173Chương 9
THIẾT BỊ NUÔI CẤY VI SINH VẬT TRÊN MÔI TRƯỜNG
DINH DƯỠNG 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.
Việc lựa chọn dạng thiết bị và những bộ phụ trợ để đảm bảo tất cả những đòi hỏi
của công nghệ có ý nghĩa quan trọng nhất.
9.1. PHÂN LOẠI THIẾT BỊ NUÔI CẤY VI SINH VẬT TRÊN MÔI TRƯỜNG
DINH DƯỠNG RẮN
Để nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường dinh dưỡng rắn, người ta sử dụng các loại
thiết bị có kết cấu sau đây: thiết bị nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường rắn dạng phòng
có các khay đột lỗ nằm ngang với kích thước 400×800 mm, thiết bị được cơ khí hoá có
khay đứng đột lỗ, thiết bị được cơ khí hoá dạng ĐỈ
−
42Ô, các thiết bị băng đai tác động
chu kỳ và liên tục, tổ máy nhiều phiến tác động liên tục với sự ứng dụng các máy rung

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. Để định hướng thường khi năng
suất 1 tấn/ngày cần 3 ÷ 4 phòng tiệt trùng. Đối với nhà máy có năng suất 10 tấn/ngày số
phòng là 30 ÷ 40.
Phòng tiệt trùng là buồng kín có kích thước 10000×2800×2100 mm với hai cửa,
một cửa nối với hành lang thải liệu. Bên trong phòng có ba đoạn ống thông khí để nạp
không khí điều hoà từ một hướng, còn từ hướng ngược lại- các ống để thải không khí
trong phòng. Diện tích của phòng được tính cho 18 ÷ 20 giàn có khoảng 9 ÷ 10 khay
cho mỗi bên, quy đổi ra cám khô là 100 kg. Khoảng cách giữa các giàn 80 ÷100 mm,
giữa các giàn có khoảng cách rộng 1000 ÷ 1200 mm để đi lại và cách tường 200 ÷
300 mm.
Các bộ điều hoà độc lập được phân bổ trên các phòng tiệt trùng nhằm để đẩy
không khí có nhiệt độ 22 ÷ 32
0
C, độ ẩm tương đối 96 ÷ 98% vào phòng. Không khí tuần
hoàn có bổ sung 10% không khí sạch từ bộ điều hoà chính, các hành lang nạp và tháo
của các phòng cần phải cách ly các phòng bên cạnh. Điều đó thực hiện được nhờ thông
gió hai chiều khi trao đổi không khí nhiều lần (đến 8 lần) và nhờ làm sạch không khí
thải khỏi các bào tử.
Việc nuôi cấy giống trong các phòng tiệt trùng đã được sử dụng trong các giai
đoạn đầu của sự phát triển sản xuất ra các chế phẩm enzim. Những ý tưởng để tạo ra các
thiết bị dạng cơ khí hoá có các khay nằm ngang không mang lại kết quả tốt vì tốn nhiều
kim loại và năng suất thấp. 175

9.3. THIẾT BỊ CÓ CÁC KHAY ĐƯỢC PHÂN BỔ ĐỨNG
Thiết bị nuôi cấy vi sinh vật trên môi trường dinh dưỡng rắn kolovieva. Phòng


1769
7
6
3
4
5
10

Hình 9.1. Cơ cấu để tháo dỡ
tự động canh trường nấm mốc
trong các hộp ra khỏi phòng:
1- Đường ray; 2- Chốt định
vị; 3- Khung; 4- Trụ đứng;
5- Chốt; 6- Tấm kim loại
phẳng; 7- Thanh nối; 8- Đế
cột; 9- Sàng; 10- Đĩa xích


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- Bộ ra khớp cuối cùng; 12-
Băng tải; 13- Phòng nuôi cấy môi trường rắn; 14- Bulông ghép; 15- Đường
ray

Trong mỗi băng chuyền đều có bộ tiệt trùng, nồi khuấy trộn, 9 phòng nuôi cấy
trên môi trường rắn ở trong đường hầm kín với hệ đường ray 15 để chuyển dịch liên tục
các phòng từ công đoạn công nghệ này đến các đoạn công nghệ khác.
Vận chuyển cám và bã củ cải vào thùng chứa bằng khí nén, rồi cho qua vít tải vào
một trong những nồi tiệt trùng. Sau khi nạp vào nồi tiệt trùng một lượng nước và dung
dịch amoni sunfat nhất định rồi trộn đều và tiến hành tiệt trùng môi trường ở chế độ tự
động. Sau đó môi trường được đưa vào thiết bị khuấy trộn tiệt trùng. Nước để làm ẩm
môi trường và huyền phù đã được đồng hoá với lượng 0,1 ÷ 0,8% so với khối lượng của
môi trường dinh dưỡng cho vào thiết bị khuấy trộn trên.
Sau khi khuấy trộn trong vòng 3 ÷ 5 phút, cửa nắp của máy trộn tự động mở ra và
rót môi trường vào các hộp tháo dỡ được trong phòng 13 dưới máy trộn trên bàn nạp
liệu 5 của giai đoạn nuôi. Môi trường vào phòng tiệt trùng qua rãnh mở di động có dạng
hình nón, rãnh phân bố môi trường vào 28 hộp. Sự đầm chặt các môi trường trong các
lớp xảy ra khi phòng dao động, sau đó theo đường ray tự động chuyển vào đường hầm
của phòng nuôi cấy 10.
Công đoạn nuôi cấy được trang bị hai phòng nuôi cấy 10 song song nhau, có 9 vị
trí thổi khí, hai bộ phận nạp liệu 3 và 4, bộ phận tháo liệu 9, nghiền giống, rửa 8 và tiệt
trùng phòng 6. Tất cả các bộ phận này nối nhau bởi các đường ray 15 có vòng tròn quay
1 và bởi các hệ thống vận chuyển năm băng tải xích và cơ cấu đẩy bằng thuỷ lực 2. Việc
vận chuyển các phòng từ bộ phận này sang bộ phận khác đều tiến hành bằng tự động. 178


Dây chuyền công nghệ tự động hoá làm tăng mức độ công nghệ và giống sản
xuất, làm giảm thải bụi và bào tử. Tuy nhiên nó chiếm diện tích lớn để lắp đặt hệ vận
chuyển và các phòng nuôi cấy, tốn năng lượng và kim loại, năng suất thấp.
9.4. THIẾT BỊ NUÔI CẤY GIỐNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP TĨNH - ĐỘNG
Đối với các điều kiện sản xuất lớn thì công suất đơn vị của thiết bị cần phải tăng
đáng kể. Ngoài ra cũng cần phải tạo ra các thiết bị cố định nhằm đảm bảo độ kín của tất
cả các công đoạn công nghệ, giảm diện tích và khối lượng riêng.
Phương pháp nuôi cấy chủng nấm mốc trên bề mặt tĩnh - động lực học là ở chổ
môi trường ở trạng thái bất động (trạng thái tĩnh), còn sau đó chịu sự chuyển động tuần
hoàn cưỡng bức, làm tơi và chuyển đảo (các điều kiện động lực học). Với phương pháp
này không thể sử dụng các khay được vì môi trường sẽ bị đổ ra ngoài.
Môi trường dinh dưỡng đã tiệt trùng được trộn với giống vi sinh vật đưa vào giàn
băng tải đầu tiên của phòng nuôi cấy. Không khí được pha trộn sơ bộ với hơi nước bảo
hoà hay là không khí được điều hoà đẩy vào phòng. Lượng không khí và hơi nước được 179

tính toán sao cho trong vùng tĩnh có nhiệt độ của hỗn hợp hơi- không khí 32 ÷ 35
0
C,
còn độ ẩm tương đối- 96 ÷ 98%.
Thời gian giữ môi trường cấy trên giàn được xác định trên cơ sở phụ thuộc vào số
sàng trong phòng. Khi đó thời gian chung của giống phát triển trong tất cả các giàn cân
bằng thời gian chung của quá trình nuôi cấy giống (từ 24 đến 48h). Qua những khoảng
thời gian như nhau, sản phẩm được chuyển bằng cơ khí từ giàn trên xuống giàn dưới kế
cận. Các giàn ở trên được sử dụng cho pha nuôi cấy đầu tiên, các giàn giữa cho pha thứ
hai và các giàn dưới cho pha thứ ba. Cho nên môi trường dinh dưỡng đã được cấy, khi
chuyển từ giàn này sang giàn khác xảy ra tất cả các giai đoạn phát triển. Việc nạp các lô
môi trường dinh dưỡng mới lên giàn trên cùng của phòng với khoảng bằng thời gian có
180Sản phẩm khô
Không
khí vào
Sản phẩm ướt
Không
khí vào
Vùng I
Không khí thải
Hình 9.3. Lò sấy dạng đứng ĐỈ-42-Ô
Vùng II Vùng III
Khi đó sản phẩm được tháo xuống các giàn dưới còn các giàn lật được quay về vị
trí nằm ngang ban đầu. Nhờ các tấm ngăn bên trong mà phòng 7 được chia ra làm ba
phần nhằm cho phép sử dụng hợp lý sự phân bổ tác nhân nhiệt theo các vùng sấy. Trong
vùng đầu ở phần trên của phòng được phân bổ 6 giàn, trong vùng thứ hai ở phần giữa -
8 giàn và trong vùng thứ ba ở vùng dưới- 6 giàn. Ở phần sườn phía trước của phòng có
các cửa 9 nối với đường vào tự do. Các đường thông gió từ hai quạt 12, calorife 4 và 181

đường ra của tác nhân nhiệt tới quạt hút 1 (quạt hút thư ba) và tới các xyclon 2 đều được
gắn ở phần sườn phía sau.

Nạp môi trường dinh dưỡng đã được tiệt trùng lên giàn trên cùng của phòng phải
được bịt kín. Băng tải vận chuyển phân bổ môi trường theo giàn.
Nhiệt độ được thiết lập ở vùng hai và vùng ba 27 ÷ 29
0
C. Cho nên sau thời gian
chuyển dịch của môi trường đã được cấy theo tất cả các giàn thì sự phát triển giống nấm
mốc và sự tích luỹ các enzim được kết thúc. Môi trường nuôi cấy nấm mốc ra khỏi giàn
dưới cùng rồi vào bộ chứa, sau đó đem nghiền và sấy. 24 ÷ 27 kg môi trường tính quy
ra cám khô nạp vào giàn dưới của phòng, và sau một ngày có thể nuôi đến 300 kg canh
trường nấm mốc.
Trong 1 m
3
phòng ĐỈ
-
42
-
Ô có thể nạp 41 kg cám khô − rời. Khối lượng riêng của
canh trường nấm mốc từ 1 m
3
diện tích phòng được tăng lên từ 12 đến 61 kg/ngày.
Khi kết thúc nuôi cấy phải rửa phòng thiết bị bằng nước nóng và tiệt trùng bằng
không khí được đun nóng đến 120 ÷ 130
0
C.