điều khiển quá trình lên men

1. BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
BỘ MÔN: KỸ THUẬT THỰC PHẨM 3
GVHD: ĐÀO THIỆN
ĐỀ TÀI:ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH LÊN MEN
NHÓM 9: THỨ 5, TIẾT 1-2

2. DANH SÁCH NHÓM
Nguyễn Thị Kim Thy 2005120265
Nguyễn Thị Nhi 2005120264
Nguyễn Thị Minh Hòa 2005120259
Nguyễn Hửu Tài 2005120361
Nguyễn Thanh Triết 2005120285

3.  Tùy thuộc sinh lí chủng sinh vật nuôi cấy trong khi lên
men mà phải giữ nhiệt độ thích hợp trong khoảng dao
động 0.1 -0.20C.
1.Đo nhiệt độ và điều khiển nhiệt độ
 Cách tiến hành: cho nước nóng hoặc nước đã được
làm lạnh chảy trong một vỏ kép hay trong bộ phận trao
đổi nhiệt thích hợp đặt trong hay bên ngoài nồi men.

4.  Ngày nay , kỹ thuật điều chỉnh nhiệt độ có thể tự động hóa
bằng cách lắp máy điều nhiệt vào một điểm có nước chảy
từ vỏ kép hoặc ống xoắn của nồi lên men chảy ra
 Nhiệm vụ: chỉ huy thông qua một rơle 2 tiếp điểm hoặc
thiết bị để đốt nóng hay van điều chỉnh nước lạnh hoặc
nước nóng tới.
VD: Sau khi quản lý nấm men thích hợp, kiểm soát nhiệt
độ giúp cải thiện chất lượng bia tốt hơn . Ngay cả loại
bia lên men ấm áp cần nhiệt độ lạnh hơn nhiệt độ phòng
trung bình.

5. 2.Đo pH và điều chỉnh pH

6.  Đo pH thực hiện bằng điện cực cắm trực tiếp vào môi
trường và cần thiết sẽ điều chỉnh bằng axit hoặc kiềm.
 Việc tự động cho dung dịch axit hoặc kiềm để giữ cho pH
lên men ở giá trị tối ưu được thực hiện bằng những
phương pháp đã dùng trong công nghiệp hóa học nhưng
phải dùng các điện cực đặc biệt để có thể chịu được khử
trùng và đặt trực tiếp trong nồi lên men.

7.  Điện cực thủy tinh gồm một dây Ag/AgCl bão hòa
KCl rắn, đồng thời nó làm tăng độ bền của điện cực
thủy tinh.. Điện cực chuẩn ở phần dưới có một
đoạn nối làm bằng vật liệu rắn và xốp như amilăng
hay sứ.
 Để đảm bảo cách điện và cho nồi lên men những
điện cực đó đệm bằng Teflon và silicon và lắp trên
một tấm thép không rỉ hàm vào nồi lên men.

8. • Để bảo vệ máy đo hết sức vỡ đó, người ta đặt nó vào
trong 1 ống trụ bằng thép không rỉ đáy hở có khoan lỗ cho
phép môi trường khuấy tiếp xúc với điện cực có điện trở
nội khoảng 300 - 500mΩ.
• Trong những nồi lên men khử khuẩn bằng hơi nước trực
tiếp đến áp suất 1- 2 atm (120- 1300c) cho phép sử dụng 1
điện cực phối hợp ở phần đáy nồi lên men. Một đối áp đặt
trên măt của chất điện giải chuẩn, do 1 áp kế chỉ, để chống
lại sự xâm nhập của môi trường nén dưới áp suất, chui
qua màng xốp của đoạn nối chứa chất điện giải của điện
cực.

9. 3.Điều chỉnh lượng oxy
 Tế bào sử dụng oxy để hô hấp và làm giảm lượng oxy
trong môi trường.
 Thiếu oxy nhất thời trong môi trường sẽ dẫn đến sự
phá vỡ quá trình trao đổi chất của tế bào.
 Vi sinh vật sử dụng oxy trong trường lỏng.
 Lượng oxy hòa tan trong nước thường là rất ít.

10. Tốc độ hòa tan của oxy vào môi trường lỏng
R = K. (C – C1)
Trong đó: R: tốc độ hòa tan oxy
C :ồng độ oxy bão hòa ở áp suất riêng đã biết
C1:nồng độ oxy hòa tan ở thời điểm lựa chọn
K : hằng số tỉ lệ
t :thời gian.
Độ hòa tan oxy phụ thuộc :
• Nhiệt độ nuôi cấy
• Nồng độ các chất hợp phần
• Độ nhớt của môi trường

11. Cụ thể : Độ hòa tan của oxy trong môi trường giảm đi 2
lần khi nhiệt độ tăng từ 30- 370C
Các yếu tố làm nồng độ oxy hòa tan giảm :
 Chất hoạt động bề mặt
 Chất phá bọt
 Tăng hàm lượng sinh khối vi sinh vật .
 Tăng nhiệt độ
Khắc phục: khuấy sục khí mạnh hơn trong quá trình lên
men( không nên khuấy quá mạnh )

12. Nồng độ oxy giới hạn
Nồng độ oxy giới hạn ( áp suất riêng phần oxy) là : Nồng độ oxy
gây ra hô hấp tối đa ( thường khoảng 10𝜇mol/l)
Oxy rất cần đối với đời sống của vi sinh vật hiếu khí
Tăng thông khí đến giới hạn nhất định
Tăng tốc độ sinh trưởng
Rút ngắn thời gian tiềm phát
Nâng cao lượng sinh khối
Khi tăng tốc độ hòa tan oxy từ 0-5 milimol O2 /l.phút, lượng sinh
khối cuối cùng của Serratia marsescens sẽ tăng một cách đáng kể
Nếu cường độ thông khí khoảng 5 milimol O2/l.phút: sinh khối
đạt cưc đại
Nếu > 5 milimol O2/l.phút: sinh khối sẽ giảm

13. Sự cung cấp oxy cho các tế bào chìm
Là quá trình chuyển dịch chất, trong đó oxy được
chuyển từ bóng không khí vào môi trường dinh
dưỡng và từ đó vào tế bào.
Quá trình xảy ra nhờ : dòng chảy và sự khuếch tán.
Lực đẩy là sự chênh lệch nồng độ oxy

14. Có 2 cách thường sử dụng để phá bọt :
• Thiết bi phá bọt ( thường có cánh khuấy)
• Các chất phá bọt
4.Kiểm soát sự tạo thành bọt
Chất phá bọt thường được dùng riêng hay pha thành dung
dịch
Gồm 2 loại:
• Thiên nhiên : Dầu thực vật, mỡ cá voi…
• Tổng hợp : ancol đồng đẳng, silicon, chất hoạt động bề
mặt….

15. 5.Thiết bị :

16. HỆ THỐNG LÊN MEN ĐỂ BÀN BIOFLO 115

17. Giới thiệu
 Thiết bị lên men loại nhỏ sản xuất theo tiêu chuẩn công
nghiệp ứng dụng cho lên men vi sinh hoặc nuôi cấy mô tế
bào.
 Thiết bị lên men loại nhỏ sản xuất theo tiêu chuẩn công
nghiệp ứng dụng cho lên men vi sinh hoặc nuôi cấy mô tế
bào.
 Máy được điều khiển bằng bộ điều khiển trung tâm trên
máy hoặc qua máy vi tính lắp ngoài bằng phần mềm
chuyên dụng

18. Cấu tạo bình lên men:
Máy tương thích với các loại bình lắp thêm
gồm:0.4L - 1L, 0.8L - 2.2L, 2.2L - 5.6L và 4.0L -
10.5L
Bình lên men với 2 loại áo nước và áo gia nhiệt
với cửa sổ quan sát mẫu bên trong.

19. Điều khiển nhiệt độ:
• Hiển thị nhiệt độ lên men với độ phân giải 0.1 0 C
• Dải nhiệt độ: Từ 100 C trên nhiệt độ làm lạnh đến 65 0C
• Điều khiển gia nhiệt hay làm lạnh bằng kỹ thuật số PID.
• Gia nhiệt bằng áo gia nhiệt hoặc áo nước.
• Làm lạnh bằng ruột gà làm lạnh hoặc ống dẫn nước lạnh
tuần hoàn.

20. Điều khiển pH
 Dải hiển thị: pH= 2 - 14
 Điều khiển pH: Bằng kỹ thuật số PID kết nối với
bơm và khí, điều chỉnh được giải tới hạn.
 Đầu dò pH tiêu chuẩn.

21. Điều khiển DO:
 Dải hiển thị: 0 - 200%
 Điều khiển DO: Bằng kỹ thuật số PID liên kết với
chế độ khuấy
 Đầu dò DO tiêu chuẩn Polargraphic.

22. Điều khiển bọt khí :
 Bộ phận điều khiển khí sẽ : Điều khiển tự động 4
loại khí qua các van từ hoặc điều khiển tay qua các
nhánh dẫn khí.
 Bộ phận lọc khí vào vô trùng qua màng lọc 0.2
micromet
 Đường khí N2 điều khiển bọt khí để hiệu chỉnh
đầu dò Oxi hòa tan

23. Cám ơn thầy và các bạn
đã chú ý lắng nghe!