Download miễn phí Đồ án Tổng quan tài liệu về các phương pháp cố định tế bào nấm men rượu vang
Mục lục
Lời mở đầu: 1
Chương I:TỔNG QUAN 1
I.1 Nấm men. 1
I.1.1 Đặc điểm hình thái và cấu tạo. 1
I.1.2 Ứng dụng trong công nghiệp. 2
I.1.3 Tác hại của nấm men. 3
I.2 Nấm men rượu vang. 3
I.2.1 Phân loại. 3
I.2.2 Đặc điểm của các loài nấm men rượu vang 4
I.2.3 Trình tự lên men của các giống nấm men trong quá trình lên men vang. 6
I.2.4 Chỉ tiêu chọn lựa nấm men vang 7
I.2.5 Kết hợp các giống nấm men và sử dụng kỹ thuật di truyền trong sản xuất rượu vang 8
Chương II:CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH TẾ BÀO 10
II.1 Các phương pháp cố định tế bào. 10
II.1.1 Cố định trên bề mặt chất mang rắn. 11
II.1.2 Nhốt trong khung mạng xốp (tạo gel). 11
II.1.3 Keo tụ tế bào (tạo hạt). 12
II.1.4 Nhốt bằng phương pháp cơ học bên trong một màng chắn. 12
II.2 Yêu cầu về chất mang. 13
II.3 Ưu, nhược điểm của tế bào cố định. 13
II.3.1 Ưu điểm của tế bào cố định hơn tế bào tự do 13
II.3.2 Nhược điểm của tế bào cố định 14
Chương III:CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH TẾ BÀO NẤM MEN RƯỢU VANG 15
III.1 Cố định trên bề mặt chất mang rắn. 15
III.1.1 Nguyên tắc thực hiện: 15
III.1.2 Các chất mang: 15
III.1.2.1 Vỏ nho 15
III.1.2.2 Miếng táo 18
III.1.2.3 Vật liệu cellulose đã loại lignin (DCM) 22
III.1.2.4 Đá kissiris 24
III.1.2.5 DEAE-cellulose 26
III.2 Nhốt trong khung mạng xốp. 30
III.2.1 Polyvinyl alcohol 30
III.2.2 -carrageenan 40
III.2.3 Cố định nấm men trong gel alginate 41
III.2.3.1 Alginate 41
III.2.3.2 Cơ chế tạo gel 42
III.2.3.3 Ưu nhược điểm của việc cố định nấm men trong gel alginate 44
III.2.3.4 Ảnh hưởng của thành phần alginate và các điều kiện tạo gel đến độ bền gel và quá trình lên men 46
III.3 Nhốt bằng phương pháp cơ học bên trong một màng chắn. 48
III.3.1 Màng membrane alginat. 48
III.3.2 Màng vi bao sinh học (biocapsule) 55
III.4 Thiết bị phản ứng membrane 56
Tài liệu tham khảo: 60
http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2014-01-01-do_an_tong_quan_tai_lieu_ve_cac_phuong_phap_co_din.NsCNgobhyP.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-53056/Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
nhiên này là một ưu thế hơn những chất mang tổng hợp. Kissiris có tính bền, ổn định, nguồn gốc tự nhiên.
Mặc dù cả kissiris và tế bào nấm men đều tích điện âm trên bề mặt, kissiris ít điện tích âm hơn và trong khoảng pH từ 3 đến 7 thì sự liên kết với tế bào nấm men có thể xảy ra.
Nhược: Nguyên liệu có thể bị rã ra trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật, và có thể thải ra một số độc tố không mong muốn trong môi trường.
b. Phương pháp chuẩn bị Kissiris:[39]
Một miếng kissiris khoảng 100g được đập vỡ thành những miếng tròn đường kính khoảng 1cm sử dụng một cái búa nhỏ. Những miếng kissiris được ngâm vào trong dung dịch NaOH 0,1M trong một vài phút, sau đó được ngâm trong dung dịch H2SO4 0,05M. Những miếng này được rửa với nước cất một vài lần cho đến khi pH của dung dịch là pH 6,5 và không còn tính chất axit. Chúng được đặt trong một cái cốc đặt trong bể nước sôi trong 10 phút và sau đó làm khô chúng trong lò ở 105oC suốt đêm. Cuối cùng kissiris được khử trùng ở nhiệt độ 180oC trong một giờ.
Kissiris
Ngâm
Làm khô
Rửa
Kissiris đã được chuẩn bị
Hình III.4 Đá kissiris.
c. Hiệu quả của phương pháp cố định: [3]
Chất xúc tác sinh học được mang trên kissiris, được chuẩn bị bằng cách cố định chủng nấm men chịu cồn, chịu lạnh trên mineral kissiris, phù hợp với quá trình sản xuất rượu vang liên tục ở nhiệt độ thấp (5-16oC). Năng suất sản xuất ethanol ở 5oC bởi quá trình lên men liên tục thì bằng với năng suất quan sát ở nhiệt độ 22-25oC bởi quá trình lên men tự nhiên. Hiệu quả quan trọng đạt được ở nhiệt độ thấp là do sự giảm năng lượng hoạt hóa, gây ra bởi chất mang mineral kissiris. Thiết bị lên men liên tục hoạt động trong 75 ngày mà không có sự giảm bớt năng suất sản xuất ethanol. Và điều cuối cùng là rượu được sản xuất với lượng axit tổng cộng và axit bay hơi thấp khi so sánh với rượu đạt được bởi quá trình lên men tự nhiên ở 22-25oC.
Vấn đề bảo quản chất mang liên tục ở nhiệt độ thấp: Tăng tính ổn định của chất xúc tác sinh học và tăng năng suất sản xuất ethanol và rượu. Đặc biệt tế bào có thể sống trong 2,5 năm, sản xuất rượu theo mẻ và quá trình liên tục. Thêm vào đó năng suất sản xuất rượu và ethanol cao hơn ít nhất là năm lần khi so với tế bào cố định trên chất mang tương tự mà không bảo quản ở nhiệt độ thấp. Sự chuyển hóa và nồng độ ethanol cao hơn khi lên men với chất xúc tác mang trên kissiris mà không bảo quản liên tiếp ở 0oC.
DEAE-cellulose [24]
a. Chất mang và nguyên tắc cố định tế bào:
Hạt DEAE-cellulose (trao đổi ion yếu) là chất mang có thể tiệt trùng được và có tính chất không nén, kết tụ với polystyrene. Nó bền trong môi trường axit và kiềm, có thể chịu được nhiệt độ lên đến 100 oC nên dễ dàng tiệt trùng trong cột.
Hệ thống chất mang được chuẩn bị như sau, hydrat hóa chất mang khô trong nước sau đó bơm vào cột phản ứng. Quá trình cố định tế bào nấm men được thực hiện sau khi tiệt trùng chất mang bằng cách bơm hỗn hợp huyền phù nấm men vào trong thiết bị phản ứng. Chất mang DEAE-cellulose có khả năng liên kết nấm men lên bề mặt của nó. Đó là nhờ vào đặc điểm bề mặt chất mang, gồ ghề, có mắt lưới, và tồn tại một mạng xốp dạng hạt hay liên tục. Khả năng liên kết này là do lực điện từ giữa nhóm trao đổi anion (tích điện dương) của chất mang và thành tế bào tích điện âm.
Mật độ tế bào nấm men tốt nhất là vào khoảng 109-1012 tế bào trên 1 lít của chất mang, tối ưu là khoảng 109 tế bào. Mật độ phải có khả năng cung cấp đủ hoạt tính xúc tác để chuyển đường thành ethanol.
b. Phương pháp chuẩn bị cột và cố định tế bào.
Trước tiên cho nước vào nửa bình hydrat hoá, khởi động hệ thống và cho chất mang khô vào bình. Khi quá trình hydrat hóa hoàn thành (khoảng 5 giờ), cho nước vào reactor đến phân nửa và hỗn hợp chất mang từ bình hydrat được chuyển vào reactor. Để giữ mức nước trong reactor ổn định, van dưới cùng trong reactor được điều chỉnh để dòng chảy vào và ra như nhau. Chất mang trong thiết bị được khử trùng với dung dịch kiềm pha loãng bằng cách bơm nó qua reactor. Đệm chất mang sau đó được rửa với nước và trung hoà bằng một lượng axit loãng phù hợp bơm qua reactor và cuối cùng đệm chất mang được rửa bằng nước đã khử trùng.
Hỗn hợp nấm men được bơm qua đệm chất mang trong khoảng 1 - 4 giờ và nấm men tự bản thân nó liên kết với chất mang. Nấm men cố định lên trên chất mang trong reactor.
Chất mang
Hydrat hoá
Chuyển vào reactor
Khử trùng
Rửa và trung hoà
Cố định tế bào
Nấm men
Tế bào cố định
c. Hiệu quả của phương pháp cố định:
Chất mang là một điều kiện quan trọng để cung cấp môi trường cho nấm men tăng trưởng và tiếp xúc với cơ chất. Chất mang trao đổi anion, không nén DEAE-cellulose có một vài đặc trưng có lợi hơn khi so sánh với chất mang mềm dạng gel như hạt gel alginat. Đó là gặp ít vấn đề về chuyển khối hơn, cố định dễ dàng hơn, sự khởi động nhanh hơn, mở rộng phạm vi dễ dàng hơn, cải thiện về khả năng tái sinh và thời gian sử dụng chất mang. Chất mang được làm từ DEAE-cellulose thì dễ sử dụng để lên men cồn do có sự tiếp xúc tốt giữa nấm men và cơ chất.
Kiểu tương tác giữa tế bào nấm men cố định và chất mang này có thể giải thích cho sự tăng về năng suất. Đối với hạt alginat nấm men tăng trưởng trong từng vùng, một vài tăng trưởng đi qua lớp gel alginat đến bề mặt hạt. Những vùng nấm men như là những khu vực hoạt hóa trong hạt alginat. Còn những hạt DEAE-cellulose thì xốp và mạng hình mắt lưới của những vi sợi. Cấu trúc này cho phép cơ chất có thể đến gần tế bào nấm men tăng trưởng bên trong hạt. Do đó mà tế bào tăng trưởng khá lỏng lẻo và tách biệt nhau bên trong và bên ngoài của bao vi sợi và những tế bào riêng lẻ này hoạt động như là vị trí hoạt hóa lên men trong cột. Nhiều tế bào trên một đơn vị diện tích bề mặt có thể lên men.
Cơ chế của việc cố định tế bào nấm men trên bề mặt hạt DEAE-cellulose, cung cấp nhiều lợi ích:
1.Tế bào nấm men về cơ bản thì tất cả ở trên bề mặt chất mang. Do đó tế bào nấm men hoạt động như là chúng lơ lửng tự do trong dung dịch.
2. Giới hạn về khuyếch tán không đáng kể, và cơ chất di động hình thành sự tiếp xúc tự do với nấm men. Cũng như chất dinh dưỡng mà nấm men cần để sống sẵn có để dùng mà không bị ngăn cản bởi nhu cầu thấm vào bên trong của phần tử chất mang.
3. Tính chất chất mang cho phép khởi động và tái sinh dễ dàng bởi vì sự cố định tế bào nấm men có thể thực hiện ngay trong cột. Phương pháp này làm giảm sự rủi ro nhiễm và cải thiện điều kiện của hệ thống về toàn bộ. Thêm vào đó cột có thể tái sinh dễ dàng thể hiện một tính kinh tế quan trọng. Việc tái sử dụng đôi khi cần thiết bởi vì tạp chất hóa học và sự nhiễm từ dung dịch, nhiễm vi sinh vật và từ sự biến đổi việc cố định tế bào nấm men. Để tái sinh cột phản ứng làm từ chất mang như DEAE-cellulose, cột đã sử dụng có thể được rửa và tiệt trùng với dung dịch kiềm nóng hay với một môi trường tiệt trùng khác như là m
