Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. KHÁI NIỆM LÊN MEN VÀ ỨNG DỤNG ................................... 3
1. Khái niệm lên men ................................................................................................. 3
2. Ứng dụng của các quá trình lên men ..................................................................... 3
2.1. Sản xuất sinh khối vi sinh vật .......................................................................... 3
2.2. Sản xuất enzyme vi sinh vật.............................................................................. 4
2.3. Sản xuất các chất trao đổi vi sinh vật .............................................................. 4
2.4. Sản xuất các sản phẩm tái tổ hợp .................................................................... 5
2.5. Hỗ trợ các quá trình biến nạp .......................................................................... 8
3. Quá trình phát triển của công nghiệp lên men ....................................................... 8
CHƯƠNG 2. ĐỘNG HỌC TĂNG TRƯỞNG CỦA VI SINH VẬT
TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN 9
1. Phân loại phương pháp lên men ................................................................................ 9
2. Phương pháp lên men mẻ.......................................................................................... 9
3. Phương pháp lên men liên tục................................................................................. 12
4. Phương pháp lên men mẻ-bổ sung (fed-batch) ....................................................... 14
5. Lên men mật độ cao ................................................................................................ 16
CHƯƠNG 3. SƠ ĐỒ LƯU TRÌNH HỆ THỐNG LÊN MEN CÔNG
NGHIỆP 18
1. Giới thiệu ................................................................................................................ 18
2. Các công đoạn của qui trình lên men ...................................................................... 19
3. Hệ thống thiết bị liên quan đến qui trình lên men .................................................. 22
CHƯƠNG 4. MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY TRONG LÊN MEN CÔNG
NGHIỆP 27
1. Giới thiệu ................................................................................................................ 27
2. Thiết kế môi trường lên men .................................................................................. 27
3. Các thành phần của môi trường lên men ................................................................ 30
4. Đánh giá môi trường ............................................................................................... 43
5. Phương pháp đường hóa tạo dung dịch glucose từ tinh bột ................................... 43
6. Phương pháp xử lý mật rỉ đường tạo dung dịch đường phục vụ cho lên men ........ 45
CHƯƠNG 5. KHỬ TRÙNG TRONG LÊN MEN CÔNG NGHIỆP .................. 46
1. Mục đích khử trùng trong lên men ......................................................................... 46
2. Yêu cầu khi khử trùng ............................................................................................ 47
3. Phương pháp khử trùng ........................................................................................... 47
4. Động học sự chết của vi sinh vật bởi nhiệt ............................................................. 48
5. Khử trùng môi trường ............................................................................................. 51
5.1. Khử trùng theo phương pháp liên tục.............................................................. 52
5.2. Khử trùng theo phương pháp mẻ ..................................................................... 55
6. Khử trùng nồi lên men ............................................................................................ 55
7. Lọc không khí ......................................................................................................... 57
CHƯƠNG 6. KIỂM SOÁT NUÔI CẤY ............................................................ 58
1. Kiểm soát tăng trưởng tế bào .................................................................................. 58
2. Kiểm soát pH .......................................................................................................... 60
3. Kiểm soát nhiệt độ .................................................................................................. 61
4. Kiểm soát hàm lượng oxygen hòa tan trong môi trường lên men .......................... 64
5. Kiểm soát tốc độ bổ sung môi trường dinh dưỡng trong quá trình lên men ........... 67
6. Phá bọt trong quá trình lên men .............................................................................. 70
6. 1. Tạo bọt và các nhân tố gây tạo bọt................................................................. 70
6.2. Những trở ngại gây nên bởi bọt....................................................................... 70
6.3. Kiểm soát bọt ................................................................................................... 70
7. Theo dõi và tính toán kết quả lên men .................................................................... 73
1. Nồng độ sản phẩm .............................................................................................. 73
2. Sản lượng ............................................................................................................ 73
3. Hiệu suất ............................................................................................................. 74
CHƯƠNG 7. TỐI ƯU HOÁ HỆ THỐNG LÊN MEN ...................................... 78
1. Cải tiến giống......................................................................................................... 78
2. Cải tiến thiết bị...................................................................................................... 79
3. Tăng cường các điều kiện thích hợp trong quá trình nuôi cấy......................... 79
CHƯƠNG 8. NHIỄM TẠP KHUẨN VÀ NGUYÊN TẮC PHÒNG
CHỐNG TẠP NHIỄM ............................................................................................. 84
1. Hậu quả của sự nhiễm tạp khuẩn ............................................................................ 84
2. Phát hiện tạp nhiễm ................................................................................................. 84
3. Nguyên nhân tạp nhiễm .......................................................................................... 85
4. Nguyên tắc phòng chống nhiễm trong lên men ...................................................... 85
5. Cách phát hiện - đánh giá nguồn gốc tạp nhiễm ..................................................... 86
6. Một số điểm cần lưu ý khi truy tìm nguồn gốc gây tạp nhiễm ............................... 88
CHƯƠNG 9. THU HỒI VÀ TINH CHẾ SẢN PHẨM LÊN MEN .................. 89
1. Giới thiệu ............................................................................................................. 89
2. Các phương pháp xử lý thu hồi sản phẩm lên men ................................................. 92
CHƯƠNG 10. XỬ LÝ CHẤT THẢI CỦA QUI TRÌNH LÊN MEN ................ 97
1. Giới thiệu về xử lý chất thải và các phương pháp xử lý.................................... 97
2. Tiếp cận xử lý chất thải của qui trình lên men công nghiệp........................... 102
CHƯƠNG 11. BÀI TẬP ÁP DỤNG ................................................................... 104
1. Bài tập .................................................................................................................. 104
2. Bài giải ................................................................................................................. 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 110
PHẦN PHỤC LỤC ................................................................................................. 110 CHƯƠNG 1. KHÁI NIỆM LÊN MEN VÀ ỨNG DỤNG
1. Khái niệm lên men
Thuật ngữ “lên men” bắt nguồn từ động từ “fervere” trong tiếng Latin, có nghĩa
là làm sôi bọt (nổi bọt), nhằm mô tả hiện tượng hoạt động của nấm men trong dịch
chiết trái cây hay dịch chiết đại mạch. Hiện tượng sôi bọt này là do CO2 sinh ra bởi
sự phân giải hiếu khí của các loại đường hiện diện trong dịch chiết. Tuy nhiên, đối với
các nhà sinh hoá và các nhà sinh vật học thì thuật ngữ lên men còn có ý nghĩa khác.
Về phương diện sinh hóa thì lên men có ý nghĩa liên quan đến sự sinh năng lượng bởi
quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ, trong khi đó, về phương diện vi sinh vật học
trong công nghiệp thì nghĩa của lên men rộng hơn.
Sự phân giải đường là một quá trình oxy hoá dẫn đến việc tạo thành các phân tử
pyridine nucleotides ở dạng khử và sau đó các phân tử này lại tiếp tục bị oxy hoá cho
các quá trình tiếp theo. Trong điều kiện hiếu khí, sự oxy hóa của các phân tử pyridine
nucleotides diễn ra bằng sự chuyển điện tử thông qua hệ thống cytochrome mà trong
đó oxygen đóng vai trò là chất nhận điện tử cuối cùng. Tuy nhiên, trong điều kiện kỵ
khí, sự oxy hoá các pyridine nucleotides dạng khử diễn ra cùng với sự khử của một
hợp chất hữu cơ mà thường là sản phẩm trung gian của một quá trình phân giải. Đối
với trường hợp về sự hoạt động của nấm men trong dịch nước trái cây hay dịch chiết
ngũ cốc, NADH được hình thành nhờ sự khử của acid pyruvic thành ethanol. Các
chủng vi sinh vật khác nhau có khả năng khử pyruvate thành các sản phẩm khác nhau
và rất đa dạng. Do vậy, thuật ngữ lên men được sử dụng đúng theo ý nghĩa sinh hóa là
một quá trình sinh năng lượng trong đó các chất hữu cơ đóng vai trò vừa là chất cho
vừa là chất nhận điện tử.
Quá trình sinh tổng hợp alcohol nhờ tác động của nấm men trong dịch chiết đại
mạch hay dịch chiết trái cây đã được thực hiện với qui mô lớn từ rất lâu và đã trở
thành chất trao đổi của vi sinh vật được sản xuất công nghiệp đầu tiên. Do vậy, các
nhà vi sinh vật học công nghiệp đã mở rộng khái niệm lên men để mô tả bất kỳ qui
trình sản xuất nào mà sản phẩm được sinh ra nhờ nuôi cấy vi sinh vật. Việc sản xuất
bia hay các dung môi hữu cơ được xem như là quá trình lên men theo cả nghĩa về
sinh hoá học và vi sinh vật học. Trong tài liệu này, thuật ngữ lên men được sử dụng
theo nghĩa rộng bao hàm cả hai
Cần phân biệt các khái niệm:
Chất cho điện tử Chất nhận điện tử cuối cùng
Lên men (sinh hoá)
Hô hấp hiếu khí
Hô hấp kỵ khí
Chất hữu cơ
Chất hữu cơ
Chất hữu cơ
Hợp chất hữu cơ
Oxygen
Hợp chất vô cơ (nitrate, sulphate)
Thuật ngữ lên men mở rộng bao gồm cả ba khái niệm trên.
2. Ứng dụng của các quá trình lên men
2.1. Sản xuất sinh khối vi sinh vật
Công nghiệp sản xuất sinh khối vi sinh vật có thể được chia thành hai qui trình chính.
(1) sản xuất nấm men dùng trong công nghiệp bánh mì, (2) sản xuất tế bào vi sinh vật
dùng trong thực phẩm cho con người và cho động vật (protein đơn bào). Nấm men
/file/d/0B7oUCI ... sp=sharing
