- Nuôi cấy bề mặt (surface cultivation): Thường vi sinh vật phát triển trên bề mặt mơi trường Ví dụ, vi sinh vật phát triển trên bề mặt môi trường thạch trong hộp Petri hay phát
1. Bể hiếu khí khuấy trộn hồn tồn thơng thường.
4.3.4. 3 Điều khiển quá trình lên men
Để quá trình lên men đạt hiệu quả cao, thu được nhiều sản phẩm trong thời gian ngắn với chi phí thấp, việc duy trì mơi trường lên men ln ở điều kiện tối ưu là điều cần thiết. Các
biến động của môi trường này, dù nhỏ, cũng phải được phát hiện và điều chỉnh kịp thời. Vì thế đo lường và điều khiển trong thiết bị lên men giữ một vai trị quan trọng.
Để có thể duy trì thiết bị lên men vận hành ở trạng thái tối ưu, người vận hành máy và hệ thống điều khiển phải nắm bắt được các thông tin về trạng thái hiện thời của hệ thống. Việc có đầy đủ thơng tin, kịp thời, có độ chính xác cao là điều rất quan trọng. Các thơng tin này có được thơng qua việc đo lường các thơng số.
Có khá nhiều thơng số có thể được dùng để phản ảnh tình trạng hoạt động của thiết bị lên men. Theo sự tổng hợp của Najafpour (2007), có 61 thơng số thuộc ba nhóm: (a) Các thơng số cơ lý như nhiệt độ, áp suất, thể tích dịch lên men, vận tốc quay của cơ cấu khuấy. Trong nhóm này bao gồm cả các thơng số đặc trưng cho tính lưu biến của dịch lên men như độ nhớt, ứng suất cắt; (b) Các thơng số hóa học như pH, hàm lượng oxy hịa tan, hàm lượng CO2 hòa tan, hàm lượng sản phẩm, thế oxy hóa và (c) Các thơng số sinh học như hàm lượng sinh khối, vận tốc tăng trưởng, hoạt tính vi sinh vật, thương số hô hấp.
Từ danh sách của tác giả này ta thấy rằng có một số thơng số có quan hệ với nhau, ví dụ khi ta biết chiều cao mức dịch lên men, ta có thể xác định được thể tích của dịch này.
Để đáp ứng được các điều kiện chung về dụng cụ và phương pháp đo, cũng như các tính chất đặc thù của thiết bị lên men, việc đo lường cần phải: (a) Chính xác cao: sai số giữa giá trị chỉ thị và giá trị thực phải thấp, với cùng một đối tượng, khi đo ở các thời điểm khác nhau hay ở các vùng không gian khác nhau phải có cùng một giá trị đo; (b) Độ nhạy cao, có khả năng phát hiện được các độ chênh lệch nhỏ của thông số đo; (c) Thời gian đáp ứng phải ngắn; (d) Lắp đặt, sử dụng, hiệu chỉnh dễ dàng thuận tiện; (e) Tuổi thọ cao và (g) Giá thành hợp lý.
Chủ đề ôn tập chương 4
1. Đặc điểm chung và nguyên tắc cơ bản của lên men công nghiệp.
2. Sự khác nhau giữa lên men các sản phẩm lên men truyền thống (nhờ các vi sinh vật lên men) và lên men sinh tổng hợp các sản phẩm trao đổi chất.
3. Sự khác nhau giữa sản phẩm là chất trao đổi sơ cấp và chất trao đổi thứ cấp trong lên men công nghiệp.
4. Vi sao trong lên men các chất trao đổi thứ cấp người ta lại thành 2 pha: Sinh trưởng và sinh tổng hợp.
5. So sánh chi tiết các kỹ thuật, ưu và nhược điểm của phương pháp lên men bề mặt và lên men chìm có sục khí.
6. Khái niệm và lịch sử phát triển cơng nghệ lên men trên môi trường rắn-xốp (LMX). 7. Những ưu và nhược điểm công nghệ lên men trên môi trường rắn-xốp (LMX). 8. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình LMX.
9. Đặc điểm chung và đặc điểm phân loại các nhóm thiết bị phản ứng sinh học cho LMX.
10. Nguyên tắc chung của phương pháp lên men chìm có sục khí. 11. Các thơng số đánh giá q trình lên men chìm có sục khí
12. Động thái sinh trưởng, phát triển của quần thể vi sinh vật trong hệ “kín’ (ni gián đoạn).
13. Các yếu tố môi trường và điều kiện ni cấy trong lên men chìm có sục khí. 14. Khái niệm về lên men liên tục và phân loại hệ thống lên men liên tục.
15. Sinh trưởng của vi sinh vật trong quá trình lên men liên tục; những ưu và nhược điểm của lên men liên tục trong sản xuất công nghiệp.
16. Các cơng đoạn chính trong kỹ thuật lên men trên mơi trường rắn-xốp (LMX). 17. Các cơng đoạn chính trong lên men chìm ở mức độ cơng nghiệp.
18. Vì sao khử môi trường, thanh trùng thiết bị và các thiết bị phụ trợ là rất quan trọng trong q trình sản xuất bằng cơng nghệ lên men chìm có sục khí.
19. Vì sao phải giám sát, kiểm tra và điều khiển quá trình lên men.
20. Các thơng số cơng nghệ cần giám sát và điều chỉnh trong quá trình lên men.
Mục tiêu người học cần đạt
1. Mơi trường lên men có dinh dưỡng phù hợp mới đảm bảo cho sự tồn tại và phát triển của vi sinh vật. Phụ thuộc vào đặc điểm sinh lý sinh hóa của từng loại vi sinh vật có các loại mơi trường ni cấy khác nhau.
2. Nhu cầu dinh dưỡng của từng loại vi sinh vật khác nhau, nhưng có đặc điểm chung thành phần dinh dưỡng của tế bào vi sinh vật (sinh khối), từ đó có thể tính thành phần mơi trường ni cấy. Các phương pháp lựa chọn mơi trường ni cấy thích hợp và tối ưu hóa mơi trường lên men.
3. Nguyên tắc và các giải pháp khử trùng môi trường, sự khác nhau và giống nhau trong q trình khử trùng mơi trường trong phịng thí nghiệm và cấp độ lên men công nghiệp.
4. Các hệ thống thiết bị lên men chính và nguyên tắc lên men trong các hệ thống lên men (trên môi trường xốp, lên men kỵ khí và lên men chìm có sục khí).
5. Cấu tạo và phân loại thiết bị lên men chìm có sục khí. Vì sao phải khử trùng đồng bộ hệ thống lên men.
Tài liệu đọc bổ trợ
1. Lê Gia Hy (2013).Công nghệ sản xuất kháng sinh, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà
Nội.
1. Lê Gia Hy (2012).Giáo trình Cơng nghệ vi sinh vật xử lý chất thải, NXB Giáo dục,
Hà Nội.
3. Bhargav Set al.(2008).Solid-state Fermentation:An Overview, Chem. Biochem. 4. Dashmeet (2018) Screening of Microorganisms: Primary and Secondary Techniques| Industrial Biotechnology.Bio Technology https://www.biotechnologynotes.com
5. Hans-Peter Meyer, Wolfgang Minas, Diego Schmidhalter (2017). Industrial-Scale
Fermentation, in “Industrial Biotechnology: Products and Processes” edited by Christoph
Wittmann & James C. Liao, Wiley-VCH Verlag.
6. Humphrey A E, Lee S E (1992).Industrial Fermentation: Principles, Processes, and Products. Riegel's Handbook of Industrial Chemistry.
Chương 5.