Bài giảng Công nghệ lên men - Bùi Hồng Quân

pdf

195 trang ngocly 3360

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Công nghệ lên men - Bùi Hồng Quân", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_cong_nghe_len_men_bui_hong_quan.pdf

Nội dung text: Bài giảng Công nghệ lên men - Bùi Hồng Quân

4/20/2011 Cơng ngh lên men CDGD: Bùi H ng Quân Biên so n: Nguy n Minh Hi n Tài li u tham kh o Cơng ngh vi sinh v t t p 2, 3. PGS-TS Nguy n c L ư ng Cơng ngh vi sinh ng d ng, PGS-TS Tr n Minh Tâm Cơng ngh lên men ng d ng trong CNTP, Bùi Ái Cơng ngh s n xu t malt và bia, Hồng ình Hịa Cơng ngh s n xu t và ki m tra c n etylic, PGS – TS Nguy n ình Th ư ng, Nguy n Th Thanh H ng Enzyme vi sinh v t, PGS – TS Lê Ng c Tú Food microbiology, William C.Frazier Applications of biotechnology to traditional fermented foods ( ) 1
4/20/2011 Tài li u tham kh o (tt) • Bamforth C.W. Food, Fermentation and Micro-organisms , Blackwell Publishing, USA, 2005. • Hutkins R.W. Microbiology and Technology of Fermented Foods , Blackwell Publishing, USA, 2006. • Elmer H. Marth, Applied dairy microbiology , Second edition • Springer, Wine microbiology practical and procedures, 2007 • Springer, Modern techniques in the microbial ecology of fermented foods , 2008 • Elsevier, Handbook of culture media for food microbiology , 2003 • The microbiology of safe food , Blackwell Publishing, USA, 2000 • Practical food microbiology , 3rd edition, Blackwell Publishing, USA, 2003 ÁNH GIÁ K T QU H C T P C A SV 1. IM QUÁ TRÌNH (30%) 1.1. KI M TRA 15 PHÚT (15%) 1.2. BÁO CÁO SEMINAR (15%): ch n 1 trong 3 ph ư ng án sau 1.2.1. Ch n 1 bài báo ti ng Anh, dch sách liên quan ti mơn hc c hi u và thuy t trình power point (4sv/nhĩm) 1.2.2. Ch n 1 bài báo ti ng Vi t liên quan ti mơn hc c hi u và thuy t trình power point (2sv/nhĩm) 1.2.3. Ch n 1 tài ã c th c hi n liên quan ti mơn hc c hi u và thuy t trình power point (4sv/nhĩm). 2. IMTHI KÊTTHÚC MƠN HC (70%) Thi vi t t lu n 2
4/20/2011 NI DUNG CHI TI T HC PH N 2 Ph n 1. M u Ph n 2. K thu t lên men www.gbd.edu.vn Ph n 3: Cơng ngh lên men ng dng 3.1. Lên men ethanol và các ng dng 3.2. Cơng ngh sn xu t acid hu cơ th c ph m 3.3. Cơng ngh sn xu t acid amin 3.4. Cơng ngh sn xu t sinh kh i vi sinh vt 3.5. Cơng ngh sn xu t polysaccharide t VSV 3.6. Cơng ngh enzyme 3.7. Cơng ngh sx các sp lên men truy n th ng PH N 1. M U www.gbd.edu.vn 1.1. CƠNG NGH LÊN MEN 1.1.1. Khái ni m v lên men (fermentation) 1.1.2. Khái ni m v CNLM (fermentation technology) 1.2. PHÂN LO I CÁC S N PH M LÊN MEN 3
4/20/2011 1.1.1. Khái ni m v lên men (fermentation) www.gbd.edu.vn (From latin “ fervere ”) 1.1.1. Khái ni m v lên men (tt) Quan im ca nhà hĩa sinh hc: lên men là quá trình sn sinh nng l ng. Các hp ch t hu cơ ho t ng vi vai trị va là ch t cho, va là ch t nh n in t. Lên men là quá trình ym khí, nng l ng c sn xu t khơng cn cĩ oxy ho c các ch t nh n in t vơ cơ khác. Quan im ca Pasteur: 1857, Ơng cơng b quá trình lên men khơng ph i “cơng trình ca s ch t” nh nh ng nhà hĩa hc ngh mà là “cơng trình ca s sng ”. Ơng a ra khái ni m tính k khí và ái khí ca VSV và s lên men là h qu ca “cu c sng khơng cĩ khơng khí” Theo ngh a m rng: lên men là quá trình nuơi cy VSV (cĩ oxy ho c khơng cĩ oxy) thu nh n sinh kh i, các sn ph m trao i ch t, th c hi n s chuy n hĩa cơ ch t. 4
4/20/2011 1.1.1. Khái ni m v lên men (tt) First Fermentation concept, or Pasteur concept in 1857, “Fermentation is the transformation process of the sugar to alcohol in presence of " la vie sans l'air " (means life without air). www.gbd.edu.vn Louis Pasteur (27.12.1822 – 28.9.1895) the father of the Microbiology 1.1.1. Khái ni m v lên men (tt) Conclusions of Pasteur from its study of wines: The alcoholic fermentation of grape juice occur only in presence of yeasts. The wine acidification occur in presence of bacteria. When the grape juice is heated the fermentation do not take place. When the wine (the sugar) is heated the acidification do not occur. Fermentation is the change of the substrate (sugars) by the action of the ferments 5
4/20/2011 1.1.2. Khái ni m v CNLM (fermentation technology) The fermentation technology is the combined application of the knowledge of process engineering , biochemistry and microbiology for designing or evaluation a fermentation process. Sn ph m Sn l ư ng (t n/n m) Acid foods (citric, lactic) 100,000 Alcohol 1,000,000 Amino acids 10 – 100,000 Antibiotics 10 – 30,000 Enzymes 0.1 – 3,000 Pharmaceutical proteins 0.001 - 3 ENVIRONMENT Useful Bioremediation Environmental monitoring Applications Pollution control FARMING PHARMACY Yield Diagnostics Feed stocks FOOD Vaccines Animal health Therapeutics Biosensors Bioprocess Process analysis TOOLS / TECHNICAL ADVANCES Bioinformatics Experimental design Protein engineering Biochemistry Process engineering Immunology Microbiology SCIENTIFIC KNOWLEDGE Informatics Molecular Biology Physiology Statistic 6
4/20/2011 What I should do to do fermentation? Media preparation Physiology Fermenter preparation conservation Kinetics Sterilization Agitation/Aeration Adjusting parameters Fermenter types Operation modes Inoculation strain Scale-up Cultivation Medium design Development the producer producer the Development Taking samples Optimization Harvest 1.2. PHÂN LO I CÁC S N PH M LÊN MEN T VSV SINH KH I VSV CÁC SP TRAO I CH T (biomass): protein ơ n bào SP TCBC 1: acid amin, (SPC), men bánh mì, gi ng vitamin, acid citric kh i ng (starter) SP TCBC 2: enzyme VSV, kháng sinh Cơ ch t T bào (biomass) SP lên men: r u, acid lactic (lên men k khí) Cơ ch t S n ph m + T bào (SP T C) 7
4/20/2011 Phân lo i s n ph m lên men theo quan im kinh t Bio-products High value – Low Medium value – High Low value – High product volume product volume (The product volume (Mostly depends onon process isis relatively (Most ooff ttheheproductionproduction tthehesubstratesubstrateprice) expensive and some correspond toto complexity) purification process ) • Antibiotics • Amino acids • Ethanol • Vitamins • Organic acids • Biomass • Enzymes • Biopolymers • Methane • Vaccines • Baker yeast • Acetone • Steroids • Microbial • Butane • Hormones polysaccharides • Fructose syrups • Other • Feeding products pharmaceutics Cost distribution Low volume and High value High volume and Low value product product High investment cost (phí u t ư cao) High investment cost High raw material cost (phí nguyên li u Cost are distributed in all cao) production stages High conversion efficiency (hi u qu High recovery of the product in chuy n i th p) the fermentation stage Low recovery cost (Phí quay vịng th p) High purification cost Low margin profit (l i nhu n th p) High margin profit Too much regulatory and Only few regulatory problems (ph i legyslation restrictions, and high theo quy nh pháp lu t) plant hygiene Required not much R&D expenditures Required too much R&D Cost (khơng t n nhi u ti n cho RD Low qualification of the labor force is Very high qualification of the acceptable (Ng ư i lao ng cĩ th ko labor force is nedeed cn trình chuyên mơn cao) 8
4/20/2011 www.gbd.edu.vn PH N 2. K THU T LÊN MEN 2.1. VSV TRONG CƠNG NGH LÊN MEN TP 2.2. NG H C QUÁ TRÌNH LÊN MEN 2.3. PH NG PHÁP & THI T B LÊN MEN 2.4. C I Ti N QUÁ TRÌNH LÊN MEN 2.1. VSV TRONG CƠNG NGH LÊN MEN TP 2.1.1. CÁC YÊU C U V GI NG VSV 2.1.2. K THU T T O GI NG 2.1.3. K THU T NHÂN GI NG VÀ SX GI NG 2.1.4. K THU T KI M TRA GI NG VSV 2.1.5. K THU T NÂNG CAO CH T L NG GI NG 2.1.6. K THU T B O QU N GI NG 9
4/20/2011 VSV TRONG CƠNG NGH LÊN MEN TP TP lên men vi s tham gia TP lên men vi s tham gia ca VSV trong t nhiên (TP ca VSV thu n khi t (TP lên men truy n th ng) lên men cơng nghi p) Sx th cơng, quy mơ nh , Sx quy mơ ln, nng su t cao nng su t khơng cao Ch ng cy 1 l ng VSV Khơng ki m sốt c vào nguyên li u quá trình, ch t l ng ch a Ki m sốt c quá trình lên n nh và ch a ng u. men, ch t l ng n nh & Mang bn sc m th c, ng u kinh nghi m, vn hĩa ca mi dân tc 2.1.1. Yêu c u gi ng VSV trong CNLM Ph i cĩ t c sinh tr ng và phát tri n m nh, thu n Ph i t o ra s n ph m cĩ n ng su t sinh t ng h p cao, ch t l ng t t Ph i cĩ tính thích nghi nhanh trong iu ki n sx CN Ph i cĩ kh n ng ch ng ch u l i VSV t p nhi m Ph i cĩ kích th c l n, thu n ti n cho quá trình l ng, lc, tinh ch sau này. S n ph m sinh kh i d tách ra kh i mơi tr ng nuơi c y Ch ng VSV c b o qu n d dàng, t n t i các c tính trong su t th i gian s d ng Cĩ kh n ng thay i các c tính b ng k thu t di truy n c i thi n, nâng cao n ng su t Khơng ho c ít t o thành s n ph m khơng mong mu n 10
4/20/2011 2.1.2. K thu t t o gi ng Phân l p trong PL trong k sx To gi ng VSV t nhiên cơng nghi p mi (áp d ng k thu t di truy n) PP Nguyên t c u im Nh c PL trong cĩ cơ ch t, cĩ VSV ngu n VSV phong Tn th i gian, t nhiên phân gi i cơ ch t phú a dng ho t lc VSV cịn th p PL trong Tính thích nghi cao Hi u qu cao, VSV / sx CN ã quen vi iu ki n sx cơng nghi p To Ti p hp, tái t hp To c gi ng Yêu cu trình VSV = VSV cĩ c tính cao, thi t KTDT mong mu n b hi n i Các trung tâm lưu tr gi ng trên th gi i và Vi t Nam ABBOTT : Abbott Lab, North Chicago, III.60064, USA ATCC : America Type Culture Collector, 12301, Parklaw Drive Rockvill Md20852, USA HIR : Food and Fermentation Divisio, Hokkatdo Profectural Industrial Research Institute Saporo, Japan FERM : Fermentation Research Institute, Agency of Industrial Science and Technology Ministry of Industrial Trade and Industry, Chiba, Japan VTCC, IMBT , National University, HaNoi, VietNam vtcc@vnu.edu.vn ; www.biotechvnu.edu.vn (Ngân hàng gi ng qu c gia, HN) Bo tàng gi ng: www.bacteriummuseum.org 11
4/20/2011 2.1.3. K thu t nhân gi ng Nhân gi ng trong PTN Nhân gi ng trong quy mơ sx l n PPnhân gi ng kh i ng truy n th ng và hi n i Các y u t nh h ư ng n quá trình nhân gi ng Thành ph n các ch t trong MT nhân gi ng (khơng ch a ch t kháng sinh, ch t c ch ). Penicillin, chloramphenycol c ch sinh tr ư ng c a VK lactic . Nng các ch t trong MT nhân gi ng. Nng ư ng ho c mu i cao t ng p th m th u c ch VSV pH : ch n pH c a MT nhân gi ng = pH op ca VSV. pH nh h ư ng tr c ti p lên b m t t bào tích in khác nhau làm cho ho t các lo i enzyme VSV thay i. pH nh h ư ng n s phân ly c a các ch t dinh d ư ng cĩ trong MT o o Nhi t : ch n T nhân gi ng = T op ca VSV 12
4/20/2011 2.1. 4. K thu t ki m tra ch t l ư ng c a gi ng VSV Quan sát i th Quan sát vi th Ki m tra ho t l c gi ng VSV (thối hĩa) Gi ng VSV b tp nhi m, thối hĩa ph i phân lp li ho c thay gi ng khác Ki m tra thu n ca gi ng Gi ng VSV b thối th ng xuyên (b nhi m t ng gc) hĩa : do tác ng Kh trùng MT dinh d ng; vi các ca mơi tr ng bên MT cĩ bào t cn kh trùng tri t trong và tác ng hơn. Ví d di t bào t Bac. subtilis ca nh ng sn 180 0C/60’ - 90’ (B nhi m trong qt ph m TC do nhân gi ng) chính VSV ti t ra 2.1.5. K thu t nâng cao ch t l ư ng gi ng 2.1.5.1. Hu n luy n thích nghi gi ng vi sinh vt Mi VSV u cĩ kh nng thích nghi rt cao vi mơi tr ng. Nh ng tác ng mơi tr ng c lp i lp li nhi u ln to nên tính thích nghi bn vng. Khi to c tính thích nghi ca VSV ph i luơn duy trì tác ng mc ã to ra tính thích nghi. c im này khơng bn. Yêu cu: ng i th c hi n ph i cĩ tính kiên trì. Khu n l c n m men trên Hansen Agar cĩ hàm l ư ng ư ng 26, 28% (ph ươ ng pháp hu n luy n gi ng) 13
4/20/2011 2.1.5.2. t bi n VSV t bi n bng tác nhân vt lý ( tia U.V): Tia U.V ư c s dng rng rãi trong cơng ngh ch n gi ng VSV. Tia U.V cĩ kh nng to ra các t bi n cĩ ch t lư ng cao hn ch ng lo i ban u hàng tr m ln. Tia U.V =260nm th ư ng gây ra nh ng t bi n im cao nh t. ây là lo i bc x khơng ion hĩa và gây ra nh ng bi n i base ch a nit trong gen. t bi n bng tác nhân hĩa hc (kháng kháng sinh): Dùng mơi tr ư ng cĩ kháng sinh tìm các dng t bi n bn vng (kháng kháng sinh). Trên mơi tr ư ng này, các t bào mn cm vi kháng sinh s b gi t ch t, ch cịn các t bào t bi n i kháng là tn ti S lư ng khu n lc/ nng kháng sinh trong MT nuơi cy 10 -7 (khơng b 0,01mg/ml 0,1mg/ml 0,5mg/ml sung kháng sinh) Nhĩm 1 34 8 2 Khơng 2 58 5 3 xu t hi n 3 107 7 5 khu n lc 4 Nhi m Nhi m 5 TN ti n hành v i vk E.coli. Nuơi c y E.coli n ng pha lỗng 10 -1 trong các mơi tr ư ng b sung kháng sinh 14
4/20/2011 2.1.5.3. Lai gi ng nm men Nguyên t c: T 2 gi ng n m men gi ng nhau ta cĩ th t o ra ư c gi ng nm men m i cĩ nh ng c tính c a c 2 lồi ban u b ng cách cho chúng ti p xúc v i nhau trong iu ki n thí nghi m. Nh ư c im: •T l thành cơng khơng cao. •S pha tr n c tính di truy n ch trong mt lịai nh t nh. •Các gi ng VSV khác nhau thì khơng th ti n hành quá trình lai gi ng ư c. Ưu im: n gi n, d th c hi n Cách th c hi n lai gi ng nm men 1. Cy 2 gi ng men vào mơi tr ư ng y M1(mơi tr ư ng lng). 24h. 2. Cy gi ng hn hp vào mơi tr ư ng th ch ti thi u M2 và M1 (th ch bng). ít nh t 5 ngày 3. Hai gi ng nm men ã lai vi nhau nu trên M2 xu t hi n khu n lc 4. Ki m tra gi ng thu nh n cĩ ph i là lư ng bi th bng cách: Cy khu n lc trên mơi tr ư ng M2 vào mơi tr ư ng Th ch acetat (M3). 48h 5. Làm tiêu bn, quan sát dư i kính hi n vi, nu th y nang ch a 4 bào t (t bào lư ng bi th ) ch ng t lai thành cơng. 6. Ki m tra tính tr ng cn quan tâm. 15
4/20/2011 2.1.5.4 S d ng k thu t di truy n hi n i K thu t bi n i gen t o ra các sinh v t cĩ tính tr ng ích theo ý mu n Súng bn gen 16
4/20/2011 2.1.6. K thu t bo qu n gi ng VSV Mc ích: m bo ư c tính ch t ca gi ng (duy trì gn nh ư nguyên vn c tính ban u ca gi ng VSV tr ư c lúc ct gi ) tiêu chu n cho quá trình sn xu t. Nguyên tc: làm ch m quá trình hơ hp và trao i ch t VSV, ng th i ng n cn s sinh sn ca chúng. Ph ư ng pháp: Bư c 1: Ti n bo qu n (thu n hĩa gi ng). Ch n ch ng VSV iu ki n và giai on ti ưu cho bo qu n. Bư c 2: Chn ph ư ng pháp thích hp cho bo qu n. 2.1.6.1 Bo qu n gi ng trong th ch nghiêng (c y truy n nh k) Nguyên tc: luơn i mi t bào, khơng gây ra bt th ư ng. Bi n pháp: mơi tr ư ng ti thi u, nu mơi tr ư ng giàu dinh dư ng, VSV phát tri n nhanh s thối hĩa nhanh. Ưu: n gi n, d th c hi n, ít tn kém, thích hp quy mơ nh Nh ư c im: tn th i gian, th i gian BQ ng n (1- 2 tháng) Vơ tình ã hu n luy n VSV sng iu ki n lnh, làm bi n i gi ng VSV ban u. 2.1.6.2. Bo qu n gi ng trong lp du khống Nguyên tc: c ch quá trình hơ hp VSV trong c VSV ym khí và hi u khí, hn ch ti p xúc vi oxy, ng n hi n tư ng mt nư c ca mơi tr ư ng và VSV. Bi n pháp : 1 lp du khống ho c parafin lng Ưu im: n gi n, hi u qu cao, th i gian BQ dài (1 nm) Nh ư c im: Cĩ ln du 17
4/20/2011 2.1.6.3. Bo qu n gi ng trong cát, t sy khơ Nguyên tc: S dng t, cát nh ư nh ng giá th mang. Khi m mơi tr ư ng gi m ti thi u, VSV khơng phát tri n na. ( t và cát là mơi tr ư ng ti thi u) Cách th c hi n: X lý t, cát (rây u, ngâm trong HCl ho c H2SO 4 m c 8-12h. Ra dư i vịi nư c cho n pH trung tính, sy t, cát > 100 0C. BQ iu ki n vơ trùng. VSV ư c nuơi mơi tr ư ng th ch. cát, t ã vơ trùng vào ng nghi m, lc u, sau ĩ rĩt qua ng nghi m khác. Hàn kín mi ng ng Ưu im: thích hp BQ các gi ng VSV trong x lý mơi tr ư ng, trong nơng nghi p (phân bĩn) khơng ịi hi mc tinh khi t cao. S dng bo qu n gi ng VSV to bào t. Th i gian bo qu n dài (2 nm) Nh ư c im: khơng dùng trong sn xu t cơng ngh th c ph m 2.1.6.4 Bo qu n gi ng trong các ht ng cc Nguyên tc: s dng ht ng cc nh ư giá th mang Th ư ng s dng BQ các nm si và VSV trong th c ph m Mc ích : gi VSV tr ng thái ti m sinh. Cách th c hi n:Ht ng cc ri, hp chín, nuơi nm mc tr c ti p (3 – 5 ngày), sy t0 < 50 0C t m W <15%. Nhi t bo qu n: 15 – 20 0C Th i gian bo qu n: 2 nm (châu Âu), 1 nm (Vi t nam) 18
4/20/2011 2.1.6.5 Bo qu n gi ng trong gi y lc Nguyên t c: áp d ng v i VSV cĩ bào t . Ngồi gi y l c, cĩ th s d ng B.C (bacterium cellulose) Cách th c hi n: 1. Chu n b gi y l c vơ trùng:C t gi y l c 1 – 3 cm. Cho gi y lc ã c t vào ng nghi m, y nút bơng, s y 160 0 C/ 2h ho c kh trùng 121 0 C/30’. 2. Nuơi VSV trong mơi tr ư ng l ng n khi t o thành bào t 3. Dùng pi pet vơ trùng hút 1 gi t Vi khu n vào gi y l c. S y 40 0 C d n khi th y mi ng gi y l c khơ thì chuy n gi y l c vào ng nghi m. Th i gian BQ: 5 n m 2.1.6.6 Bo qu n gi ng trong gelantine Cách th c hi n: 1. Chu n b mơi tr ư ng: Mơi tr ư ng N.B b sung 10% gelantin và 5% acid ascorbic. Kh trùng 121 0C/ 15’ 2. Chu n b gi ng VSV: nuơi gi ng VSV 3. Tr n VSV vi mơi tr ư ng. 4. Dùng ng nh gi t vơ trùng to thành tng gi t gelantine nh .Sy khơ trong t hút chân khơng 19
4/20/2011 2.1.6.7 Bo qu n gi ng bng ph ươ ng pháp lnh ơng Nguyên tc: S phát tri n ca VSV s b c ch nhi t lnh sâu. Cn s dng ch t bo v VSV (glycerin 15%, saccharose 10% + gelantin 10% Giúp VSV khơng b ch t nhi t lnh sâu Th i gian BQ : -30 0 C: 9 tháng - 40 0 C: 1 nm - 70 0 C: 10 nm 2.1.6.8 BQ gi ng bng pp ơng khơ (ư c s dng trong các ngân hàng gi ng, cơ quan nghiên cu ln) Nguyên tc: sy nhi t th p trong iu ki n chân khơng, khơng nh hư ng n ch t lư ng gi ng và cĩ th to ra các ng gi ng theo quy mơ cơng nghi p. Cách th c hi n: gi ng, nhân gi ng trong mơi tr ư ng lng, ki m tra gi ng ( c im sinh hĩa, sinh lý), nu t tiêu chu n, máy ơng khơ 24h, hàn np li. Th i gian bo qu n: 20 nm Ưu im: ch t lư ng gi ng khơng i, bo qu n nhi t th ư ng, th i gian bo qu n dài Nh ư c im: chi phí ln 20
4/20/2011 2.2. NG H C QUÁ TRÌNH LÊN MEN (the kinetics of the fermentation processes) 2.2.1. PH NG TRÌNH MONOD 2.2.2. CÁC Y U T NH H NG N HI U SU T LM Mc ích nghiên c u ng h c •Thi t k 1 quá trình lên men m i •ánh giá hi u qu c a qt lên men ang th c hi n •Ci ti n quá trình (ch t l ư ng, n ng su t, gi m chi phí) •Nâng c p ho c gi m quy mơ sx ¿How to describe a fermentation process? Conversion process of nutrients to products biomass of the microbial metabolism nutrients CO 2 cells H2O Products CH mOl + aNH 3 + bO2 → cCH pOnNq + dCH rOsNt + eCO 2 + fH 2O (1)Substrate Metabolic by (source of N& O2) (biomass) products or Rest of the nutrients Interest product Yield – is an indicator of the efficiency of the process. From “chemical engineering”: the Yield is stoichiometry of the reaction. YX/S : biomass-substrate yield = c· Mr(Biomass) / Mr(Substrate) YP/S : product-substrate yield, is calculated through “d” YP/X : product-biomass yield, is calculated through “d/c” 21
4/20/2011 Methods for monitoring fermentation kinetics •Direct estimation of cell number: Direct estimation of cell mass : • Microscope count • Cell dry or wet weight • Viable plate count Direct methods • Optical density • Light scattering Other Nitrogen Carbon & + required + + O2+ Cells Products + CO 2+ Heat + H2O Energy source source nutrients Measure cell Monitor CO2 Monitor the consumption components: production: Monitor the consumption of the nitrogen source: Energy balance Protein IR analysis of the carbon source: Chemical analysis Heat evolution DNA and RNA Mass spectrometer • Chemical analysis NH3 electrode Carbohydrates • Chromatography pH-stat & Lipids Nitrate electrode Enzymes Monitor product formation: Determine O 2 consumption: Monitor the consumption of Chemical analyses Paramagnetic O2 analyzer essential nutrients: Mass spectrometer Mass spectrometer Chemical analysis pH and viscosity Indirect methods Dissolved O2 Ion selective electrodes Chromatography (gas and HPLC) Enzyme electrode X: VSV (tb/ml) t: th i gian ng cong sinh tr ng P: s n ph m (g/L) I. Adaptation (thích nghi) 1 dX µ = X dt II. Exponential (bùng n) III. Stationary (n nh) IV. Accelerated death (suy tàn) S: c ơ ch t (g/L) Pha thích nghi µµµ = 0 nh h ng c a lo i c ơ ch t t i µ Lo i c ơ ch t µmax (h-1) Pha bùng n µ = µmax Glucose 0,28 Pha n nh µ = 0, do dX / dt = 0 Maltose 0,22 µ: t c t o sinh kh i riêng Maltotriose 0,18 (Specific growth rate ) 22
4/20/2011 2.2.1.Ph ư ng trình Monod µ: tc to sinh kh i riêng (s gia S tng sinh kh i trong 1 ơ n v th i gian (ngày, gi ) t 1 ơ n v sinh kh i X). µ = µ max K s + S µ = dX/XdT (1/ngày; 1/gi ) S µmax: hng s tc sinh tr ư ng max µ = µ max S 2 [S] : nng cơ ch t K + S + VSV C ch t Ks (mg/L) s K I Saccharomyces sp. Glucose 25 KS : hng s Monod, E. coli Glucose 4 là nng cơ ch t Lactose 20 khi tc to thành Aspergillus sp. Glucose 5 sinh kh i = µmax/2. Candida sp. Glycerol 4,5 KS ư c x bng Oxygen 0,042 – 0,45 th c nghi m. Pseudomonas sp. Methanol 0,7 KS = f(ch ng VSV Methane 0,4 Hansenula sp. Methanol 120 và cơ ch t) . Ribose 3 2.2.1.Ph ư ng trình Monod (tt) Ph ơ ng trình Monod: mi liên h gi a nng cơ ch t và tc sinh tr ng ca VSV Ý ngh a th c ti n ca pt Monod: Tính c, d ốn c tc to sinh kh i riêng (µ) nng cơ ch t (S) nh t nh. Hn ch : - Pt Monod khơng úng khi [S] quá cao. Khi [S] quá cao thì µ gi m do [S] quá cao: to áp su t th m th u, c ch VSV. - Pt Monod ch úng trong mt kho ng gi i hn ca [S] 23
4/20/2011 2.2.2. Các y u t nh h ng n hi u su t lên men 2.2.2.1. nh h ng c a gi ng VSV 2.2.2.2. nh h ng c a n ng c ơ ch t 2.2.2.3. nh h ng c a nhi t Khi nhi t t ng, h ng s t c ph n ng t ng, t c ph n ng t ng. Khi gi m nhi t , t c ph n ng gi m, nh ng cĩ tính thu n ngh ch. N u ta t ng nhi t tr l i vùng t i u thì ho t ng c a enzyme và t c ph n ng s t ng tr l i 2.2.2.4. nh h ng c a pH enzyme VSV ch ho t ng t t pH nh t nh. pH t i u c a m i VSV là khác nhau 2.2.2.5. nh h ng c a m t s y u t khác : ch t c ch 2.2.2. Các y u t nh h ng n hi u su t lên men (tt) IN Internal OUT Cells •T • Cell. Conc. • pH • Prod. Conc. • Medium External • Metabolites • Agit. Areac. • Modo Oper. 24
4/20/2011 www.gbd.edu.vn 2.3 PH NG PHÁP VÀ THI T B LÊN MEN 2.3.1. Chu n b mơi tr ng lên men 2.3.2. Ti t trùng trong cơng nghi p lên men 2.3.3. Các ph ơ ng pháp lên men 2.3.4. Các thi t b lên men 2.3.1. Chu n b mơi tr ư ng Nguyên t c thi t l p mơi tr ng: - ch t và l ng www.gbd.edu.vn -Da trên nhu c u dinh d ng c a VSV v : Các nguyên t c b n (Macroelements: 90-95% dry mass): C, H, N, H, O (Conc: > 10 -4 mol/L) Các nguyên t khống (Microelements): Ca, Mg, Fe, Zn, Mn, Fe, Cu, B, Cr, Mo Yu t sinh tr ng (Growth factors): vitamin B, Amino acids, hp ch t khác (acid béo, acid nucleic) Mơi tr ư ng l ng: ch t khơ, pH Mơi tr ư ng r n: m, ch t n (tr u, r ơm ) 25
4/20/2011 Các b ư c chu n b mơi tr ư ng 2.3.2. Ti t trùng trong cơng nghi p lên men Ti t trùng khơng khí: ph ơ ng pháp vi l c, Ti t trùng/ thanh trùng mơi tr ư ng : -Ph ơ ng pháp v t lý: nhi t , nhi t + áp su t, vi l c -Ph ơ ng pháp hĩa h c: iu ch nh pH, b sung SO 2 -Ti t trùng thi t b , h th ng ư ng ng, nhà x ư ng : U.V, xơng formol, hĩa ch t t y r a 26
4/20/2011 2.3.3. PH ƯƠ NG PHÁP LÊN MEN Phân lo i ph ư ng pháp lên men: Theo s phát tri n ca VSV trong mơi tr ư ng: Lên men chìm : LM trong các fermentor vi mơi tr ng lng Lên men b mt: LM trong các khay vi mơi tr ng lng hay mơi tr ng cĩ cơ ch t rn hay xp Theo nguyên lý ho t ng ca thi t b (Operation mode ) Lên men tnh (lên men theo m) (batch culture) Lên men tnh cĩ b sung cơ ch t (fed – batch culture) Lên men liên tc (continuous culture) iu ki n lên men Lên men hi u khí : thơng khí bng h th ng tr c khu y cĩ sc khí (sx biomass) Lên men k khí (s n xu t r u, bia) Lên men t nh (Lên men theo m - Batch culture) Air Culture Media Preparation Inoculation Sterilization Fermentation Lên men tnh ư c coi là 1 h khép kín do khơng Air cĩ tác ng ca các yu t bên ngồi (tr khí) Harvesting Cell growth can be expressed as: Dry cell weight (g dry biomass /L culture) Wet cell weight (g wet biomass /L culture) Optical density (O.D) Cell counts on Petri dishes Other parameters used for the characterization of batch cultures Number of generations or duplications Duplication time Yields: Product/Substrate (Y P/S); Biomass / substrate (Y X/S) Productivity: Volumetric productivity (P); Specific productivity (q P) 27
4/20/2011 LnX Pha Lag: dài t vài phút ti vài gi . o Tlag = f (k mơi tr ng: pH, T , MT nuơi cy và VSV). Tlag khơng to ra sp, nh h ng ti tng nng su t ca qt LM time T lag Nng su t = Lư ng SP mong mu n (g/L) Tng th i gian lên men (h) How to minimize the Lag phase ? Clean & Unload decontaminate Load Culture Inoculum volume Sterilize 1. Correct ratio (1/5 - 1/10) Fermentor volume Adaptation Phase Exponential Phase 2. Inoculum Fermentor Stationary Phase culture = culture medium medium 3. The inoculum should be in exponential phase at the Batch culture moment of inoculation Mass Balance in batch culture Supposition: Perfect mixing = all parameters in the fermentor are similar at a time in any point For biomass: Biomass in + Biomass grow = Biomass out + Cumulative Biomass In a Batch fermentor: grow = cumulative For substrate: Substrate in = Substrate out + Metabolized substrate + Cumulative substrate In Batch fermentor: 0 = metabolized + cumulative 28
4/20/2011 Lên men theo m - Batch culture Ưu im Nh ư c im ơ n gi n, hn ch c s Nng su t th p. Nng cơ ch t lây nhi m. cao c ch VSV. Thích hp bt u Khơng ki m sốt c tc nghiên cu 1 sn ph m. sinh tr ng ca VSV. Cho phép ch n các thơng s Tính ng u ca SP khơng cao và nghiên cu c s so vi các PP khác. tơ ng tác ca chúng. Chi phí ln (h th ng ti t trùng X c MT dinh d ng, µ, bng hơi n c, n c v sinh thi t tc ti u to thành sp b, in, di n tích, sc lao ng Kh c ph c nh ư c im c a Batch culture bng Fed- Batch Culture và Continuous Culture Lên men t nh cĩ b sung c ơ ch t ( Fed-batch culture) What is it? Starts with a batch culture which, after a specific time, is fed with fresh medium. The addition of fresh medium can be synchronized with the depletion of the growth-limiting substrate from the starting culture medium. 1 Preparation of the Fermentor Fermentor starting culture sterilization inoculation Air medium Preparation of 2 Fermentation the feed culture Feed Feed addition medium sterilization Air Harvesting 29
4/20/2011 Lên men t nh cĩ b sung c ơ ch t - Fed-batch culture Ưu im ( Advantages) Nh ư c im ( Disadvantages) Th i gian c a các k sinh tr ng Trang thi t b t ti n, yêu c u k ti u c kéo dài do các ch t c thu t cao h ơn pp LM t nh ch b pha lỗng và các ch t dinh Tích l y các ch t c ch s sinh d ng chính c chuy n hĩa nh tr ng t o thành trong quá trình nhau m i th i im LM TC Accumulation of growth- •Tng nng su t ca quá trình inhibiting metabolites do gi m 1 s cơng on (r a Nu s t bào/th tích mơi tr ng thi t b, ti t trùng, loading và quá l n thì cĩ kh n ng Possibility of induction of contact unloading). inhibition if the number of cells •Sn ph m cĩ tính ng nh t per culture volume is too large cao Lên men liên t c - Continuous culture What is it? Starts with a batch culture to which, after a specific period, fresh culture medium is added, and cells plus exhaust medium are removed at a rate that keeps culture conditions constant. When the interval between successive additions and extractions decreases, the culture is named continuous and its volume remains constant. Fresh culture medium Air Preparation of Fermentor Fermentor 1 starting sterilization inoculation culture medium Fermentation 2 Feed Feed Feed addition preparation sterilization Spent culture medium, Harvesting cells, Air 30
4/20/2011 Lên men liên t c - Continuous culture Ưu im Nh ư c im •Dch lên men luơn c b sung •Nguy c ơ v y nhi m cao nên các ch t c ch b pha lỗng •Kh n ng xu t hi n t •Tng nng su t ca quá trình do bi n cao YX/S, YP/S khơng i (= constant) •Chi phí thi t b t ti n •iu khi n và ki m sốt c tc •So v i các pp khác, pp cơ ch t chính vào thi t b nên này ch a cĩ nhi u kinh duy trì µ YP/S ti u nghi m áp d ng quy •Tng nng su t ca quá trình do mơ cơng nghi p gi m 1 s cơng on (r a thi t b, ti t trùng, loading và unloading). •Sn ph m cĩ tính ng nh t cao 2.3.4. Thi t b lên men PHÂN LO I THI T B LÊN MEN Theo nguyên lý ho t ng: fermenter ho t ng liên tc, gián on, bán liên tc Theo cu trúc thi t b: fermenter cĩ cánh khu y (Shaking Tank), khơng cĩ cánh khu y Theo hình dng thi t b: Thùng (H/ 3); Tháp (H/ > 3); ng (d ng tháp nm ngang, ít s dng) Theo nng su t: nh , va, ln Fermenter Types: Shaking Tank, Bubble Column, Airlift, Packed Bed, Fluidized Bed 31
4/20/2011 Some types of impellers Anchor Rake anchor Baffles Propeller Rushton Turbine Fermentor: Shaking tank Mechanical agitation Variety of de impelents Palette Coiled helix Baffles Working volume = (60-70) % of V tank Height – Diameter ratio H/D =1; H/D > 1 Heat transfer Airlift CYTOLIFT V= 580 ml H= 38 cm D= 10 cm 32
4/20/2011 Heat transfer in bioreactors a) Continuous jacket b) External coiled jacket c) Internal coiled jacket d) Coiled baffles e) With external heat interchanger 33
4/20/2011 www.gbd.edu.vn Fermentor lên men bia ti Jangjing Beer. Ch p bi BHQ 2007 600 BC XIX century XX century Spontaneous, Submerged Anaerobic & Submerged natural processes Superficial Aerobic cultures Aerobic Culture Cn x nhu c u oxy CHmOl + aNH3 + bO2 → ycCHpOnNq + zCHrOsNt + dCO2 + cH2O The oxygen demand of the cell and the low solubility of oxygen in water, required a continuous air supply into the fermentor and a continuous transfer of oxygen from the gas phase into the liquid phase How is the oxygen transfer into the fermentor? 34
4/20/2011 Oxygen Mass Balance: yO2out , Q EA , ρEA O in - O out = O metabolized + O cumulative Condenser 2 2 2 2 O2 in = y O2 in ·Q Air ·ρAir P O2 out = y O2 out ·Q EA ·ρEA manometer O2 metabolized = q O2·X·V O cumulative = d(C ·V)/dt = V·dC /dt O2 probe 2 O2 O2 Assuming: Q ·ρ = Q ·ρ pO 2 Air Air AE AE Flow meter yO2in , Q air , ρAir Bioreactor ∆yO2 ·Q Air ·ρAir = V·(q O2 ·X + dC O2 /dt) 0.2 µ-Filter Motor, P OTR – Oxygen Transfer Rate But the oxygen transfer in a fermentor finds resistances before to reach the cells Mass transfer takes place by two basic processes: Convection and Diffusion Therefore, a full treatment of mass transfer requires a fully known flow field. However, a simplified treatment in which the overall mass transfer is schematically divided into different transfer steps is used with good results 35
4/20/2011 General mechanism of O2 transfer 1. Diffusion of the O2 from the bulk gas to the gas liquid interface 2. Transport across the gas liquid interface 3. Diffusion of the O2 through a relatively stagnant liquid region adjacent to the gas bubble 4. Transport of O2 through the well- mixed liquid to a relatively unmixed liquid region surrounding the cells. 5. Diffusion throught the stagnant region surrounding the cells. 6. Transport from the liquid to the pellet cell aggregate 7. Diffusive transport of oxygen into the pellet 8. Transport across the cell envelope 9. Transport from the cell envelope to the intracellular reaction site. e.g mitochondria 5, 6 and 7 are relevant only for processes in which pellets or cell aggregates appear 2.4. C I TI N QUÁ TRÌNH LÊN MEN How we can improve the YP/X? Strain development approach - Fermentation process optimization 36
4/20/2011 Ph n 3: Cơng ngh lên men ng d ngwww.gbd.edu.vn 3.1. Lên men ethanol và các ng d ng 3.2. Cơng ngh s n xu t acid h u c ơ th c ph m 3.3. Cơng ngh s n xu t acid amin 3.4. Cơng ngh s n xu t sinh kh i vi sinh v t 3.5. Cơng ngh s n xu t polysaccharide t VSV 3.6. Cơng ngh enzyme 3.7. Cơng ngh sx các sp lên men truy n th ng www.gbd.edu.vn 3.1. LÊN MEN ETHANOL VÀ CÁC NG D NG 3.1.1. Cơng ngh s n xu t ethanol 3.1.2. Cơng ngh s n xu t r u cao 3.1.3. Cơng ngh s n xu t bia 3.1.4. Cơng ngh s n xu t r u vang 37
4/20/2011 3.1.1. Cơng ngh s n xu t ethanol 3.1.1.1.GI I THI U V ETHANOL 3.1.1.2. NGUYÊN LI U S N XU T ETHANOL 3.1.1.3. PP S N XU T ETHANOL 3.1.1.4. SN XU T ETHANOL B NG PP LÊN MEN 3.1.1.5 . CH NG C T & TINH CH ETHANOL SAU LÊN MEN 3.1.1.6. S N PH M C A QUÁ TRÌNH LM ETHANOL 3.1.1.7. ETHANOL – GREENFUEL 3.1.1.1. GI I THI U V ETHANOL • Các hình nh kh o c v vi c làm r u t khi nn nơng nghi p xu t hi n (ng i Xume, 4000 B.C) • Tìm th y r u trong lng m ca ng i Ai Cp CTHH: C2H5OH, M= 46 Ch t lng, trong su t, khơng màu, mùi v c tr ng 20 20 T tr ng d 20 = 0,79067; d 4 = 0,78927 Nhi t sơi: 78,35 oC c i vi ng i và VSV 38
4/20/2011 nh h ư ng c a ETHANOL v i s c kh e ng ư i Ung ít khơng gây nh hư ng n tim nh ưng ung nhi u cĩ th làm tê li t h th ng th n kinh và gây nh hư ng xu n h th ng tu n hồn máu. Lư ng rư u trong máu: 0.5‰ - 2‰ cĩ th gây say 4‰ cĩ th dn n ch t ng ư i. Hp th nhanh vào thành d dày (29%) (x y ra nhanh nh t khi d dày rng) ph n cịn li ư c hp thu ru t non. Ethanol ư c hp thu s ư c oxy hố 90-98 %. Ng ư i tr ư ng thành cĩ th oxy hố kho ng 10 ml/h, ph thu c vào nng cn trong máu. Ung nhi u s gây s hp thu nhanh hơn tc oxy hố, dn n gây c. Ethanol khơng ư c oxy hố cĩ th ri cơ th theo ph i và th n, nĩ cng cĩ th ư c tìm th y trong m hơi, nư c mt, mt, nư c mi ng lư ng nh . nh h ư ng c a ETHANOL v i s c kh e ng ư i Methanol (r ư u g) là mt ch t c ch t ng ư i, gây cho nh ng ng ư i nghi n rư u tình tr ng mù hay ch t. Methanol dn dn th m vào ru t non khi nhĩm methyl ca aspartame gp enzyme chymotripsin. Mt ánh giá ca EPA v tr ng thái ca methanol cho rng “methanol ư c xem nh ư mt c ch t ư c tích lu vì t l bài ti t rt th p”. Trong cơ th , methanol ư c oxy hố thành formaldehyt và acid formic; c hai ch t chuy n hĩa này u là ch t c th n kinh ch t ng ư i. Li u lư ng tiêu th cho phép kho ng 7,8mg / ngày 39
4/20/2011 nh h ư ng c a FURFUROL v i s c kh e ng ư i Là ch t c vi h th n kinh, gây nh c u, bu n nơn. Ung rư u cĩ hàm lư ng furfurol cao quá mc cho phép gây tích t trong dch ca ph i (phù ph i). Fufurol cĩ th gây d ng da, nu s d ng phát tri n cao, cĩ th gây ng a và ni mn da. Tình tr ng trên nu ti p tc cĩ th gây mt v giác, tê lư i, au u, mt và rùng mình. Tình tr ng kéo dài cĩ th nh hư ng ti gan. Ti p xúc lâu dài vi furfurol cĩ nguy cơ gây ung th ư và nguy cơ i vi sinh sn. nh h ư ng c a ETHANOL v i VSV Ethanol xâm nh p vào màng t bào VSV, gây ơng t mt s protein, nh h ng n quá trình TC ca t bào. VSV b ch t ho c b c ch www.gbd.edu.vn Sn l ư ng ethanol trên TG Brasil: sx 0,9-1 tri u lít ethanol/ ngày ( ng u th gi i) 2007, sn l ng ethanol tồn cu: 55,7 t lít 2015, sn l ng ethanol tồn cu: 162 t lít (Theo FAO, y ban Kinh t M Latinh (CEPAL) và Ngân hàng phát tri n Braxin (BNDES) 40
4/20/2011 TÌNH HÌNH S N XU T ETHANOL VN 1898, sn xu t cơng nghi p rư u VN. 1962-1965, xu t kh u rư u sang ơng Âu, ch yu là Liên Xơ 1975-1978, nhà máy rư u Hà Ni sn xu t >8 tri u lít cn/ nm, 12 tri u lít rư u mùi/ nm (xu t kh u 6 tri u lít/ nm). 1970-1980, xây dng các xí nghi p rư u a ph ươ ng (qui mơ 100 - 500 nghìn lít cn/ nm). C nư c cĩ gn 300 nhà máy rư u ln nh , tng cơng su t 40-80 tri u lít/ nm (ch ưa k lư ng rư u dân nu t do). 1997, sn lư ng rư u qu c doanh t 17 tri u lít/ 1997. Nu k c ca dân thì t 264 tri u lít). Bình quân 3,4 lít/ ng ư i/ nm. 2005, cĩ kho ng 180 -200 tri u lít rư u các lo i, trong ĩ rư u cn t tinh bt chi m 30 - 40%. TÌNH HÌNH S N XU T ETHANOL VN 9/2007, Cty Petrosetco ký th a thu n hp tác thành lp liên doanh xây dng nhà máy sx Ethanol vi Tp ồn Itochu Nh t Bn. Nhà máy d nh t ti KCN Hi p Ph ư c - TP.HCM vi cơng su t 100 tri u lít Ethanol/ nm t sn lát. Vi 1,2 tri u tn sn lát xu t kh u hàng nm, Vi t Nam cĩ th sn xu t ư c ít nh t 400 tri u lít Ethanol/ nm. Ethanol s dùng pha vào xng (áp ng 50% nhu cu ca th tr ư ng xng Vi t Nam) 41
4/20/2011 VAI TRỊ C A ETHANOL •Lnh v c th c ph m •Lnh v c phi th c ph m •Sx ung cĩ ch a •Dư c h c ethanol (vodka, liqueur, •Y h c: ch t sát trùng vang) •Nng l ư ng •Sn xu t acid acetic •CN hĩa h c 3.1.1.2. NGUYÊN LI U S N XU T ETHANOL - NGUYÊN LI U sx Ethanol theo quy mơ CN •Nguyên li u ch a ng: mt r •Nguyên li u ch a tinh bt: go, khoai mì (s n), bp (ngơ) , n c th i ch a tinh bt (bã khoai mì) •Nguyên li u ch a cellulose (r ơm, tr u, bã mía •Whey (lactoserum) 42
4/20/2011 3.1.1.3. PP S N XU T ETHANOL PP HĨA H C PP LÊN MEN Tinh b t/Cellulose C2H4 + H 2O Xúc tác C6H12 O6 C2H5OH VSV 2C 2H5OH + 2CO 2 1.1.1.4. S N XU T ETHANOL B NG PP LÊN MEN 43
4/20/2011 3.1.1.4.1. LM ethanol t nguyên li u ch a tinh b t Ch tiêu Thành ph n hố h c c a m t s nguyên li u ch a tinh b t trong sx ethanol (%) Khoai tây Ngơ Sn Go t Tm Carbohydrate 12 - 21 68,4 74,74 69,2 42,0 Protein 1,2 – 3,2 8,3 0,205 7,3 5,3 Xơ thơ 0,5 – 1,5 4,1 1,11 0,5 22,5 Lipid 0,1 – 0,3 5,1 0,41 1,2 2,0 N c 72 -80 12,5 13,12 11 11,5 LM ethanol t nguyên li u ch a tinh b t b ng pp lên men PP sx Nguyên VSV c im c a pp Ph m vi áp li u dng LM Bánh men ơ n gi n, hi u su t H gia ình truy n th p th ng Amylose VK lactic ịi h i k thu t cao Quy mơ sx Nguyên + m c+ khi c y VSV vào CN li u ch a men bình lên men tinh b t Mycomalt Ch ph m Tn di n tích, cơng Quy mơ sx mc + men sc va & CN LM CN Amylase + Yêu c u thi t b hi n Quy mơ sx men i, hi u su t cao CN 44
4/20/2011 1,5 – 2,5% Quy trình sx r ư u theo pp lên men truy n th ng Hình nh trong sx r ư u th cơng t i VN 45
4/20/2011 Sn xu t ethanol b ng pp lên men (tt) Ph ơ ng pháp mycomalt: g ng hĩa và r u hĩa di n ra 2 thi t b . Ch ph m VSV (m c) Men S. c Quy trình sx r ư u theo pp mycomalt Th y phân tinh bt bng malt, ch ph m nm mc Quy trình sx r ư u t ngơ theo pp mycomalt 46
4/20/2011 Sn xu t ethanol b ng pp lên men (tt) Ph ơ ng pháp amylose: g ng hĩa và r u hố xy ra gn nh ng th i, trong cùng thi t b VSV (VK, m c, men) ng hĩa, r u hĩa Quy trình sx r ư u theo pp amylose Quy trình sx ethanol theo quy mơ CN Th y phân tinh bt bng enzyme VSV Men Saccharomyces cerevisiae VK Zymononas mobilis VK E.coli ( ã chuy n gen) 47
4/20/2011 THI T B NGHI N NGUYÊN LI U (tinh b t) Nghi n tr c Máy nghi n búa ki u gi t n c Nghi n b t m n Nghi n cao áp 48
4/20/2011 Lên men ethanol t TB theo quy mơ CN NU NGUYÊN LI U – H HĨA - GELATINISATION Mc ích •Phá v màng t bào ca ht tinh bt •Chuy n hố tinh bt sng thành tinh bt chín •Chuy n tinh bt thành dng hịa tan Thơng s k thu t Ph ơ ng pháp Nhi t nu = f (nguyên li u và Gián on kích th c ca ht tinh bt) Bán liên tuc Liên t c LÊN MEN ETHANOL T TB - TH Y PHÂN TB = enzyme DCH HĨA NG HĨA •Chuy n tb t thành ư ng, cung cp cơ ch t cho qt lên men •Quy t nh ph n ln hi u su t thu hi rư u. 49
4/20/2011 LÊN MEN ETHANOL T TB THƠNG S K THU T C A MƠI TR NG LÊN MEN Nng ch t khơ: 16 – 18% Hàm l ng ng kh : 90 -100 g/L Khống (Nit ơ, Mg, P ) Ch nh pH: pH op 4,5 - 5 Dch lên men Yêu c u Nit ơ trong d ch lên men (nit ơ h u c ơ, vơ c ơ) 12 oP 140 -150 mg/L 16 oP 200 mg/L 18 oP > 280 mg/L Dch lên men t s n 300 mg/L Dch LM t r ng 150 – 200 mg/L THƠNG S K THU T T I CTY R U BÌNH TÂY Trình t cơng vi c To (oC) phút Xu ng b t: 1080 L n c + 300kg g o (xay 32 10 1mm) + 445g CaCl 2 + 283mL Termamyl Nâng nhi t 32 ÷ 83 40 Gi nhi t 83 50 Nâng nhi t 83 ÷ 95 15 Gi nhi t, cho vào 120mL H 2SO 4 95 30 Bơm và h nhi t d ch n u b ng corbin sang 95 ÷ 58 30 thùng ng hĩa, m b o T o thùng ng hĩa là 58 oC Cho 32g San super, o tr n, gi nhi t 56 ÷ 58 60 dch khơng làm m t màu iod, h nhi t 56 ÷ 30 40 Bơm sang thùng lên men, + 50g ure 50
4/20/2011 THƠNG S K THU T T I CTY R U BÌNH TÂY Trình t cơng vi c To (oC) phút Lên men: t l men 8 – 10% Ki m tra m u sau 4 ngày lên men: Bal, chua Kt thúc lên men: Bal 10%v/v Lc b ng máy ly tâm Ch ng c t (600mm Hg) 68 - 72 Lc l nh r u thành ph m 5 oC 3.1.1.4.2. LM ethanol t Ch tiêu Mt r sx cơng nghi p Úc VN nguyên li u ch a ư ng Nng l ng thơ (MJ/kg VCK) 9,47 9,87 (m t r ) VCK (%) 75,9 76,7 ng kh (%) 34,6 39 Saccharose (g/100g VCK) 23,3 21,2 Glucose (g/100g VCK) 5,1 8,7 Fructose (g/100g VCK) 6,2 8,47 Nit ơ (g/100g VCK) 0,46 0,29 Protein thơ (%) 2,87 1,80 Khống (g/100g VCK) 11,7 6,2 Ca (g/100g VCK) 0,48 0,44 Mg (g/100g VCK) 0,32 0,18 K (g/100g VCK) 1,94 0,92 P (mg/100g VCK) 47 30 Na (mg/kg VCK) 661 75 S (g/100g VCK) 0,3 0,33 Cu (g/kg VCK) 1,58 3,01 Fe (mg/kg VCK) 97 417 Mn (mg/kg VCK) 52 52 THÀNH PH N HĨA H C C A M T R Zn (mg/kg VCK) 3,8 12,6 51
4/20/2011 Quy trình sx ethanol t m t r LÊN MEN ETHANOL T M T R 52
4/20/2011 LÊN MEN ETHANOL T M T R 3.1.1.4.3. LM ethanol t nguyên li u ch a CELLULOSE 53
4/20/2011 CELLULOSE 54
4/20/2011 LÊN MEN ETHANOL T CELLULOSE - TH Y PHÂN Tác nhân th y phân •Acid •Ch ph m n m m c •Ch ph m enzyne cellulase (th y phân liên kt 1,4- beta-D-glycosidic trong cellulose, lichenin và beta-D- glucans) •Kt h p acid và enzyme Th y phân cellulose bng enzyme 55
4/20/2011 Th y phân cellulose và hemicellulose bng mc Trichoderma reseii Sơ quy trình LM ethanol t nguyên li u ch a CELLULOSE 56
4/20/2011 3.1.1.5. CH ƯNG C T ( DISTILLATION) & TINH CH (RETIFICATION) ETHANOL SAU LÊN MEN Quá trình thu ethanol và tp ch t d bay hơi t dch ã lên men •Ch ng c t: thu s n ph m c n thơ (raw spirit) 82 – 87% •Tinh ch : thu s n ph m c n tinh luy n 94 – 98% •Kt h p ch ng c t & tinh ch : s d ng nhi u tháp ch ng c t CH ƯNG C T ETHANOL LIÊN T C (continuous rectifier ) B: c t tinh luy n C, D: b ph n ng ng t U: thi t b thu h i nhi t R: b ph n làm l nh sp E: máy xác nh v c n 57
4/20/2011 Thi t b ch ng c t t i nhà máy r u Bc Kinh TQ Dây chuy n ĩng chai t i nhà máy r u B c Kinh TQ 3.1.1.6. CÁC S N PH M C A QUÁ TRÌNH LM ETHANOL Sn ph m: C2H5OH Aldehydes : by oxidation of alcohol Sn ph m ph Acids : by oxidation of aldehydes Fusel Oil : by conversion of free • Men amino acids in water to higher • CO alcohols 2 Easters : by esterification of alcohols •Hèm r u and acids Volatile sulphur compounds : by combination of sulphate and sulphur with amino acids 58
4/20/2011 CÁC S N PH M C A QUÁ TRÌNH LÊN MEN ETHANOL CH TIÊU K THU T C A ETHANOL Nng r u 15 oC > 96,2 Acid h u c ơ (tính theo mg acetic/l ) < 15 Furfurol 0 Metanol 0 Aldehyde t ng s (mg/L) < 4 R u cao phân t (mg/L) < 4 Este (mg/L) < 30 Hàm l ng kim lo i ng ( Cu mg/l ) < 30 Xyanhydric ( HCN mg/l c n 100 o ) <50 (v i c n sx t khoai mì SX ETHANOL B NG PP LÊN MEN CÁC S N PH M PH C A QUÁ TRÌNH LÊN MEN ETHANOL – BÃ MEN HƯ NG S D NG MEN Men bánh mì SPC (Th c n cho gia súc) Cao n m men (yeast extract) 59
4/20/2011 CÁC S N PH M PH C A QUÁ TRÌNH LÊN MEN ETHANOL – HÈM R Ư U Thành ph n Dch hèm t nguyên li u Khoai tây Khoai mì Ch t khơ (%) 6 3,3 Protein thơ (% t ng ch t khơ) 27 14,2 Lipid 2,7 1,8 Cellulose 8,1 2,8 Ch t chi t phi nit ơ 49,9 74,2 Tro 12,6 6,7 HƯ NG S D NG HÈM R Ư U Th c n cho gia súc Nguyên li u làm phân vi sinh Nguyên li u sx vitamin b ng VSV CÁC S N PH M PH C A QUÁ TRÌNH LÊN MEN ETHANOL – CO 2 B sung vào bia lon, n c Quy trình x lý CO ng t cĩ gas, 2 Sn ph m Champagne Ra n c Nuơi to KMnO4/ K2Cr2O7 Nén hĩa l ng Oxi hĩa X lý b ng than ho t tính, Tách n c silicagel Làm ngu i Tách d u 60
4/20/2011 SX ETHANOL B NG PP LÊN MEN HI U SU T THU H I ETHANOL 3.1.1.7. ETHANOL - GREENFUEL Nhiên li u sinh h c Nhiên li u truy n th ng ang c n ki t Mt r , b p, ph ph m nơng nghi p, cellulose 61
4/20/2011 CHÍNH SÁCH PHÁT TRI N GREENFUEL Nguyên li u Nhiên li u sinh h c/ t ng l ng x ng d u EU Bp, c c i ng, Nm 2010: 5,7% mía, s n M Bp Nm 2012: 24 t lít Pháp C c i ng Nm 2010: 7% n Cây Jatropha, Nm 2012: 5,% Pongamia Trung Qu c Cây lúa mi n Tng 12 tri u t n nhiên li u sinh h c/n m Philippines Mía, Cây lúa mi n Thái Lan Mía, s n Nm 2010: 3 tri u lít Brasil Mía Production of bioethanol from sugar cane or sugar beet This is the simplest of all the processes for producing bioethanol by fermentation. Sugar cane has an energy production per hectare that is substantially higher than the other feedstocks considered here, but the process conversion efficiency is only about 0.35-0.40 GJ bioethanol per GJ feedstock. The sugar cane residue or bagasse can be burned to generate electricity, producing about 0.08 GJ electricity per GJ feedstock. 62
4/20/2011 Production of bioethanol from corn using wet or dry milling Wet milling, several types of residues are produced; dry milling produces only one type of animal feed product. The starches were broken down into C6 sugars. The current conversion efficiency of both process routes is about 0.55 GJ of ethanol per GJ wheat (USDA 2002). The processes are well established but there is some limited scope for efficiency improvements. Production of Bioethanol from wheat from malting and fermentation The process is similar and very slow. The wheat is first crushed or milled. In its passive form, malting is a process by which under controlled conditions of temperature and humidity, enzymes present in the wheat break down starches into C6 sugars. These sugars are washed out of the wheat with water, whilst the leftover residue can be sold for animal feed. Fermentation at 32-35 oC; pH 5.2. Ethanol is produced at 10-15% concentration and the solution is distilled to produce ethanol at higher concentrations. 63
4/20/2011 Production of bioethanol from wood or straw by acid hydrolysis and fermentation It requires the production of ethanol from both C5 and C6 sugars. This process is technically feasible but is complex and expensive and there are few industrial examples. Ongoing research and development in the US aims to address cost issues and develop a more efficient process. This is thought by many to be a step on the way to the eventual goal of an enzyme hydrolysis process 64
4/20/2011 SC water: supercritical water 65
4/20/2011 9 FUEL ICONS Unleaded Petrol Super Unleaded High Octane Diesel Bio-Ethanol Bio-Diesel CNG LPG Leaded Four Star. 3.1.2. Cơng ngh s n xu t r ư u cao 3.1.2.1. SX R Ư U RUM T MÍA www.gbd.edu.vn 66
4/20/2011 Husks All the discarded husks of the sugar cane. The first step in making rum is to crush the cane to get out all the juice- you can see they make a lot of rum here at River's. SX R Ư U RUM T MÍA After all the sugar cane juice is squeezed out, the next step in the process of making rum is to boil it down in giant kettles (ex: copper kettles) - like the ones you see here. SX R Ư U RUM T MÍA 67
4/20/2011 After the sugar cane juice is boiled down in the coppers it has to ferment for a couple of days. SX R Ư U RUM T MÍA Condenser The final step is the condenser, where the alcohol gets seperated out thru coils and a cooling process. What comes out is the final product- pure white rum. SX R Ư U RUM T M T R 68
4/20/2011 SX R Ư U RUM T MÍA Whisky: The difference between rum and whisky manufacture begins with the starting point. Whisky starts with barley that must be malted before it is converted from a starch to a sugar that can be fermented. After fermentation, it is also distilled usually using a pot still or single column. Cognac: The sugar that is fermented to make cognac, come from grapes. As is the French style, only grapes grown in a particular area in France can be used. First the grapes are fermented into wine and this is distilled in special stills to yield cognac. Brandy is made the same way but because the grapes aren’t grown in the Cognac region, it can not be called cognac. All spirits are aged in a special barrel prior to blending and bottling. 69
4/20/2011 3.1.3. Cơng ngh s n xu t bia www.gbd.edu.vn 3.1.3.1. GI I THI U V BIA 3.1.3.2. NGUYÊN LI U S N XU T BIA 3.1.3.3. VSV TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIA 3.1.3.4. CƠNG NGH LÊN MEN BIA SN PH M 3.1.3.1. GI I THI U V BIA - LCH S PHÁT TRI N 7000 B.C, Ng i Babylon ( a ra vn t lu t pháp quy nh v vi c bán r u bia) ã pha ch c 20 lo i bia. 3000 B.C, ng i Ai Cp c i phát minh ra ng hút ung bia cịn ln cn v lúa mì 500 – 400 B.C, bia là sn ph m dành cho ng i lao ng 768: Baviere s dng hoa houblon (tr c kia dùng th o mc to v ng cho bia) 1516: lu t sx bia u tiên c áp dng (bia nu t malt i mch, hoa houblon và n c 1857: Pasteur nghiên cu quá trình lên men ethanol, thanh trùng bia 63 oC/ 20 – 30’ 1883: Hansen và gi ng men thu n khi t 70
4/20/2011 GI I THI U V BIA – Sn l ng bia Sn l ng bia trên th gi i: >120 t lít/n m L ng bia tiêu th : CHLB c 170L/ng i/n m VN: 5 – 10 L/ng i/n m Babylonia's table (6000 BC): Describe the beer preparation GI I THI U V BIA Lu t sx bia Nguyên li u Ph gia Cơng ngh Sn ph m • c: 100% malt i mch •B sung caramen Men gi ng •Pháp: s dng khơng cĩ t 30% th li u •B sung bào ch t •VN: 20–30% acid go 71
4/20/2011 GI I THI U V BIA - CÁC HÃNG L N SX BIA TRÊN TH GI I Anherue busch (M ) Heineken (Hà Lan) Sn l ng bia trên th gi i: Miller (M ) >120 t lít/n m Kirin (Nh t) L ng bia tiêu th : Foster’s (Úc) Danone (Pháp) CHLB c: 170L/ng i/n m Brahma (Brasile) VN: 5 – 10 L/ng i/n m Guiness (Anh) (bia en) SAB (Nam Phi) Pilsen (Ti p) Carlsberg ( an M ch) (men chìm) PHÂN LO I BIA THEO NHÀ SX 72
4/20/2011 PHÂN LO I BIA THEO NHÀ SX PHÂN LO I BIA THEO MÀU S C VÀNG EN XANHwww.gbd.edu.vn 73
4/20/2011 GI I THI U V BIA Weizen Bia là s n ph m c a quá trình lên men ethanol t d ch nha, khơng qua ch ng c t Bia en Munich 3.1.3.2. NGUYÊN LI U S N XU T BIA Nguyên li u chính: malt ai mch Th li u: nguyên li u giàu glucid Hoa Houblon N c 74
4/20/2011 NGUYÊN LI U S N XU T BIA - MALT I M CH Ht i m ch Ho t hố và tích lu Ny h mm enzyme (amilase, Ht malt protase) H enzyme trong ht malt s làm nhi m v ct các hp ch t cao phân t trong ni nh ca ht Nguyên li u chính s n thành các ch t cĩ tr ng lư ng xu t các lo i bia. phân t th p hn (dextrin, acid amin, pepton, ư ng n ) hồ i m ch n y m m và s y tan vào nư c tr thành ch t n m b t bu c chi t ca dch ư ng. NGUYÊN LI U S N XU T BIA - MALT I M CH Ch tiêu ch t l ng malt Ch tiêu ch t l ng malt (tt) Màu s c Vàng r ơm Màu n c malt 2,8 – 3,5 oEBC Mùi v Th ơm Pr t ng s 9 – 13 % chi t su t > 785 Pr hịa tan Min 4,5 % Ho t l c enz > 285 oWK Ch s Kolback 42 – 48% m 2,5mm >92% C h t <2,2mm <1,6% 75
4/20/2011 NGUYÊN LI U S N XU T BIA - TH LI U nguyên li u giàu glucid, TH LI U CH A thay th m t ph n ho c TINH BT: ht i tồn b malt i m ch trong sx bia mch, go, tm (VN), bp tách phơi (châu Âu), khoai mì, khoai tây, tinh TH LI U bt TH LI U CH A Ư NG: saccharose, syrus thu phân tinh bt (maltose, glucose) NGUYÊN LI U S N XU T BIA - TH LI U www.gbd.edu.vn ƯU IM NH Ư C IM H giá thành sn ph m •nh h ng cho quá trình nu Ci thi n mt vài tính ch t (do th li u cĩ ít ho c ko cĩ ca sn ph m (t ng bn enzyme) ca keo ) •nh h ng ti quá trình lên men (Protein hịa tan trong dch To ra ch ng lo i bia cĩ nha gi m, khơng cân i thành các mc ch t l ng ph n dinh d ng) khác nhau 76
4/20/2011 NGUYÊN LI U S N XU T BIA - TH LI U TH LI U S D NG T I VN - GO cu trúc ht tinh bt ch t, nhi t h hĩa cao, khĩ ng hĩa Bia Heineken: 100% malt i mch Bia Tiger: 15% go Bia Sài Gịn: 20% go TH LI U S D NG T I CHÂU ÂU – BP Tách phơi lo i ch t béo Ch t béo phá hy h bt, nh h ng n ch t l ng cm quan NGUYÊN LI U S N XU T BIA - HOA HOUBLON Nguyên li u khơng th thay th trong cơng ngh sx bia To v ng du, hơ ng th ơm c tr ng Tng kh nng to và gi bt Tng bn keo và tính n nh sinh hc ca sn ph m. Trong sx bia ch s dng hoa cái ch a th ph n (cĩ ht lupulin) do hoa c và hoa cái ã th ph n cĩ hàm l ng ch t mùi và ch t to v th p (khơng cĩ ht lupulin) 77
4/20/2011 NGUYÊN LI U S N XU T BIA - HOA HOUBLON HOUBLON Houblon t o h ơ ng Houblon t o v ng 3,85 – 5,14% acid 8,62 – 9,31% acid Ch tiêu Hoa viên Hoa cao Mùi v Th ơm c tr ng, Th ơm c tr ng, khơng mùi l khơng mùi l Alpha acid 8 ±0,3 30 ± 2 m 200 ch t nh terpene, ester, 0,5 – 2 ketone, h p ch t ch a l u hu nh ) Polyphenol 2 -5 Protein 12 – 18 Lipide 2 - 4 Cellulose 40 – 50 Pectin 1 – 2 Tro 1 - 2 78
4/20/2011 ánh giá ch t l ng hoa houplon Ch s Lo i 1 Lo i 2 Lo i 3 Màu hoa Vàng ÷ vàng ĩng Vàng l c Vàng xanh Màu h t Vàng ĩng ánh Vàng, vàng s m Vàng s m lupulin Mùi Th ơm d ch u, Th ơm, khơng cĩ Hơi n ng c tr ng mùi t p ch t Cánh hoa To u ch c, Cánh hoa cĩ th b Rách nhi u, ch m khơng rách rách (1,5cm), cĩ cà phê nhi u ch m cà phê Tp ch t 12 % >10 % Tro 12 % m <13 % <3 % <13 % NGUYÊN LI U S N XU T BIA - HOA HOUBLON Hoa t ươ i: W 75 – 80%, VN khơng s d ng. Cánh hoa khơ: W8 – 10% 79
4/20/2011 Hoa khơ (W 4 -6%) Nghi n Rây (2-8mm) Bt hoa khơ Hoa d ng h t, viên: W 4 - 6%, b t hoa khơ (cĩ th thêm 20% bentonote SiO 2 Bao gĩi ri t o thành viên (chân khơng, Hoa cao trích ly; dng CO2, N2) st cĩ hàm lư ng polyphenol th p, làm Bo qu n gi m bn keo NGUYÊN LI U S N XU T BIA – NƯ C Quy t nh n ch t l ng bia Chi m 90 – 95% trong bia YÊU C U V N Ư C TRONG S N XU T BIA YÊU CUCM YÊU C U HỐ LÝ QUAN: trong, khơng cĩ pH 7.0 mùi v l c ng 2-4mg/L ki m <50mg CaC0 3/L YÊU CU VI SINH: Ch t khơ <1500mg/L khơng cĩ E.coli và Sulphate < 500/L Streptococci /100 ml Clorute 250 – 300mg/L n c. Nitrate <30 mg/L 80
4/20/2011 3.1.3.3. VSV TRONG LÊN MEN BIA MEN N I MEN CHÌM (S. cerevisiae) (S. carlsbergensis) Nhi t lên men 10 - 25 0 - 10 Kh n ng lên men Mnh, x y ra trên b Mnh, x y ra trong mt mơi tr ng lịng mt Kh n ng s d ng 33% 100% ng 3C rafinose Kh n ng l ng khi Các tb kt chùm, Các tb kt chùm, lên men k t thúc chu i to thành lp chu i lng xu ng dày ni lên b mt áy thùng lên men mt, bia trong ch m rt nhanh, bia t trong nhanh hơn Malt đại mạch / 3.1.3.4. CƠNG NGH SX BIA Thế liệu Tách tạp chất Tạp chất Nghiền Nước Nấu dịch nha Lọc Bã mal t Houblon Đun sôi với hoa houblon Tách bã houblon Bã houblon O 2 vô trùng Làm lạnh , bão hòa O 2 Sinh khối Nấm men Nhân giống Lên men chính nấm men Lên men phụ Cặn Xử lý làm trong bia Cặn CO 2 Bão hòa CO 2 , tàng trữ Chai / lon Chiết chai / lon Thanh trùng Sản phẩm bia chai / lon 81
4/20/2011 CƠNG NGH S N XU T BIA 3.1.3.4.1. Sx bia – NGHI N Mc ích NGHI N Tng b m t ti p xúc v i n c N c xâm nh p vào các thành ph n trong n i nh nhanh h ơn Các y u t nh h ng n quá trình nghi n m Cu trúc h t tinh b t Thi t b Ph ơ ng pháp nghi n Nghi n th li u: g o Nguyên t c: nghi n g o càng m n càng t t 82
4/20/2011 Sn ph m nghi n malt: v tr u, h t t m l n, t m nh , b t. Mc nghi n MALT Nghi n thơ: 20 – 25% (280mL/100g malt) Nghi n m n: 50 – 60% b t (210mL/100g malt) Nghi n r t m n: 85 – 90% b t (200mL/100g malt) Mc nghi n nh h ng t i trích ly, th i gian l c bã Yêu c u v m c nghi n malt (% kh i l ng) Ch tiêu Nghi n tr c (l c Nghi n búa (l c b ng bng n i l c) thi t b l c khung b n) Tr u 15 – 18 9 – 12 Ht t m l n 12 – 15 12 – 15 Ht t m nh 30 – 35 30 – 35 Bt 25 - 35 40 - 45 3.1.3.4.2. Sx bia – NU D CH NHA Trích ly các ch t chi t cĩ Mth p ( ng, acid amin, vitamine, khống ) t malt i mch và th li u vào n c Th y phân mt s ch t cĩ Mln thành các ch t cĩ Mnh (c ơ ch t cho nm men) Các ph n ng xy ra trong quá trình nu dch nha Th y phân Protein : to thành polypeptide, peptide (endoenzyme), acid amin (exoenzyme) Th y phân tinh bt: to thành dextrin, oligosaccharide (alpha amilase), maltose (beta amilase) Th y phân hemicellulose : to thành beta glucan mch ng n Th y phân mt s ch t hu cơ cĩ ch a acid phosphoric : to thành acid phosphoric 83
4/20/2011 3.1.3.4.2. Sx bia – NU D CH NHA (tt) THƠNG S K THU T T l malt: n c = 1:4 – 1:5 T l th li u: n c = 1:1,5 – 2 pH: 5,4 – 5,6 (ch nh pH 1 ln) Th c hi n các im dng trong quá trình nu Thi t b nu cĩ cánh khu y CƠNG NGH SX BIA – Nhà máy Bia LIDA 500kg nguyên li u/m thu c 3100 – 3300L dch lên men. T l malt: go = 3/7 (130 kg go: 370 kg malt). Ni go: 130 kg go + 520- 650 lit n c + 200g CaCl2. Dùng H3PO4 ch nh pH 5,3 -5,4. 40oC/15’. Trong 15’ tng t 40oC n 72oC, 72oC/20’. Trong 10’ tng n 83oC, 83oC/5’. Trong 5’, h xu ng 72oC, 72oC/20’. Trong 20’ tng lên 100oC, 100oC/15’. Trong 5’, h xu ng 65 – 67oC Ni malt: 370 kg malt + 1480 – 1850 lit n c + 300g CaCl2. Dùng H3PO4 ch nh pH 5,3 -5,4. Khi nu go ơ c 60’ thì nu malt. 40oC/20’. Trong 15’, Tng n 50oC, 50oC/20’. Trong 10’ tng n 65 – 67oC . 84
4/20/2011 Ni malt và go u 65 – 67 oC. Tr n 2 ni làm mt. Duy trì 67 oC/30’. Trong 15’, tng ti 72 oC, 72 oC/15’. Trong 15’, tng ti 76 oC, 76 oC/15’. Tng th i gian nu go và malt là 210’. Sau ĩ lc dch và ra bã (40 – 50’). Dch lc c un sơi trong 120’. Trong th i gian un sơi, cho hoa houblon 3 ln. Th i gian cho hoa: ln 1 sau 10’ un, ln 2 sau 30’, ln 3 sau 75’. B sung 250mL caramen ch nh màu dch ng. + 2g ZnCl 2 b sung nguyên t vi l ng cho men. Sau 120’ un, chuy n qua lng 25’ tách cn, các ch t khơng hịa tan nh xác hoa, ch t kt ta Làm lnh nhanh. Chuy n dch vào tank ã cy men tr c 3.1.3.4.3. Sx bia – Lc d ch nha Mc ích Ph ơ ng pháp Tách b bã malt Ra bã malt b ng n c nĩng o o Ra bã malt T op = 78 – 80 C Các y u t nh h ng n quá trình l c Mc nghi n malt Nhi t nh t Thi t b l c tách bã malt: thùng l c hình tr áy b ng (th ng s d ng) Cu t o thi t b : ph c t p (1 áy gi là m t sàng và h th ng cánh o tr n, dao g t bã, h th ng tháo bã malt) 85
4/20/2011 3.1.3.4.3. Sx bia – Lc d ch nha (tt) So sánh hi u qu s d ng thi t b l c Ch tiêu Ni l c Lc khung b n Màng l c Bã malt Vi coton Chi u cao màng l c 30 – 60cm Tc l c 0,5 – 4,5m/s 1 – 2m/s Th i gian l c 60 – 110’ 20 – 50’; P 0,3 bar L ng n c r a Tn nhi u n c Th i gian r a bã 60 – 120’, 90 – 140’. P 0,4 – 1,2 bar ra t i a 3 l n Th i gian tháo bã 30 – 40 phút Tháo bã t ng Tn th t ch t chi t Th p Cao h ơn m bã Cao h ơn Th p Mc c ơ gi i hĩa Tt Tn nhân cơng và t ng hĩa 3.1.3.4.4. Sx bia – un sơi d ch nha v i hoa Houplon MC ÍCH Chi t ch t ng t hoa houplon (alpha acid ) vào dch nha, ng phân hĩa mt s ch t ng Vơ ho t enzyme, ơng t Protein kém bn nhi t iu ch nh nng ch t khơ trong dch nha To thành mt s ch t cĩ li cho sn ph m Tách mt s hp ch t d bay hơi nh h ng xu n ch t l ng sn ph m 86
4/20/2011 3.1.3.4.4. Sx bia – un sơi d ch nha v i hoa Houplon (tt) L NG HOA HOUPLON B SUNG (Tính theo acid) 7 – 20 g acid/hL TH I GIAN UN SƠI: 60 – 120’ PH NG PHÁP B SUNG HOA Mt l n: sau khi d ch nha sơi Hai l n: sau khi d ch nha sơi + 30’ tr c khi k t thúc quá trình n u Ba l n: sau khi d ch nha sơi + 30’ tr c khi k t thúc quá trình n u + 15’ tr c khi k t thúc quá trình n u 3.1.3.4.5. Sx bia – Tách bã hoa Houplon Nguyên lý :Bơm dch nha vào thi t b hình tr ng, dung dch chuy n ng theo ng xo n c. Dùng lc ly tâm lng (l ng xốy tâm) 87
4/20/2011 Thành ph n d ch nha pH 5,2 – 5,4 Nng ch t khơ 10 – 13 oPt Glucose 5 – 15 g/L Fructose 0,5 – 2 g/L Saccharose 2 – 6g/L Maltose 45 – 65g/L Trisaccharide (maltotriose, raffinose) / Dextrin / Beta glucan và gum 200 – 800mg/L Nit ơ t ng 500 – 1.100mg/L Nit ơ amin t do (FAN) 100 – 250mg/L Các ch t khác (acid nucleic, / vitamine, khống, polyphenol ) 3.1.3.4.6. Sx bia – Làm ngu i và n p oxy vào d ch nha MC ÍCH H nhi t dch nha, chu n b cho lên men Cung cp oxy cn thi t cho sinh tr ng ca men YÊU C U Làm ngu i nhanh, thi t b kín Np Oxy (khơng khí) vơ trùng, l ng oxy hịa tan (6 – 8mg oxy/lít dch nha, P = 1atm, To = To lên men 88
4/20/2011 3.1.3.4.7. Sx bia – NHÂN GI NG MEN & LÊN MEN Nhân gi ng 2 giai on PTN: th ch nghiêng, cy vào ng 10ml n c nha+ pepton 12h Cy qua bình tam giác 150 – 170mL dch, 12h. Cy qua bình tam giác 1,5L, 24h Chuy n vào tank 1 (V tank 1: 200L, V dch ng: 150L), cĩ cung cp oxi trong tank, Nuơi 48h. Chuy n tank 1 vào tank 2 (V tank 2: 1000L, V dch 800L, nuơi 48h, 20 – 25 oC Bơm men t tank 2 vào Tank ch a d ch lên men (V 12.000L) 3.1.3.4.7. Sx bia – NHÂN GI NG MEN & LÊN MEN (tt) MC ÍCH LÊN MEN: Chuy n d ch nha thành bia Chuy n hĩa ư ng thành ethanol, CO2 Lên men chính và các s n ph m ph , sp trung gian Tc lên men di n ra nhanh, các ch t cn (protein) và t bào men cịn sĩt l i lng d n xu ng áy, bia trong d n Lên men ư ng cịn li, bão hịa CO2 cho bia tươ i, n nh hươ ng Lên men ph v, ch t lư ng, trong cho sn ph m, tng giá tr cm quan 89
4/20/2011 3.1.3.4.7. Sx bia – NHÂN GI NG MEN & LÊN MEN (tt) Lên men chính – Primary fermentation THƠNG S K THU T 0,5L men/hL d ch nha hay 10 – 25.10 6 tb/mL d ch nha To= 13 – 15 oC Th i gian: 7 – 9 ngày Nng ch t khơ cịn 1,15 – 0,2% k t thúc lên men chính CÁC Y U T NH H NG N LÊN MEN CHÍNH Mơi tr ng lên men (d ch nha): pH, n ng ch t khơ, thành ph n hĩa h c Nm men iu ki n lên men: T o, 3.1.3.4.7. Sx bia – NHÂN GI NG MEN & LÊN MEN (tt) Lên men Lên men ph – Secondary fermentation THƠNG S K THU T LM PH 4 – 8.10 6 t bào men/mL d ch nha To= 0 – 5oC Th i gian: 7 – 30 ngày (ph thu c vào t ng lo i bia) Th i gian lên men ph quy t nh hàm l ng diacetyl trong bia, c ng nh m c chín c a bia. Liên t c tách n m men ch t và các k t t a ra kh i thi t b trong quá trình lên men ph 90
4/20/2011 Hình nh thi t b lên men bia 3.1.3.4.8. Sx bia – Làm trong bia MC ÍCH Tách tri t các ph n t r n l ng, khuy ch tán trong bia Tng trong, Làm n nh thành ph n c ơ h c Tng b n keo và b n sinh h c cho s n ph m YÊU C U Nhi t làm trong: 1 – 2oC THI T B L C Thi t b l c khung b n: r , d v n hành, b i và VSV d xâm nh p Thi t b l c ly tâm, l c d a, l c n n . 91
4/20/2011 3.1.3.4.8. Sx bia – Làm trong bia (tt) Các ch t làm trong Cho thêm m t hay nhi u ch t làm trong vào bia (khơng b bt bu c ph i cơng b nh là m t thành ph n c a bia) Vi t Nam, th ng s d ng thi t b l c khung b n, b sung ch t tr l c diatomid Lc khung b n 3.1.3.4.9. Sx bia – Bão hịa CO2 Hàm l ng CO 2 trong bia non: 4-4,5g/l. Nu khơng t tiêu chu n: b sung thêm CO 2 MC ÍCH Chu n hĩa hàm l ng CO 2 cho bia chai và bia lon YÊU C U Nhi t : 0 – 1oC P = 0,15 -0,2 MPa 92
4/20/2011 3.1.3.4.10. Sx bia – Chi t và thanh trùng bia MC ÍCH YÊU C U Kéo dài th i gian BQ s n ph m Nhi t : 0 – 1oC P = 0,15 -0,2 MPa D v n chuy n và s d ng Quy trình cơng ngh phân x ư ng chi t 3.1.3.4.10. Sx bia – Ch t l ư ng s n ph m Ch tiêu c m quan Yêu c u Màu s c Vàng r ơm sáng trong Trong su t b t Bt tr ng, m n lâu tan Mùi Th ơm c tr ng V ng d u, m à, cĩ h u, c tr ng Ch tiêu vi sinh Yêu c u Vi khu n k khí 0 VKHK <1cfu/100mL Men sĩt <100cfu/100mL 93
4/20/2011 Ch tiêu hĩa lý Yêu c u Ch t hịa tan ban u (% kh i l ng) 10,2 ± 0,2 ng sĩt (%) 1,8 – 2,2 c n 4,3 ± 0,2 pH 4,0 – 4,2 chua (mL NaOH/100mL bia) 1,6 ± 0,2 màu (EBC) 7,0 – 7,2 CO2 (g/L) 4,0 – 4,5 b n c a b t (giây) 150 – 250 Oxi < 3ppm ng 20oBU Diacetyl < 0,1ppm Sa hình nhà máy bia t i B c Kinh - TQ 94
4/20/2011 3.1.4. Cơng ngh s n xu t r ư u vang www.gbd.edu.vn 3.2. Cơng ngh s n xu t acid h u c ơ th c ph m 3.2.1. Sx acid lactic 3.2.2. Sx acid acetic 3.2.3. Sx acid citric 95
4/20/2011 3.2.1. Sx acid lactic 3.2.1.1. GI I THI U V ACID LACTIC 3.2.1.2. VAI TRỊ C A ACID LACTIC 3.2.1.3. C CH T S N XU T ACID LACTIC 3.2.1.4. VSV LÊN MEN ACID LACTIC 3.2.1.5. CƠNG NGH S N XU T ACID LACTIC 3.2.1.6. THU NH N VÀ TINH S CH S N PH M 3.2.1.1. GI I THI U V ACID LACTIC •1780, Carl Wilhelm Scheele (nhà hố hc Th y in) ã tách acid lactic t sa b chua. •1881, sx theo quy mơ cơng nghi p nh Frémy (nhà khoa hc Pháp) ã sx acid lactic bng pp lên men •C3H6O3 CH 3-CHOH-COOH •M= 98,08; khơng màu, mùi nh , hút m cao, To sơi = 122 oC, tan 17 oC •2 dng ng phân D- và L+. • Dng ng phân sinh hc L+ cĩ trong cơ th ng i •Ph thu c vào tinh sch ca acid lactic áp dng vào các lnh vc khác nhau 96
4/20/2011 D-acid lactic L-acid lactic T l D:L = 50:50 (H n hp raxemic (kí hi u là DL-acid lactic) Raxemic cĩ dng lng, tan trong n c, cn, khơng tan o o trong CHCl 3,T sơi = 122 C, nhi t nĩng ch y 16,8oC Raxemic ch cĩ c khi ti n hành tng hp hu cơ (d ng L cĩ trong c ơ th ng ư i) 3.2.1.2. VAI TRỊ C A ACID LACTIC •LACTIC TRONG L NH V C TH C PH M •LACTIC TRONG L NH V C PHI TH C PH M •Sn l ng acid lactic c tính kho ng 50 ngàn tn/n m, kho ng 2/3 sn l ng c sn xu t bng pp lên men 97
4/20/2011 3.2.1.2. VAI TRỊ C A ACID LACTIC (tt) trong th c ph m •Th t gia súc, gia c m, cá (Meat, Poultry & Fish) • u ng (Beverages) •Rau ngâm gi m (Pickled vegetables) •Salad và n c s t (Salads & dressings) • Bánh k o (Confectionery) •Các s n ph m t s a (Dairy) •Baked Goods •Savory Flavors 3.2.1.2. VAI TRỊ C A ACID LACTIC (tt) LNH V C PHI TH C PH M •D c ph m (Pharmaceutical), m ph m (Comestics) •Vt li u sinh h c (Biomaterials) •Mt s ngành k thu t (Technical) • Ch t t y r a (Detergents) •Th c n cho gia súc (Animal Feed) • Ch t d o t phân h y (biodegradable plastics) Nh a PLA (Poly lactic acid) ch u c 175 oC, thích hp làm chai rĩt nĩng, khay s dng trong lị vi ba, các lo i si và thi t b in t ch u nhi t 98
4/20/2011 3.2.1.3. CƠ CH T S N XU T ACID LACTIC • Glucose, sucrose, lactose • Mt r ng • Huy t thanh s a • Nguyên li u ch a tinh b t (ngơ, khoai tây, n c th i ch a tinh b t ) 3.2.1.3. CƠ CH T S N XU T ACID LACTIC (tt) Pha lỗng m t r (1m t r : 3 n c) X LÝ M T R Than ho t tính Mt r ã x lý màu 5% H SO (w/w) H2O 2 4 Mt r ã x lý h keo Dch trong Bã H2O Khống Na 2CO 3/NaO H Mơi tr ng lên men lactic 99
4/20/2011 3.2.1.3. CƠ CH T S N XU T ACID LACTIC (tt) X LÝ NGUYÊN LI U CH A TINH B T Nguyên li u ch a tinh b t Th y phân Nguyên li u ch a các ng ơ n gi n Nit CaCO 3 Mơi tr ng lên men lactic 3.2.1.4. VSV LÊN MEN ACID LACTIC •1857, Pasteur kt lu n VK khu n lactic lên men sa • 1878, Joseph Lister phân lp c VK lactic t tên là Bacterium lactic nay gi là Streptococcus lactic . • VK lactic thu c h Lactobacterium, khác nhau v hình dng, sinh lí và kh n ng lên men • VK lactic thu c nhĩm k khí khơng b t bu c • VK lactic chia làm 2 nhĩm: -VK lactic ng hình (c u khu n và tr c khu n): sn sinh 85-95% acid lactic. -VK lactic d hình: sn sinh 50% acid lactic và r u. •Trong cơng nghi p lên men lactic s dng VK lactic ng hình 100
4/20/2011 3.2.1.4. VSV LÊN MEN ACID LACTIC (tt) Các VSV chính s d ng trong cơng nghi p sx acid lactic hi n nay: Lactobacillus casei. Streptococcus thermophilus. Lactobacillus acidophilus. Lactobacillus bulgaricus. Lactobacillus delbrueckii Ch ng cĩ th s d ng tinh b t: L. amylophilus , L. amylovorus Cơ ch chuy n hĩa glucose ca VK lactic ng hình 101
4/20/2011 3.2.1.4. VSV LÊN MEN ACID LACTIC (tt) VK Top pH op c im sinh hĩa SP Lb. casei 35- 5 – 7 +: Glu, Fructose, Lactose, D acid 39 oC Galactose lactic LM ch m: Maltose, Saccha., -: Manitol, Dextrin Lb. 45- 5,4 +: Glu, Lactose, Galactose, L acid bulgaricus 48 oC -: Maltose, Manitol, Dextrin lactic Lb. 45- 5,5 – +: glucose, fructose, D, L acid acidophilus 50 oC 6,5 galactose, maltose lactic Lb. 35 - 4,6 - +: Glu, fructose, galactose, L acid delbrueckii 45 oC 5,4 maltose lactic -: lactose Strep. 43 - 5,8 – +: Glu, fructose, galactose, L acid thermophilus 46 oC 6,0 maltose lactic 3.2.1.4. VSV LÊN MEN ACID LACTIC (tt) Strep. thermophilus Lactobacillus bulgaricus Lb. acidophilus Lb.delbrueckii ((22÷÷77 ––00,,44÷÷0,0,88µµmm)) Dùng k thu t bc x t ngo i to Lac. delbrueckii t bi n. Chúng cĩ tc phát tri n mnh hơn, pha lag ng n hơn, nng su t và hi u su t sinh acid lactic ln hơn 102
4/20/2011 3.2.1.4. VSV LÊN MEN ACID LACTIC (tt) Nhu c u dinh d ư ng c a VK lactic - Carbon : c u trúc t bào và cung c p n ng l ng - Nit ơ: nit ơ cĩ trong MT (các acid amin), b sung thêm peptone, cao th t, cao n m men, casein - Vitamine : VK lactic ít cĩ kh n ng t ng h p vitamine. Chúng c n các vitamine nh riboflavin, thiamin, acid pantotenoic, nicotinic, biotine -Các ch t h u c ơ: + Base ch a nit ơ: adenine, guanine, uraxine, + Acid h u c ơ: acid citric, acid acetic, + Acid amin: L- asparagine, L-glutamine -Khống : P, S, Mg, Ca, Mn, Fe, K, Na Mn 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ cĩ tác ng tích c c lên s phát tri n và sinh ra acid lactic c a VK Lactobacillus 3.2.1.5. CƠNG NGH S N XU T ACID LACTIC Nguyên li u X lý Mơi tr ư ng lên men VK lactic 3-5%v/v Lên men lactic Mu i lactac Thu nh n lactic Acid lactic 103
4/20/2011 Commercial lactic acid is produced naturally by fermentation of carbohydrates such as glucose, sucrose, or lactose. Sn xu t L-Lactic Acid (lactide) b ng PP lên men tr c ti p khoai tây Hokkaido 104
4/20/2011 Sago Industry: PLA (Poly Lactic Acid) production incorporated with Sago 3.2.1.5. CƠNG NGH S N XU T ACID LACTIC (tt) 105
4/20/2011 GALACTIC, sx L(+) lactic theo pp Nhà máy B&G, sx lactic ln nh t LM ln th 2 trên TG, xu t kh u > Châu Á TQ, cung cp cho th 90% sn ph m cho > 50 nư c. tr ư ng th c n gia súc và sx PLA (Poly-Lactic Acid) 3.2.1.5. CƠNG NGH S N XU T ACID LACTIC (tt) THƠNG S K THU T Mơi tr ư ng lên men 10 – 15 oBx pH = f (pH op ca VK s d ng lên men) VSV S d ng ch ng VK lactic ng hình T l gi ng 3-5% (v/v), m t t bào 10 6 tb/ml iu ki n lên men o T = f (T op ca VK s d ng lên men) Fermenter cĩ cánh khu y và th i khí Duy trì pH op trong su t quá trình lên men 106
4/20/2011 3.2.1.6. THU NH N VÀ TINH S CH LACTIC Cơng ngh truy n th ng Cơng ngh hi n i PP th m tích in &trao i ion PP tách pha Dch sau lên men (lactate canci) Lactic un d ch n 8080 9090 ooCC Thi t b t o k t t a Ca 2+2+lactate (l n 2) CaCO 33 Ch nh pH 6.6.55 dch Cơ c d ch l c 3 – 5 h Lc khung b n Dch l c Kt t a 7070 8080 ooCC Dch l c Thi t b t o k t t a Ca 2+2+lactate (l n 1) sinh kh i Tinh s ch lactic theo cơng ngh truy n th ng Dch sau lên men (lactate canci) NNaa22CCOO33 Dch trong Lc Ch nh pH dch 6.6.55 3 – 5 h Cơ c n 40 ––70%70% W ban u Th m tích in NNaa22CCOO33 Ch nh pH dch 6.6.55 ++ NNaalactate (l ng) sinh kh i Thi t b tách pha Tb Cơ c chân khơng (cĩ trialkyamin & CCOO22 (P= 75pSi) Th m tích in trích ly Pha hu c ơ (ch t h pth lactic) ++ Pha hịa ttaann((NNaa22CCOO33 ++HH22CCOO33)) Dung d ch acid lactic 80 – 240oC; 2 – 100mmHg Ct trao i ion Ch ngc tchân khơng PP th m tích in Lactic tinh khi t (99%) & trao i ion PP tách pha 107
4/20/2011 SN PH M ACID LACTIC Nng acid lactic 95% Chloride ≤≤≤ 0.1% Cyanide ≤≤≤ 5mg/kg Kim lo i n ng (chì) ≤≤≤ 10mg/kg St ≤≤≤ 10mg/kg. Cn ≤≤≤ 0.1% Sulfate ≤≤≤ 0.25% 3.2.2. Sx acid acetic 3.2.2.1. GI I THI U V ACID ACETIC www.gbd.edu.vn 3.2.2.2. VAI TRỊ C A ACID ACETIC 3.2.2.3. C CH T S N XU T ACID ACETIC 3.2.2.4. VSV LÊN MEN ACID ACETIC 3.2.2.5. CƠNG NGH S N XU T ACID ACETIC 3.2.2.6. THU NH N VÀ TINH S CH S N PH M 108
4/20/2011 3.2.2.1. GI I THI U V ACID ACETIC (ETHANOIC ACID) •C2H4O2 CH 3-COOH •Là carboxylic acid ơ n gi n nh t v cu to •M= 60,05 • To to tinh th = 16,7oC • n mịn nhi u kim lo i, gây bng da •Gi m n (acetic 4 – 8%) 3.2.2.2. VAI TRỊ C A ACID ACETIC •ACETIC TRONG L NH V C TH C PH M •ACETIC TRONG L NH V C PHI TH C PH M Nhu cu v acetic acid kho ng 6.5 tri u tn/n m (Mt/a). Kho ng 4 Mt/a c sn xu t t cơng nghi p hĩa du ho c t các ngu n sinh hc. Tính ti 2006, VN nh p kh u acid acetic 100% 109
4/20/2011 3.2.2.2. VAI TRỊ C A ACID ACETIC (tt) VAI TRỊ CA ACETIC TRONG TH C PH M • S dng làm ch t ph gia th c ph m (E260) • Gi m n •Nhi u n c quy nh, acetic acid dùng làm gi m ph i c sx bng pp lên men. •Mùi và v ca gi m ph thu c vào nguyên li u và cách sx. 3.2.2.2. VAI TRỊ C A ACID ACETIC (tt) TRONG L NH V C PHI TH C PH M CN hĩa ch t: s dng nhi u trong thu c n Sx polyethylene terephthalate (s dng trong n c gi i khát ĩng chai) Sx cellulose acetate: s dng trong phim ch p hình Sx polyvinyl acetate: dùng trong keo dán g S dng làm dung mơi pha hĩa ch t Sx vinyl acetate monomer dùng trong sơn Cơng nghi p ch bi n cao su Tng hp ch t do tơ si Trong gia ình: acetic lỗng làm sch cn bn. 110
4/20/2011 3.2.2.3. CƠ CH T S N XU T ACID ACETIC • Nguyên li u ch a tinh b t • Cellulose (s d ng Clostridium lentocellum SG6 nghiên c u c a H Osmania, n ) • Nguyên li u ch a ng • Cn, r u vang 3.2.2.4. VSV LÊN MEN ACID ACETIC •VK hi u khí •Sau 12h, sinh kh i tng 17 tri u ln •Chuy n hĩa r u thành acid acetic 111
4/20/2011 3.2.2.5. CƠNG NGH S N XU T ACID ACETIC PP HĨA H C (3) PP SINH H C Methanol carbonization Butane oxidation Acetaldehyde oxidation 3.2.2.5. CƠNG NGH S N XU T ACID ACETIC (tt) PP HĨA H C •Cho ti 1960s, acetic acid c sx ch yu bng pp oxi hĩa các ngu n hydrocarbon. •1960s, PP sx acetic quy mơ cơng nghi p (methanol carbonization). •1970s, Monsanto ci ti n pp này, gi m ½ chi phí phí sx. •Hi n nay, s dng pp methanol carbonization, kt hp methanol và carbon monoxide to thành acetic acid. L ng acetic sx t pp này chi m 80% tng sn l ng 112
4/20/2011 CATIVA acetic acid plants in Hull, UK (left), and Chongqing, China (right) At the heart of this success is BP's proprietary and trademarked CATIVA process for acetic acid manufacture, which, with a market share of more than 25 per cent of the 10 million tones of acetic acid produced globally each year, can justifiably claim to be leader of the pack. 113
4/20/2011 3.2.2.5. CƠNG NGH S N XU T ACID ACETIC (tt) PP SINH H C • Pasteur phát hi n ra VK Acetobacter lên men gi m • Ng i Pháp a ra cơng ngh sx gi m (pp lên men ch m) • Th i k chi n tranh th gi i th 2, ng i c ci ti n và a ra cơng ngh lên men nhanh. 3.5.2.5.1. Ph ơ ng pháp lên men ch m (PP Orleans) 3.5.2.5.2. Ph ơ ng pháp lên men nhanh 3.5.2.5.3. Ph ơ ng pháp lên men chìm 3.5.2.5.4. Ph ơ ng pháp kt hp 3.2.2.5. CƠNG NGH S N XU T ACID ACETIC (tt) 114
4/20/2011 3.2.2.5. CƠNG NGH S N XU T ACID ACETIC (tt) Sơ s n xu t gi m g o b ng pp lên men acetic Gi m n – Các y u t nh h ư ng Mơi tr ng dinh d ng Gi m: B sung vào mơi tr ng ban u acid hố mơi tr ng, ng n ch n s phát tri n vi sinh vt cĩ hi, b sung l ng t bào nh t nh. R u ethylic: c s dng nh là mt cơ ch t, t 2 - 10%V, > 10% s làm gi m nng su t lên men. Các ch t C, N, P và các nguyên t vi l ng: cn b sung thêm mt s mu i khống nh : K2HPO4, KH2PO4, MgSO4.7H2O, FeCl3.6H2O, (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4 tùy theo nhu cu c th ca tng lồi. B sung thêm vitamin và các ch t kích thích sinh tr ng nh : glucoza, cao nm men, pepton 115
4/20/2011 Gi m n – Các y u t nh h ư ng nh hư ng ca oxy Cn l ng khơng khí ln cho quá trình lên men gi m. oxy hố ht 1 kg r u khan cn 2,3 m3 khơng khí (theo lý thuy t), hay oxy hố ht 1 mol r u cn 1mol O2. Qua th c t nhi u tác gi cho th y l ng oxy cn thi t ph i ln gp ơi l ng oxy hố theo lý thuy t. Gi m n – Các y u t nh h ư ng nh hư ng ca nhi t o o Acetobacter thu c nhĩm a m, T op : 25 – 32 C nhi t th p: quá trình lên men gi m xy ra ch m. nhi t cao: c ch s ho t ng và n mc nào ĩ s ình ch s sinh sn ca t bào làm tng tn th t cho vi khu n và làm gi m hi u su t quá trình lên men do s bay hơi acid acetic và r u etylic. nh hư ng ca tác nhân sinh hc (Lơ n gi m, b gi m, ru i gi m 116
4/20/2011 Gi m n – Các h ư h ng th ư ng g p Các h hng th ng gp (Gi m b c, gi m chua) Do oxy hố hố hc (oxy hố r u thành CO 2 và H2O) Do oxy hố sinh hc: tác nhân là nm men Comdida mycoderma , Acetobacter xylium , Acetobacter aceti, lươ n gi m (2), b gi m, ru i gi m (3) gây ra. Kh c ph c (1,3): v sinh thi t b lên men sch, thanh trùng Pasteur dch nhi t 60 -70 oC ri cho lên men li, cho thêm vào K2S2O5 vi li u l ng 5 – 15gam/100 lít gi m kt hp vi thanh trùng Pasteur tng bn ca gi m, y kín thi t b Kh c ph c (2): cho 1 – 2% NaCl vào gi m thành ph m. Sau 1 – 2 ngày lơ n gi m ch t, lc ho c a nhi t lên n 40 – 50 0C ri lc lo i b lơ n gi m. 3.5.2.5.1. PP LÊN MEN CH M (PHÁP - PP Orleans ) Xu t x: t 1670 vùng tr ng nho ni ti ng ti Pháp (d ch vang nho trong nh ng thùng g h np dn dn b c, cĩ màng tr ng ph trên b mt ch a VK Acetobacter orleaneuse và tr nên chua). Hi n nay ch cịn mt vài n c ch m phát tri n cịn s dng ph ơ ng pháp này, trong ĩ cĩ VN 117
4/20/2011 3.5.2.5.1. PP LÊN MEN CH M (PHÁP - PP Orleans ) (tt) Nguyên li u: dch nho Lên men trong thùng g si 250 – 300 lit V dch lên men: 1/2 - 2/3 V thùng Mơi tr ng lên men: 12 – 14 oBx VSV: Ace. orleaneuse Th i gian lên men: 10 – 20 ngày – 5 tu n Hàm l ng acid acetic t Thùng lên men acetic c: 5 -6% theo pp Orleans (150 L) 3.5.2.5.1. PP LÊN MEN CH M (PHÁP - PP Orleans ) (tt) Nh c im Th i gian lên men dài u im Hàm l ng acid acetic th p D th c hi n Nng su t th p, khĩ c ơ gi i Thi t b khơng hĩa, hi n i hĩa ph c t p Tn di n tích Sn ph m th ơm Sau 20 ngày, acetic b oxi hĩa (hĩa h c và sinh h c) Kh c ph c s oxi hĩa acetic Trong dd acetic ph i cịn 5% c n Thanh trùng Pasteur B sung 0,2% NaCl tiêu di t l ơ n d m 118
4/20/2011 3.5.2.5.2. PP LÊN MEN NHANH ( C) Xu t x: Shiizenbachi tìm ra nm 1923. Nguyên tc: to ra b mt ti p xúc ln hơn gi a VK Acetobacter vi khơng khí oxy hĩa r u bng cách s dng vt li u xp (v bào, lõi ngơ xp trong thi t b hình tr , cơn, nĩn ct) làm ch t mang. Yêu cu ch t mang : cĩ b mt ti p xúc riêng ln, th tích t do ln, kh i l ng riêng bé, bn cơ hc cao, r ti n, d ki m, ph i cĩ nhám, xp vi sinh vt bám ch t. u im: Th i gian lên men nhanh 5 – 6 ngày. Nh c im: Hi u su t kinh t ch a cao (r u và acid là ch t d bay hơi), thi t b ph c tp, khĩ iu ch nh thi t b thơng khí. 3.5.2.5.2. PP LÊN MEN NHANH ( C) (tt) B1.Thanh trùng ch t mang B2. G n VSV vào ch t mang B3. Cho d ch lên men ti p xúc v i VSV c nh u im Nh c im Th i gian lên men nhanh Th i khí làm oxi hĩa Hàm l ng acid acetic cao r u và acetic Thi t b ơ n gi n Ít t n di n tích 119
4/20/2011 3.5.2.5.2. PP LÊN MEN NHANH ( C) (tt) Thùng lên men g, hình tr , H=2,5 – 6m; =1,2 – 3m; H= 2 • Cĩ h th ng th i khí t d i lên trên •MT lên men: Cn, 0,1 – 0,5% ng, P, N, K • VSV: Ace. xylinum gn vào ch t mang (m t ca, lõi bp) • Tgian LM: 8 - 10 ngày •Hàm l ng acid acetic t c: 8 -10% Thi t b lên men gi m (Vinegar Generator) 3.5.2.5.3. PP LÊN MEN CHÌM (Submerged Process) H th ng lên men acetic c gi là acetator. Cho dung dch lên men vào thi t b và th i khí rt mnh. Khi ĩ trong dung dch lên men s to ra th huy n phù và dung dch lên men. Hai th này luơn tr n ln vào nhau và nh vy quá trình oxy hố xy ra rt mãnh li t. Thi t b lên men chìm u im: hi u su t chuy n hố cĩ khi t c 98 – 99%. 120
4/20/2011 3.5.2.5.3. PP LÊN MEN K T H P Cu to h th ng lên men : ph n trên là lp m (l p ch t mang ch a VSV), lp gi a là 1 thùng ch a dung dch sau khi lên men ph n trên ch y xu ng, d i cùng là h th ng th i khí mnh, khí s c th i qua ph n dung dch này ri chuy n ng c lên ph n trên (gi ng thi t b lên men chìm). u im: hi u su t lên men rt cao, nng acid acetic thu c th ng nm trong kho ng 10 -12%. Nh c im: o thi t b yêu cu quá ph c tp, cng knh. o gi ng vi khu n ph i phù hp Bình lên men hi lu, cĩ sc khí ti PTN Vi Sinh – H NL. VK Acetobacter aceti c c nh trên ch t mang là bã mía. Cơ ch t là dung dch n c xồi 121
4/20/2011 NÂNG CAO N NG ACETIC TRONG PP LÊN MEN PP CH NG C T B NG NHI T PP CH NG CTBNG MU I S dung mu i cĩ kh nng phân ly mnh (CaCl 2 ho c CH 3COONa). Hi u su t thu c s cao PP CH NG C T – TRÍCH LY Ch n c u t phân ly cĩ bay h ơi nh h ơn c u t cĩ trong hn h p c n ch ng c t. cu t phân ly + c u t cĩ trong dung d ch t o thành h n h p khĩ bay h ơi và thốt ra d i áy tháp ch ng c t PP CH NG C T CHÂN KHƠNG 3.2.3. Citric Acid Production - Recovery Based on Precipitation Sx C-Source S-120 S-107 S-108 acid S-104 S-105 Water 1 AFLN-102 / AF-102 citric S-106 S-103 S-119 Air Filtration HSRL-101 / ST-101 BLND-101 / V-101 S-102 S-117 S-113 PFLN-101 / PF-101 Heat Sterilization Biomass Blending S-109 NutrientsPlate & Frame Filtration INX-101 / C-101 S-112 Ion Exchange S-111 S-121 Water 2 S-101 RVFL-101 / RVF-101 STRG-101 / V-103 HSRL-102 / ST-102 Rotary Vacuum Filtration S-110 Storage Tank FRMN-101 / F-101 Heat Sterilization Fermentation BLND-103 / V-104 Blending Air S-115 AFLN-101 / AF-101 S-118 Air Filtration CMPS-101 / G-101 CF Compressor S-123 S-133 S-128 S-129 Sulfuric Acid S-141 S-137 S-125 Gypsum S-131 Product S-139 S-122 S-126 Lime S-140 RDRNG-101 / RDR-101 S-138 RVFL-104 / RVF-104 S-134 S-124 RVFL-103 / RVF-103 S-130 Rotary Drying Rotary Vacuum Filtration S-127 RVFL-102 / RVF-102 Rotary Vacuum Filtration CCRN-101 / R-103 Rotary Vacuum Filtration RXN-101 / R-101 RXN-102 / R-102 Cont. Crystallization Product Precipitation Gypsum Formation 122
4/20/2011 3.2.3. Sx acid citric – chi phí sx Elements $/kg $/ađo % Raw material 0,40 3 949 000 17,79 Depreciation and 1,09 10 866 000 48,96 Maintenance Salaries 0,27 2 668 000 12,02 Operation supply 0,00 19 000 0,09 Lab./QA 0,04 400 000 1,80 Waste treatment 0,13 1 290 000 5,81 Aux. facilities 0,30 3 003 000 13,53 Total 2,22 22 195 000 100,00 Costo de producciĩn 5,8% Materias primas 13,5% 17,8% 1,8% Depreciaciĩn 0,1% Salarios Sum de operaciĩn 12,0% Lab/Aseg. Calidad 49,0% Tratam. de residual Fac. auxiliares 3.3. Cơng ngh s n xu t acid amin 3.3.1. Sx Lysine 3.3.2. Sx Glutamic 123
4/20/2011 3.3. Cơng ngh s n xu t acid amin NG D NG C A ACID AMIN Th c ph m Hĩa hc Y hc Các lnh vc khác CÁC PP SX ACID AMIN •TH Y PHÂN PROTEIN •TNG H P HĨA H C •CHUY N HĨA SINH H C •LÊN MEN 124
4/20/2011 3.3.1. Sx Lysine 3.3.1.1. GI I THI U V LYSINE 3.3.1.2. C CH T S N XU T LYSINE 3.3.1.3. VSV LÊN MEN LYSINE 3.3.1.4. LÊN MEN LYSINE 3.3.1.5. THU NH N VÀ TINH S CH LYSINE 3.3.1.1. GI I THI U V LYSINE •Là mt trong 8 aa khơng thay th •Cĩ nhi u trong th t, tr ng, sa, u nành •D b phân hy nhi t cao •Cĩ vai trị trong tng hp enzyme, hocmon, kháng th , giúp tng sc kháng •Yêu cu: 1g/ngày/ng i •ng dng: thêm vào kh u ph n n ca tr em giúp tr n ngon mi ng, hp th dinh d ng tt, phát tri n chi u cao; ch t ph gia th c n; th c ph m ch c nng, dch truy n amin, b sung vào th c n gia súc 125
4/20/2011 3.3.1.1. GI I THI U V LYSINE (tt) LYSINE (2,6-diaminohexanoic acid) ( amino acid) C6H14 N2O2, M= 146.188, c u hình L và D CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH – COOH | | NH2 NH2 1985, Nh t Bn sx lysine qui mơ ln bng Corynebacterium glutamicum Tng sn l ng trên TG: 1tri u tn/n m 3.3.1.2. C CH T S N XU T LYSINE Cơ ch t: m t r , methanol, glucose . MT lên men Glucose: 50g (10 – 12%) tinh bt ngơ (ã lo i béo): 20 g Ngu n nit ơ: ure, các lo i mu i amon ho c n c amoniac: (NH4)2SO4: 25g; Urea: 1 g Khống: mu i Photpho 0,008 – 0,02mg/l; KH2PO4: 2.5g MgSO4.7H2O: 0.75g (0,03 – 0,5%) biotin 7,5µg/l; treonin 40mg/l duy trì pH = 7.0 bng NaOH 2M Nhi t : 28 – 300C. 126
4/20/2011 3.3.1.4. VSV LÊN MEN LYSINE • Micrococcus glutamicum • Brevibacterium flavum • Brevibacterium lactofermentum • Corynebacterium acetophilum • Corynebacterium glutamicum • Gleocladium sp • Ustilago maydis Các vi khu n tham gia tng hp lysine u cĩ kh nng ng hố glucose, fructose, maltose, saccharose. Khơng cĩ kh nng ng hố lactose, rafinose, pentose 3.3.1.4. VSV LÊN MEN LYSINE (tt) VSV Cơ ch t Y (g/L) Cyronebacterium R ng 32 oC/48h 100 glutacium b-6 C.glutacium H-8241 10%Sucrose 32 oC/72h 48 C.glutamicum 18%Glucose 27 oC/70h 60 C.lactofermentum Glucose 31,5 oC/48h 11,8 AJ 12592 Brevibacterium Glucose 31,5 oC/58h 120,5 lactofermentum AJ 12937 B.lactofermetum Glucose 32 oC/72h 48,8 Bacillus Methanol 32 oC/48h methanolicus 127
4/20/2011 3.3.1.4. VSV LÊN MEN LYSINE (tt) Sinh kh i & các sp liên quan trong sx lysine b ng C. glutamicum ATCC 13287 theo th i gian khi nuơi c y theo m (mmol/mol) Sn ph m 5.8 h 6.9 h 8.1 h 9.2 h Biomass 86.1 68.1 55.5 56.2 Lysine 0.0 191.0 181.9 184.0 Valine 0.0 0.0 8.6 15.2 Alanine 0.0 0.0 3.1 17.4 Glycine 8.3 0.0 1.7 3.9 Glutamate 0.0 0.0 0.0 0.0 Corynebacterium glutamicum SX Lysine t Methanol b ng Bacillus methanolicus MG3: ch t t bi n Th i khí: 5,5L/phút Duy trì pH 7,1 (b sung NH4OH 8N) To: 50 oC 1M KH 2PO 4: 0,1M MgCl 2: 0,01M CaCl 2 = 100: 10: 1 Duy trì n ng Methanol trong bình ph n ng: 100mM 128
4/20/2011 3.3.1.4. LÊN MEN LYSINE Cơng ngh sinh hc LM L- Lysine ư c ci thi n khơng ng ng và s ti n b v k thu t ã to ra s lư ng ln lysine áp ng nhu cu ngày nay Thi t b lên men cĩ cánh khu y và th i khí liên tc Quá trình gm hai pha: 18 – 24 h u (Pha to thành sinh kh i) + 40 – 60h sau (Pha to thành lysine) Lysine – C. glutamicum 129
4/20/2011 Asp: Aspactat Hom: Homogerin Asp-P: beta Aspactyl phosphate Thr: Threonin ASA: Aspactate beta Sinialdehyde Ile: Ilexin DAP: Dihydropicolinasyntetase Met: Methionine AK: aspartokinase HSD: homoserine Lys: Lysine dehydrogenase 130
4/20/2011 131
4/20/2011 Pilot -Scale Batch Production of High Lysine Content Animal Feed Suppliment (20h/m ) Pilot-Scale Continuous Production of High Lysine Content Animal Feed Suppliment 132
4/20/2011 Variant pathways for the synthesis of m-DAP/lysine in plants and bacteria. m-DAP/lysine biosynthesis genes present in chlamydiae are boxed McCoy A. J. et.al. PNAS 2006;103:17909-17914 ©2006 by National Academy of Sciences 133
4/20/2011 3.3.1.6. THU NH N VÀ TINH S CH LYSINE ly tâm d ch lên men, lo i sinh kh i và ch t khơng tan Dch sau khi ly tâm qua h th ng trao i ion cationit Ra c t nhi u l n cho h t màu và nh h p ph b ng 0,5 – 5 % dung d ch amoniac un nĩng d ch ch a lysine lo i amoniac H pH 4,9 – 5 b ng HCl, (t o monochlohydrat lysine) Cơ chân khơng n ng ch t khơ t 30 – 50% Kt tinh 10 – 120C(tinh th màu vàng nh t) Ly tâm thu nh n tinh th Dch sau khi ly tâm s tái k t tinh thu nh n tri t lysine cĩ trong d ch lên men Hịa tan trong c n, k t tinh l i ( tinh s ch cao) Sn ph m: s ch 97%; m: 0,7%; tro 0,3% 3.3.2. Sx Glutamic 3.3.2.1. GI I THI U V GLUTAMIC 3.3.2.2. C CH T S N XU T GLUTAMIC 3.3.2.3. VSV LÊN MEN GLUTAMIC 3.3.2.4. LÊN MEN GLUTAMIC 3.3.2.5. CÁC Y U T NH H NG 3.3.2.5. THU NH N VÀ TINH S CH GLUTAMIC 134
4/20/2011 3.3.2.1. GI I THI U V GLUTAMIC M = 147,13 To nĩng ch y: 247 – 249 oC Tan hồn tồn trong n c Khơng tan trong c n, eter và mt s dung mơi 3.3.2.1. GI I THI U V GLUTAMIC (tt) VAI TRỊ C A ACID GLUTAMIC Trong y hc và d c hc: nng th p, acid glutamic là ch t an th n, thu c tr nh c u, cĩ tác dng b não Trong th c ph m: mu i ca acid glutamic (glutamate) là ch t iu v lý t ng Mì chính (b t ng t) c s dng ti hu ht các n c trên TG Sn l ng kho ng 1,6 tri u tn/n m. Các dng sn ph m: ch t iu v 621, ht nêm, bt ng t cánh to, bt ng t xay nh Hình th c s dng: th c ph m ch bi n ã tm p bt ng t, b sung tr c ti p vào th c ph m 135
4/20/2011 3.3.2.1. GI I THI U V GLUTAMIC (tt) • 1860, Ritthaussen, c, ã x thành ph n các pr ng vt, các a.a trong ĩ cĩ a glutamic • Woff, c, x tr ng l ng phân t, cu trúc và các hng s vt lý ca các a.a • 1889, Kikunae Ikeda (Nh t) tách a. glutamic và iu ch natri glutamate t rong bi n • 21/4/1909, ơng ng ký patent s 9440 ti Anh: “sx ch t to v” • 1920, ng i Trung Qu c cng tìm c cơng ngh sx glutamate 3.3.2.1. GI I THI U V GLUTAMIC (tt) Mì chính t nhiên Mg/100g Mì chính t nhiên Mg/100g To 2240 Bp c i 100 Formate 1206 Nm 67 Chè xanh 668 u t ơ ng 66 Mc 146 Khoai lang 60 Cà chua 140 Tơm 43 Sị 132 Hn 41 Ngơ 130 Cà r t 33 Khoai tây 102 Sa m 22 Táo 102 Sa bị 2 136
4/20/2011 3.3.2.1. GI I THI U V GLUTAMIC (tt) •Bt ng t - ch t iu v E621. •Bt ng t cĩ v Umami - là mt trong 5 v chính mà con ng i vn cm nh n trong ba n hng ngày cùng vi chua, ng t, mn, ng. •"iu v“: c phép s dng trong th c ph m giúp iu hịa, làm tng v ngon ca mĩn n, khơng cung cp dinh d ng •Ch t iu v c phép s dng: E621, E627 (disodium inosinate) và E631 (disodium guanylate) •627 và 631 ("siêu bt ng t“) cĩ "ng t" cao hơn nhi u so vi 621. 3.3.2.1. GI I THI U V GLUTAMIC (tt) n b t •1970s, JECFA - y ban hn hp v Ph gia ng t cĩ th c ph m ca T ch c Y t th gi i (WHO) và hi T ch c Lơ ng nơng (FAO) ánh giá tính an khơng? tồn ca mì chính và a ra quy nh v l ng s dng hng ngày: 0-120mg/kg th tr ng •1987, Hi ngh ln th 31 ca JECFA ánh giá li an tồn ca mì chính và a ra kt lu n “li u dùng khơng xác nh ” Rào cn ng n Glutamate xâm nh p vào não tr : •Rào cn ru t Tr em •Rào cn nhau thai n b t •Rào cn não ng t cĩ Tr em tiêu hĩa mì chính gi ng ng i ln nên hi khơng tìm th y mi nguy hi nào i vi tr em khơng? 137
4/20/2011 3.3.2.2. C CH T S N XU T GLUTAMIC •Nguyên li u ch a tinh b t: s n, ngơ, g o •Nguyên li u ch a ng: m t r , d ch tinh b t th y phân. Khi s d ng r ng ph i s d ng ch t kháng biotin ki m sốt sinh tr ng c a VSV 3.3.2.2. C CH T S N XU T GLUTAMIC (tt) 138
4/20/2011 3.3.2.2. C CH T S N XU T GLUTAMIC (tt) MT 1 Mt r : 20%; Urea: 2%; K 2HPO 4: 0,05%; MgSO 4.7H 2O: 0,03%; CaCO 3: 1%; pH: 6,8 – 7,8 MT2 Saccharose: 8,5 - 10% Urea: 0,5% K2HPO 4: 0,1% MgSO 4.7H 2O: 0,1% ZnSO 4: 0,1% Dch chi t b p: 0,25% (nhân t sinh tr ng) pH 7 - 8 3.3.2.3. VSV LÊN MEN GLUTAMIC •Brevibacterium •Micrococcus •Arthrobacter •Brevibacterium flavum •Corynebacterium glutamicum Corynebacterium glutamicum Gi ng t nhiên: n ng su t 0,2g/L Gi ng chuy n gen: n ng su t 135 g/L (n m 1960) Ajinomoto: s d ng gi ng siêu t ng h p: 170 – 180 g/L 139
4/20/2011 3.3.2.4. PH NG PHÁP S N XU T GLUTAMIC 3.3.2.4.1. PP HĨA H C: (th y phân protein t b t mì, 3.3.2.4.2. PP SINH H C: (lên men) 3.3.2.4.1. PP HĨA H C Sx glutamic và b t ng t b ng pp hĩa h c 140
4/20/2011 3.3.2.4.2. PP SINH H C: (lên men) PH NG PHÁP LÊN MEN Lên men t nh Lên men t nh cĩ b sung c ơ ch t (khơng thơng d ng) Lên men t nh (V = 100m 3) T l gi ng: 5 – 6% To: 28 – 30 oC (cĩ iu nhi t) pH 7 - 8 Sc khí: 40 – 85mg O 2/L.min. nu khơng s c khí thì s n ph m t o ra lactate. Th i gian: 40 – 60g 1957, Nh t sx glutamic Sn ph m: 100 – 150 g/L theo quy mơ cơng nghi p bng pp lên men 3.3.2.4.2. PP SINH H C (tt) Men gi ng là Corynebacterium glutamicum Sx glutamic và b t ng t b ng pp lên men t nguyên li u tinh b t 141
4/20/2011 Sx glutamic và b t ng t b ng pp lên men t glucose FBP : Fructose 1-6 Biphosphate GAP : Glyceraldehyde 3 phosphate PEP : phospho enolpyruvate AcCoA : acetyl coenzyme A IsoCit : IsoCitrate KG : alpha ketoglutanate Glu : glutamate Suc : Succinate Fum : Fumarate Oxa : oxaloacetate 142
4/20/2011 3.3.2.4.2. PP SINH H C (tt) 143
4/20/2011 3.3.2.4.2. PP SINH H C (tt) 3.3.2.4.2. PP SINH H C (tt) 144
4/20/2011 3.3.2.5.Y U T NH H NG TRONG PP LÊN MEN Cung c p oxy: (hi u khí b t bu c) pH op = 6,8 – 8 •Thi u oxy: sn ph m ch yu là iu ch nh pH bng acid lactic + NH4 (ure, n c •Th a oxy: sn ph m ch yu là NH 3, khí NH 3, acid alpha xetoglutavic NH 4Cl ) PP cung c p oxy o o T op : 26 – 37 C Sc khơng khí vơ trùng kt hp Th c t : vi khu y tr n (150 vịng/phút) Giai on u: 30-32 oC Giai on sau: 36-37 oC S d ng ch t phá b t trong quá trình lên men 3.3.2.5.Y U T NH H NG TRONG PP LÊN MEN (tt) Ch t kích thích sinh tr ng – biotin (2 – 5g/l) •Ngu n cung c p biotin: cao ngơ, m t r •Khơng nh h ng n kh n ng t ng h p glutamic •nh h ng n tính th m th u ca màng t bào, giúp glutamic thốt ra kh i tb khuy ch tán vào mơi tr ng •Th a biotin: sinh tng hp acid glutamic ít •Th a biotin + sc khí ít: sn ph m ch yu là alanin và acid lactic •Kh c ph c: b sung 0,15% Tween 60, penicillin 5UI/mL, kìm hãm s phát tri n ca VK trong mt giàu biotin ng th i tng kh nng tng hp acid glutamic 145