2. Mục tiêu nghiên cứu
3.1.1. Điều kiện lên men và công thức tạo chế phẩm
phẩm a. Điều kiện lên men
Điều kiện lên men đóng vai trò quan trọng trong việc xác định khối lượng nguyên liệu đưa vào chế phẩm và tạo thành phẩm.
- Nhiệt độ
Mỗi loại nấm men đều chịu ảnh hưởng của nhiệt độ tới hoạt động sống của chúng. GiốngSaccharomyces lên men tốt ở nhiệt độ 28 – 32oC, giới hạn nhiệt độ nhỏ nhất là 5o C và lớn nhất là 38oC. Khi tiến hành men thì khả năng chịu đựng nhiệt độ sẽ cao hơn, trên 50o C và dưới 0oC thì khả năng lên men sẽ bị đình trệ. [5]
Nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn phát triển trùng hợp với nhiệt độ thích hợp của nấm men rượu. Ở nhóm khuẩn Bacillus và Lactobacillus thì nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn phát triển là 30 – 45oC.
- pH môi trường
Mỗi loại vi sinh vật chỉ có thể hoạt động tốt trong vùng pH nhất định. Nấm men có thể phát triển trong nhiệt độ môi trường pH = 2 - 8 nhưng phát triển mạnh nhất khi pH = 4,5 - 5.
Nhóm vi khuẩnBacillus và Lactobacillus bắt đầu phát triển ở khoảng pH ≥ 4. Do vậy khi môi trường có pH < 4 thì chỉ có nấm men phát triển.
Để điều chỉnh pH thì có thể dùng một trong các loại acid hữu cơ như: axit
lactic.
Khi pH môi trường tăng lên thì nấm men hoạt động yếu dần và môi trường dễ bị nhiễm vi khuẩn, vi khuẩn phát triển rất nhanh. [5]
Dựa trên điều kiện pH trên có thể làm cơ sở để theo dõi sự thay đổi pH của chế phẩm theo thời gian từ đó đưa ra phỏng đoán về sự tồn tại và phát triển của các nhóm vi sinh vật trong chế phẩm.
- Nồng độ đường của dịch lên men
36
Nồng độ đường thích hợp nhất cho quá trình lên men là từ 8 - 20%. Khi nồng độ đường lớn hơn 30% sẽ ức chế quá trình lên men. [16]
- Nồng độ O2 môi trường
O2 cần thiết cho sự tăng sinh khối của vi sinh vật trong đó có vi khuẩn và nấm men. [16]
Trong điều kiện hiếu khí với sự có mặt của oxy sẽ xảy ra phương trình phản ứng:
C6H12O6 + 6O2 → 6H2O + 6CO2 + Q → gia tăng sinh khối - Số lượng men giống
Số lượng men giống được sử dụng thích hợp là 0,1 – 2% thể tích dịch lên
men.
- Nồng độ CO2 của môi trường
CO2 được hình thành trong quá trình lên men. Sự có mặt của CO2 sẽ làm giảm khả năng sinh sản của nấm men nhưng không làm yếu khả năng lên men, kìm hãm sự phát triển của những vi sinh vật hiếu khí gây hại. [16]
- Thể tíchdung dịch lên men
Không nên cho dịch lên men quá đầy bình, phải để trống phía trên khoảng 1/3 – 1/5 thể tích để đề phòng khi lên men sủi bọt mạnh, dịch lên men không bị tràora ngoài và bị nhiễm vi khuẩn không mong muốn. [8]
b. Kết quả tính toán khối lượng nguyên liệu tạo chế phẩm
Dựa vào điều kiện lên men được đưa ra và sử dụng thể tích bình lên men là 5L.
Tiến hành thí nghiệm khảo sát quá trình lên men với tỷ lệ chuối và nước là 1:7 (w/v) tương ứng 500 gam thịt chuối với 3,5L nước.
❖ Nồng độ dịch đường trong dung dịch lên men
Nồng độ đường thích hợp nhất cho quá trình lên men là từ 8 - 20%. Khảo sát quá trình lên men với hàm lượng 15%. Tính toán khối lượng có trong 3,5 L nước được tính như sau:
Khối lượng riêng của nước thường là: D = 1000 kg/m3 = 1000 g/L
37
Cách tính hàm lượng đường được áp dụng theo công thức sau:
đườ = (
ị × C%) / 100%
- Khối lượng đường có trong 3,5 L nước với nồng độ 8% là: 280 gam với nồng độ 20% là: 700 gam
Như vậy, khối lượng đường thích hợp nhất cho quá trình lên men là 280 – 700 gam.
Trong trái chuối chín nồng độ đường được khảo sát ở bảng 1.3 và bảng 1.4 là từ 16 – 19,5%. Hàm lượng đường trong trái chuối cũng được sử dụng để thúc đẩy quá trình lên men do đó cũng cần được tính toán để xác định hàm lượng đường bổsung thêm từ bên ngoài.
Với khối lượng chuối chín sử dụng là 500 gam sẽ có hàm lượng đường từ 80 - 97,5 gam đường.
Như vậy, lượng đường bổ sung từ bên ngoài nhiều nhất là 620 gam và lượng đường bổ sung ít nhất là 182,5 gam.
Khảo sát lượng đường bổ sung là 15% tương ứng với khối lượng là 525 gam Qua đây, có thể dự đoán nồng độ đường lên men vào khoảng 17,2 – 17,78%. Với nồng độ này vẫn nằm trong khoảng nồng độ đường thích hợp cho quá trình lên men.
❖ Lượng men giống
Số lượng men giống được sử dụng thích hợp là 0,1 - 2% thể tích dịch lên men. Lựa chọn lượng men giống như sau:
- Men nấu rượu (nấm men) là 0,1% tương ứng với khối lượng là 35 gam.
- Men vi sinh Merika Fort: 1 gói = 1 gam. Thành phần vi sinh:
Bacillus subtilis: 3×107 CFU/g.
Lactobacillus acidophilus: 3×107 CFU/g.
- Sữa chua Vinamilk không đường trong 100gam thành phần có sữa (99%) còn lại là gelatin thực phẩm, chất ổn định, menStreptococus thermophilus và
Lactobacillus bulgaricus.
38
Với lượng sử dụng là 100gam dựa vào thành phần mà nhà sản xuất cung cấp thì lượng menLactic xấp xỉ 1gam.
c. Công thức tạo chế phẩm
Tiến hành thực nghiệm tạo chế phẩm sinh học theo công thức như sau:
Nước lọc: 3,5 L
Chuối Tiêu chín: 500 gam thịt quả Đường cát vàng: 525 gam
Men nấu rượu: 35 gam Men vi sinh: 1 gói = 1 gam Sữa chua: 100 gam Cám gạo: 20 gam
Thực hiện lặp lại 1 lần cùng công thức, thời gian và điều kiện tạo chế phẩm giống nhau để tiến hành so sánh nếu có sự khác biệt xảy ra.
3.1.2. Quy trình lên men chếphẩm sinh học xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơa. Sơ đồ quy trìnhlên men chế phẩm sinh học xử lý nước thải ô nhiễm