Bài thuyết trình lên men bề mặt và nuôi cấy vi sinh trên môi trường rắn

1. BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
ĐỀ TÀI: LÊN MEN BỀ MẶT & THIẾT BỊ NUÔI CẤY VI
SINH TRÊN MÔI TRƯỜNG RẮN

2. NỘI DUNG
LÊN MEN BỀ MẶT MÔI TRƯỜNG
CHẤT RẮN
KỸ THUẬT CHUẨN BỊ MÔI TRƯỜNG
CHẤT RẮN
KỸ THUẬT CHUẨN BỊ MÔI TRƯỜNG
CHẤT RẮN

3. LÊN MEN BỀ MẶT MÔI TRƯỜNG CHẤT RẮN
ĐẶC ĐIỂM ĐỐI TƯỢNG
ƯU
&NHƯỢC
ĐIỂM

4. I. ĐẶC ĐIỂM
• Theo phương pháp này thì các tế bào khi được
đưa vào môi trường nuôi cấy sẽ hướng về khoảng
không khí được cung cấp đầy đủ oxy
• Giống vi sinh vật hiếu khí sau khi cấy sẽ phát
triển trên bề mặt và dần dần lan xuống phía dưới
theo các kẽ hở giữa các cấu tử thành phần môi
trường. ở đây vi sinh vật sử dụng oxy của không
khí để hô hấp và thải CO2 ra môi trường xung
quanh và tỏa nhiệt.

5. ĐẶC ĐIỂM
• Cơ chất dinh dưỡng là cám có trộn thêm
những thành phần khác như ngũ cốc, đậu
tương,... và một số thành phần dinh dưỡng
khác. Vì cám có tác dụng làm xốp để tăng độ
hiếu khí cho vi sinh vật nuôi cấy).

6. ĐẶC ĐIỂM
• Nuôi cấy vi sinh vật trên bề mặt môi trường rắn
hoặc bán rắn có cơ chất dinh dưỡng là cám trộn các
loại bột ngũ cốc, đậu tương, và 1 số thành phần
dinh dưỡng khác…
• Độ ẩm môi trường khoảng 55-60%. Khi vi sinh vật
phát triển sẽ thải CO2 tỏa nhiệt nóng, khô môi
trường.

7. • Môi trường này thích hợp để nuôi cấy một số
nấm mốc và xạ khuẩn, ngoài ra còn có thể
nuôi cấy những nhóm vi sinh vật trưởng thành
hệ sợi.

8. ƯU &NHƯỢC ĐIỂM
Nguồn cơ chất dễ tìm
kiếm và có sẵn trong
môi trường.
Tiết kiệm nguồn năng
lương đáng kể, tốc độ
tổng hợp của enzyme
cao hơn trong nuôi
cấy lỏng.
Có thể nuôi cấy nhiều
vi sinh vật.
Tốn nhiều diện tích
mặt bằng, khó cơ khí
hóa và tự động hóa.
Chi phí nhân công,
điện nước cho 1 đơn
vị sản phẩm cao.

10. KỸ THUẬT CHUẨN BỊ MÔI TRƯỜNG CHẤT
RẮN
Theo phương pháp này, giống vi sinh vật hiếu khí sau
khi gieo cấy sẽ phát triển trên bề mặt và dần lan xuống
phía dưới theo các kẽ hở giữa các cấu tử thành phần
môi trường. Môi trường nuôi cấy bề mặt là môi trường
rắn xốp. VSV phát triển, sử dụng oxy để hô hấp làm tác
nhân oxy hóa trong các quá trình biến đổi sinh hóa ,
đồng thời thải CO2.

11. KỸ THUẬT CHUẨN BỊ MÔI TRƯỜNG
CHẤT RẮN
• Môi trường dinh dưỡng sau khi thanh trùng
được trải trên khay sạch với chiều dày từ 3 – 5
cm và nuôi ở nhiệt độ thích hợp trong buồng
nuôi cấy có độ ẩm không khí là 90%. Nguồn
cacbon cho môi trường dinh dưỡng ở đây là các
loại hạt như ngô gạo mì, đại mạch, đậu tương…
được nghiền vỡ thành mảnh có kích thước 1 – 3
mm, cùng với cám gạo, cám và trấu. Cám trấu
trong môi trường còn có tác dụng làm xốp để
tăng độ hiếu khi cho vi sinh vật nuôi.

12. Chuẩn bị môi trường trộn các thành phần đều với nước,
độ ẩm khoảng 55 – 60% và được hấp thanh trùng. Cấy
giống vi sinh vật từ dịch nhân giống hoặc rắc các bào tử vào
khối môi trường đã thanh trùng và để nguội, ủ thành đống
vài giờ, sau đó tãi ra khay với chiều dày 2 – 5. Buồng nuôi
cấy có các giá kê khay, có bộ phận gia nhiệt và làm mát, bộ
phận phun mù bằng nước để giữ độ ẩm tương đối của
không khí là 90% để tránh làm khô môi trường.
Nuôi cấy bề mặt thường thích hợp cho các quá trình nuôi
nấm mốc, một số trường hợp là xạ khuẩn – những nhóm vi
sinh vật sinh trưởng thành hệ sợi. Cũng có một vài trường
hợp nuôi cấy vi khuẩn theo phương pháp này. Nuôi vi sinh
vật trên bề mặt môi trường rắn hoặc bán rắn, cơ chất là các
loại bột ngũ cốc, đậu tương và một số thành phần dinh
dưỡng khác
.
Nuôi cấy bề mặt với môi trường rắn và xốp ngày nay được
cải tiến nhiều trong quá trình: thay khay và buồng nuôi cấy
bằng thùng quay có trục chéo hoặc thùng bể có thổi khí liên
tục và điều khiển nhiệt độ, độ ẩm. Những cải tiến này làm
tăng năng suất của quá trình rất nhiều.

13. THIẾT BỊ NUÔI CẤY VI SINH VẬT TRÊN
MÔI TRƯỜNG RẮN

14. THIẾT BỊ NUÔI CẤY VI SINH VẬT TRÊN MÔI
TRƯỜNG RẮN
Nuôi cấy vi sinh vật trên các môi trường tơi thể hạt có
nhiều ưu việc hơn so với nuôi cấy trên các môi trường dinh
dưỡng lỏng. Như tốc độ tổng hợp của các enzim cao hơn 5
÷ 6 lần, ngoài ra canh trường nhận được có độ ẩm 40 ÷ 50%
(trong canh trường lỏng− 80 ÷ 95%), cho phép tiết kiệm đáng
kể nguồn năng lượng sấy.
Tuy nhiên đến nay phương pháp nuôi cấy vi sinh vật trên
các môi trường dinh dưỡng rắn chưa được ứng dụng rộng
rãi trong công nghiệp do chưa có những thiết bị tiệt trùng
được cơ khí hoá đáng tin cậy.
Hiệu suất và độ hoạt hoá của các chất hoạt hoá sinh học,
thời gian quá trình nuôi cấy chủ yếu phụ thuộc vào những
yếu tố sau: loại vi sinh vật, thành phần cấu tử của môi
trường dinh dưỡng, lượng và chất lượng của nguyên liệu
cấy, nhiệt độ nuôi cấy, mức độ thổi khí của canh trường phát
triển, cường độ đảo trộn, trao đổi khối và trao đổi nhiệt.

15. THIẾT BỊ NUÔI CẤY VI SINH VẬT TRÊN MÔI
TRƯỜNG RẮN
Nhược điểm của các thiết bị nuôi cấy vi sinh vật trên môi
trường rắn dạng phòng có các khay nằm ngang đột lỗ: khối
lượng lao động cho các công đoạn quá lớn, mức độ cơ khí
hoá cho các công đoạn công nghệ thấp và không tránh khỏi
sự tiếp xúc của công nhân với canh trường của vi sinh vật.
Các thiết bị dạng trống quay và hình tháp có triển vọng tốt
để sản xuất lớn.
Tuy nhiên để nuôi cấy vi sinh vật với mục đích tổng hợp
sinh học protein không thể sử dụng các phòng nuôi cấy bình
thường, các phòng này được sử dụng để nuôi cấy nấm mốc
trên môi trường dinh dưỡng rắn có chiều cao của lớp môi
trường không lớn hơn 3 ÷ 5 cm
Các thiết bị để sản xuất các sản phẩm trên có thể gián
đoạn hay liên tục. Các thiết bị tác động gián đoạn thường ở
dạng hình trống nằm ngang, loại trừ quá trình nuôi cấy vi
sinh vật có thể thực hiện trích ly các chất hoạt hoá sinh học
từ canh trường nuôi cấy.

16. THIẾT BỊ NUÔI CẤY VI SINH VẬT TRÊN MÔI
TRƯỜNG RẮN
Thiết bị nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường rắn có các
khay đột lỗ nằm ngang:
 Trong các điều kiện sản xuất để nuôi cấy các giống nấm
mốc trên bề mặt trong các khay, người ta sử dụng các
phòng tiệt trùng, số lượng các phòng phụ thuộc vào năng
suất tính theo canh trường nấm mốc khô hàng ngày.
Các bộ điều hoà độc lập được phân bổ trên các phòng
tiệt trùng nhằm để đẩy không khí có nhiệt độ 22 ÷ 320 C,
độ ẩm tương đối 96 ÷ 98% vào phòng.
Thiết bị có các khay được phân bố đứng
Thiết bị nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường dinh dưỡng
rắn kolovieva. Phòng của thiết bị này là bộ chứa hình hộp
bằng kim loại được cố định trên các trụ nhờ hệ giằng đàn
hồi.
Nhược điểm của loại này là năng suất nhỏ, biến dạng
các phòng và thải canh trường nuôi cấy nấm mốc ra khỏi
khay là rất khó khăn, độ kín khi thải không đảm bảo và tiêu
hao không khí để thải nhiệt sinh lý lớn.
Phòng nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường dinh dưỡng
rắn có các hộp tháo được và dỡ tải bằng tự động hoá.
1- Đường ray
2- Chốt định vị
3- Khung
4- Trụđứng
5- Chốt
6- Tấm kim loại phẳng
7- Thanh nối
8- Đế cột
9- Sàng
10- Đĩa xích

17. THIẾT BỊ NUÔI CẤY VI SINH VẬT TRÊN MÔI
TRƯỜNG RẮN
• Dây chuyền tự động hóa để nuôi cấy nhóm
nấm mốc
• Dây chuyền gồm các công đoạn: chuẩn bị môi
trường dinh dưỡng, nuôi cấy, trích ly, lắng,
tách và sấy, tiêu chuẩn hóa và gói chế phẩm.
Giai đoạn quan trọng nhất của dây chuyền là
chuẩn bị môi trường dinh dưỡng và nuôi cấy
giống nấm mốc, gồm 2 dây chuyền công nghệ
độc lập.
1- Vòng tròn quay; 2- Cơ cấu đẩy; 3- Thiết bị san; 4-
Rãnh nạp liệu; 5- Bàn nạp liệu ; 6- Bộ tiệt trùng các
phòng nuôi cấy; 7- Cơ cấu đẩy; 8- Rửa các phòng; 9-
Bàn dỡ liệu; 10- Phòng nuôi cấy; 10- Bộra khớp cuối
cùng; 12- Băng tải; 13- Phòng nuôi cấy môi trường
rắn; 14- Bulông ghép; 15- Đường ray

18. THIẾT BỊ NUÔI CẤY VI SINH VẬT TRÊN MÔI
TRƯỜNG RẮN
Thiết bị nuôi cấy giống bằng phương pháp tính
động:
• Động lực học của phương pháp là môi trường
trạng thái bất động( trạng thái tĩnh), còn sau
đó chịu sự chuyển động tuần hoàn cưỡng bức,
làm tơi và chuyển đảo.
• Việc nuôi cấy các giống VSV bằng phương
pháp này có khả năng tiến hành trong các
thiết bị băng tải và các dạng khác

19. THIẾT BỊ NUÔI CẤY VI SINH VẬT TRÊN MÔI
TRƯỜNG RẮN
• Thiết bị nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường
rắn dang Đỉ-42-Ô:

20. THIẾT BỊ NUÔI CẤY VI SINH VẬT TRÊN MÔI
TRƯỜNG RẮN
• Thiết bị nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường
rắn dạng rung.
• Nguyên tắc hoạt động:
• Ứng dụng: cho phép tăng cường các quá trình
trao đổi nhiệt, trao đổi khối và tổng hợp vi
sinh, cho phép cơ khí hóa tất cả các công
đoạn, tăng độ hoạt hóa của giống và tổ chức
quá trình có kết quả cao.

21. Thiết bị rung có thể ở dạng đứng hay nằm ngang.
1- Khung thùng chứa; 2-
Thùng chứa cám; 3- Nồi tiệt
trùng rung; 4- Dẫn động
rung; 5- Nồi tiệt trùng; 6-
Đoạn ống nạp môi trường
dinh dưỡng đã được tiệt
trùng; 7- Băng tải rung dạng
vít; 8- Dẫn động; 9- Ống nạp
môi trường đến băng rung
thư hai; 10- Ống nạp môi
trường đến băng rung thứ
ba; 11- Ống nạp môi trường
đến băng rung thứ tư
Thiết bị dạng tháp
1- Cửa tháo liệu; 2- Các trục
quay; 3- Gối tựa; 4- Ống góp
để nạp không khí tiệt trùng;
5- Ống xoắn làm lạnh; 6-
Cánh trục; 7- Ống góp để
tháo không khí thải; 8- Nắp ;
9- Khớp nối để cắm áp kế;
10- Khớp nối; 11- Ống thoát
khí; 12- Bánh dẫn 93
Ứng dụng phương pháp thổi khối môi trường dinh dưỡng
cho phép tăng chiều cao của lớp canh trường khoảng 10 lần
hay lớn hơn và tạo ra những điều kiện để ứng dụng thiết bị
nuôi cấy sâu.
Tăng chiều cao của lớp môi trường từ 20 ÷ 40 đến 300 ÷
500 mm là một trong những hướng chính để tăng năng suất
thiết bị công nghệ
Trong quá trình nuôi cấy, nhiệt độ, độ ẩm môi trường và
không khí, số vòng quay của máy khuấy, hàm lượng CO2
vàO2 trong pha khí là những thông số cần điều chỉnh.

22. THIẾT BỊ NUÔI CẤY VI SINH VẬT TRÊN MÔI
TRƯỜNG RẮN
Thiết bị để nuôi cấy liên tục các chủng nấm mốcThiết bị nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường rắn dạng
thùng quay
1- Vỏ; 2- Cửa; 3- Ống góp; 4- Bánh răng; 5- Đai tựa;
6- Bộ làm tơi; 7- Xyclon; 8- Đường ống thải không khí;
9- Ống khuếch tán không khí; 10- Dẫn động; 11- Khớp
nối; 12- Bệ tựa; 13- Ống dẫn không khí; 14- Quạt
Thiết bị để nuôi cấy vi sinh vật- sản phẩm tổng hợp sinh
học protein.
Với mục đích đơn giản hoá kết cấu, tăng cường quá
trình đảo trộn và thổi môi trường cũng như để làm tốt hơn
các điều kiện nuôi cấy vi sinh vật, trên các tường của
thùng quay được định vị các cánh đàn hồi.
Thiết bị liên tục để nuôi cấy vi sinh vật theo phương
pháp bề mặt.
 Loại thiết bị này cho phép tăng cường quá trình nuôi
cấy vi sinh vật theo phương pháp nạp môi trường nuôi cấy
và không khí bằng xung động, cho phép thu nhận phần
trích ly từ canh trường nuôi cấy.