KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT DƯỢC LIỆU - MỘT SỐ QUÁ TRÌNH GẶP TRONG TINH CHẾ HOẠT CHẤT - CÔNG NGHỆ LÊN MEN - KTSXDP

1. MÔN HỌC
KỸ THUẬT SẢN XUẤT DƯỢC PHẨM
1. Kỹ thuật sản xuất thuốc bằng phương
pháp tổng hợp hóa dược
2. Kỹ thuật sản xuất thuốc bằng phương
pháp chiết xuất dược liệu
3. Kỹ thuật sản xuất thuốc bằng phương
pháp sinh tổng hợp (CÔNG NGHỆ SINH
HỌC DƯỢC)
4. Kỹ thuật sản xuất các dạng thuốc
12/16/2017 1

2. Mục tiêu của học phần
Học xong môn này, SV phải có khả năng:
• PT được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cxdl
và nguyên tắc của quá trình cx, tinh chế dược liệu.
• TB được một số quá trình hóa học cơ bản sử
dụng trong tổng hợp hóa dược hữu cơ.
• PT được các nguyên tắc của kĩ thuật lên men,
QTSX kháng sinh Penicillin bằng CN lên men.
• PT được nguyên lý sx một số nguyên liệu làm
thuốc bằng pp tổng hợp hóa học, cx từ DL và lên
men VSV.
• TB được một số KT cơ bản trong BC công nghiệp.
12/16/2017 2

3. Lượng giá
• Lý thuyết : 15 tiết
Thi viết (TH hóa dược, KTSX các dạng
thuốc, TH vi sinh, chiết xuất DL).
• Thực hành: 30 tiết
Gồm các phần trên, chấm điểm sản phẩm
và thao tác KT từng bài kết hợp vấn đáp.
12/16/2017 3

4. Bài 1
KỸ THUẬT CHIẾT XUẤT
DƯỢC LIỆU
12/16/2017 4

5. Sách tham
khảo
12/16/2017 5

6. CHƯƠNG I: ĐẠI CƯƠNG VỀ CHIẾT
XUẤT DƯỢC LiỆU
Mục tiêu học tập: Trình bày được:
1. Đối tượng của CXDL
2. Một số quá trình xảy ra trong CXDL
3. Những yếu tố ảnh hưởng đến qt CXDL
4. Một số pp chiết thường gặp
5. Một số thiết bị hay dùng trong ngành dược
12/16/2017 6

7. NGUYÊN LIỆU CHIẾT XUẤT
(Thực vật)
• Hàm lượng HC thay đổi vì phụ thuộc
vào nhiều yếu tố: giống, loài, khí hậu,
đất đai, điều kiện trồng trọt, bộ phận
dùng, giai đoạn sinh trưởng, thời kỳ
thu hái….cách bảo quản.
• Hoa Lá
• Rễ Vỏ
• Phần trên mặt đất Quả
• Hạt Thân
12/16/2017 7

8. MỘT SỐ QUÁ TRÌNH XẢY RA
KHI CXDL
• Dung môi thấm dược liệu
• Chất tan hòa tan vào dung môi
• Chất tan khuyếch tán ra ngoài tế bào
• Các quá trình xảy ra:
Khuyếch tán
Thẩm thấu
Thẩm tích
12/16/2017 8

9. MỘT SỐ QUÁ TRÌNH XẢY RA
KHI CXDL
• Quá trình khuyếch tán:
Qt di chuyển vật chất từ pha này sang
pha khác khi 2 pha tiếp xúc trực tiếp
với nhau (QT chuyển khối = QTCK)
QT tách chất hòa tan/DL bằng dung
môi là qt CXDL
12/16/2017 9

10. MỘT SỐ QUÁ TRÌNH XẢY RA
KHI CXDL
• Ứng dụng: Trong CXDL, khuyêch tán
qua màng tế bào là KT phân tử
• Dựa vào đl Fick (G= D.F.τ.Dc/dx) => yếu
tố ảnh hưởng đến cxdl:
– độ mịn dl,
– thời gian cx,
– nhiệt độ chiết xuất,
– dung môi chiết xuất
– Khuấy trộn
– Kic thuoc của phần tử KT
12/16/2017 10

11. MỘT SỐ QUÁ TRÌNH XẢY RA
KHI CXDL
• Khuyếch tán đối lưu là quá
trình khuyếch tán chất tan
trong dung môi chuyển động
• Phương trình KT đối lưu rất
phức tạp, (nghiên cứu sau…)
12/16/2017 11

12. MỘT SỐ QUÁ TRÌNH XẢY RA
KHI CXDL
Quá trình thẩm thấu:
• Là qt khuyếch tán giữa 2 pha lỏng qua
một màng có tính chất bán thấm (chỉ cho
dung môi đi qua mà ko cho chất tan đi
qua) = màng bán thấm.
• Trong tb dược liệu, chất nguyên sinh có
tính chất bán thấm, khi dl còn tươi, chỉ có
dm thấm vào tb làm nó trương nở=> khi
chiết xuất phải phá hủy = nhiệt hoặc = cồn
12/16/2017 12

13. Hình ảnh minh họa
12/16/2017 13
Hình ảnh minh họa

14. MỘT SỐ QUÁ TRÌNH XẢY RA
KHI CXDL
Quá trình thẩm tích:
• Là qt khuyếch tán giữa 2 pha lỏng qua một
màng có t/c thẩm tích (màng cho các chất
có ptử nhỏ )
• Màng tbdl có t/c thẩm tích, khi cx chỉ có chất
tan có pt nhỏ (phần lớn là hoạt chất) ktán
qua được màng tb, còn các chất có ptử lớn
o qua được màng tb=> tính chọn lọc
Chú ý khi cx
12/16/2017 14

15. NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
1. Yếu tố thành phần,cấu tạo của dược liệu:
A- Màng tế bào dược liệu
Ảnh hưởng nhiều
TB sống => TĐC có t/c chọn lọc
TB chết => hiện tượng :Khuyếch tán, thẩm
thấu, thẩm tích…
TB non: dm dễ thấm=> chỉ cần xay thô…
TB già: Hóa bần, hóa gỗ, phủ chất nhày..=> cản
trở KT => xay nhỏ để chất tan dễ khuyếch tán
vào dung môi
12/16/2017 15

16. NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
B- Chất nguyên sinh
Tính chất: nhớt, đàn hồi, không
tan/nước, không màu, o bền với nhiệt
Để chiết được các chất tan/tb tìm
cách phá hủy chất này =
– nhiệt
– cồn nóng
12/16/2017 16

17. NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
C- Một số tạp chất có thể có/dược liệu
• Sản phẩm TĐC : Cản trở hoặc Thuận lợi
• Ví dụ: - pectin, gôm, chất nhày ( cản trở)
- Tinh bột: o tan/ nước lạnh, bị hồ hóa: cản trở
- Chất béo, dầu mỡ, tinh dầu, sáp , nhựa
=> Loại đi
- DL chứa enzym: tạo đk nếu cần glycosid
thứ cấp: vò nát, cắt nhỏ, ủ đống…
Diệt enzym nếu cần glycosid sơ cấp
12/16/2017 17

18. NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
Các phương pháp diệt men:
• Phương pháp nhiệt ướt
• Phương pháp nhiệt ẩm
• Phương pháp nhiệt khô
12/16/2017 18

19. NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
2. Dung môi
Độ phân cực của dung môi:
• Dm it phân cực dễ hòa tan các chất
không phân cực, ngược lại
- Dm không phân cực: ether dầu hỏa, xăng,
hexan, benzen, toluen
- Dm phân cực yếu: aceton, chloroform,
ethylacetat
- Dm phân cực mạnh: nước, glycerin, các
loại cồn mạch C ngắn….
12/16/2017 19

20. NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
2. Dung môi ( tiếp theo)
Độ nhớt, sức căng bề mặt của dm
Các ytố này càng nhỏ => dm càng dễ thấm
dl
12/16/2017 20

21. NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
3. Yếu tố kỹ thuật:
a. Nhiệt độ chiết xuất:
khi T hệ số KT ų
Bất lợi:
- Hoạt chất kém bền bởi T
- Tạp chất: gôm, chất nhày, tinh bột…
- Dm dễ bay hơi
But: Với HC đặc biệt: T giảm, độ tan giảm
12/16/2017 21

22. NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
3. Yếu tố kỹ thuật:
b. Thời gian chiết xuất:
- Ngắn quá: không chiết hết
- Dài quá: nhiều tạp theo
c. Độ mịn dược liệu:
Thô quá: Khó thấm
Mịn quá: bết dính, tắc thiết bị, nhiều tạp
=> Phân chia thích hợp
12/16/2017 22

23. NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
3. Yếu tố kỹ thuật:
d. Khuấy trộn
- Hòa tan, khuyếch tán, cân bằng 2 pha
- Định luật Fick: chênh lệch nồng độ
- Tăng cường khuấy trộn
- Chọn cánh khuấy thích hợp
e. Siêu âm
- Tăng S tiếp xúc, phá vỡ màng tế bào, tăng
cường xáo trộn, làm nóng tại chỗ
Ngoài ra còn các yt khác: pH, chấn động cơ,
dòng điện cao áp…
12/16/2017 23

24. Các phương pháp chiết xuất
Phân loại
• Dựa vào nhiệt độ:
Chiết nóng, chiết nguội
• Dựa vào chế độ làm việc
- Gián đoạn
- Bán liên tục
- Liên tục
12/16/2017 24

25. Các phương pháp chiết xuất
• Dựa vào chuyển động tương hỗ giữa 2
pha
Ngược dòng
Xuôi dòng
Chéo dòng
• Dựa vào áp suất làm việc
Áp suất thường
Áp suất giảm
Áp suất cao
12/16/2017 25

26. Các phương pháp chiết xuất
• Dựa vào trạng thái làm việc của 2 pha
- Ngâm
- Ngấm kiệt
• Dựa vào các kỹ thuật đặc biệt
- Pp siêu âm
- Pp tạo dòng xoáy
- Ph mạch nhịp…
12/16/2017 26

27. Một số phương pháp chiết xuất
• Phpháp chiết xuất gián đoạn:
- Ngâm: Đổ dm ngập dl, đủ T, rút dc
- Ngâm tĩnh, ngâm động, nóng, lạnh, một
lần, nhiều lần
• Ưu :Đơn giản, rẻ, dễ thực hiện
• Nhược: Năng suất thấp, thủ công
- Không chiết kiệt HC
- Dc loãng, tốn dm, tốn thời gian (Nếu
chiết nhiều lần)
12/16/2017 27

28. Thiết bị chiết xuất
Loại gián đoạn có khuấy trộn
12/16/2017 28

29. Thiết bị chiết xuất
12/16/2017 29

30. Một số phương pháp chiết xuất
• Phương pháp ngấm kiệt (ngâm nhỏ giọt)
Tiến hành:
- Dùng bình ngấm kiệt, rút nhỏ giọt DC,
không khuấy trộn
- Ngấm kiệt đơn giản: dm luôn mới
- NK phân đoạn: dm là DC loãng
Ưu điểm: Chiết kiệt, tiết kiệm dm
Nhược điểm: Năng suất thấp, thủ công ,
phức tạp hơn ngâm, tốn dmôi
12/16/2017 30

31. 12/16/2017 31

32. Một số phương pháp chiết xuất
• Phpháp chiết xuất bán liên tục
(ngược dòng gián đoạn)
• Khoảng từ 4-16 bình nối tiếp nhau
• Dịch chiết chuyển động, dl lần cuối tx dm
mới, dl mới tx dm cũ => chiết kiệt
• Tháo bã ở bình đã chiết kiệt, nạp dl mới
Ưu điểm: Dịch chiết đậm đặc, chiết kiệt HC
Nhược điểm: cồng kềnh, tốn S, Vận hành
phức tạp, thủ công, không tự động hóa
12/16/2017 32

33. 12/16/2017 33

34. 12/16/2017 34

35. 12/16/2017 35

36. 12/16/2017 36

37. 12/16/2017 37

38. Một số phương pháp chiết xuất
• Phương pháp chiết xuất liên tục:
• Tiến hành:
Dược liệu, dm liên tục đ đưa vào chuyển
động ngược chiều nhau/ tb chuyên dùng.
• Ưu điểm: Năng suất cao, tiết kiệm thời gian,
tự động, DC đậm đặc, chiết kiệt, ít tốn dm
• Nhược điểm: Thiết bị phức tạp, đắt tiền,
Vận hành phức tạp
12/16/2017 38

39. Thiết bị chiết xuất
Thiết bị chiết xuất liên tục:
Ưu điểm chung:
• Tháo bã, nạp dược liệu: tự động
• Có thể tự động hóa toàn bộ
• Làm tăng hệ số chuyển khối
Nhược điểm:
• Dung môi và dliệu trộn theo chiều dọc,
do đó qt chuyển khối xảy ra không
đồng đều
12/16/2017 39

40. Thiết bị chiết xuất
12/16/2017 40

41. • 2 pha cđ
ngược chiều
• Cđ làm việc
liên tục
• HSCK tăng ở
giữa, giảm ở
2 đầu
12/16/2017 41

42. -2 pha cđ
ngược chiều
-Dliệu o bị
biến dạng
- Chuyển khối
tương đối đều
Ưu: Dl o nát
Dịch chiết tốt
Nhược: Dl không
đều, thiết bị phức
tạp
12/16/2017 42

43. 12/16/2017 43

44. Thiết bị chiết xuất
12/16/2017 44

45. 12/16/2017 45

46. Dây chuyền CXDL đa năng 4tấn/ngày
12/16/2017 46

47. Thiết bị tinh chế dược liệu
12/16/2017 47

48. Hệ thống CXDL của Cty Khải Hà-TB
12/16/2017 48

49. Hệ thống CXDL của Domesco
12/16/2017 49

50. MỘT SỐ QUÁ TRÌNH GẶP
TRONG TINH CHẾ HOẠT CHẤT
12/16/2017 1

51. 1. LẮNG
1.1. Khái niệm:
• Trong CXDL thường tạo ra các hỗn hợp
không đồng nhất: có thể là huyền phù
(R/L), có thể là nhũ tương (L/L).
• Sau một thời gian nhất định sẽ có hiện
tượng: lớp chất lỏng nặng hơn (với
NT), hạt rắn (trong huyền phù) nhờ
trọng lực của hạt sẽ chìm xuống dưới
Tách 2 pha riêng rẽ
12/16/2017 2

52. 1. LẮNG
• 1.2. Sự lắng đơn chiếc
• Như vậy tốc độ lắng của hạt (h. cầu/ mt
tĩnh) =V sẽ:
-Tỷ lệ thuận với bình phương đường kính,
hiệu số tỷ trọng của hạt và môi trường.
- Tỷ lệ nghịch với độ nhớt môi trường
=> Làm tăng V lắng: giảm độ nhớt, …?
12/16/2017 3

53. 2. LỌC
• Trường hợp huyền phù loãng, khó lắng=>
tách hạt = LỌC.
• Lọc là qt tách riêng 2 pha R/L = cách cho
hỗn hợp đi qua lớp vật ngăn xốp, pha rắn
được giữ lại phía trên, pha lỏng đi qua bề
mặt vật ngăn
• Để lọc cần có chênh lệch áp suất trên
dưới lớp ngăn xốp
• Có 3 pp lọc: Thủy tĩnh, áp suất cao, áp
suất giảm
12/16/2017 4

54. Những yếu tố ảnh hưởng đến qt lọc
• Huyền phù: khối lượng, kích thước, bề
mặt, dạng, tính ỳ và độ phân tán của
hạt, nhiệt độ, độ nhớt, trọng lượng
riêng của chất lỏng và bã.
• Vách lọc: thể tích, kích thước, chiều dài
mao quản…
• Chênh lệch áp suất ở 2 đầu, vận tốc
dòng chảy, tính chất bã…
12/16/2017 5

55. Những yếu tố ảnh hưởng đến qt lọc
• Ảnh hưởng của lớp bã: lớp bã dày …
• Ả.hưởng của kích thước hạt rắn: hạt to nhỏ
• Ả.hưởng của dòng chảy: Vận tốc lọc nhỏ sẽ
thích hợp
• Ả.hởng của chênh lệch áp suất: P thủy tĩnh
• Ả.hưởng của nồng độ huyền phù: làm bã
• Ả. hưởng của nhiệt độ: T độ nhớt
12/16/2017 6

56. 3.KẾT TINH
• Khi tinh chế, để loại tạp ra khỏi hoạt
chất=> dùng pp kêt tinh
• Kết tinh là trạng thái tách các chất rắn
hòa tan/dung dịch dưới dạng tinh thể.
3.1. Độ hòa tan
• Kết tinh dựa vào: độ hòa tan hạn chế
của chất rắn. Độ hòa tan????? (lượng
tối đa CT/ đv dm, T nhất định)
• Xác định độ tan = thực nghiệm
12/16/2017 7

57. 3.KẾT TINH
3.2. Các trạng thái của dung dịch
• Để kết tinh phải tạo ra trạng thái bão hòa của
dung dịch.
• Dung dịch bão hòa ở T nhất định là dd có
chứa lượng chất tan lớn nhất ở T đó. “Nôm
na” ???
• Nếu độ tan ↑nhanh khi ↑ T: làm lạnh dd để
kêt tinh
• Nếu độ tan ↑chậm khi ↑ T: bay hơi 1 phần dm
• Nếu độ tan o thay đổi với T: cô đặc
12/16/2017 8

58. 3.KẾT TINH
3.3. Quá trình hình thành tinh thể
* Quá trình tạo mầm
• Được tạo thành khi dd bão hòa: các ion
chất tan khi va chạm nhau liên kết lại tạo
thành mầm.
• Tốc độ tạo mầm € bản chất CT và DM,
mức độ bão hòa dd, nhiệt độ…, có thể
nhanh …, chậm…
• Mầm ít=> tthể lớn, mầm nhỏ=> tthể bé.
• Có thể thêm chất ‘’trợ mầm’’, độ nhám bề
mặt thiết bị kết tinh.
12/16/2017 9

59. 4. HẤP PHỤ
Khái niệm: Là 1 hiện tượng bề mặt, là sự
tích tụ chất trên bề mặt phân chia pha.
• Chất có bề mặt trên đó xảy ra sự hấp phụ
=> chất hấp phụ, chất tích tụ trên bề
mặt=> chất bị hấp phụ (BHP).
• Sự đi ra của chất BHP khỏi bề mặt : Giải
hấp phụ (phản hấp phụ)
• Chất này có thể xuyên qua bề mặt đi vào
lòng thể tích của chất khác: sự hấp thụ
12/16/2017 10

60. Chiết suất flavonoid
Chiết xuất rutin từ nụ hòe
12/16/2017 11

61. Tóm lại
• Hoa hòe là DL phát triển rất tốt ở Thái Bình,
có thể trồng, khai thác với sản lượng lớn,
không ảnh hưởng tới môi trường sinh thái
của địa phương.
• Đây là các nguồn dược liệu quý để phát
triển các dạng thuốc và TPCN phục vụ công
tác phòng và chữa bệnh cho nhân dân.
• ☞ Thái Bình là đất chuyên canh lúa nước và
cây ăn quả, nông dân đã áp dụng một số
nguyên tắc GAP. ASEAN vào sx lương thực,
thực phẩm.
12/16/2017 12

62. Thành phần hóa học.
Hoa hòe có thành phần chủ yếu là rutin.
Trong nụ hòe Việt Nam, hiệu suất chiết xuất có
thể đạt tới 34%.
C27H30O16. 3H2O P.t.l: 665,0
Rutin là 3,3’,4’,5,7-pentahydroxyflavon 3-rutinosid
Rutin là những
tinh thể hình kim,
màu vàng nhạt.
12/16/2017 13

63. -
Thành phần hóa học
Phần aglycon của rutin là quercetin.
Phản ứng thủy phân rutin
+ Glucose + Ramnose
12/16/2017 14

64. Công dụng của Rutin
+ Tác dụng tăng cường sức đề kháng giảm tính thấm của
mao mạch.
+ Tác dụng chống viêm.
+ Tác dụng bảo vệ cơ thể chống chiếu xạ.
+ Tác dụng hạ huyết áp hạ cholesterol máu.
+ Tác dụng cầm máu.
+ Tác dụng chống tập kết tiểu cầu.
+ Tác dụng cường tim: trên tiêu bản tim ếch cô lập.
+ Gần đây rất nhiều nghiên cứu đã chứng minh các tác
dụng chống oxy hóa, bảo vệ ADN, chống gốc tự do và
ức chế khối u phát triển của Rutin.
12/16/2017 15

65. Quy trình chiết xuất rutin
12/16/2017 16

66. CÔNG NGHỆ LÊN MEN
(Fermentation)
12/15/17 1

67. MỤC TIÊU HỌC TẬP
Sau khi học xong SV cần:
1.Trình bày được các phương pháp
lên men cơ bản
2.Nêu được các yêu cầu kỹ thuật
trong quá trình lên men.
3.Nêu được các bước trong quá
trình xử lý dịch lên men
12/15/17 2

68. ĐẠI CƯƠNG VỀ LÊN MEN
• Định nghĩa:
Thuật ngữ sự lên men (fermentation) ra đời
chỉ quá trình biến đổi yếm khí của vsv .
L. Pasteur (1856) tìm ra nấm men
- Trước đây: “Lên men là sự sống không có
oxy của VSV”
- Lên men là quá trình trao đổi chất của VSV
tạo ra các SP khác nhau
- Lên men là sự tích lũy các sản phẩm trao đổi
chất hữu ích cho con người trong quá trình
nuôi cấy vi sinh vật
12/15/17 3

69. CN LÊN MEN LÀ MŨI NHỌN CỦA CNSH
• Đối tượng là VSV: nấm men, nấm mốc,Vi
khuẩn, xạ khuẩn
• Ưu điểm:
- Dễ thích nghi (có ở mọi nơi)
- Không phụ thuộc MT, thời tiết
- Tốn ít diện tích
- Tốc độ sinh trưởng nhanh
- Dễ nuôi cấy (có thể tận dụng phế liệu)
12/15/17 4

70. Các phương thức lên men (4)
• Theo kiểu vận hành: gián đoạn, bổ sung, liên tục
• Theo độ kín của hệ thống: LM hở, LM vô trùng
• Theo sự thông khí: hiếu khí, kỵ khí
• Theo kiểu thiết bị sử dụng:
LM nổi: - LM bề mặt (tĩnh)
- LM nuôi cấy lắc
- LM bán rắn: cơ chất ẩm
LM chìm: TB là nồi lên men
12/15/17 5

71. CÁC PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN
LÊN MEN BỀ MẶT
Bề mặt dịch thể
• VSV hiếu khí
• Môi trường lỏng
• Cấp khí vô trùng, làm mát
• Ưu: - đơn giản
• Nhược:
- Khó giữ vô trùng
- Khó cơ khí hóa và tự động hóa
- Tốn nhân công, tốn diện tích
12/15/17 6

72. CÁC PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN
LÊN MEN BỀ MẶT
Bề mặt bán rắn
• Các loại hạt mảnh, phế liệu hữu cơ, bã mía,…
• Xử lý (nấu chín) bổ sung chất dinh dưỡng
• Quạt thổi khí vô trùng, độ ẩm 60-70%
• Ưu:
- Đơn giản
- Dễ xử lý cục bộ
• Nhược:
- Khó giữ vô trùng
- Khó cơ khí hóa và tự động hóa
- Tốn nhân công, tốn diện tích
12/15/17 7

73. CÁC PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN
• LÊN MEN CHÌM ( VSV hiếu khí và kỵ khí)
• Ưu: - Tốn ít diện tích
- dễ cơ giới hóa và tự động hóa
- Kiểm soát toàn bộ dễ dàng
- Chi phí nhân lực cho 1 đv SP thấp
Nhược:
- Kinh phí lớn cho trang thiết bị
- Cán bộ chuyên môn hóa
- Không thể xử lý cục bộ
- Phế liệu thải ra dễ ô nhiễm MT
12/15/17 8

74. CÁC PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN
(theo phương pháp- kiểu vận hành)
• Lên men mẻ
-Không bổ sung chất dinh dưỡng
-Không thu SP giữa chừng
-Lên men liên tục
-Liên tục bổ sung chất dinh dưỡng
-Liên tục thu SP
Lên men bán liên tục
-Định kỳ bổ sung chất dinh dưỡng và thu SP
12/15/17 9

75. CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG
CÔNG NGHỆ LÊN MEN
Trước lên men Thiết bị
• Giữ giống TB lên men
• Tuyển chọn giống TB cấp khí
• Chuẩn bị môi trường TB lọc
Trong lên men
• Hoạt hóa giống
• Khử trùng môi trường và thiết bị Trống
• Nhân giống Ép khung bản
• Lên men: - lấy mẫu kiểm tra
- Khuấy trộn
- Làm lạnh
- Cấp khí
- Phá bọt
12/15/17 10

76. QUÁ TRÌNH LÊN MEN
Là quá trình tạo ra SP đích
• Tăng sinh khối (pha phát triển)
• Tạo hoạt chất chính
=> Hiệu suất QTLM phụ thuộc vào:
– Độ vô trùng
– Thành phần dinh dưỡng
– pH
– Nhiệt độ
– Cung cấp oxy hòa tan
– Thời gian nuôi cấy
– Chất tiền thể
12/15/17 11

77. CÁC GIAI ĐOẠN CHÍNH CỦA QUÁ
TRÌNH LÊN MEN
- Giữ giống
- Chuẩn bị giống trong PTN
- Nhân giống
- Chuẩn bị môi trường
- Lên men
• Giai đoạn sau lên men
- Lọc
- Tách chiết
- Tinh chế
12/15/17 12

78. GĐ CHUẨN BỊ GIỐNG
• Giữ giống
- MT thạch, cát, đất
- Hạt ngũ cốc, silicagel
- Lạnh đông - 25 đến -70 độ C
• Hoạt hóa giống
- Kiểm tra độ thuần khiết
- Kiểm tra khả năng hồi biến tính hoang dại
- Hoạt hóa giống
12/15/17 13

79. GĐ CHUẨN BỊ GIỐNG
• NHÂN GIỐNG
- Làm quen với môi trường dịch thể
- Tăng số lượng tế bào ở giai đoạn phát triển
mạnh nhất
- Tế bào sinh dưỡng: môi trường lỏng
- Phòng TN : Nhân giống cấp I
- Xưởng: Nhân giống SX các cấp 2,3…
=>Kiểm tra CL
- T/bị nhân giống cấu tạo tương tự T/Bị Lmen
- Tỷ lệ giống cấy từ 5 -10%
12/15/17 14

80. GĐ CHUẨN BỊ MÔI TRƯỜNG
• C,H,O,N: lượng lớn
• P,S,Ca,Fe: lượng vừa
• Mn,Na, Zn, Co: vi lượng
• Nguồn hydrat cacbon:
- Tinh khiết: glucose, saccharose, tinh bột…
- Tạp chất : rỉ đường, bột ngũ cốc, cám,
nước thải nhà máy hoa quả, nhà máy sữa…
- Ng/liệu rẻ tiền, dễ kiếm, tận dụng phụ phẩm
ngành CN khác
12/15/17 15

81. MÔI TRƯỜNG – HYDRAT
CACBON
• Tinh bột
- Bột: hạt ngũ cốc: ngô, sắn, đại mạch…
- Xử lý (VSV không có amilase)
• Rỉ đường
- Mía , củ cải
- Chứa saccharose, các vitamin (biotin)
- Xử lý trước (keo, VSV tạp)
12/15/17 16

82. MÔI TRƯỜNG -HYDAT CACBON
Dầu thực vật:
- Dầu đậu nành, dừa, lạc, hướng dương..
+ Nguồn Carbon
+ Dùng trong lên men kháng sinh
+ Dùng trong lên men bổ sung dinh
dưỡng gián đoạn
12/15/17 17

83. MÔI TRƯỜNG- NITƠ
Dạng vô cơ: NH4+, NO3-
Dạng hữu cơ: Pepton, các axit amin:
• Dịch thủy phân nấm men hay cao nấm men
• Acid amin, các vitamin nhóm B
• Bột đậu nành sau khi tách dầu
• Khô lạc, protein, axit béo
• Cao ngô, axit amin, peptid
– Nitơ hữu cơ của cao ngô dễ tiêu hóa
– Bổ sung nitơ chất kich thích sinh trưởng
12/15/17 18

84. MÔI TRƯỜNG: P, KHOÁNG,…
> Photpho
• P hữu cơ: Bột đậu, bột bắp, bã rượu…
• P vô cơ: KH2PO4, KHPO4
> Khoáng có trong muối vô cơ, nước máy
> Vitamin chất kich thích sinh trưởng:
• Cao ngô, rỉ đường, muối cô ban
> Dầu thực vật
> Chất tiền thể: mcg/l
12/15/17 19

85. Khử trùng môi trường và thiết bị
Mục đích:
• Tạo độ vô trùng
• Tăng độ tinh khiết của sản phẩm
• Tăng hiệu suất lên men
• Hồ hóa các thành phần chứa tinh bột
• Phương pháp:
• Hơi nóng (121 độ C/ 30’) => làm nguội:25-30
độ C
• áp suất (0,6- 1atm)
• Khử trùng không khí cần qua hệ thống xử lý
độ ẩm, loại tạp
12/15/17 20

86. 12/15/17 21

87. CÁC QUÁ TRÌNH TRONG LÊN MEN
• Khuấy trộn và sục khí
- Tăng tiếp xúc giữa các tế bào và môi
trường dinh dưỡng, oxy
- Ngăn cản sự kết lắng của tế bào
- Cung cấp oxy cho tế bào hiếu khí
- Khuấy trộn mạnh quá: phá vỡ tế bào, tạo
pellet chắc, nhỏ
- Khuấy trộn nhẹ quá: tạo các pellet rỗng,
giảm tiếp xúc với oxy và môi trường
12/15/17 22

88. THIẾT BỊ LÊN MEN - FERMENTOR
Cấu tạo
• Thủy tinh hoặc thép inox
• V từ 2lit đến 300m khối, tùy quy mô sử
dụng:
–Thí nghiệm: 5-10 lit
–Pilot: 50-100 lit
–Kháng sinh: 50.000-150.000 lit
–Acid amin: 300.000-500.000 lit
(Vedan: 600m3)
12/15/17 23

89. 12/15/17 24

90. THIẾT BỊ LÊN MEN - FERMENTOR
Yêu cầu kĩ thuật
- Bằng thép không rỉ
- Chịu được áp suất khí khử trùng
- Cung cấp oxy hòa tan cho VSV hiếu khí
- Có cánh khuấy trộn
- Có t/bị trao đổi nhiệt, điều nhiệt
- Có máy đo oxy hòa tan
- Có máy đo pH và tự động điều chỉnh pH
- Có máy dò bọt và tự động phá bọt
12/15/17 25

91. Ví dụ 1 kiểu nồi lên men
12/15/17 26

92. 12/15/17 27

93. Vấn đề cấp không khí vô trùng
• Vấn đề khó nhất của CNLM
• Phải tách hết hơi ẩm trong không khí
• Nồng độ VSV/kk phụ thuộc vào vị trí xây dựng
nhà máy ( xa khu dân cư, khu đang xây dựng)
• Yêu cầu phải lọc sạch ≈ tuyệt đối
• Chi phí điện năng cho lọc khí rất lớn
=> Quyết định thành bại của CNLM
12/15/17 28

94. Hệ thống quy trình chế biến sữa chua Vinamilk được điều khiển
bằng hệ thống thiết bị hiện đại theo tiêu chuẩn Châu Âu
12/15/17 29

95. CO2 sinh ra khi sản xuất Wisky
12/15/17 30

96. 12/15/17 31

97. SX vaccin ở Việt Nam
12/15/17 32

98. Giai đoạn sau lên men
1. Tách sinh khối (lọc, ly tâm…)
2. Giải phóng chất nội bào
3. Tách chiết
4. Tinh chế
5. Tạo thương phẩm
6. Tận dụng phụ, phế phẩm
7. Xử lý môi trường
12/15/17 33

99. Giai đoạn sau lên men
Tách sinh khối:
Lọc môi trường lên men (hoặc ly tâm)
Hạ nhiệt độ xuống đến 4 độ C- giữ hoạt tính
Dùng chất trợ lọc ….(diatomits)
Giải phóng chất nội bào:
Nếu SP/dịch lọc: Loại sinh khối
Nếu SP/sinh khối: loại bớt dịch lọc
Muốn giải phóng hoạt chất ra ngoài tế bào:
phá màng tế bào (= acid hóa)
12/15/17 34

100. 12/15/17 35

101. Máy lọc trống
12/15/17 36

102. Máy lọc khung bản
12/15/17 37

103. Các quá trình sau lên men
Chiết tách sản phẩm (4)
• Chiết bằng dung môi
• Chiết bằng pp kết tủa
• Chiết bằng nhựa trao đổi ion hay nhựa hấp phụ
• Kết hợp nhiều pp
Tinh chế:
• Loại tạp
• Tẩy màu bằng than hoạt
• Kết tinh
• Sấy khô
12/15/17 38

104. 12/15/17 39

105. Sơ đồ quá
trình
tinh chế
thu sản
phẩm
12/15/17 40

106. Xin trân trọng cảm ơn
sự chú ý lắng nghe!
12/15/17 41