•JJ •Chương 7 CÔNG NGHỆ LÊN MEN •I.KHÁI QUÁT VỀ SỰ LÊN MEN CN •II. SỰ TĂNG TRƯỞNG CỦA TẾ BÀO •III. DINH DƯỢNG VÀ NGUYÊN LIỆU • IV. HỆ THỐNG THIẾT BỊ • V. VẬN HÀNH • VI. LÊN MEN CITRIC ACID I. KHÁI QUÁT VỀ SỰ LÊN MEN CÔNG NGHIỆP. • 1. Sự lên men. • Lên men là sự tích lũy các sản phẩm trao đổi chấ t hữu ích cho con người trong quá trình nuôi cấ y vi sinh vật . • - Nuôi vi sinh vật với quy mô lớn (10 lit đến 1.000.000 lít) gọi là sự lên men công nghiệp (industrial fermentation). 2. Ưu thế của tế bào VSV • –Kích thước nhỏ,hấp thu nhanh và đồng hóa ở tốc độ cao. • – Nguồn nguyên liệu đơn giản : phế phụ phẩm rẻ tiền. • – Chúng có thể thực hiện rất nhiều các phả n ứng hoá sinh khác nhau. • – Thích ứng với thiết bò của nhà máy. • – Dễ dàng sử dụng KTDT để tăng sản lượng và biến đổi sản phẩm cuối. • – Có khả năng tạo các chất đối quang hay đối hình (enantiomer) 3 .Sụ ủo toồng quaựt va ứ ba coõng ủoaùn chớnh II. SỰ TĂNG TRƯỞNG CỦA TẾ BÀO • 1. Tỉ lượng (Stoichiometry) của tế bào • 2. Phản ứng tăng trưởng • 3. Động học (Kinetics) của sự tăng trưởng III. NGUỒN DINH DƯỢNG VÀ NGUYÊN LIỆU BAN ĐẦU • 1. Môi trường tự nhiên và tổng hợp • 2. Nước. • 3. Nguồn carbon . • 4. Nguồn nitrogen. 5. Các nguyên tố khác và vitamin. 6. Các chất phá bọt. 1. Môi trường tự nhiên và tổng hợp • Môi trường tự nhiên phức tạp khác với môi trường tổng hợp có nguồn gốc động, thực vật, thành phần hoá học chính xác của các vật liệu này đến nay chưa biết hoặc xác đònh rất khó khăn. • Một số môi trường phức tạp được pha chế bằng cách hoà tan các chất tự nhiên và tiếp theo được xử liù bằng thủy giải, làm trong hay bổ sung các chất dinh dưỡng, kích thích tố tăng trưởng hay các nguyên tố vi lượng. Môi trường tổng hợp (synthetic) có thành phần xác đònh. 2 . N ư ơ ù c • Chất lượng nước rất quan trọng trong sản xuất các sản phẩm từ VSV. Ví dụ : rượu bàu đá ngon nổi tiếng của Bình Đònh chỉ có thể được sản xuất từ nước suối Bàá (bàu có nghóa một thủy vực). • Trong sản xuất vaccine, nguồn nước phải qua nhiều công đoạn làm tinh sạch, chưng cất 2 lần rồi mới được sử dụng để nuôi các chủng VSV. • Lên men trong môi trường nước có ưu điểm là độ đồng nhất cao, dễ dàng theo dõi pH và nhiệt độ ; nhược điểm là khi chiết suất sản phẩm thì tỉ lệ nước cao gây tốn kém năng lượng và thời gian. 3. Nguồn carbon • Trong sản xuất từ VSV, nguồn carbon chủ yếu là đường đơn như glucose, oligosaccharide (lactose, saccharose) ; những đường này thường từ nguyên liệu ban đầu là mật rỉ đường và thường được xử liù để có glucose. 4. Nguồn nitrogen Thông dụng nhất là cung cấp nitrogen vô cơ dưới dạng muối ammonium (như ammonium phosphate), nitrogen hữu cơ thường được cung cấp như amino acid hoặc sản phẩm thủy giải từ protein. a. Nguồn nitrogen tổng hợp : SA , DAP (Diammonium phosphate) , urê. b. Nguồn nitrogen tự nhiên : Nước chiết của bắp ( corn stup liquor ) , cao bắp , có nhiều acid amin ( 15 loại ) , Cao nấm men, [...]... hóa sinh học) : tế bào vi sinh vật được sử dụng chuyển đổi một chất thành chất khác có cấu trúc liên quan và có giá trò thương mại cao hơn CHƯƠNG VIII CÁC SẢN PHẨM CỦA CÔNG NGHỆ LÊN MEN • • • • • • • • • • I TỔNG QUAN VỀ CÁC SẢN PHẨM CỦA CNLM II SẢN XUẤT SINH KHỐI VI SINH VẬT III CÔNG NGHIỆP VACCINE IV PROTEIN ĐƠN BÀO (SCP) V CÔNG NGHIỆP RƯU BIA VÀ CỒN NHIÊN LIỆU VI CÁC METABOLITE SƠ CẤP VII CÔNG NGHỆ... VI SINH VẬT III CÔNG NGHIỆP VACCINE IV PROTEIN ĐƠN BÀO (SCP) V CÔNG NGHIỆP RƯU BIA VÀ CỒN NHIÊN LIỆU VI CÁC METABOLITE SƠ CẤP VII CÔNG NGHỆ THUỐC KHÁNG SINH (ANTIBIOTICS) VIII CHUYỂN HOÁ SINH HỌC IX CÁC BIOPOLYMER VÀ BIOSURFACTANT X CÔNG NGHỆ SINH HỌC KHAI KHOÁNG ... đạt trên 90% so với lượng glucose nguyên liệu •NĂM NHÓM SẢN PHẨM : (1) Sinh khối vi sinh vật : sản xuất chính là sinh khối nấm men làm bánh mì và protein đơn bào • (2) Enzyme vi sinh vật : enzyme vi sinh vật có ưu điểm là được sản xuất với số lượng rất lớn, nhanh nhờ kỹ thuật lên men • Các enzyme từ VSV phổ biến : amylase, • β-glucanase, amyloglycosidase, glucose isomerase, glucose oxidase, cellulase,... streptokinase… (3) Sản phẩm trao đổi chất vi sinh vật : các chất trao đổi chất sơ cấp và thứ cấp • -Sản phẩm trao đổi chất sơ cấp và cuối: • các amino acid, nucleotide, lactic acid, acetic acid, ethanol, • - Sản phẩm thứ cấp : kháng sinh, chất ức chế enzyme, alkaloid, • (4) Sản phẩm tái tổ hợp: nhờ kỹ thuật di truyền : các gene từ sinh vật cấp cao có thể chuyển vào các vi sinh vật nhận có khả năng tổng hợp... tế bào và bổ sung 4 Điều khiển phản ứng sinh học • Thông thường, quá trình nuôi trải qua 2 giai đoạn đòi hỏi những điều kiện khác nhau Ở giai đoạn đầu cần các điều kiện cho tế bào sinh sản nhanh, nhiều để tạo sinh khối (biomass) lớn Ở giai đoạn sau các tế bào được khống chế để thực hiện tối đa các phản ứng mong muốn 5 Thu sản phẩm và tinh chế • Thu sản phẩm là công việc tốn kém Chi phí này chiếm tơí... được khống chế để thực hiện tối đa các phản ứng mong muốn 5 Thu sản phẩm và tinh chế • Thu sản phẩm là công việc tốn kém Chi phí này chiếm tơí 50% giá thành hoặc cao hơn Các kiõ thuật của công nghệ hoá học, công nghệ thực phẩm được sử dụng chủ yếu ở bước này Khó khăn lớn đầu tiên là tách nước của tế bào ra khỏi sản phẩm Tiếp theo, từ dòch lên men thu đúng sản phẩm mong muốn • Tất cả các bước liên quan... : Cơ chất rắn ẩm để lớp mỏng trên khay • – Lên men chìm (submerged fermentation) là kiểu lên men chủ yếu trong công nghiệp 3 Bioreactor • Bioreactor (fermenter) là vật chứa (vessel) các tế bào, chiết xuất tế bào hay các enzyme thực hiện phản ứng sinh học • Đây là thiết bò có dung tích từ 1 0-1 00 lít đến 100000 lít, được làm bằng thép không rỉ, có hệ thống đo lường và điều chỉnh nhiệt độ, pH và oxygen... CITRIC ACID • Quá trình sản xuất citric acid thương phẩm sẽ giúp hình dung rõ hơn về CNLM Citric acid là acid hữu cơ chính xếp thứ hai trong các sản phẩm của công nghiệp lên men, chỉ sau ethanol công nghiệp Sản lượng trên thế giới ước tính khoảng 70 0000 tấn/năm • 1 Các đặc điểm của lên men citric acid • – Chủng giống : Aspergillus niger là nấm sợi tạo nhiều bào tử màu đen, thích nghi pH thấp (2,5 − 3,5)... men gián đoạn hay từng mẻ (Bath fermentation) Đây là dạng lên men được sử dụng đầu tiên khi bắt đầu có công nghiệp lên men Môi trường nuôi cho một lần vào bồn lên men, cấy giống và thực hiện lên men đến thu sản phẩm • Xong một mẻ hay một đợt như vậy, làm lại mẻ mới − Lên men gián đoạn bổ sung (fed-bath fermentation) dinh dưỡng : Khi dinh dưỡng giảm, có thể bổ sung thêm • − Lên men liên tục (Continuous... nuôi và các chất môi trường 4 Các thiết bò sau lên men • – Thiết bò tách tế bào : Các bồn lắng, các loại máy li tâm, bộ lọc ép hoặc lọc chân không trống quay Đây là các thiết bò thường sử dụng trong công nghệ thực phẩm • – Thiết bò phá vỡ tế bào : Dùng thu nhận các sản phẩm nội bào • – Thiết bò cô đặc : Làm bốc hơi, lọc màng, trao đổi ion, hấp thu • – Thiết bò dùng cho phản ứng tạo sản phẩm • – Thiết . •JJ Chương 7 CÔNG NGHỆ LÊN MEN •I.KHÁI QUÁT VỀ SỰ LÊN MEN CN •II. SỰ TĂNG TRƯỞNG CỦA TẾ BÀO •III. DINH DƯỢNG. VỀ SỰ LÊN MEN CÔNG NGHIỆP. • 1. Sự lên men. • Lên men là sự tích lũy các sản phẩm trao đổi chấ t hữu ích cho con người trong quá trình nuôi cấ y vi sinh vật . • - Nuôi vi sinh vật với quy. trong công nghiệp. 3. Bioreactor • Bioreactor (fermenter) là vật chứa (vessel) các tế bào, chiết xuất tế bào hay các enzyme thực hiện phản ứng sinh học. • Đây là thiết bò có dung tích từ 1 0-1 00