sử dụng máy lắc cĩ tần số dao động khoảng 100 - 500dao động/phút để thu sinh khối vi khuẩn trong các bình thủy tinh nhỏ (250 - 500ml) chứa mơi trường lên men. Người ta sử dụng các thiết bị lên men, sục khí qua mơi trường nuơi cấy vi khuẩn để thu sinh khối của chúng. Phương pháp này cho năng suất cao hơn, tiết kiệm năng lượng, sử dụng nhân cơng nhiều hơn biện pháp trên, nhưng yêu cầu trình độ thao tác thành thục, chế độ cơng nghệ được dày cơng nghiên cứu và thực hiện nghiêm túc, phù hợp với từng loại vi khuẩn. Nếu khơng, loại hình nuơi cấy này rất dễ bị nhiễm các vi sinh vật lạ làm ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật cố định đạm.
Ngồi ra, cịn cĩ phương pháp nhân sinh khối trong mơi trường rắn. Ở phương pháp này địi hỏi thành phần, kích thước các phần tử của mơi trường thích hợp, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phát triển của vi khuẩn. Loại hình lên men này tuy đơn giản, cĩ thời gian tàng trữ chế phẩm lâu, nhất là những loại mơi trường đã được thanh trùng nhưng rất tốn cơng lao động và diện tích nhà xưởng, sản phẩm cho chất lượng khơng đồng đều và yêu cầu một lượng giống ban đầu khá lớn.
Chất mang là những chất làm nhiệm vụ duy trì sự sống của vi khuẩn cố định đạm trong thời gian tàng trữ, vận chuyển chúng đến nơi áp dụng. Chúng là thành phần quan trọng để tạo nên các loại phân vi sinh khác nhau.
Chất mang được trộn thêm dịch vi khuẩn đã được lên men đạt yêu cầu để tạo ra sản phẩm là phân vi sinh vật. Cĩ nhiều loại chất mang khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện của từng địa phương. Nhưng chúng đều phải cĩ đầy đủ các yếu tố sau :
- Cĩ độ hấp thụ cao, dễ chế biến.
- Khơng độc đối với vi sinh vật dùng để chế tạo phân vi sinh vật.
- Dễ thanh trùng.
- Cĩ sẵn ở địa phương và cĩ giá thành rẻ.
Tạo và đĩng gĩi sản phẩm
Sau khi hồn thành giai đoạn nhân sinh khối (đối với biện pháp thu sinh khối trên nền chất mang khơng thanh trùng) các sản phẩm lên men được nén thành dạng viên, dạng bột, … (đối với biện pháp thu sinh khối trên mơi trường rắn cĩ thanh trùng) chuyển một cách vơ trùng sang các túi đựng sản phẩm ; hoặc trộn dịch lên men vào chất mang (trong điều kiện vơ trùng), để lên men hỗn hợp trong thời gian ngắn, sau đĩ đĩng gĩi sản phẩm. Tùy theo điều kiện nuơi cấy khác nhau mà ta sử dụng phương thức đĩng gĩi khác nhau. Tuy nhiên cần phải thực hiện giai đoạn này một cách nghiêm ngặt để bảo đảm chất lượng sản phẩm.
Bảo quản sản phẩm
Trong điều kiện nước ta, phân vi sinh rất khĩ bảo quản trong điều kiện tự nhiên. Nhiệt độ cao làm cho độ sống sĩt của vi khuẩn giảm xuống. Với nhiệt độ
mơi trường từ 25 - 35oC phân vi sinh chỉ cĩ thời hạn bảo quản trong khoảng 3 - 4
trước các nhà nghiên cứu và những người sản xuất vì khi mật độ vi khuẩn giảm
xuống 103 - 104 tế bào/g phân thì các loại phân này khơng cịn giá trị sử dụng.
Quy trình chung để sản xuất phân vi sinh từ vi khuẩn
Mơi trường sản xuất
Giống vi khuẩn Thanh trùng
Nhân giống cấp 1 Cấy giống
Chất mang Lên men thu sinh khối vi khuẩn
Thanh trùng Phối trộn, tạo sản phẩm
Sử dụng
Kiểm tra
Bảo quản