Bài giảng Công nghệ lên men Fermentation Technology

Bài giảng Công nghệ lên men Fermentation Technology trình bày về khái niệm lên men, quy trình lên men, phân loại lên men, lên men theo mè, lên men liên tục, hiệu quả lên men, lên men cơ chất rắn, công nghệ nuôi cấy tế bào động vật.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Công nghệ lên men Fermentation TechnologyCông nghệ lên menCÔNG NGHỆ LÊN MENFERMENTATION TECHNOLOGY• Công nghệ lên men, hay công nghệ quá trình sinh học(bioprocess technology), bắt nguồn từ việc sử dụng visinh vật để sản xuất các thực phẩm như phó mát, sữachua, các loại rau củ lên men, xúc xích, nước tương,các loại thức uống (bia, rượu vang,..)…• Các quá trình sinh học từng được tiến hành thủ công,nhưng ngày nay được tiến hành theo quy trình côngnghệ và được áp dụng kiến thức khoa học hiện đại.Tempeh19/09/2011 10:58 SA1Nguyễn Hữu Trí19/09/2011 10:58 SALên men là gì?3Nguyễn Hữu TríQuy trình lên men• Trong sinh hóa: lên men là quá trình phát sinh nănglượng trong đó chất hữu cơ vừa là chất cho điện tử vừalà chất nhật điện tử cuối cùng.• Trong công nghiệp: lên men mô tả bất cứ quá trình sảnxuất sản phẩm bởi nuôi cấy sinh khối tế bào trong mộtthiết bị phản ứng sinh học (bioreactor)19/09/2011 10:58 SA2Nguyễn Hữu Trí• Bước 1: Thiết lập môi trường dùng trong tăng sinhgiống và sản xuất• Bước 2: Thanh trùng môi trường, nồi lên men và cácthiết bị kèm theo• Bước 3: Nhân sinh khối đủ lớn, mạnh và thuần đểcung cấp chp các bồn len men trong giai đoạn sảnxuất• Bước 4: Cung cấp các điều kiện tối ưu cho sự pháttriển của giống để giống sản sinh sản phẩm• Bước 5: Chiết và tinh chế sản phẩm• Bước 6: Xử lý những chất thải tạo ra trong quy trình19/09/2011 10:58 SA4Nguyễn Hữu Trí1Quy trình lên menQuy trình lên men• Quá trình lên men công nghiệp gồm 3công đoạn chính:5 -10 mL– Trước lên men: xử lý, chế biến, phối trộnvà khử trùng nguyên liệu và thiết bị lênmen– Lên men trong bioreactor với điều kiệnthích hợp để tạo nhiều sản phẩm mục tiêu– Sau lên men: thu sản phẩm lên men, tinhchế, bảo quản sản phẩm.0,2 -1 L10 -100 L100 -100.00019/09/2011 10:58 SA5Nguyễn Hữu Trí619/09/2011 10:58 SANguyễn Hữu TríPhân loại lên menQuy trình lên menDựa vào cách cho cơ chất vào môi trường và thuhoạch sản phẩm mà người ta chia thành các dạngnuôi cấy:— lên men theo mẻ— lên men theo mẻ có bổ sung cơ chất— lên men liên tục19/09/2011 10:58 SA7Nguyễn Hữu Trí19/09/2011 10:58 SA8Nguyễn Hữu Trí2Lên men theo mẻLên men theo mẻ có bổ sung cơ chấtVi sinh vật được cấy vào nồi lên men sau khi môi trường đã được chuẩn bị.Trong điều kiện nuôi cấy vô trùng và đảm bảo các điều kiện thích hợp, vi sinhvật sẽ phát triển theo một đồ thị điển hình gồm các giai đoạn:(1): pha lag trong pha này vi sinh vật chưa phânchia, tế bào thích nghi dần với điều kiện môi trường(2): pha tăng tốc tạm thời trong giai đoạn này mậtđộ vi sinh vât bắt đầu tăng nhanh(3): pha tăng trưởng hàm mũ, vi sinh vật tăngtrưởng với tốc độ cực đại(4): tăng trưởng chậm, tốc độ tăng trưởng giảm sovới giai đoạn tăng trưởng cực đại(5): pha ổn định, sự phát triển chậm lại hoặc dừnghẳn• Để nâng cao năng suất mẻ lên men người tabổ sung cơ chất vào trong quá trình lên men• 1/ Bổ sung từ từ các chất dinh dưỡng làmtăng thể tích dịch nuôi cấy, phương pháp nàyđược sử dụng trong công nghiệp sản xuấtmen bánh mì.• 2/ Bổ sung môi trường mới vào bioreactorđồng thời rút ra một thể tích dịch nuôi cấy(không chứa tế bào) tương ứng, phươngpháp này được sử dụng trong nuôi cấy tế bàođộng vật(6): pha chết, tăng trưởng dừng hẳn, tế bào bị pháhủy19/09/2011 10:58 SA9Nguyễn Hữu TríMôi trường luôn được cho vào đồng thời dịch lên men (môi trường, phụphẩm, vi sinh vật) được lấy ra với cùng một tốc độ, nhằm giữ thể tích dịchlên men luôn ổn định.Phương pháp này cho phép vi sinh vật phát triển dưới các điều kiện ổnđịnh, sự tăng trưởng diễn ra với tốc độ ổn định, trong một môi trường ổnđịnh.Ứng dụng trong một số trường hợp như sản xuất protein đơn bào, ethanolvà trong một số qui trình xử lý nước thải.1110Nguyễn Hữu TríBioreactor (thiết bị phản ứng sinh học)Lên men liên tục19/09/2011 10:58 SA19/09/2011 10:58 SANguyễn Hữu TríMột số dạng bioreactor phổ biếna)Biorector khuấy liên tụcb)Bioreactor dạng thápc)Bioreactor tuần hoànd)Bioreactor yếm khíe)Bioreactor chứa bùn hoạttính xử lý nước thải19/09/2011 10:58 SA12Nguyễn Hữu Trí3Bioreactor (thiết bị phản ứng sinh học)• Bioreactor là thiết bị quan trọng để thực hiện cácquá trình sản xuất sinh học như lên men bia, acidhữu cơ, acid amin, kháng sinh, enzyme, vaccine,xử lý chất thải.• Trong thiết bị lên men, vi sinh vật được phân tántrong môi trường, khí O2 và các chất dinh dưỡngđược tế bào hấp thu đồng thời các sản phẩmphụ như nhiệt độ, CO2 , các chất biến dưỡngkhông cần thiết phải được loại ra khỏi tế bào.19/09/2011 10:58 SA13Nguyễn Hữu TríCấu tạo cơ bản của nồi lên menNồi lên menHệ thống thanh trùngBộ phận khuấy, cung cấp khíHệ thống giám sát – điềuchỉnh nhiệt độHệ thống giám sát – điềuchỉnh pHHệ thống nạp mẫuHệ thống giám sát – phá bọt19/09/2011 10:58 SABioreactorNguyễn Hữu TríBioreactorHình dạng của cácbioreactor thay đ ...