Giáo trình Công nghệ vi sinh vật (Phần 1)

192 trang ngocly 1850

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Công nghệ vi sinh vật (Phần 1)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_cong_nghe_vi_sinh_vat_phan_1.pdf

Nội dung text: Giáo trình Công nghệ vi sinh vật (Phần 1)

GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT HUẾ - 2009
Chæång 1 CÅ SÅÍ LYÏ THUYÃÚT VÃÖ KYÎ THUÁÛT VI SINH VÁÛT 1.1. NHÆÎNG KIÃÚN THÆÏC TÄØNG QUAÏT VÃÖ CAÏC LÉNH VÆÛC VI SINH VÁÛT VAÌ PHÁN LOAÛI Vi sinh váût (tæì tiãúng Hy Laûp mikros - nhoí, bios - cuäüc säúng, logos - hoüc thuyãút) laì mäüt pháön cuía ngaình khoa hoüc sinh hoüc nghiãn cæïu hçnh thaïi, sinh hoaï vaì sinh lyï, caïc tênh cháút coï låüi vaì coï haûi cuía vi sinh váût nhàòm sæí duûng hiãûu quaí chuïng trong hoaût âäüng thæûc tiãøn cuía con ngæåìi. Quaï trçnh phaït triãøn ngaình vi sinh hoüc coï liãn quan chàût cheî våïi hoaût âäüng con ngæåìi, âaî hçnh thaình nãn nhæîng lénh væûc vi sinh hoüc âäüc láûp våïi nhæîng âënh hæåïng vaì nhiãûm vuû âa daûng. Nhæîng lénh væûc sinh hoüc bao gäöm: âaûi cæång, kyî thuáût, y tãú, thuï y, näng nghiãûp, næåïc, vuî truû v.v. Trong âoï vi sinh âaûi cæång vaì kyî thuáût vi sinh coï táöm quan troüng låïn lao trong âåìi säúng xaî häüi. Sinh hoüc âaûi cæång nghiãn cæïu sæû phaït triãøn vaì hoaût âäüng säúng cuía vi sinh váût, vai troì cuía chuïng trong tæû nhiãn. Nhæîng hiãøu biãút naìy ráút cáön thiãút khi nghiãn cæïu caïc lénh væûc khaïc nhau coï liãn quan âãún vi sinh váût. Kyî thuáût vi sinh laì sæû hoaìn thiãûn caïc phæång phaïp thu nháûn sinh khäúi vi sinh váût daûng cäng nghiãûp vaì caïc quaï trçnh nuäi cáúy chuïng. Caïc phæång phaïp håüp lyï nhàòm täøng håüp saín pháøm vi sinh cáön thiãút cho hoaût âäüng thæûc tiãùn cuía con ngæåìi. Viãûc nghiãn cæïu caïc tênh cháút khaïc nhau cuía vi sinh váût âaî âáøy maûnh vaì khaïm phaï ra nhæîng loaìi træåïc âáy chæa biãút âãún, säú læåüng caïc loaìi ngaìy caìng nhiãöu dáùn âãún sæû cáön thiãút phaíi phán loaûi mäüt caïch khoa hoüc vaì coï cå såí. Hiãûn nay coï hai caïch phán loaûi vi sinh váût. Caïch thæï nháút theo hãû thäúng, caïch thæï hai dæûa theo cáúu taûo cuía nhán vi sinh váût. Theo caïch phán loaûi thæï nháút thç vi sinh váût âæåüc xãúp trong ngaình protophyta. Noï gäöm ba låïp Schizomycetes (låïp vi khuáøn), Schizophycecace (låïp thanh taío), Microtatobiotes (låïp ricketsia vaì vi ruït). Hãû thäúng phán loaûi âaî âæåüc âæa ra nhæ sau: 5
Låïp (Class) Giäúng (Genus) Bäü (Order) Loaìi (Species) Bäü phuû (Suborder) Thæï (Variety) Hoü (Family) Daûng (Forma, Type) Täüc (Tribe) Noìi (Strain) Noìi laì tãn goüi vi sinh váût måïi phán láûp thuáön khiãút. Nàm 1979 nhaì sinh váût hoüc Trung Quäúc Tráön Thãú Tæång âæa ra hãû thäúng phán loaûi 6 giåïi vaì 3 nhoïm giåïi sinh váût nhæ sau: I- Nhoïm giåïi sinh váût phi baìo: 1- Giåïi virut. II- Nhoïm giåïi sinh váût nhán nguyãn thuyí: 2- Giåïi vé khuáøn. 3- Giåïi vi khuáøn lam (hay taío lam). III- Nhoïm giåïi sinh váût nhán tháût: 4- Giåïi thæûc váût. 5- Giåïi náúm. 6- Giåïi âäüng váût. Âaïng chuï yï laì vi sinh váût tuy ráút âån giaín vãö hçnh thaïi nhæng bao gäöm caïc nhoïm coï âàûc âiãøm sinh lyï khaïc biãût nhau ráút xa (hiãúu khê, kyñ khê, dë dæåîng, tæû dæåîng, hoaûi sinh, kyï sinh, cäüng sinh ). Trong khi âoï åí caïc sinh váût báûc cao (thæûc váût, âäüng váût) tuy coï hçnh thaïi khaïc nhau ráút xa nhæng laûi ráút gáön guîi våïi nhau vãö âàûc âiãøm sinh lyï. 1.2. VAI TROÌ CUÍA VI SINH VÁÛT TRONG TÆÛ NHIÃN VAÌ TRONG NÃÖN KINH TÃÚ QUÄÚC DÁN Vi sinh váût säúng khàõp moüi nåi trãn Traïi âáút, ngay caí nåi maì âiãöu kiãûn säúng tæåíng chæìng hãút sæïc khàõc nghiãût váùn tháúy coï sæû phaït triãøn cuía vi sinh váût (åí âaïy âaûi dæång, åí nhiãût âäü 85 ÷ 900C, åí mäi træåìng coï pH = 10 ÷11, trong dung dëch baîo hoaì muäúi, âäöng hoaï dáöu moí, phenol, khê thiãn nhiãn ). Trong 1 g âáút láúy åí táöng canh taïc thæåìng coï khoaíng 1 ÷ 22 tè vi khuáøn; 0,5 ÷ 14 6
triãûu xaû khuáøn; 3 ÷ 50 triãûu vi náúm; 10 ÷ 30 nghçn vi taío Trong 1 m3 khäng khê phêa trãn chuäöng gia suïc thæåìng coï 1 ÷ 2 triãûu vi sinh váût, trãn âæåìng phäú coï khoaíng 5000, nhæng trãn màût biãøn chè coï khoaíng 1 ÷ 2 vi sinh váût maì thäi. Vi sinh váût säúng trong âáút vaì trong næåïc tham gia têch cæûc vaìo quaï trçnh phán giaíi caïc xaïc hæîu cå biãún chuïng thaình CO2 vaì caïc håüp cháút vä cå khaïc duìng laìm thæïc àn cho cáy träöng. Caïc vi sinh váût cäú âënh nitå thæûc hiãûn viãûc biãún khê nitå (N2) trong khäng khê + thaình håüp cháút nitå (NH3, NH 4 ) cung cáúp cho cáy cäúi. Vi sinh váût coï khaí nàng phán giaíi caïc håüp cháút khoï tan chæïa P, K, S vaì taûo ra caïc voìng tuáön hoaìn trong tæû nhiãn. Vi sinh váût coìn tham gia vaìo quaï trçnh hçnh thaình cháút muìn. Vi sinh váût tham gia têch cæûc vaìo viãûc phán giaíi caïc phãú pháøm cäng nghiãûp, phãú thaíi âä thë, phãú thaíi cäng nghiãûp cho nãn coï vai troì quan troüng trong viãûc baío vãû mäi træåìng. Caïc vi sinh váût gáy bãûnh thç laûi tham gia vaìo viãûc laìm ä nhiãùm mäi træåìng nåi coï âiãöu kiãûn vãû sinh keïm. Vi sinh váût coï vai troì quan troüng trong nàng læåüng (sinh khäúi hoaï thaûch nhæ dáöu hoaí, khê âäút, than âaï). Trong caïc nguäön nàng læåüng maì con ngæåìi hy voüng seî khai thaïc maûnh meî trong tæång lai coï nàng læåüng thu tæì sinh khäúi. Sinh khäúi laì khäúi læångü cháút säúng cuía sinh váût. Vi sinh váût laì læûc læåüng saín xuáút træûc tiãúp cuía ngaình cäng nghiãûp lãn men båíîi chuïng coï thãø saín sinh ra ráút nhiãöu saín pháøm trao âäøi cháút khaïc nhau. Nhiãöu saín pháøím âaî âæåüc saín xuáút cäng nghiãûp (caïc loaûi axit, enzim, ræåüu, caïc cháút khaïng sinh, caïc axit amin, caïc vitamin ). Hiãûn taûi ngæåìi ta âaî thæûc hiãûn thaình cäng cäng nghãû di truyãön åí vi sinh váût. Âoï laì viãûc chuí âäüng chuyãøn mäüt gen hay mäüt nhoïm gen tæì mäüt vi sinh váût hay tæì mäüt tãú baìo cuía caïc vi sinh váût báûc cao sang mäüt tãú baìo vi sinh váût khaïc.Vi sinh váût mang gen taïi täø håüp nhiãöu khi mang laûi nhæîng låüi êch to låïn båíi coï thã ø saín sinh åí quy mä cäng nghiãûp nhæîng saín pháøm træåïc âáy chæa hãö âæåüc taûo thaình båíi vi sinh váût. Trong cäng nghiãûp tuyãøn khoaïng, nhiãöu chuíng vi sinh váût âaî âæåüc sæí duûng âãø hoaì tan caïc kim loaûi quyï tæì caïc quàûng ngheìo hoàûc tæì caïc baîi chæïa xè quàûng. Vi sinh váût coï haûi thæåìng gáy bãûnh cho ngæåìi, cho gia suïc, gia cáöm, täm caï vaì cáy träöng. Chuïng laìm hæ hao hoàûc biãún cháút læång thæûc, thæûc pháøm, váût liãûu, haìng hoaï. Chuïng saín sinh caïc âäüc täú trong âoï coï nhæîng âäüc täú hãút sæïc nguy hiãùm. Chè riãng sæû táún cäng cuía virut HIV cuîng âuí gáy ra åí cuäúi thãú kyí XX khoaíng 30 ÷ 50 triãûu ngæåìi nhiãùm HIV. 7
1.3. NHÆÎNG ÂÀÛC ÂIÃØM VÃÖ HÇNH THAÏI VAÌ SINH LYÏ CUÍA CAÏC NHOÏM GIÅÏI VI SINH VÁÛT. 1.3.1. Hçnh thaïi vaì cáúu taûo tãú baìo caïc vi sinh váût nhán nguyãn thuyí Vi sinh váût nhán nguyãn thuyí bao gäöm: Vi khuáøn tháût (Eubacteria) vaì vi khuáøn cäø (Archaebacteria). Trong vi khuáøn tháût laûi gäöm ráút nhiãöu nhoïm khaïc nhau, chuí yãúu laì vi khuáøn (Bacteria), xaû khuáøn (Actinomycetes), vi khuáøn lam (Cyanobacteria) vaì nhoïm vi khuáøn nguyãn thuyí Micoplatma (Micoplasma), Ricketxi (Ricketsia), Clamidia (chlamydia). 1.3.1.1. Vi khuáøn Vi khuáøn coï nhiãöu hçnh thaïi, kêch thæåïc vaì sàõp xãúp khaïc nhau. Âæåìng kênh cuía pháön låïn vi khuáøn thay âäøi trong khoaíng 0,2 ÷ 2,0 µm, chiãöu daìi cå thãø khoaíng 2,0 ÷ 8,0 µm. Nhæîng hçnh daûng chuí yãúu cuía vi khuáøn laì hçnh cáöu, hçnh que, hçnh dáuú pháøy, hçnh xoàõn, hçnh coï äúng, hçnh coï såüi ÅÍ vi khuáøn hçnh cáöu (cáöu khuáøn - coccus) tuyì theo hæåïng cuía màût phàóng phán càõt vaì caïch liãn kãút maì ta coï: song cáöu khuáøn (Diplococcus), liãn cáöu khuáøn (Strepto- coccus), tæï cáöu khuáøn (Graffkya), tuû cáöu khuáøn (Staphylococcus). ÅÍ vi khuáøn hçnh que- træûc khuáøn (Bacillus); Bacterium coï thãø gàûp daûng âån, daûng âäi, daûng chuäùi ÅÍ vi khuáøn hçnh xoàõn coï daûng hçnh dáúu pháøy: pháøy khuáøn (Vibrio), hçnh xoàõn thæa (Xoàõn khuáøn- Spirillum) , hçnh xoàõn khêt (Xoàõn thãø- Spirochaetes). Ngoaìi ra, coìn coï thãø gàûp caïc hçnh daûng khaïc cuía vi khuáøn (hçnh khäúi vuäng, khäúi tam giaïc, khäiú hçnh sao ). Chi Beggiatoa vaì Saprospira coï tãú baìo näúi daìi daûng såüi, chi Caryophanon coï tãú baìo hçnh âéa xãúp läöng vaìo nhau nhæ mäüt xáu caïc âäöng xu. Tãú baìo vi khuáøn âãöu ráút nhoí vaì ráút nheû. Mäüt tè træûc khuáøn âaûi traìng Escherichia coli måïi coï 1 mg. Tiãn mao (hay läng roi) laì nhæîng såüi läng daìi, uäún khuïc, moüc åí màût ngoaìi cuía mäüt säú vi khuáøn coï taïc duûng giuïp caïc vi khuáøn naìy coï thãøí chuyãøn âäüng trong mäi træåìng loíng. Vi khuáøn di âäüng trong mäi træåìng loíng theo kiãøu naìo phuû thuäüc vaìo nhiãöu lyï do khaïc nhau, nhiãöu khi hoaìn toaìn laì ngáùu nhiãn. Cuîng khäng êt træåìng håüp laì do tçm âãún hay traïnh khoií mäüt säú yãúu täú naìo âoï. Vê duû tçm âãún nguäön thæïc àn, tçm tåïi chäù coï aïnh saïng, traïnh chäù coï hoaï cháút âäüc haûi. Vi khuáøn Gram ám (G− ) thæåìng coï khuáøn mao, giuïp vi khuáøn baïm vaìo giaï thãø (maìng nháöy cuía âæåìng hä háúp, âæåìng tiãu hoaï ). Ráút nhiãöu vi khuáøn G− coï khuáøn mao laì caïc vi khuáøn gáy bãûnh. 8
Thã únhán Khuáøn nan Riboxom Thãø áøn nháûp Tiãn mao Bao nháöy Plasmit Maìng tãú baìo cháút Thán tãú baìo a) VI KHUÁØN Gram dæång (G + ) VI KHUÁØN Gram ám (G − ) (Arthrobacter crystlopoietes) (Lewthrix mucor) Peptidoglican Peptidoglican Maìng tãú baìo cháút Maìng tãú baìo cháút Lipopoll saccarit vaì chu cháút b) c) Hçnh 1.1. Så âäö cáúu truïc tãú baìo vi khuáøn: a- Cáúu truïc tãú baìo vi khuáøn; b- Vi khuáøn G+; c- Vi khuáøn G− So våïi caïc sinh váût khaïc, vi khuáøn coï täúc âäü sinh saín cao vaì åí âiãöu kiãûn täúi æu, sæû phaït triãøn nhán âäi tãú baìo xaíy ra trong voìng 20 ÷ 30 phuït. Vi khuáøn âæåüc sæí duûng räüng raîi trong cäng nghiãûp vi sinh khi saín xuáút axit amin, vitamin, cháút baío vãû thæûc váût, laìm saûch doìng næåïc thaíi bàòng phæång phaïp sinh hoüc. Duìng vi khuáøn âãø saín xuáút caïc chãú pháøm protein tæì metan vaì hydro laì mäüt trong nhæîng hæåïng coï triãøn voüng. 1.3.1.2. Xaû khuáøn Xaû khuáøn âæåüc phán bäú ráút räüng raîi trong tæû nhiãn. Trong mäùi gam âáút noïi chung thæåìng coï trãn mäüt triãûu xaû khuáøn. Pháön låïn xaû khuáøn laì tãú baìo Gram dæång, hiãuú khê, 9
hoaûi sinh, coï cáúu taûo daûng såüi phán nhaïnh (khuáøn ti). Trong säú 8000 cháút khoaïng sinh hiãûn âaî âæåüc biãút âãún trãn thãú giåïi thç trãn 80% laì do xaû khuáøn sinh ra. Xaû khuáøn coìn âæåüc duìng âãø saín xuáút nhiãöu loaûi enzim, mäüt säú vitamin vaì axit hæîu cå. Mäüt säú êt xaû khuáøn kyñ khê hoàûc vi hiãúu khê coï thãø gáy ra caïc bãûnh cho ngæåìi, cho âäüng váût vaì cho cáy träöng. Mäüt säú xaû khuáøn (thuäüc chi Frankia) coï thãø taûo näút sáön trãn rãù mäüt säú cáy khäng thuäüc hoü âáûu vaì coï khaí nàng cäú âënh nitå. Hãû såüi cuía xaû khuáøn chia ra thaình khuáøn ti cå cháút vaì khuáøn ti khê sinh. Âæåìng kênh khuáøn ti xaû khuáøn thay âäøi trong khoaíng 0,2 ÷ 1,0 µm âãún 2 ÷ 3 µm. Âa säú xaû khuáøn coï khuáøn ti khäng coï vaïch ngàn vaì khäng tæû âæït âoaûn. Maìu sàõc cuía khuáøn ti cuía xaû khuáøn hãút sæïc phong phuï. Coï thãø coï caïc maìu tràõng, vaìng, da cam, âoí , luûc, lam, têm, náu, âen Khuáøn ti cå cháút phaït triãøn mäüt thåìi gian thç daìi ra trong khäng khê thaình nhæîng khuáøn ti khê sinh. ADN cw pm re se ri me cp Hçnh 1.2. Cáúu truïc khuáøn ti åí xaû khuáøn: cp- Tãú baìo cháút; pm- Maìng tãú baìo chátú; cw- Thaình tãú baìo; me- Mezoxom; se- Vaïch ngàn; ri- Riboxom; re: Cháút dæû træî Sau mäüt thåìi gian phaït triãøn, trãn âènh khuáøn ti khê sinh seî xuáút hiãûn caïc såüi baìo tæí. Såüi baìo tæí coï thãø coï nhiãöu loaûi hçnh daûng khaïc nhau: thàóng, læåün soïng, xoàõn, moüc âån, moüc voìng Mäüt säú xaû khuáøn coï sinh nang baìo tæí bãn trong coï chæïa caïc baìo tæí nang. Khuáøn laûc cuía xaû khuáøn ráút âàûc biãût, noï khäng trån æåït nhæ åí vi khuáøn hoàûc náúm men maì thæåìng coï daûng thä raïp, daûng pháún, khäng trong suäút, coï caïc nãúp toaí ra theo hçnh phoïng xaû , vç váûy måïi coï tãn xaû khuáøn. 10
1.3.1.3. Vi khuáøn lam Vi khuáøn lam træåïc âáy thæåìng âæåüc goüi laì taío lam (Cyanophyta). Tháût ra âáy laì mäüt nhoïm vi sinh váût nhán nguyãn thuyí thuäüc vi khuáøn tháût. Vi khuáøn lam coï khaí nàng tæû dæåîng quang nàng nhåì chæïa sàõc täú quang håüp laì cháút diãûp luûc . Quaï trçnh quang håüp cuía vi khuáøn lam laì quaï trçnh phosphoryl hoïa quang håüp phi tuáön hoaìn, giaíi phoïng oxy nhæ åí cáy xanh. Quaï trçnh naìy khaïc hàón våïi quaï trçnh phosphoryl hoaï quang håüp tuáön hoaìn khäng giaíi phoïng oxy åí nhoïm vi khuáøn kyñ khê maìu têa khäng chæïa læu huyình trong tãú baìo thuäüc bäü Rhodospirillales. Vi khuáøn lam khäng thãø goüi laì taío vç chuïng khaïc biãût ráút låïn våïi taío: Vi khuáøn lam khäng coï luûc laûp, khäng coï nhán thæûc, coï riboxom 7os, thaình tãú baìo coï chæïa peptidoglican do âoï ráút máùn caím våïi penixilin vaì lizozim. Âaûi bäü pháûn vi khuáøn lam säúng trong næåïc ngoüt vaì taûo thaình thæûc váût phuì du cuía caïc thuyí væûc. Mäüt säú phán bäú trong vuìng næåïc màûn giaìu cháút hæîu cå hoàûc trong næåïc låü. Mäüt säú vi khuáøn lam säúng cäüng sinh. Nhiãöu vi khuáøn lam coï khaí nàng cäú âënh nitå vaì coï sæïc âãö khaïng cao våïi caïc âiãöu kiãûn báút låüi, cho nãn coï thãø gàûp vi khuáøn lam trãn bãö màût caïc taíng âaï hoàûc trong vuìng sa maûc. Mäüt säú vi khuáøn lam vç coï giaï trë dinh dæåîng cao, coï chæïa mäüt sä ú hoaût cháút coï giaï trë y hoüc, laûi coï täúc âäü phaït triãøn nhanh, khoï nhiãùm taûp khuáøn vaì thêch håüp âæåüc våïi caïc âiãöu kiãûn mäi træång khaï âàûc biãût (Spirulina thêch håüp våïi pH ráút cao) cho nãn âaî âæåüc saín xuáút åí quy mä cäng nghiãûp âãø thu nháûn sinh khäúi. Vi khuáøn lam coï hçnh daûng vaì kêch thæåïc ráút khaïc nhau, chuïng coï thãø laì âån baìo hoàûc daûng såüi âa baìo. 1.3.1.4. Nhoïm vi khuáøn nguyãn thuyí Nhoïm vi khuáøn naìy coï kêch thæåïc ráút nhoí bao gäöm 3 loaûi: Micoplatma, Ricketxi vaì Clamidia. Micoplatma laì vi sinh váût nguyãn thuyí chæa coï thaình tãú baìo, laì loaûi sinh váût nhoí nháút trong sinh giåïi coï âåìi säúng dinh dæåîng âäüc láûp. Nhiãöu loaiû Micoplatma gáy bãûnh cho âäüng váût vaì ngæåìi. Micoplatma coï kêch thæåïc ngang khoaíng 150 ÷ 300 nm, sinh saín theo phæång thæïc càõt âäi. Chuïng coï thãø sinh træåíng âäüc láûp trãn caïc mäi træåìng nuäi cáúy nhán taûo giaìu dinh dæåîng, coï thãø phaït triãøn caí trong âiãöu kiãûn hiãúu khê láùn kyñ khê, nghéa laì coï caí kiãøu trao âäøi cháút oxy hoaï láùn kiãøu trao âäøi cháút lãn men. Ricketxi laì loaûi vi sinh váût nhán nguyãn thuyí G− chè coï thãø täön taûi trong caïc tãú baìo nhán tháût. Chuïng âaî coï thaình tãú baìo vaì khäng thãø säúng âäüc láûp trong caïc mäi træåìng nhán taûo. 11
Hçnh 1.3. Hçnh thaïi chung cuía vi khuáøn lam: 1- Daûng âån baìo khäng coï maìng nháöy; 2- Daûng táûp âoaìn; 3- Daûng såüi; 4- Hçnh truû, hçnh cáöu, hçnh elip (coï maìng nháöy); 5- Oscillatoria; 6- Phormidium ; 7- Lyngbya; 8- Schizothrix , Hydrocoleus ; 9- Spirulina, Arthrospira. 10- Daûng såüi coï tãú baìo dë hçnh; 11- Daûng såüi coï baìo tæí; 12- Såüi dênh våïi baìo tæí; 13-Såüi åí caïch xa baìo tæí; 14-Tãú baìo dë hçnh åí bãn caûnh såüi; 15- Nhaïnh giaí âån âäüc; 16- Nhaïnh giaí tæìng âäi mäüt; 17- Såüi phán nhaïnh thæûc;18- Phán nhaïnh åí såüi coï bao (nhaïnh måïi náøy sinh); 19- Phán nhaïnh åí såüi coï bao (nhaïnh âaî phaït triãøn); 20- Phán nhaïnh bãn; 21- Phán nhaïnh âäi; 22- Phán nhaïnh daûng chæî V ngæåüc; 23- Vi tiãøu baìo nang (nannocyst); 24- Sæû hçnh thaình ngoaûi baìo tæí; 25- Sæû hçnh thaình näüi baìo tæí; 26, 27- Hormocyst; 28- Pscudohormogenia; 29- Taío âoaûn (hormogonia); 30- Baìo tæí nghè (akinete) åí hai phêa cuía tãú baìo dë hçnh; 31- Baìo tæí nghè åí xa tãú baìo dë hçnh; 32- Gloeocapsa; 33- Lyngbya; 34- Oscillatoria; 35- Phormidium; 36- Anabaenopsis; 37- Cylindrospermum; 38- Anabaena. 12
Ricketxi coï caïc âàûc âiãøm sau: - Tãú baìo coï kêch thæåïc thay âäøi, loaûi nhoí nháút 0,25 × 1,0 µm, loaûi låïn nháút 0,6 × 1,2 µm. - Tãú baìo coï thãø hçnh que, hçnh cáöu, song cáöu, hçnh såüi - Kyï sinh bàõt buäüc trong tãú baìo caïc sinh váût nhán tháût. Váût chuí thæåìng laì caïc âäüng váût coï chán âäút nhæ ve, boü, ráûn Caïc âäüng váût nhoí beï naìy seî truyãön máöm bãûnh qua ngæåìi. - Sinh saín bàòng phæång thæïc phán càõt thaình hai pháön bàòng nhau. Clamidia laì loaûi vi khuáøn ráút beï nhoí, qua loüc, G−, kyï sinh bàõt buäüc trong tãú baìo caïc sinh váût nhán tháût. Clamidia coï mäüt chu kyì säúng ráút âàûc biãût: daûng caï thãø coï khaí nàng xám nhiãùm âæåüc goüi laì nguyãn thãø. Âoï laì loaûi tãú baìo hçnh cáöu coï thãø chuyãøn âäüng, âæåìng kênh nhoí beï (0,2 ÷ 0,5 µm). Nguyãn thãø baïm chàõc âæåüc vaìo màût ngoaìi cuía tãú baìo váût chuí vaì coï tênh caím nhiãùm cao. Nhåì taïc duûng thæûc baìo cuía tãú baìo váût chuí maì nguyãn thãø xám nháûp vaìo trong tãú baìo, pháön maìng bao quanh nguyãn thãø biãún thaình khäng baìo. Nguyãn thãø låïn dáön lãn trong khäng baìo vaì biãún thaình thuyí thãø. Thuyí thãø conì goüi laì thãø daûng læåïi, laì loaûi tãú baìo hçnh cáöu maìng moíng, khaï låïn (âæåìng kênh 0,8 ÷1,5 µm). Thuyí thãø liãn tiãúp phán càõt thaình hai pháön âãöu nhau vaì taûo thaình vi khuáøn laûc trong tãú baìo cháút cuía váût chuí. Vãö sau mäüt læåüng låïn caïc tãú baìo con naìy laûi phán hoaï thaình caïc nguyãn thãø nhoí hån næîa. Khi tãú baìo váût chuí bë phaï våî caïc nguyãn thãø âæåüc giaíi phoïng ra seî xám nhiãùm vaìo caïc tãú baìo khaïc. 1.3.2. Hçnh thaïi vaì cáúu taûo tãú baìo caïc vi sinh váût nhán tháût (eukaryote) Loaûi naìy bao gäöm caïc vi náúm (microfungi), mäüt säú âäüng váût nguyãn sinh, mäüt säú taío âån baìo. Vi námú laûi âæåüc chia thaình náúm men (yeast) vaì náúm såüi (filamentous fungi). Trong pháön naìy chè xem xeït vãö vi náúm (cuû thãø laì náúm men vaì náúm såüi). Náúm men phán bäø ráút räüng raîi trong tæû nhiãn, nháút laì trong caïc mäi træåìng coï chæïa âæåìng, coï pH tháúp (trong hoa quaí, rau dæa, máût mêa, rè âæåìng, máût ong, trong âáút ruäüng mêa, âáút væåìn cáy àn quaí, trong âáút nhiãùm dáöu moí. Loaûi náúm men nhaì maïy ræåüu, nhaì maïy bia thæåìng sæí duûng laì Saccharomyces cerevisiae, coï kêch thæåïc thay âäøi trong khoaíng 2,5 ÷10 µm × 4,5 ÷21 µm. Tuyì loaìi náúm men maì tãú baìo coï ráút nhiãöu hçnh daûng khaïc nhau. Coï loaûi náúm men coï khuáøn ti hoàûc khuáøn ti giaí. Khuáøn ti giaí chæa thaình såüi roî rãût maì chè laì nhiãöu tãú baìo näúi våïi nhau thaình chuäùi daìi. Coï loaìi coï thãø taûo thaình vaïng khi nuäi cáúy trãn mäi træåìng dëch thãø. 13
Caïc tãú baìo náúm men khi giaì seî xuáút hiãûn khäng baìo. Trong khäng baìo coï chæïa caïc enzim thuyí phán, poliphosphat, lipoit, ion kim loaûi, caïc saín pháøm trao âäøi cháút trung gian. Ngoaìi taïc duûng mäüt kho dæû træî, khäng baìo coìn coï chæïc nàng âiãöu hoaì aïp suáút tháøm tháúu cuía tãú baìo. Såüi náúm khäng coï vaïch ngàn Såüi náúm Vaïch ngàn Såüi náúm coï vaïch ngàn Hçnh 1.4. Khuáøn ti cuía náúm Hçnh 1.5. Cáúu truïc cuía tãú baìo náúm: 1- Thãø biãn; 2- Thaình tãú baìo; 3- Maìng tãú baìo; 4- Nhán tãú baìo; 5- Haût nhán; 6- Maìng nhán ; 7- Khäng baìo; 8- Maûng læåïi näüi cháút; 9- Haût dæû træî; Hçnh 1.6. Sæû náøy máöm baìo tæí âãø taûo hãû 10- Ti thãø; såüi náúm: 11- Tãú baìo cháút 1- ÅÍ náúm Coprinus sterquilinus; 2- ÅÍ náúm Lachnellula willkomii 14
Náúm men coï nhiãöu phæång thæïc sinh säi náøy nåí: Sinh saín vä tênh vaì sinh saín hæîu tênh. Náøy chäöi laì phæång phaïp sinh saín phäø biãún nháút åí náúm men. ÅÍ âiãöu kiãûn thuáûn låüi náúm men sinh säúi náøy nåí nhanh, háöu nhæ tãú baìo náúm men naìo cuîng coï chäöi. Khi mäüt chäöi xuáút hiãûn caïc enzim thuyí phán seî laìm phán giaíi pháön polisacarit cuía thaình tãú baìo laìm cho chäöi chui ra khoíi tãú baìo meû. Váût cháút måïi âæåüc täøng håüp seî âæåüc huy âäüng âãún chäöi vaì laìm chäöi phçnh to dáön lãn, khi âoï seî xuáút hiãûn mäüt vaïch ngàn giæîa chäöi våïê tãú baìo meû. Phán càõt laì hçnh thæïc sinh saín åí chi náúm men Schizosaccharomyces. Tãú baìo daìi ra, åí giæîa moüc ra vaïch ngàn chia tãú baìo ra thaình hai pháön tæång âæång nhau. Mäùi tãú baìo con coï mäüt nhán. Ráút nhiãöu loaûi náúm men âaî âæåüc æïng duûng räüng raîi trong saín xuáút: bia, ræåüu, næåïc giaíi khaït, sinh khäúi, lipit náúm men, caïc enzim, mäüt säú axit, vitamin B2, caïc axit amin. Tuy nhiãn cuîng coï khäng êt caïc náúm men coï haûi. Coï khoaíng 13 ÷ 15 loaìi náúm men coï khaí nàng gáy bãûnh cho ngæåìi vaì cho âäüng váût chàn nuäi. Náúm såüi coìn âæåüc goüi laì náúm mäúc. Chuïng phaït triãøn ráút nhanh trãn nhiãöu nguäön chæïa cháút hæîu cå khi gàûp khê háûu noïng áúm. Trãn nhiãöu váût liãûu vä cå do dênh buûi bàûm náúm mäúc váùn coï thãø phaït triãøn, sinh axit vaì laìm måì caïc váût liãûu naìy. Nhiãöu náúm såüi kyï sinh trãn ngæåìi, trãn âäüng váût, thæûc váût vaì gáy ra caïc bãûnh khaï nguy hiãøm. Nhiãöu náúm såüi sinh ra caïc âäüc täú coï thãø gáy ra bãûnh ung thæ vaì nhiãöu bãûnh táût khaïc. Trong tæû nhiãn námú såüi phán bäú ráút räüng raîi vaì tham gia têch cæûc vaìo caïc chu kyì tuáön hoaìn váût cháút, nháút laì quaï trçnh phán giaíi cháút hæîu cå âãø ì hçnh thaình cháút muìn. Ráút nhiãöu loaìi náúm såüi âæåüc æïng duûng räüng raîi trong cäng nghiãûp thæûc pháøm (laìm tæång, næåïc cháúm, náúu cäön, ræåüu sakã, axit xitric, axit gluconic ), trong cäng nghiãûp enzim , cäng nghiãûp dæåüc pháøm, saín xuáút thuäúc træì sáu sinh hoüc, kêch thêch täú sinh træåíng thæûc váût, saín xuáút sinh khäúi náúm såüi phuûc vuû chàn nuäi, saín xuáút caïc bçnh náúm giäúng âãø måí räüng nghãö träöng náúm àn caïc loaûi. Caïc náúm âãöu coï chiãöu ngang tæång tæû nhæ âæåìng kênh náúm men. Cáúu truïc cuía såüi náúm cuîng tæång tæ û nhæ cáúu truïc cuía tãú baìo náúm men. Bãn ngoaìi coï thaình tãú baìo, räöi âãún maìng tãú baìo cháút, bãn trong laì tãú baìo cháút våïi nhán phán hoaï. Maìng nhán coï cáúu taûo hai låïp vaì trãn maìng coï nhiãöu läù nhoí. Trong nhán coï haûch nhán. Bãn trong tãú baìo náúm coìn coï khäng baìo, thãø maìng biãn Âènh såüi náúm bao gäöm mäüt choïp noïn, dæåïi choïp noïn laì mäüt pháön coï thaình ráút moíng, dæåïi næîa laì pháön taûo ra thaình tãú baìo vaì dæåïi cuìng laì pháön tàng træåíng. Ngoün såüi 15
náúm tàng træåíng âæåüc laì nhåì pháön naìy.Tiãúp pháöìn dæåïi cuìng laì pháön thaình cæïng hay coìn goüi laì pháön thaình thuûc cuía såüi náúm. Bàõt âáöu tæì pháön naìy tråí xuäúng laì cháúm dæït sæû tàng træåíng cuía såüi náúm. ÅÍ pháön tàng træåíng såüi náúm chæïa âáöy nguyãn sinh cháút våïi nhiãöu nhán, nhiãöu cå quan tæí, nhiãöu enzim, nhiãöu axit nucleic. Âáy laì pháön quyãút âënh sæû tàng træåíng vaì sæû phán nhaïnh cuía såüi náúm. Khi baìo tæí náúm råi vaìo âiãöu kiãûn mäi træåìng thêch håüp noï seî náøy máöm theo caí khäng gian ba chiãöu taûo thaình hãû såüi náúm hay goüi khuáøn ty thãø. Khuáøn ty thãø coï hai loaûi: Khuáøn ty cå cháút hay khuáøn ty dinh dæåîng vaì khuáøn ty kyï sinh. Khuáøn ty cå cháút càõm sáu vaìo mäi træåìng coìn khuáøn ty kyï sinh phaït triãøn tæû do trong khäng khê. Boï giaï Caïc daûng biãún âäøi cuía hãû såüi náúm Thaình tãú baìo coï maìu xaïm Biãøu bç räùng Táöng ngoaìi Táöng trong Hçnh 1.7. Caïc daûng biãún âäøi cuía hãû såüi náúm vaì haûch náúm 1.3.3. Virut Virut thuäüc loaûi sinh váût phi tãú baìo, siãu hiãøn vi, mäùi loaûi virut chè chæïa mäüt loaûi axit nucleic. Chuïng chè kyï sinh bàõt buäüc trong caïc tãú baìo säúng, dæûa vaìo sæû hiãûp tråü cuía hãû thäúng trao âäøi cháút cuía váût chuí maì sao cheïp nucleic, täøng håüp caïc thaình pháön nhæ protein sau âoï tiãún haình làõp näúi âãø sinh saín; trong âiãöu kiãûn ngoaìi cå thãø chuïng coï thãø täön taûi láu daìi åí trong traûng thaïi âaûi phán tæí hoaï hoüc khäng säúng vaì coï hoaût tênh truyãnö nhiãùm (theo âënh nghéa cuía giaïo sæ Chu Âæïc Khaïnh åí Âaûi hoüc Phuïc Âaïn, Trung Quäúc). Tuyãût âaûi âa säú virut coï kêch thæåïc ráút nhoí, coï thãø loüt qua caïc nãön loüc vi khuáøn. 16
Virut chæa coï cáúu taûo tãú baìo, mäùi virut âæåüc goi laì haût virut . Thaình pháön chuí yãúu cuía haût virut laì axit nucleic (AND hay ARN) âæåüc bao quanh båíi mäüt voí protein. Axit nucleic nàòm åí giæîa haût virut taûo thaình loîi hay gen cuía virut. Protein bao boüc bãn ngoaìi loîi taûo thaình mäüt voí goüi laì capsit. Capsit mang caïc thaình pháön khaïng nguyãn vaì coï taïc duûng baío vãû loîi nucleic. Capsit cáúu taûo båíi caïc âån vë phuû goüi laì haût capsit hay capsome. Loîi vaì voí häüp laûi taûo thaình mäüt nucleocapsit, âoï laì kãút cáúu cå baín cuía moüi virut. Mäüt säú virut coï cáúu taûo khaï phæïc taûp, bãn ngoaìi capsit coìn coï mäüt maìng bao coï baín cháút laì lipit hay lipoprotein. Luïc tãú baìo nhiãùm virut, dæåïi kênh hiãøn vi quang hoüc coï thãø tháúy mäüt âaïm låïn caïc haût virut táûp håüp laûi våïi nhau taûo ra caïc thãø bao haìm. Caïc virut kyï sinh trãn ngæåìi hoàûc trãn caïc loaìi âäüng váût, thæûc váût, vi sinh váût coï êch âäúi våïi ngæåìi thæåìng laì caïc virut coï haûi. Ngæåüc laûi cuîng coï mäüt säú virut coï êch âoï laì caïc loaûi virut kyï sinh trãn cän truìng vaì caïc âäüng váût coï haûi khaïc, coí daûi vaì caïc thæûc váût coï haûi khaïc, caïc vi sinh váût gáy bãûnh cho ngæåìi vaì caïc âäüng váût chàn nuäi. 1.4. DINH DÆÅÎNG CUÍA VI SINH VÁÛT 1.4.1. Thaình pháön tãú baìo vaì dinh dæåîng cuía vi sinh váût Caïc cháút dinh dæångî âäúi våïi vi sinh váût laì báút kyì cháút naìo âæåüc vi sinh váût háúp thuû tæì mäi træåìng xung quanh vaì âæåüc chuïng sæí duûng laìm nguyãn liãûu âãø cung cáúp cho quaï trçnh sinh täøng håüp taûo ra caïc thaình pháön cuía tãú baìo hoàûc âãø cung cáúp cho quaï trçnh trao âäøi nàng læåüng. Quaï trçnh háúp thuû caïc cháút dinh dæåîng âãø thoaí maîn moüi nhu cáöu sinh træåíng vaì phaït triãøn âæåüc goüi laì quaï trçnh dinh dæåîng. Cháút dinh dæåîng phaíi laì nhæîng håüp cháút coï tham gia vaìo caïc quaï trçnh trao âäøi cháút näüi baìo. Thaình pháön hoaï hoüc cuía tãú baìo vi sinh váût quyãút âënh nhu cáöu dinh dæåîng cuía chuïng. Thaình pháön hoaï hoüc cuaí caïc cháút dinh dæåîng âæåüc cáúu taûo tæì caïc nguyãn täú C, H, O, N, caïc nguyãn täú khoaïng âa vaì vi læåüng. Læåüng caïc nguyãn täú chæïa åí caïc vi sinh váût khaïc nhau laì khäng giäúng nhau. Trong caïc âiãöu kiãûn nuäi cáúy khaïc nhau, tæång æïng våïi caïc giai âoaûn phaït triãøn khaïc nhau, læåüng caïc nguyãn täú chæïa trong cuìng mäüt loaìi vi sinh váût cuîng khäng giäúng nhau. Trong tãú baìo vi sinh váût caïc håüp cháút âæåüc phán thaình hai nhoïm låïn: (1) næåïc vaì caïc muäúi khoaïng; (2) caïc cháút hæîu cå. Næåïc vaì muäúi khoaïng. Næåïc chiãúm âãún 70 ÷ 90 % khäúi læåüng cå thãø vi sinh váût. Pháön næåïc coï thãø tham gia vaìo quaï trçnh trao âäøi cháút cuía vi sinh váût âæåüc goüi laì næåïc tæû 17
do. Âa pháön næåïc trong vi sinh váût âãöu åí daûng næåïc tæû do. Næåïc kãút håüp laì pháön næåïc liãn kãút våïi caïc håüp cháút hæîu cå cao phán tæí trong tãú baìo. Næåïc liãn kãút máút khaí nàng hoaì tan vaì læu âäüng. Muäúi khoaïng chiãúm khoaíng 2 ÷ 5 % khäúi læåüng khä cuía tãú baìo. Chuïng thæåìng täön taûi dæåïi caïc daûng muäúi sunfat, phosphat, cacbonat, clorua Trong tãú baìo chuïng thæåìng åí daûng caïc ion. Caïc ion trong tãú baìo vi sinh váût luän luän täön taûi åí nhæîng tyí lãû nháút âënh, nhàòm duy trç âäü pH vaì aïp suáút tháøm tháúu thêch håüp cho tæìng loaûi vi sinh váût. Cháút hæïu cå trong tãú baìo vi sinh váût chuí yãúu âæåüc cáúu taûo båíîi caïc nguyãn tä:ú C, H, O, N, P, S Riãng caïc nguyãn täú C, H, O, N chiãúm tåïi 90 ÷ 97% toaìn bäü cháút khä cuía tãú baìo. Âoï laì caïc nguyãn täú chuí yãúu cáúu taûo nãn protein, axit nucleic, lipit, hydrat- cacbon. Trong tãú baìo vi khuáøn caïc håüp cháút âaûi phán tæí chè chiãúm 3,5% , coìn caïc ion vä cå chè coï 1%. Vitamin cuîng coï sæû khaïc nhau ráút låïn vãö nhu cáöu cuía vi sinh váût. Coï nhæîng vi sinh váût tæû dæåîng cháút sinh træåíng, chuïng coï thãø tæû täøng håüp ra caïc vitamin cáön thiãút. Nhæng cuîng coï nhiãöu vi sinh váût dë dæåîng cháút sinh træåíng, chuïng âoìi hoíi phaíi cung cáúp nhiãöu loaûi vitamin khaïc nhau våïi liãöu læåüng khaïc nhau. 1.4.2. Nguäön thæïc àn cacbon cuía vi sinh váût Càn cæï vaìo nguäön thæïc àn cacbon ngæåìi ta chia sinh váût thaình caïc nhoïm sinh lyï tæû dæåîng vaì dë dæåîng. Tuyì nhoïm vi sinh váût maì nguäön caïcbon âæåüc cung cáúp coï thãø laì caïc cháút vä cå (CO2, NaHCO3, CaCO3 ) hoàûc cháút hæîu cå. Giaï trë dinh dæåîng vaì khaí nàng háúp thuû caïc nguäön thæïc àn khaïc nhau phuû thuäüc vaìo hai yãúu täú: mäüt laì thaình pháön hoaï hoüc vaì tênh cháút sinh lyï cuía nguäön thæïc àn naìy, hai laì âàûc âiãøm sinh lyï cuía tæìng loaûi vi sinh váût. Thæåìng sæí duûng âæåìng laìm nguäön cacbon khi nuäi cáúy pháön låïn caïc vi sinh váût dë dæåîng. Trong caïc mäi træåìng chæïa tinh bäüt træåïc hãút phaíi tiãún haình häö hoaï tinh bäüt åí nhiãût âäü 60 ÷ 700C, sau âoï âun säi räöi måïi âæa âi khæí truìng. Xenluloza âæåüc âæa vaìo caïc mäi træåìng nuäi cáúy vi sinh váût phán giaíi xenluloza dæåïi daûng giáúy loüc, bäng hoàûc caïc daûng xenluloza . Khi sæí duûng lipit, parafin, dáöu moí laìm nguäön caïcbon nuäi cáúy mäüt säú loaìi vi sinh váût, phaíi thäng khê maûnh âãø taûo tæìng gioüt nhoí âãø coï thãø tiãúp xuïc âæåüc våïi thaình tãú baìo cuía vi sinh váût. Caïc håüp cháút hæîu cå chæïa caí C vaì N (pepton, næåïc thët, næåïc chiãút ngä, næåïc chiãút náúm men, næåïc chiãút âaûi maûch, næåïc chiãút giaï âáûu ) coï thãø sæí duûng væìa laìm nguäön C 18
væìa laìm nguäön N âäúi våïi vi sinh váût. Trong cäng nghiãûp lãn men, rè âæåìng laì nguäön cacbon reí tiãön vaì ráút thêch håüp cho sæû phaït triãøn cuía nhiãöu loaûi vi sinh váût khaïc nhau. 1.4.3. Nguäön thæïc àn nitå cuía vi sinh váût + Nguäön nitå dãù háúp thuû nháút âäúi våïi vi sinh váût laì NH3 vaì NH 4 . Muäúi nitrat laì nguäön thæïc àn nitå thêch håüp âäúi våïi nhiãöu loaûi taío, náúm såüi vaì xaû khuáøn nhæng êt thêch håüp âäúi våïi nhiãöu loaûi náúm men vaì vi khuáøn. Thæåìng sæí duûng muäúi NH4NO3 âãø laìm nguäön nitå cho nhiãöu loaûiû vi sinh váût. Nguäön nitå dæû træî nhiãöu nháút trong tæû nhiãn chênh laì nguäön khê nitå tæû do (N2) trong khê quyãøn. Vi sinh váût coìn coï khaí nàng âäöng hoaï ráút täút nitå chæïa trong caïc thæïc àn hæîu cå. Nguäön nitå hæîu cå thæåìng âæåüc sæí duûng âãø nuäi cáúy vi sinh váût laì pepton loaûi chãú pháøm thuyí phán khäng triãût âãø cuía mäüt nguäön protein naìo âáúy. Nhu cáöu vãö axit amin cuía caïc loaûi vi sinh váût khaïc nhau laì ráút khaïc nhau. 1.4.4. Nguäön thæïc àn khoaïng cuía vi sinh váût Khi taûo caïc mäi træåìng täøng håüp (duìng nguyãn liãûu laì hoaï cháút) bàõt buäüc phaíi bäø sung âuí caïc nguyãn täú khoaïng cáön thiãút. Näöng âäü cáön thiãút cuía tæìng nguyãn täú vi læåüng trong mäi træåìng thæåìng chè vaìo khoaíng 10-6÷ 10-8 M. Nhu cáöu khoaïng cuía vi sinh váût cuîng khäng giäúng nhau âäúi våïi tæìng loaìi, tæìng giai âoaûn phaït triãøn. 1.4.5. Nhu cáöu vãö cháút sinh træåíng cuía vi sinh váût Mäüt säú vi sinh váût muäún phaït triãøn cáön phaíi âæåüc cung cáúp nhæîng cháút sinh træåíng thêch håüp naìo âoï. Âäúi våïi vi sinh váût cháút sinh træåíng laì mäüt khaïi niãûm ráút linh âäüng. Cháút sinh træåíng coï yï nghéa nháút laì nhæîng cháút hæîu cå cáön thiãút cho hoaût âäüng säúng cuía mäüt loaìi vi sinh váût naìo âoï khäng tæû täøng håüp âæåüc ra chuïng tæì caïc cháút khaïc. Nhæ váûy nhæîng cháút âæåüc coi laì cháút sinh træåíng cuía loaûi vi sinh váût naìy hoaìn toaìn coï thãø khäng phaií laì cháút sinh træåíng âäúi våïi mäüt loaûi vi sinh váût khaïc. Thäng thæåìng caïc cháút âæåüc coi laì caïc cháút sinh træåíng âäúi våïi mäüt loaûi vi sinh váût naìo âoï coï thãø laì mäüt trong caïc cháút sau âáy: caïc gäúc kiãöm purin, pirimidin vaì caïc dáùn xuáút cuía chuïng, caïc axit beïo vaì caïc thaình pháön cuía maìng tãú baìo, caïc vitamin thäng thæåìng 1.5. SINH TRÆÅÍNG VAÌ PHAÏT TRIÃØN CUÍA VI SINH VÁÛT Sinh træåíng laì sæû tàng kêch thæåïc vaì khäúi læåüng cuía tãú baìo, coìn phaït triãøn (hoàûc sinh saín) laì sæû tàng säú læåüng tãú baìo. 19
Khi noïi vãö sinh træåíng vaì phaït triãøn cuía vi khuáøn tæïc laì âãö cáûp tåïi sinh træåíng vaì phaït triãøn cuía mäüt säú læåüng låïn tãú baìo cuía cuìng mäüt loaìi. Do tãú baìo vi khuáøn quaï nhoí nãn viãûc nghiãn cæïu chuïng gàûp nhiãöu khoï khàn. Sæû tàng säú læåüng khäng phaíi bao giåì cuîng diãùn ra cuìng våïi sæû tàng sinh khäúi. Vç váûy cáön phaíi phán biãût caïc thäng säú vaì hàòng säú khaïc nhau khi xaïc âënh säú læåüng vaì khäúi læåüng vi khuáøn. Baíng 1.1. Caïc thäng säú vaì hàòng säú sæí duûng khi xaïc âënh säú læåüng vaì khäúi læåüng vi khuáøn Caïc thäng säú cáön xaïc âënh Säú læåüng vi khuáøn Khäúi læåüng vi khuáøn Âån vë thãø têch Näöng âäü vi khuáøn (säú tãú Máût âäü vi khuáøn (sinh khäúi baìo/ ml) khä/ ml) Säú láön tàng âäi sau mäüt âån vë Hàòng säú täúc âäü phán chia Hàòng säú täúc âäü sinh træåíng µ thåìi gian C (h−1) (h−1) Thåìi gian cáön thiãút cho sæû tàng Thåìi gian thãú hãû g (h) Thåìi gian tàng âäi (h) âäi Tuyì theo tênh cháút thay âäøi cuía hãû vi khuáøn coï hai phæång phaïp nuäi cáúy vi khuáøn cå baín: nuäi cáúy ténh vaì nuäi cáúy liãn tuûc.Trong vi sinh váût hoüc khi noïi âãún sinh træåíng laì noïi âãún sæû sinh træåíng cuía caí quáön thãø. Dæåïi âáy chuïng ta khaío saït máùu thê nghiãûm lê tæåíng âãø theo doîi sæû sinh træåíng vaì phaït triãøn cuía vi khuáøn. Nãúu säú tãú baìo ban âáöu laì No thç sau n láön phán chia säú tãú baìo täøng cäüng laì N: n N = N o ⋅ 2 (1.1) Giaï trë n (säú thãú hãû) coï thãø tênh nhåì logarit tháûp phán: log N = log N o + n log 2 1 n = ()logN − logN (1.2) log2 o Thåìi gian thãú hãû (g) âæåüc xaïc âënh theo cäng thæïc : t t −t g = = log2 2 1 (1.3) n logN − logN o trong âoï: t laì thåìi gian vi khuáøn phán chia n láön; t2 − t1 biãøu thë sæû sai khaïc giæîa thåìi gian âáöu (t1) vaì thåìi gian cuäúi (t2), h. Hàòng säú täúc âäü phán chia: 1 n 1 logN − logN C = = = ⋅ o (1.4) g t log2 t 2 −t1 20
Roî raìng, thåìi gian thãú hãû caìng ngàõn, vi khuáøn sinh træåíng vaì sinh saín caìng nhanh. n Vç C = nãn n = Ct (1.5) t Thay giaï trë cuía n vaìo phæång trçnh (1.1), ta coï: Ct N = N o ⋅ 2 (1.6) Hàòng säú täúc âäü phán chia C phuû thuäüc vaìo mäüt säú âiãöu kiãûn: loaìi vi khuáøn, nhiãût âäü nuäi cáúy, mäi træåìng nuäi cáúy. Nhæng khäng phaíi bao giåì sinh træåíng cuîng diãùn ra song song våïi sinh saín, vç váûy khi nghiãn cæïu âäüng hoüc trong quaï trçnh nuäi cáúy liãn tuûc thæåìng theo doîi sinh træåíng vaì sinh saín cuía quáön thãø vi khuáøn bàòng mäüt tiãu chuáøn khaïc. Thay cho hàòng säú täúc âäü phán chia (C) åí âáy chuïng ta duìng hàòng säú täúc âäü sinh træåíng (µ). Nhæ váûy trong mäüt khoaíng thåìi gian dt âaî coï mäüt sæû tàng dX cuía sinh khäúi vi khuáøn tyí lãû våïi X vaì µ. Nghéa laì: dX = µ ⋅ X (1.7) dt 1 dt = ⋅ dX µ ⋅ X Têch phán phæång trçnh trong giåïi haûn (Xo, X) vaì (0, t), ta coï: µt X = X o ⋅e (1.8) ÅÍ âáy Xo laì læåüng sinh khäúi ban âáöu. ln X − ln X Vç µ = o t Vaì chuyãøn sang logarit tháûp phán (lgX − lgX ) µ = 2,302 o (1.9) t 2 − t1 Nãúu læåüng sinh khäúi (Xo, X) biãøu thë bàòng säú tãú baìo (No, N) ta seî xaïc âënh âæåüc mäúi quan hãû qua laûi giæîa hàòng säú täúc âäü sinh træåíng (µ) , hàòng säú täúc âäü phán chia (C) vaì thåìi gian thãú hãû (g). Kãút håüp caïc phæång trçnh (1.4) vaì (1.9), ta coï : 0,69 µ = 0,69C = (1.10) g 1.5.1. Sinh træåíng vaì phaït triãøn cuía vi khuáøn trong âiãöu kiãûn nuäi cáúy ténh Phæång phaïp nuäi cáúy maì trong suäút thåìi gian âoï ngæåìi ta khäng bäø sung thãm 21
cháút dinh dæåîng vaì cuîng khäng loaûi boí saín pháøm cuäúi cuìng cuía sæû trao âäøi cháút goüi laì nuäi cáúy ténh (quáön thãø tãú baìo bë giåïi haûn trong mäüt khoaíng thåìi gian nháút âënh). Sæû sinh træåíng trong mäüt “hãû thäúng âäüng” nhæ váûy tuán theo nhæîng quy luáût bàõt buäüc [theo caïc pha lag (pha måí âáöu), pha log, pha äøn âënh vaì pha tæí vong]. 1.5.1.1. Pha lag Pha naìy tênh tæì luïc bàõt âáöu cáúy log N 2 1 2 âãún khi vi khuáøn âaût âæåüc täúc âäü sinh træåíng cæûc âaûi. Trong pha lag vi khuáøn chæa phán chia nhæng thãø têch vaì khäúi læåüng tãú baìo tàng lãn roî rãût do quaï log2Ni trçnh täøng håüp caïc cháút træåïc hãút laì caïc = log2Nr håüp cháút cao phán tæí (protein, enzim, axit nucleic) diãùn ra maûnh meî. h t Âäü daìi cuía pha lag phuû thuäüc o t1 ti tr træåïc hãút vaìo tuäøi cuía äúng giäúng vaì Hçnh 1.8 .Âäö thë biãøu diãùn pha lag: thaình pháön mäi træåìng. Thæåìng tãú baìo 1- Âæåìng thàóng lyï tæåíng; caìng giaì thç pha lag caìng daìi. 2- Âæåìng thàóng thæûc tãú; Viãûc tçm hiãøu âäü daìi cuía pha lag (r- Thæûc tãú; i- Lyï tæåíng) laì cáön thiãút trong viãûc phaïn âoaïn âàûc tênh cuía vi khuáøn vaì tênh cháút cuía mäi træåìng. Âãø thuáûn tiãûn cho viãûc tênh toaïn ngæåìi ta chuyãøn caïc phæång trçnh naìy thaình caïc phæång trçnh âæåìng thàóng bàòng caïch sæí duûng logarit: lnN = Ct ln2 + lnN o = = µt + lnN o Vaì log 2N = µ log 2e + log 2N o = = Ct + log 2N o Pha lag âæåüc coi nhæ laì khoaíng caïch thåìi gian giæîa âæåìng thàóng thæûc nghiãûm (hoàûc thæûc tãú) vaì âæåìng thàóng lyï tæåíng song song våïi noï khi maì vi khuáøn, giaí duû khäng phaíi traíi qua pha lag. Goüi thåìi gian cuía pha lag laì TL, ta coï : TL = t r −t i = = t1 −t o (1.11) Phæång trçnh cuía âæåìng thàóng lyï tæåíng laì: logN i = Ct i + logN 0 22
Vç: logN i = logN r Coï thãø viãút: logN r = Ct i + logN o logN r − logN o = Ct i logN − logN t = r o i C Thay giaï trë cuía ti vaìo phæång trçnh (11), ta coï : logN − logN TL = t − r o r C Nhæ váûy trong vuìng sinh tæåíng logarit ,chè cáön choün mäüt giaï trë tr thêch håüp vaì nãúu biãút âæåüc giaï trë Nr tæång æïng cuìng våïi hàòng säú täúc âäü phán chia C, ta coï thãø tênh âæåüc âäü daìi cuía pha lag TL . Tuy nhiãn thåìi gian váût lyï (h) khäng phaíi laì giaï trë âo thêch håüp cuía pha lag. Vç váûy ngæåìi ta thæåìng âo pha lag bàòng âån vë thåìi gian sinh hoüc nhæ thåìi gian tàng gáúp âäi, thåìi gian thãú hãû, hàòng säú täúc âäü sinh træåíng. Biãút thåìi gian thãú hãû (g) ta coï thãø xaïc âënh âäü daìi thåìi gian cuía pha lag (TL) gáúp máúy láön thåìi gian thãú hãû. Âaûi læåüng naìy goüi laì lag sinh træåíng. Coï ráút nhiãöu yãúu täú aính hæåíng âãún pha lag, nhæng ba yãúu täú âaïng chuï yï nháút gäöm: tuäøi cáúy giäúng, læåüng cáúy giäúng (trong cäng nghiãûp lãn men, tyí lãû cáúy giäúng thæåìng åí mæïc 1/10) vaì thaình pháön mäi træåìng. 1.5.1.2. Pha log Trong pha naìy vi khuáøn sinh træåíng vaì phaït triãøn theo luyî thæìa, nghéa laì sinh khäúi ct µt vaì säú læåüng tãú baìo tàng theo phæång trçnh: N = No.2 hay X = Xo.C . Trong pha naìy kêch thæåïc cuía tãú baìo, thaình pháön hoaï hoüc, hoaût tênh sinh lyï khäng thay âäøi theo thåìi gian. Nãúu láúy truûc tung laì logarit cuía säú tãú baìo thç âæåìng biãøu diãùn sinh træåíng theo luyî thæìa cuía vi khuáøn seî laì âæåìng thàóng. Vç pha sinh træåíng theo luyî thæìa cuía vi khuáøn âæåüc biãøu diãùn bàòng sæû phuû thuäüc theo âæåìng thàóng giæîa thåìi gian vaì logarit cuía säú tãú baìo nãn pha naìy âæåüc goüi laì pha logarit. Thæåìng duìng logarit cå säú 2 laì thêch håüp hån caí vç sæû thay âäøi mäüt âån vë cuía log2 trãn truûc tung chênh laì sæû tàng âäi säú læåüng vi khuáøn vaì thåìi gian cáön âãø tàng mäüt âån vë cuía log2 laûi laì thåìi gian thãú hãû. Thåìi gian thãú hãû (hoàûc thåìi gian tàng âäi) g, hàòng säú täúc âäü phán chia C vaì hàòng säú täúc âäü sinh træåíng µ laì ba thäng säú quan troüng cuía pha log. Caïc hàòng säú C vaì µ coï 23
thãø tênh âæåüc tæì phæång trçnh: log X − log X µ = 2 2 2 1 log 2e()t 2 −t1 Trong âiãöu kiãûn thê nghiãûm coï thãø âiãöu chènh sao cho täúc âäü sinh træåíng cuía vi khuáøn chè máùn caím, nghéa laì chè phuû thuäüc vaìo mäüt yãúu täú. Trong træåìng håüp nhæ váûy yãúu täú âaî cho laì yãúu täú haûn chãú täúc âäü sinh træåíng. Cháút dinh dæåîng haûn chãú coï thãø laì âæåìng, axit amin, cháút vä cå. Mäúi quan hãû giæîa caïc hàòng säú C vaì µ våïi näöng âäü cháút dinh dæåîng haûn chãú âæåüc biãøu diãùn qua caïc phæång trçnh: [S ] C = C max K S + []S [S ] Vaì µ = µmax K S + []S trong âoï: Cmax vaì µmax - hàòng säú täúc âäü phán chia vaì hàòng säú täúc âäü sinh træåíng cæûc âaûi; KS - hàòng säú baîo hoaì vaì [S] laì näöng âäü cháút dinh dæåîng haûn chãú. 1.5.1.3. Pha äøn âënh Trong pha naìy quáön thãøí vi khuáøn åí traûng thaïi cán bàòng âäüng hoüc. Säú tãú baìo måïi sinh ra bàòng säú tãú baìo cuî chãút âi. Kãút quaí laì säú tãú baìo vaì caí sinh khäúi khäng tàng cuîng khäng giaím. Nguyãn nhán täön taûi cuía pha äøn âënh laì do sæû têch luyî caïc saín pháøm âäüc cuía trao âäøi cháút vaì viãûc caûn kiãût cháút dinh dæåîng. Sæû tàng sinh khäúi täøng cäüng tyí lãû thuáûn våïi näöng âäü ban âáöu cuía cháút dinh dæåîng haûn chãú. G = K.C trong âoï: G - âäü tàng sinh khäúi täøng cäüng; C - näöng âäü ban âáöu cuía cháút dinh dæåîng haûn chãú; K - hàòng säú hiãûu suáút: G K = C Hàòng säú hiãûu suáút K thæåìng âæåüc biãøu thë bàòng säú miligam cháút khä âäúi våïi 1 mg cháút dinh dæåîng. Âäúi våïi caïc loaûi âæåìng, K thæåìng dao âäüng trong khoaíng tæì 0,20 âãún 0,30 nghéa laì tæì 100 g âæåìng âæåüc taûo thaình 20 ÷ 30 mg khäúi læåüng khä cuía tãú baìo. Læåüng sinh khäúi âaût âæåüc trong pha äøn âënh goüi laì hiãûu suáút hoàûc saín læåüng. Saín læåüng 24
phuû thuäüc vaìo tênh cháút vaì säú læåüng caïc cháút dinh dæåîng sæí duûng vaì vaìo âiãöu kiãûn nuäi cáúy. Âoï laì sæû sai khaïc giæîa säú læåüng vi khuáøn cæûc âaûi vaì khäúi læåüng vi khuáøn ban âáöu (hçnh 1.9 ): Xε = Xmax − Xo Tyí lãû saín læåüng cuía tãú baìo âäúi våïi læåüng cå cháút tiãu duìng coï yï nghéa ráút quan troüng. Nãúu biãøu thë caí hai âaûi luåüng thaình âån vë khäúi læåüng vaì seî goüi tyí lãû naìy (X/S) laì hãû säú kinh tãú (Y). Nãúu tênh saín læåüng ra logX logX gam vaì cå cháút tiãu duìng ra mol thç âæåüc max goüi laì hãû säú kinh tãú mol (Ym). Nãúu biãút con âæåìng phán huyí cå cháút âaî cho vaì logX hiãûu suáút ATP do kãút quaí cuía sæû phán huyí logXo naìy, coï thãø tênh âæåüc sinh khäúi vi khuáøn t (gam) âäúi våïi 1 mol ATP. Ta goüi âoï laì hãû Hçnh 1.9 .Tênh saín læåüng cuía säú nàng læåüng (YATP). vi khuáøn 1.5.1.4. Pha tæí vong Trong pha naìy säú læåüng tãú baìo coï khaí nàng säúng giaím theo luyî thæìa. Chæa coï mäüt quy luáût chung cho pha tæí vong. Sæû chãút cuía tãú baìo coï thãø nhanh hay cháûm, coï liãn quan âãún sæû tæû phán hay khäng tæû phán. Trong træåìng håüp mäi træåìng têch luîy caïc axit laì nguyãn nhán laìm chãút tãú baìo tæång âäúi roî thç näöng âäü cháút dinh dæåîng tháúp dæåïi mæïc cáön thiãút vaì háûu quaí laì giaím hoaût tênh trao âäøi cháút, phán huyí dáön dáön caïc cháút dæû træî vaì cuäúi cuìng dáùn âãún sæû chãút haìng loaût cuía tãú baìo. Ngoaìi âàûc tênh cuía baín thán chuíng vi sinh váût, tênh cháút cuía caïc saín pháøm trao âäøi cháút têch luyî laiû cuîng aính hæåíng âãún tiãún trçnh cuía pha tæí vong. 1.5.2. Sinh træåíng vaì phaït triãøn cuía vi khuáøn trong quaï trçnh nuäi cáúy liãn tuûc Trong thæûc tiãøn saín xuáút cáön cung cáúp cho vi sinh váût nhæîng âiãöu kiãûn äøn âënh âãø trong mäüt thåìi gian daìi chuïng váùn coï thãø sinh træåíng trong pha log. Dé nhiãn åí mäüt mæïc âäü naìo âoï coï thãø cáúy chuyãön tãú baìo nhiãöu láön vaìo mäi træåìng dinh dæåîng måïi. Âån giaín hån nãn âæa liãn tuûc mäi træåìng dinh dæåîng måïi vaìo bçnh nuäi cáúy vi khuáøn âäöng thåìi loaûi khoíi bçnh mäüt læåüng tæång æïng dëch vi khuáøn. Âáy chênh laì cå såí cuía phæång phaïp nuäi cáúy liãn tuûc trong caïc thiãút bë nuäi cáúy liãn tuûc. Giaí sæí coï mäüt bçnh nuäi cáúy trong âoï vi khuáøn âang sinh træåíng, phatï triãøn. Liãn tuûc bäø sung vaìo bçnh mäi træåìng måïi coï thaình pháön khäng âäøi. Thãø têch bçnh nuäi cáúy khäng âäøi, nghéa laì læåüng mäi træåìng âæåüc bäø sung cán bàòng våïi læåüng mäi træåìng âi ra cuìng täúc âäü. 25
Goüi thãø têch bçnh laì V (lêt), täúc âäü doìng mäi træåìng âi vaìo laì f (lêt/hì) thç täúc âäü pha loaîng (hãû säú pha loaîng) D seî laì f/V. Âaûi læåüng D biãøu thë sæû thay âäøi thãø têch sau 1 giåì. Nãúu vi khuáøn khäng sinh træåíng vaì phaït triãøn, chuïng seî bë ruït khoíi bçnh nuäi cáúy våïi täúc âäü: dx V − = − = DX dt trong âoï : X - laì sinh khäúi tãú baìo, g/l. Täúc âäü sinh træåíng cuía quáön thãø vi khuáøn trong bçnh âæåüc biãøu diãùn båíi phæång trçnh: dx V + = = µX dt Täúc âäü thay âäøi cuäúi cuìng (tàng hoàûc giaím) máût âäü vi khuáøn trong nuäi cáúy liãn tuûc laì sæû sai khaïc giæîa täúc âäü tàng V + vaì täúc âäü giaím V − : dx V =V + −V − = = ()µ − D X dt Nãúu µ > D thç giaï trë V = dx/dt coï giaï trë dæång, nghéa laì máût âäü vi khuáøn trong bçnh tàng, ngæåüc laûi nãúu µ < D, V seî coï giaï trë ám vaì máût âäü vi khuáøn trong bçnh giaím. Trong træåìng håüp âàûc biãût µ = D, ta coï V = 0, nghéa laì máût âäü tãú baìo khäng tàng khäng giaím theo thåìi gian, quáön thãø vi khuáøn åí traûng thaïi cán bàòng âäüng hoüc. Nãúu bçnh thê nghiãûm coï thiãút bë duy trç sao cho µ luän luän bàòng D, ta seî thu âæåüc quáön thãø vi khuáøn sinh træåíng vaì phaït triãøn theo luyî thæìa thæåìng xuyãn åí máût âäü tãú baìo khäng âäøi vaì khäng phuû thuäüc vaìo thåìi gian. Trong træåìng håüp nhæ váûy khäng nhæîng kêch thæåïc trung bçnh cuía tãú baìo maì caí mäi træåìng nuäi cáúy âãöu khäng âäøi vaì khäng phuû thuäüc vaìo thåìi gian. Âiãöu naìy, mäüt màût taûo âiãöu kiãûn cho viãûc nghiãn cæïu sinh træåíng vaì sinh lyï cuía tãú baìo vi khuáøn, màûc khaïc caíi thiãûn quaï trçnh saín xuáút sinh khäúi vi sinh váût åí quy mä cäng nghiãûp. Nuäi cáúy ténh âæåüc coi nhæ hãû thäúng âoïng, quáön thãø tãú baìo sinh træåíng trong âoï phaíi traíi qua caïc pha måí âáöu, logarit, äøn âënh vaì tæí vong. Mäùi pha sinh træåíng âæåcü âàûc træng båíi nhæîng âiãöu kiãûn nháút âinh. Viãûc tæû âäüng hoaï caïc pha laì khoï thæûc hiãûn. Nuäi cáúy liãn tuûc, traïi laûi, laì hãû thäúng måí coï khuynh hæåïng dáùn âãún viãûc thiãút láûp mäüt cán bàòng âäüng hoüc. Yãúu täú thåìi gian åí âáy, trong phaûm vi nháút âënh, bë loaûi træì. Tãú baìo âæåüc cung cáúp nhæîng âiãöu kiãûn khäng âäøi, nhåì viãûc âiãöu chènh tæû âäüng. Coï thãø biãøu thë bàòng toaïn hoüc quaï trçnh nuäi cáúy liãn tuûc mäüt caïch âån giaín nhæ sau: 26
⎛ dx ⎞ ⎛ dx ⎞ V ⋅ ⎜ ⎟ = QX o −QX +V ⎜− ⎟ ⎝ dt ⎠ ⎝ dt ⎠G V - thãø têch dëch nuäi, l. Q - hãû säú doìng chaíy, l/ h. G - biãøu thë tàng træåíng. ⎛ dx ⎞ ⎛ ds ⎞ V ⋅⎜ ⎟ = QS o −QS +V ⎜− ⎟ ⎝ dt ⎠ ⎝ dt ⎠C C - biãøu thë tiãu hao. ⎛ ⎞ ⎜ ⎟ ⎛ ds ⎞ −1 ⎛ 1 dx ⎞ −1 Båíi vç − ⎜ ⎟ = ⎜ ⎟ ⋅⎜ ⋅ ⎟X = µX ⎝ dt ⎠ ⎜ dx ⎟ ⎝ X dt ⎠ Y C ⎜ ⎟ X S ⎝ dt ⎠ Yx/S = g sinh khäúi/ g cå cháút. ds Thay thãú vaìo vaì coi = 0 , ta coï : dt dx X Y X S = = ds S 0 − S ÅÍ traûng thaïi äøn âënh, hiãûu suáút sinh træåíng coï thãø biãøu âaût bàòng læåüng sinh khäúi X vaì näöng âäü cå cháút S. Theo mä hçnh cuía Monod thç: S µ = D = µm K + S S ⎛ D ⎞ S = K S ⎜ ⎟ ⎝ µm − D ⎠ Thay thãú vaìo cäng thæïc tênh YX/S, ta coï: ⎡ ⎛ D ⎞⎤ X =Y X S ()S o − S =Y X S ⎢S o − K S ⎜ ⎟⎥ ⎣ ⎝ µm − D ⎠⎦ Suy ra âån vë thåìi gian âãø thu âæåüc sinh khäúi laì: ⎡ ⎛ D ⎞⎤ D x = DY X S ⎢S o − K S ⎜ ⎟⎥ ⎣ ⎝ µm − D ⎠⎦ Âäöng thåìi coï thãø biãút âæåüc luïc: ⎛ k ⎞ = µ ⎜1− S ⎟ thç laì sinh khäúi cæûc âaûi. D m m⎜ ⎟ DX ⎝ k S + S o ⎠ 27
Chæång 2 CAÏC SÅ ÂÄÖ THIÃÚT BË - DUÛNG CUÛ SAÍN XUÁÚT CAÏC SAÍN PHÁØM TÄØNG HÅÜP TÆÌ PHÆÅNG PHAÏP VI SINH VÁÛT Caïc så âäö cäng nghãû âãø saín xuáút bàòng phæång phaïp vi sinh gäöm mäüt säú låïn cäng âoaûn. Coï thãø chia ra nhæîng cäng âoaûn quan troüng, taûi âoï xaíy ra sæû biãún âäøi nguyãn liãûu hay laì sæû biãún âäøi caïc saín pháøm trung gian. Toaìn bäü caïc thiãút bë, duûng cuû âæåüc æïng duûng âãø thæûc hiãûn caïc cäng âoaûn cå baín vaì caïc cäng âoaûn phuû âæåüc goüi laì så âäö thiãút bë - duûng cuû. Sau âáy chuïng ta seî khaío saït cuû thãø cäng nghãû saín xuáút axit xitric âãø laìm roî váún âãö trãn. 2.1. SAÍN XUÁÚT AXIT XITRIC Axit xitric laì mäüt axit hæîu cå ráút phäø biãún trong thæûc váût. Noï coï nhiãöu trong næåïc chanh (6 %), næåïc læûu (9 %), trong quaí cam, quyït, dæa,ï dáu táy, axit xitric âæåüc duìng nhiãöu trong thæûc pháøm laìm næåïc giaíi khaït, baïnh keûo, âäö häüp, trong y dæåüc, dãût, nhuäüm, nghãö aính, nghãö in, Træåïc kia axit xitric chè âæåüc saín xuáút tæì chanh, nhæng giaï thaình cao vaì hiãûu suáút thu häöi ráút tháúp. Hiãûn nay duìng oxy hoïa gluxit âãø taûo thaình axit xitric do náúm mäúc, hån 90 % axit xitric âaî âæåüc saín xuáút theo phæång phaïp lãn men. 2.1.1. Caïc loaûi vi sinh váût âãø saín xuáút axit xitric Aspergillus (Asp.) niger, Asp. clavarus, Penicillium luteum, Penicillium citrinum, Mucor piriformis vaì nhæîng loaìi Mucor khaïc. Nhæîng chuíng cuía Asp. niger cho kãút quaí cao nháút. 2.1.2. Cå chãú hçnh thaình axit xitric Phæång trçnh chung cuía quaï trçnh chuyãøn hoïa âæåìng thaình axit xitric laì: 2C6 H12O6 + 3O 2 → 2C6 H8O7 + 4H 2O Cå chãú cuía sæû chuyãøn hoïa naìy coï thãø âæåüc biãøu diãùn nhæ sau: Âæåìng C6H12O6 thuíy phán thaình axit pyruvic (CH3COCOOH) CH 3COCOOH + CO 2 → HOOCCH 2COCOOH 27
(axit oxaloaxetic) HOOCCH 2COCOOH + CH 3COOH → CH 2COOHCOHCOOHCH 2COOH (axit axetic) (axit xitric) 2.1.3. Caïc yãúu täú quyãút âënh âãún quaï trçnh saín xuáút axit xitric - Mäi træåìng thæïc àn: Bao gäöm âæåìng, caïc håüp cháút hæîu cå, vä cå. Âãø nuäi cáúy Asp. Niger sæí duûng mäi træåìng coï thaình pháön (g/l): Saccaroza 140; NH4NO3 −2,23; KH2PO4 −1; MgSO4⋅7H2O − 0,23. - Mäi træåìng lãn men: Næåïc 1000 ml + âæåìng 150 g + NH4Cl 1,9 g vaì bäø sung ZnSO4 laìm tàng khaí nàng têch luîy axit xitric. - pH cuía mäi træåìng: * Âãø náúm mäúc phaït triãøn täút giæî pH = 6. * Âãø lãn men täút giæî pH = 3,4 ÷ 3,5. * Âãø âiãöu chènh pH thæåìng duìng HCl. Vç âiãöu kiãûn mäi træåìng âãø náúm phaït triãøn vaì âãø thu axit xitric laì khaïc nhau nãn trong saín xuáút phaíi chuáøn bë mäi træåìng cho náúm phaït triãøn âáöy âuí, sau âoï âiãöu chènh mäi træåìng thêch håüp âãø lãn men xitric. - Sæû thoaïng khê: Táút caí mixen cuía náúm mäúc laì loaûi hiãúu khê âiãøùn hçnh, ráút cáön oxy tæû do. Trong saín xuáút coï thãø thæûc hiãûn âæåüc bàòng quaût gioï vä truìng vaìo phoìng lãn men hoàûc thäøi khê vä truìng vaìo dëch lãn men. - AÍnh hæåíng cuía nhiãût âäü: Nhiãût âäü thêch håüp khoaíng 31 ÷ 37oC. Sinh khäúi náúm mäúc phaït triãøn maûnh åí 34 ÷ 37oC. Âãø taûo ra nhiãöu axit cáön duy trç nhiãût âäü 31 ÷ 32oC. Nhiãût âäü tháúp hån thç têch luîy nhiãöu axit gluconic. Nhiãût âäü cao hån thç viãûc taûo axit xitric bë kçm haîm. - Thåìi gian nuäi cáúy tæì 7 âãún 10 ngaìy. 2.1.4. Cäng nghãû saín xuáút axit xitric Saín xuáút axit xitric coï thãø thæûc hiãûn theo phæång phaïp bãö màût hoàûc cáúy chçm. Trong phæång phaïp näøi (bãö màût) mäúc taûo thaình maìng näøi trãn mäi træåìng thæïc àn; Trong phæång phaïp chçm (cáúy sáu) mäúc taûo thaình såüi nàòm trong toaìn bäü mäi træåìng loíng. Phæång phaïp chçm coï nhiãöu æu viãûc hån phæång phaïp näøi, cho pheïp tàng nàng suáút. Hiãûn nay nuäi cáúy chuí yãúu bàòng phæång phaïp chçm vç caïc cäng âoaûn âãöu âæåüc 28
thanh truìng, taûo âæåüc chãú âäü cäng nghãû bãön væîng, ruït ngàõn âæåüc thåìi gian lãn men, dãù tæû âäüng hoïa, giaím âæåüc lao âäüng nàûng nhoüc. * Cäng nghãû saín xuáút cuû thãø bao gäöm caïc cäng âoaûn sau: 1. Nuäi cáúy náúm mäúc (nuäi cáúy trong phoìng thê nghiãûm vaì nhán giäúng trong saín xuáút) Chuáøn bë dung dëch rè âæåìng 3 ÷ 4% trong thuìng nuäi cáúy åí nhiãût âäü 35 ÷ 38oC. Bäø sung dung dëch caïc cháút dinh dæåîng vaìo thuìng nuäi cáúy. Chuyãøn men giäúng tæì phoìng thê nghiãûm vaìo theo tyí lãû 3 gam baìo tæí khä /2 ÷ 3 lêt dung dëch rè âæåìng. Sau âoï måí caïnh khuáúy vaì cung cáúp khäng khê vä truìng (naûp khäng khê vaì âaío träün suäút quaï trçnh nhán giäúng). Duy trç aïp suáút trong thuìng 0,1 ÷ 0,2 at, to = 34 ÷ 35oC vaì thåìi gian 28 ÷ 36 h. Thåìi kyì âáöu cho oxy vaìo våïi læåüng 9 ÷10 m3/h, thåìi kyì cuäúi (24 ÷ 30 h) laì 90 ÷100 m3/h. 2. Chuáøn bë dëch lãn men Træåïc hãút phaíi duìng håi cao aïp âãø tiãût truìng thiãút bë vaì âæåìng äúng. Rè âæåìng âæåüc pha thaình hai loaûi näöng âäü: näöng âäü 3 ÷ 4% âãø nuäi cáúy mäúc giäúng vaì lãn men ban âáöu. Näöng âäü 25 ÷ 28% âãø bäø sung trong quaï trçnh lãn men. Âãø pha chãú dëch lãn men, duìng næåïc vä truìng träün våïi dung dëch caïc muäúi dinh dæåîng vaì rè âæåìng räöi khuáúy âãöu. Mäi træåìng 3 ÷ 4 % âæåüc pha chãú trong thiãút bë lãn men. Sau âoï cho mäúc giäúng tæì thiãút bë nuäi cáúy vaìo vaì tiãúp tuûc khuáúy träün trong 30 phuït. 3. Lãn men Trong quaï trçnh lãn men, læåüng âæåìng giaím nhanh , âãø buì laûi duìng dung dëch rè coï näöng âäü 25 ÷ 28 % âãø bäø sung giaïn âoaûn vaìo thiãtú bë lãn men. Thåìi kyì âáöu giæî åí 33 ÷ 34oC, khi taûo axit maûnh thç giæî åí nhiãût âäü 31 ÷ 32oC. Thåìi kyì âáöu cung cáúp 100 m3/h (thãø têch thiãút bë 50 m3). Thåìi kyì cuäúi 800 ÷1000 m3/h. 4. Taïch náúm mäúc Kãút thuïc quaï trçnh lãn men bàòng caïch kiãøm tra máùu. Nãúu hai máùu kiãøm tra caïch nhau 4 ÷ 6 h maì coï âäü axit nhæ nhau thç coi nhæ kãút thuïc quaï trçnh lãn men. Thåìi gian lãn men coï thãø keïo daìi 5 ÷ 10 ngaìy, phuû thuäüc vaìo hoaût læûc cuía náúm mäúc. Khi kãút thuïc quaï trçnh lãn men thç âun noïng dëch lãn men 60 ÷ 65oC vaì chuyãøn vaìo thuìng trung gian âãø taïch náúm mäúc. Náúm mäúc âæåüc taïch trãn maïy loüc chán khäng. 29
5. Taûo canxi xitrat Dung dëch âaî lãn men laì häùn håüp gäöm: axit xitric, axit gluconic, axit oxalic, âæåìng khäng lãn men vaì caïc håüp cháút khoaïng. Taïch axit xitric bàòng caïch cho liãn kãút våïi cation canxi âãø taûo muäúi êt tan canxi xitrat. Dung dëch âaî lãn men cho vaìo thiãút bë trung hoìa vaì âun säi. Sau âoï måí caïnh khuáúy vaì cho sæîa väi vaìo âãø trung hoìa. Quaï trçnh trung hoìa âæåüc kãút thuïc khi pH = 6,8 ÷ 7,5. Khi trung hoìa taûo thaình: C6 H8O7 + 3Ca(OH) 2 = Ca 3 (C6 H 5O7 ) 2 ↓ +6H 2O axit xitric canxi xitrat 2C6 H12O7 + Ca(OH) 2 = Ca(C6 H11O7 ) 2 + 2H 2O axit gluconic canxi gluconat C 2 H 2O 4 + Ca(OH) 2 = CaC2O 4 ↓ +2H 2O axit oxalic canxi oxalat Duìng thiãút bë loüc chán khäng taïch caïc cháút kãút tuía canxi xitrat vaì canxi oxalat räöi âem sáúy khä. 6. Taïch canxi xitrat Duìng H2SO4 âãø taïch canxi xitrat (trong thiãút bë taïch coï caïnh khuáúy, äúng phun håi vaì thoaït håi). Âáöu tiãn cho næåïc vaìo thiãút bë 0,25 ÷ 0,5 m3/ 1 táún axit xitric chæïa trong xitrat, måí caïnh khuáúy vaì cho cháút kãút tuía vaìo. Âãø laìm trong axit xitric duìng than hoaût tênh våïi læåüng 2% so våïi læåüng axit xitric trong xitrat. Sau âoï âem âun noïng lãn 60oC vaì cho H2SO4 coï tyí troüng 1,8 ÷1,84 vaìo (0,425 lêt H2SO4/ 1kg axit xitric coï trong xitrat). Khuáúy âãöu räöi âun säi 10 ÷ 15 phuït. Ca 3 (C6 H 5O7 ) 2 + 3H 2SO 4 = 2C6 H8O7 + 3CaSO 4 Âãø taïch canxi oxalat khi coï màût axit xitric, sæí duûng 1 læåüng dæ axit sunfuric, khi âoï canxi oxalat seî kãút tuía cuìng våïi thaûch cao âæåüc taûo thaình vaì luïc âoï trong dung dëch chè coìn axit xitric. Âãø taïch dung dëch axit xitric khoíi kãút tuía coï chæïa thaûch cao, canxi oxalat, than, caïc håüp cháút sunfua cuía kim loaûi nàûng. Chuyãøn häùn håüp vaìo loüc chán khäng, dung dëch sau khi loüc âem sáúy. 7. Sáúy dung dëch axit xitric trong thiãút bë sáúy chán khäng Giai âoaûn âáöu sáúy âãún tyí troüng 1,24 ÷ 1,26 Giai âoaûn hai sáúy âãún tyí troüng 1,32 ÷ 1,36 tæång æïng våïi näöng âäü 80 %. 8. Kãút tinh vaì sáúy khä axit xitric Khi nhiãût âäü cuía dung dëch 35 ÷ 37oC thç cho máöm kãút tinh (tinh thãø axit xitric) 30
vaìo âãø kãút tinh vaì tiãúp tuûc laìm nguäüi 8 ÷10oC vaì cho khuáúy liãn tuûc trong 30 phuït. Sau âoï cho qua thiãút bë ly tám âãø taïch tinh thãø räöi âæa âi sáúy khä (duìng thiãút bë sáúy kiãøu bàng taíi, taïc nhán sáúy laì khäng khê våïi nhiãût âäü khäng quaï 35oC). Toaìn bäü quy trçnh cäng nghãû bao gäöm caïc cäng âoaûn cå baín vaì thiãút bë æïng duûng tæång æïng âæåüc trçnh baìy trong baíng sau 2.1. Baíng 2.1 Cäng âoaûn cå baín Thiãút bë tæång æïng (hçnh 2.1) - Chuáøn bë mäi træåìng dinh dæåîng rè âæåìng âãø - Thiãút bë náúu säú 4 laìm canh træåìng - Thanh truìng mäi træåìng - Thaïp thanh truìng säú 6, bäü giæî nhiãût säú 7, bäü trao âäøi nhiãût säú 8 - Nuäi cáúy (suûc khê liãn tuûc vaì âaío träün) - Näöi nuäi cáúy säú 10 - Chuáøn bë vaì thanh truìng mäi træåìng âãø saín xuáút - Thiãút bë náúu, thiãút bë thanh truìng låïn daûng cäng nghiãûp - Lãn men cäng nghiãûp - Näöi lãn men cäng nghiãûp säú 11 - Loüc vaì ræía mixen - Loüc chán khäng säú 15, thuìng chán khäng säú 17 ï n Khäng khê Khäng khê häng khê ne K Khäng khê Thaíi mixen Gia cäng cháút loüc Hçnh 2.1. Så âäö thu nháûn axit xitric bàòng phæång phaïp lãn men chçm trong caïc dung dëch rè âæåìng 1- Thuìng âãø baío quaín rè âæåìng; 2- Thuìng chæïa rè âæåìng; 3- Cán ; 4- Näöi náúu; 5- Thuìng trung gian âãø chæïa mäi træåìng dinh âæåîng; 6- Thaïp thanh truìng; 7- Bäü giæî nhiãût; 8- Bäü trao âäøi nhiãût; 9- Thiãút bë cáúy; 10- Näöi nuäi cáúy;11- Näöi lãn men cäng nghiãûp; 12- Bä ü loüc vi khuáøn; 13- Thuìng chæïa dung dëch lãn men;14- Båm dung dëch; 15- Loüc chán khäng âãø taïch vaì ræía mixen bàòng næåïc noïng; 16- Thuìng chæïa mixen âaî âæåüc ræía; 17- Thuìng chán khäng chæïa mixen; 18- Thuìng chæïa cháút loüc âãø taïch axit xitric 31
Baíng 2.2. Thu nháûn axit xitric tæì cháút loüc Cäng âoaûn cå baín Thiãút bë tæång æïng (hçnh 2.2) - Làõng axit xitric bàòng väi - Näöi trung hoìa säú 3 - Taïch càûn axit xitric - Maïy loüc säú 4 - Chuyãøn axit xitric vaìo traûng thaïi tæû do, bäø sung - Näöi phaín æïng säú 5 than hoaût tênh, H2SO4 - Taïch axit xitric khoíi càûn - Loüc bàng taíi chán khäng säú 8 - Cä dung dëch axit xitric - Näöi chán khäng 13 - Taïch càûn thaûch cao (CaSO4) khoíi dung dëch - Båm 17, loüc eïp 18 axit xitric - Cä láön 2 dung dëch axit xitric - Näöi cä chán khäng 20 - Tinh thãø hoïa axit xitric bàòng caïch âaío vaì laìm - Näöi tinh thãø 19 laûnh liãn tuûc - Phán ly caïc tinh thãø axit xitric - Ly tám 20 - Sáúy tinh thãø axit xitric - Sáúy thuìng quay 24 - Goïi axit xitric - Maïy âoïng bç tæû âäüng 26 Næåïc laûnh Næåïc noïng Håi Thaíi càûn thaûch g cao æn í i g ï c n ú tha Håi æå hã håi håi ung dëch axit xitric xitric axit ung dëch N P D Khäng khê neïn Hçnh 2.2. Så âäö taïch axit xitric khoíi dung dëch lãn men: 1- Thuìng âæûng dung dëch axit xitric ; 2- Thuìng âæûng sæîa väi; 3- Näöi trung hoìa; 4- Bäü loüc taïch càûn; 5- Näöi phaín æïng âãø taïch axit xitric khoíi càûn; 6- Thuìng chæïa than hoaût tênh; 7- Thuìng trung gian; 8- Bäü loüc chán khäng daûng bàng taíi; 9- Thuìng chán khäng; 10- Båm chán khäng;11- Thuìng âæûng dung dëch axit xitric; 12- Bäü ngæng tuû cuía thiãút bë cä âàûc; 13, 20- Näöi cä chán khäng láön 1 vaì láön 2;14- Maïy neïn cuía thiãút bë cä;15- Gioí aïp kãú; 16- Huït chán khäng;17- Båm; 18. Loüc eïp taïch dung dëch khoíi thaûch cao; 19- Näöi tinh thãø; 21- Thuìng trung gian; 22- Maïy ly tám; 23- Thuìng chæïa dung dëch; 24- Sáúy 32
thuìng quay; 25- Saìng rung; 26- Maïy goïi tæû âäüng Caïc så âäö dæåïi âáy cho pheïp thu nháûn âæåüc caïc saín pháøm quan troüng nháút bàòng phæång phaïp täøng håüp vi sinh hoüc. 2.2. SAÍN XUÁÚT VITAMIN B12 Cäng âoaûn Thiãút bë cå baín (hçnh 2.3) - Naûp baî axeton-butylic tæì thuìng chæïa vaìo bäü - Bäü gaûn 2, thiãút bë laûnh 5 gaûn. Laìm laûnh cháút gaûn - Naûp cháút gaûn laûnh (55 ÷ 57oC) vaìo thiãút bë lãn - Thuìng lãn men (bã täng cäút sàõt) 8 coï men. Lãn men metylic yãúm khê liãn tuûc thãø têch 4200 m3 - ÄØn âënh vitamin B12 khi gia cäng nhiãût bàòng con - Näöi phaín æïng 12 âæåìng khuáúy träün våïi natri sunfit vaì HCl - Âun noïng dëch lãn men metylic âaî âæåüc äøn âënh - Caïc bäü âun noïng 15 træåïc khi cä - Cä dëch metylic - Thiãút bë cä chán khäng 16 - Âun noïng pháön cä âàûc cuía dung dëch lãn men - Caïc bäü âun noïng 21 metylic træåïc khi sáúy - Sáúy pháön cä âàûc - Maïy sáúy phun 22 - Taïch saín pháøm vaì khäng khê - Hãû bàng taíi khê neïn, xyclon 23, thiãút bë loüc khê 26 O Khê 2 Lãn men ÄØn âënh H û n H -6 2 l O ú t ga Gaûn 3 H HCl CoC Baî Chá C Sáúy Næåïc Næåïc Hoaï âàûc Âæa vãö cä âàûc håi Håi næåïc træûc tiãúp Hçnh 2.3. Så âäö thu nháûn cháút cä cuía vitamin B12: 1- Thuìng chæïa baî; 2- Bäü gaûn baî; 3- Thuìng chæïa baî âàûc; 4- Thuìng chæïa cháút âæåüc gaûn trong baî; 5- Maïy laûnh âãø laìm laûnh cháút gaûn; 6- Bäü âo metanol; 7- Bäü âo dung dëch CoCl2.6H2O; 8- Näöi lãn men metanol; 9- Bäü âo HCl;10- Bäü âo dung dëch Na2SO3; 11- Maïy träün dëch lãn men metanol; 12- Thuìng phaín æïng âãø äøn âënh vitamin B12 trong dëch 33
lãn men metanol; 13- Bäü âun noïng âãø äøn âënh dëch lãn men; 14- Loüc khê thaíi ra tæì dëch lãn men; 15- Âun noïng dung dëch lãn men âaî âæåüc äøn âënh; 16- Bäún thiãút bë cä chán khäng; 17- Bçnh ngæng tuû;18- Båm chán khäng; 19- Thuìng chæïa dung dëch lãn men âaî âæåüc cä âàûc; 20- Thuìng trung gian chæïa dung dëch lãn men âaî âæåüc cä âàûc; 21- Bäü âun noïng dung dëch lãn men âaî âæåüc cä âàûc; 22- Maïy sáúy phun; 23- Xyclon cuía maïy sáúy phun; 24- Phãøu chæïa cháút cä daûng khä; 25- Maïy goïi tæû âäüng vaìo bao; 26- Thiãút bë loüc khê âãø laìm saûch khê thaíi tæì maïy sáúy; 27- Bäü thiãút bë âäút khê âæåüc taïch ra khi axit hoïa vaì âun noïng dëch lãn men; 28- Bçnh chæïa khê lãn men; 29- Maïy laûnh âãø taïch næåïc ra khoíi khê lãn men; 30- Bãúp håi duìng cho maïy sáúy phun 2.3. SAÍN XUÁÚT NÁÚM MEN GIA SUÏC TÆÌ CAÏC PHÃÚ LIÃÛU TRONG CÄNG NGHIÃÛP THÆÛC PHÁØM Nguyãn liãûu sæí duûng chuí yãúu la ì caïc phãú liãûu trong saín xuáút âæåìng - rè âæåìng Baíng 2.4 Cäng âoaûn cå baín Thiãút bë tæång æïng (hçnh 2.4) - Chuáøn bë dung dëch cuía caïc muäúi laìm - Thiãút bë gaûn 7 mäi træåìng dinh dæåîng - Taûo boüt - Maïy taûo nhuî tæång 5 - Khæí truìng rè âæåìng - Bäü loüc 38, trao nhiãût 37, thuìng tiãût truìng 8 - Phäúi träün rè âæåìng âaî âæåüc laìm laûnh våïi - Maïy khuáúy träün 10 dung dëch muäúi - Thu nháûn chuíng náúm men thuáön khiãút - Caïc thiãút bë 39, 40 - Thu nháûn chuíng náúm men nuäi cáúy - Thuìng chæïa men loaûi nhoí 41, loaûi låïn 42, nguäön men 15 - Lãn men cäng nghiãûp (giai âoaûn âáöu) - Thiãút bë lãn men âáöu 14, taïch boüt 18 vaì cå cáúu dáûp boüt 17 - Phán ly huyãön phuì náúm men - Maïy loüc 35, maïy phán ly mæïc 1 säú 34. - Häöi læu dung dëch canh træåìng sau khi - Maïy träün 11 phán ly báûc 1 coï bäø sung dung dëch caïc muäúi dinh dæåîng - Phán ly mæïc 2 - Caïc maïy phán ly báûc 2 säú 33 - Lãn men cäng nghiãûp (giai âoaûn 2) - Thiãút bë lãn men láön 2 säú 16 Taïch boüt, dáûp boüt 18 - Taïch men khoíi dung dëch lãn men - Caïc thiãút bë phán ly báûc 2 säú 33 vaì 34 - Cä huyãön phuì náúm men - Thiãút bë cä, thiãút bë nhuî hoïa 20. - Sáúy náúm men - Sáúy phun 22, xyclon thu häöi 27, thuìng chæïa 26 34
- Go ïi ná e -Cántæ úm men rè rè Håi Næåïc Âãún cäng âoaûn cä Caïc muäúi dinh dæåîng Thaíi Vaìo khê quyãøn Baî Khäng khê ræåüu càûn û âä üng 25,thiã Hçnh 2.4. Så âäö thu nháûn náúm men gia suïc tæì rè âæåìng: 1-Thuìng dáûp boüt; 2,4- Thuìng chæïa axit; 3- Van loüc; 5- Bäü taûo nhuî tæång; 6- Thiãút bë khæí truìng; 7- Bäü gaûn; 8- Näöi tiãût út bëgo truìng; 9- Bäü âënh læåüng dung dëch caïc muäúi dinh dæåîng; 10, 11- Maïy khuáúy träün; 12- ÄÚng goïp; 13- Quaût gioï; 14, 16- Caïc ïi thiãút bë lãn men; 15- Thiãút bë sinh khäúi; 17. Cå cáúu dáûp boüt;18- Bäü taïch boüt; 19- Caïc thiãút bë loüc huyãön phuì men; 20- Nhuî hoïa huyãön phuì; 21- Nguäön nhiãût; 22- Sáúy phun; 23- Xyclon taïch buûi; 24- Båm huït buûi; 25- Cán;26- Phãùu chæïa; 27- Xyclon thu; 28. Quaût; 29, 32, 35, 38- Loüc næåïc; 30, 31, 33, 34- Caïc maïy loüc báûc 1 vaì báûc 2; 36- Dáûp boüt; 37. Trao âäøi nhiãût kiãøu khung baín; 39, 40- Caïc thiãút bë chæïa caïc chuíng tinh khiãút 35
2.4. SAÍN XUÁÚT NÁÚM MEN GIA SUÏC TÆÌ NGUÄÖN KHÊ HYDROCACBON Baíng 2.5 Cäng âoaûn cå baín Thiãút bë tæång æïng (hçnh 2.5) - Naûp khê hydrocacbon hoàûc häùn håüp khê - Maïy khuáúy träün säú 1. taïi sinh, dung dëch caïc muäúi dinh dæåîng. - Tiãût truìng mäi træåìng dinh dæåîng - Näöi tiãût truìng säú 2 - Nuäi cáúy - Näöi lãn men säú 5 - Cä âàûc - Näöi cä âàcû säú 6 - Sáúy cháút cä âàûc - Sáúy phun säú 8 - Bao goïi - Thiãút bë bao goïi Næåïc Huyãön phuì Mäi træåìng dinh dæåîng Næåïc Cháút loüc Mäi træåìng dinh dæåîng Hçnh 2.5. Så âäö thu nháûn caïc chãú pháøm protein tæì nguäön metan: 1- Maïy träün âãø chuáøn bë mäi træåìng dinh dæåîng; 2- Thanh truìng mäi træåìng dinh dæåîng; 3- Thuìng chæïa âãø baío quaín mäi træåìng dinh dæåîng; 4- Thuìng chæïa âãø baío quaín amoniac; 5- Näöi lãn men; 6- Thiãút bë loüc; 7- Thuìng chæïa næåïc ræía; 8- Maïy sáúy; 9- Maïy träün; 10- Maïy loüc; 11- Maïy neïn; 12- Kho nguyãn liãûu vaì thaình pháøm 2.5. SAÍN XUÁÚT CAÏC CHÃÚ PHÁØM ENZIM 36
Caïc chãú pháøm enzim vi sinh âæåüc saín xuáút theo hai så âäö thiãút bë sau: phæång phaïp nuäi cáúy bãö màût trãn mäi træåìng dinh dæåîng ràõn vaì phæång phaïp nuäi cáúy chçm trong mäi træåìng dung dëch. 2.5.1. Saín xuáút caïc chãú pháøm enzim bàòng phæång phaïp bãö màût trãn mäi træåìng dinh dæåîng ràõn Næåïc Vaìo khê quyãøn Vaìo khê Næåïc Váût liãûu cáúy quyãøn Cáúy Khäng khê Nguyãn liãûu Vaìo kho Vaìo Chán khäng khê quyãøn Cháút bäø sung Khäng khê Vaìo kho Khäng khê Hçnh 2.6. Så âäö saín xuáút caïc chãú pháøm enzim trãn mäi træåìng ràõn: 1- Thuìng nháûn nguyãn liãûu; 2- Âënh læåüng; 3. Xyclon; 4- Näöi thanh truìng næåïc; 5- Näöi thanh truìng nguyãn liãûu; 6- Thiãút bë nuäi cáúy; 7- Naûp liãûu; 8- Bäü tæû âäüng phán chia; 9- Thiãút bë âãø saín xuáút dung dëch caïc muäúi dinh dæåîng; 10- Thiãút bë âäöng hoïa; 11- Näöi thanh truìng mäi træåìng; 12- Maïy loüc âãø laìm saûch khäng khê; 13- Thiãút bë taïn nhoí; 14- Loüc thä; 15- Loüc vi khuáøn; 16- Calorife; 17- Laìm áøm khäng khê; 18- Thuìng chæïa canh træåìng náúm; 19- Cå cáúu váûn chuyãøn; 20- Thiãút bë âãø sáúy vaì nghiãön nhoí; 21- Loüc; 22- Båm chán khäng; 23- Thuìng chæïa canh træåìng náúm khä; 24- Thuìng chæïa cháút bäø sung; 25- Maïy nghiãön träün ;26- Thuìng chæïa chãú pháøm âaî âæåüc tiãu chuáøn hoïa ; 27- Maïy goïi tæû âäüng 37
Baíng 2.6 Cäng âoaûn cå baín Thiãút bë tæång æïng (hçnh 2.6) - Saín xuáút mäi træåìng âãø nuäi cáúy - Váûn chuyãøn bàòng khê neïn, xyclon 3, näöi tiãût truìng næåïc vaì mäi træåìng 4 vaì 5 - Nuäi cáúy - Thiãút bë nuäi cáúy 6 - Saín xuáút vaì thanh truìng mäi træåìng dinh - Váûn taíi bàòng khê neïn, xyclon 3, näöi phaín dæåîng åí mæïc âäü cäng nghiãûp æïng âãø saín xuáút dung dëch caïc muäúi dinh - Tiãût truìng vaì cáúy mäi træåìng dinh dæåîng åí dæåîng 9 daûng cäng nghiãûp - Näöi tiãût truìng 11, thiãút bë âäöng hoïa 10 - Nuäi cáúy daûng cäng nghiãûp - Thiãút bë taïn nhoí 13 2.5.2. Saín xuáút caïc chãú pháøm enzim bàòng phæång phaïp cáúy chçm trong mäi træåìng dinh dæåîng loíng Baíng 2.7 Cäng âoaûn Thiãút bë tæång æïng (hçnh 2.7) - Chuáøn bë mäi træåìng dinh dæåîng. - Xyclon 1, bäü trêch ly 4, bäü tæû chaíy 5, maïy neïn kiãøu truûc vêt 6, loüc chán khäng kiãøu bàng taíi 12, maïy träün 20 - Thanh truìng vaì laìm laûnh mäi træåìng dinh - Thaïp âun 23, giæî nhiãût 24, bäü trao âäøi dæåîng nhiãût 25, 26 - Chuáøn bë váût liãûu cáúy - Bäü cáúy 22 - Nuäi cáúy - Näöi lãn men 33 - Taïch sinh khäúi khoíi dung dëch canh træåìng - Bäü eïp loüc tæû âäüng 36 - Sáúy sinh khäúi - Sáúy thuìng quay - Bao goïi baî thaíi - Maïy tæû âäüng âãø chia vaì goïi - Taïch cháút loüc ra khoíi dung dëch canh træåìng - Li tám 50 - Cä cháút âaî âæåüc li tám - Thiãút bë cä chán khäng 42 - Sáúy cháút âaî âæåüc cä âàûc - Sáúy phun 45 - Kãút tuía enzim bàòng etanol - Thiãút bë kãút tuía liãn tuûc 52, sáúy chãú pháøm 56, li tám 57 - Sáúy enzim kãút tuía. - Sáúy chán khäng kiãøu thuìng quay 58 - Tiãu chuáøn hoïa chãú pháøm - Thiãút bë rung kiãøu âéa 60, maïy träün 64 38
- Goïi chãú pháøm - Caïc thiãút bë goïi tæû âäüng 65, 66 ú i Baî cuí caíi ú i ï c muä Tæì æå Muä N 40 båm chán ï i Tå khäng Maûch nha 44 ú y 43 Âãún 45 Maûch nha ú i âem sá ú i vaì baî âem åi Máöm Cháút âäün Cháút bäø H sáúy vaì âoïng sung goïi Khäng khê ï c muä Âãún thiãút bë 51 khä Sinh æå ï c ngæng N æå N Khäng khê tæì calorife Vaìo kho Hçnh 2.7. Så âäö saín xuáút caïc chãú pháøm enzim trong caïc mäi træåìng dinh dæåîng loíng bàòng phæång phaïp cáúy chçm: 1- Xyclon dåî taíi baî cuí caíi; 2- Xyclon laìm saûch khäng khê; 3- Caïc cán tæû âäüng; 4- Näöi trêch ly baî cuí caíi; 5- Tæû chaíy; 6- Maïy eïp vêt taíi; 7- Thuìng chæïa cháút trêch ly; 8- Thuìng chæïa maûch nha; 9- Maïy náng; 10- Cán tæû âäüng; 11- Trêch ly maûch nha; 12- Loüc chán khäng kiãøu bàng taíi; 13- Thuìng chæïa næåïc ræía; 14- Bçnh âãø laìm làõng; 15- Thuìng chæïa cháút loüc (maûch nha âaî âæåüc trêch ly); 16- Bäü ngæng tuû; 17- Thiãút bë tuyãøn näøi; 18- Gioí aïp kãú; 19- Thuìng thu nháûn; 20- Maïy träün âãø chuáøn bë mäi træåìng dinh dæåîng; 21- Thuìng âæûng mäi træåìng dinh dæåîng âãø cáúy; 22- Thiãút bë âãø chuáøn bë váût liãûu âãø cáúy; 23- Näöi thanh truìng; 24- Bäü giæî nhiãût âäü cho mäi træåìng dinh âæåîng (to =130 oC); 25- Thiãút bë trao âäøi nhiãût kiãøu baíng moíng; 26- Trao âäøi nhiãût âãø laìm laûnh mäi træåìng âãún 40 oC; 27- Loüc khäng khê; 29- Maïy loüc âãø laìm saûch khäng khê thaíi; 30- Thanh truìng thiãút bë khæí boüt; 28- Maïy loüc âãø laìm saûch khäng khê khi naûp; 31- Bäü âo maïy dáûp boüt; 32- Voìi phun; 33. Näöi lãn men; 34. Trao nhiãût âãø laìm laûnh cháút loíng canh træåìng vaì sinh khäúi; 35. Thanh truìng; 36- Maïy eïp loüc tæû âäüng; 37- Thuìng chæïa sinh khäúi; 38, 40- Thuìng chæïa cháút loíng canh træåìng; 39, 50, 55- Caïc maïy phán ly; 41- Bäü ngæng tuû; 42- Näöi cä chán khäng; 43- Thuìng chæïa næåïc ngæng; 44- Thuìng chæïa cháút cä; 45- Sáúy phun; 46- Xyclon thaïo dåî; 47- Loüc tuïi; 48- Thuìng chæïa chãú pháøm thä; 49- Vêt taíi; 51- Bäü trao âäøi nhiãût âãø laìm laûnh cháút cä; 52- Thiãút bë laìm làõng liãn tuûc; 53- Bäü âo ræåüu; 54- Thiãút bë trao âäøi nhiãût âãø laìm laûnh ræåüu; 56- Thiãút bë âãø laìm khä cháút kãút tuía enzim bàòng ræåüu; 57- Ly tám; 58- Sáúy chán khäng kiãøu thuìng quay; 59- Thuìng chæïa caïc chãú pháøm khä; 60- Thiãút 39
bë rung kiãøu âéa; 61- Thuìng chæïa cháút bäø sung; 62- Thuìng chæïa chãú pháøm nghiãön; 63. Cán tæû âäüng; 64. Maïy träün; 65. Maïy goïi tæû âäüng theo lä 17 kg; 66- Maïy goïi tæû âäüng theo lä 0,5 kg 2.6. SAÍN XUÁÚT CAÏC CHÃÚ PHÁØM VI KHUÁØN Baíng 2.8 Cäng âoaûn cå baín Thiãút bë tæång æïng (hçnh 2.8) - Chuáøn bë váût liãûu cáúy - Loü hçnh noïn coï sæïc chæïa 3 lêt, thiãút bë Baborova, thiãút bë nuäi cáúy 18 - Chuáøn bë mäi træåìng dinh dæåîng - Thiãút bë khuáúy träün 14 - Thanh truìng mäi træåìng dinh dæåîng - Cäüt âun 15, bäü giæî nhiãût kiãøu äúng 16, thiãút bë trao âäøi nhiãût daûng äúng läöng äúng 17 - Nuäi cáúy giäúng saín xuáút - Thiãút bë lãn men 19 - Taïch baìo tæí vaì caïc daûng tinh thãø - Ly tám 21 - Sáúy khäúi bäüt nhaîo. - Maïy sáúy phun 26, xyclon 28 - Tiãu chuáøn hoïa - Cán tæû âäüng 32, vêt träün 33, nghiãön rung 36 - Goïi - Thiãút bë goïi Næåïc Vaìo khê Váût liãûu quyãøn Næåïc cáúy Vaìo khê quyãøn Cáúy 3 Nguyãn liãûu Khäng khê Vaìo kho Vaìo khê Chán khäng quyãøn Cháút bäø sung Khäng khê Vaìo kho Khäng khê Hçnh 2.8. Så âäö saín xuáút chãú phá øm chàn nuäi entobacterin: 1- Thuìng chæïa ; 2,4- Caïc bäü âënh læåüng; 3- Thiãút bë tiãût truìng; 5- Thiãút bë Bobårova; 6- Loüc âãø laìm saûch khäng khê; 7- Maïy neïn khäng khê âãún 0,3 MPa vaì âun noïng dãún 180 ÷ 2400C; 8- Maïy laìm laûnh; 9- Thiãút bë taïch áøm; 10- Maïy loüc; 11- Thiãút bë âun noïng khäng khê; 12, 13- Caïc maïy loüc khäng khê; 14- Maïy träün âãø chuáøn bë mäi træåìng dinh dæåîng; 15- Thaïp âun; 16- Thiãút bë giæî nhiãût kiãøu äúng ; 17- Thiãút bë trao âäøi nhiãût kiãøu äúng läöng 40
äúng; 18- Thiãút bë cáúy;19- Thiãút bë lãn men; 20- Thuìng chæïa cháút loíng canh træåìng; 21- Maïy taïch daûng ly tám; 22- Thuìng chæïa chãú pháøm daûng bäüt nhaîo ; 23- Näöi chæïa; 24- Loüc khäng khê; 25- Calorife håi; 26- Maïy sáúy phun; 27- Quaût * Táút caí caïc thiãút bë cäng nghãû trong cäng nghiãûp vi - sinh hoüc coï thãø kãút håüp laûi thaình nhæîng nhoïm sau: 1. Âãø baío quaín caïc nguyãn liãûu daûng haût. 2. Âãø baío quaín nguyãn liãûu loíng. 3. Âãø nghiãön caïc daûng nguyãn liãûu khaïc nhau. 4. Âãø trêch ly nguyãn liãûu ra caïc cáúu tæí cáön thiãút cho mäi træåìng dinh dæåîng. 5. Âãø trêch ly caïc enzim tæì canh træåìng. 6. Âãø hoìa tan caïc cháút ràõn trong dung dëch (thiãút bë phaín æïng). 7. Âãø loüc. 8. Âãø tiãût truìng caïc mäi træåìng dinh dæåîng loíng. 9. Âãø tiãût truìng caïc mäi træåìng råìi. 10. Âãø tiãût truìng næåïc. 11. Âãø chuáøn bë váût liãûu cáúy trãn mäi træåìng ràõn. 12. Chuáøn bë váût liãûu cáúy trong mäi træåìng loíng bàòng phæång phaïp bãö màût. 13. Âãø chuáøn bë váût liãûu cáúy trong mäi træåìng dinh dæåîng loíng bàòng phæång phaïp cáúy chçm. 14. Âãø cáúy vi sinh váût trãn mäi træåìng dinh dæåîng ràõn. 15. Âãø cáúy vi sinh váût trãn mäi træåìng dinh dæåîng loíng. 16. Âãø taïch sinh khäúi khoíi dung dëch canh træåìng. 17. Âãø laìm trong dung dëch canh træåìng. 18. Âãø loüc tiãût truìng dung dëch canh træåìng. 19. Âãø cä caïc cháút hoaût hoïa sinh hoüc bàòng phæång phaïp tuyãøn näøi. 20. Âãø cä dung dëch chæïa caïc cháút hoaût hoïa sinh hoüc bàòng phæång phaïp siãu loüc. 21. Âãø cä dung dëch chæïa cacï cháút hoaût hoïa sinh hoüc bàòng phæång phaïp cä chán khäng 22. Âãø tiãu huyãút tæång. 23. Âãø sáúy dung dëch chæïa caïc cháút hoaût hoïa sinh hoüc bàòng sáúy phun. 24. Âãø sáúy bäüt nhaìo vaì cháút kãút tuía chæïa caïc cháút hoaût hoïa sinh hoüc. 25. Âãø kãút tuía enzim tæì caïc dung dëch bàòng dung mäi hæîu cå vaì muäúi trung hoìa. 26. Âãø taïch caïc cháút kãút tuía chæïa caïc cháút hoaût hoïa sinh hoüc tæì caïc dung dëch. 27. Âãø cä caïc cháút hoaût hoïa sinh hoüc bàòng con âæåìng háúp thuû vaì nhaí trong nhæûa trao âäøi ion. 41
28. Âãø kãút tinh caïc cháút hoaût hoïa sinh hoüc. Coï thãø sæí duûng caïc daûng thiãút bë naìy trong saín xuáút caïc cháút hoaût hoïa sinh hoüc khaïc nhau (baíng 2.9). Baíng ngang B 2.9 42
Chæång 3 THIÃÚT BË VÁÛN CHUYÃØN Coï nhiãöu loaûi thiãút bë váûn chuyãøn âæåüc aïp duûng trong caïc xê nghiãûp thuäüc cäng nghiãûp sinh hoüc. Chuí yãúu laì sæí duûng caïc cå cáúu váûn chuyãøn taïc âäüng liãn tuûc âãø váûn chuyãøn caïc váût vç caïc cäng âoaûn cuía caïc quaï trçnh cäng nghãû trong caïc xê nghiãûp naìy âæåüc täø chæïc theo dáy chuyãön. Dæåïi âáy laì viãûc phán loaûi âàûc tênh cuía nguyãn váût liãûu âæåüc váûn chuyãøn vaì âàûc tênh cuía caïc thiãút bë. 3.1. PHÁN LOAÛI VAÌ LÆÛA CHOÜN CAÏC THIÃÚT BË VÁÛN CHUYÃØN CHO CAÏC NHAÌ MAÏY CÄNG NGHÃÛ VI SINH Nhæîng yãu cáöu cå baín âäúi våïi caïc maïy moïc váûn chuyãøn trong saín xuáút vä truìng laì phaíi tuán thuí nghiãm ngàût vãö âäü vä truìng, âäü kên cuía âæåìng váûn chuyãøn nhàòm loaûi træì buûi bàûm vaì caïc cháút haûi khaïc åí daûng khê, baìo tæí, coï trong khäng khê. Caïc váût liãûu laìm nãn thiãút bë khäng taïc âäüng âãún nguyãn liãûu vaì âàûc biãût laì phaíi baío âaím tênh cháút ban âáöu cuía nguyãn liãûu khi thaïo dåî khoíi thiãút bë. Caïc maïy laìm chuyãøn dëch váût liãûu mäüt caïch liãn tuûc theo hæåïng chuyãøn dëch ngang âæåüc goüi laì maïy váûn chuyãøn, coìn theo hæåïng chuyãøn dëch thàóng âæïng âæåüc goüi laì gaöu taíi. Caïc thiãút bë coï cå cáúu váûn chuyãøn liãn tuûc âãø chuyãøn dëch váût liãûu tæì cäng âoaûn naìy sang cäng âoaûn kãú tiãúp âæåüc goüi la ì bàng taíi. Caïc maïy váûn chuyãøn trong cäng nghiãûp âæåüc chia ra laìm hai daûng: daûng váûn chuyãøn bãn ngoaìi vaì bãn trong. Sæû váûn chuyãøn bãn ngoaìi âæåüc sæí duûng khi taíi nguyãn liãûu, baïn thaình pháøm, nhiãn liãûu, caïc váût liãûu chênh vaì phuû vãö nhaì maïy âãø saín xuáút vaì xáy dæûng, coìn âæåüc sæí duûng âãø chuyãøn thaình pháøm vaì phãú liãûu saín xuáút khoíi nhaì maïy. Váûn chuyãøn bàòng âæåìng sàõt, âæåìng bäü, âæåìng thuíy, âæåìng haìng khäng, âæåìng äúng thuäüc loaûi váûn chuyãøn bãn ngoaìi. Váûn chuyãøn bãn trong nhaì maïy duìng âãø chuyãøn dåìi váût giæîa caïc phán xæåíng vaì bãn trong phán xæåíng. Váûn chuyãøn bãn trong coï táöm quan troüng âäúi våïi hoaût âäüng cuía nhaì maïy. Phán loaûi caïc maïy váûn chuyãøn theo caïc dáúu hiãûu âàûc træng sau: theo nguyãn tàõc taïc âäüng, theo loaûi vaì phæång phaïp chuyãøn dëch váût thãø, theo muûc âêch vaì phæång phaïp cuía thiãút bë åí vë trê saín xuáút. 44
Theo nguyãn tàõc taïc âäüng, caïc thiãút bë váûn chuyãøn coï taïc âäüng giaïn âoaûn vaì liãn tuûc. Trong caïc thiãút bë váûn chuyãøn liãn tuûc thç caïc cáúu tæí mang váût thãø vaì caïc mäi træåìng chuyãøn âäüng chè trong mäüt hæåïng, viãûc naûp vaì thaïo dåî váût liãûu âæåüc tiãún haình trong thåìi gian chuyãøn âäüng. Thiãút bë taïc âäüng liãn tuûc âæåüc sæí duûng âãø chuyãøn dåìi haìng hoïa hay luäöng haìng hoïa. Trong caïc thiãút bë naìy haìng hoïa âæåüc váûn chuyãøn nhåì caïc bäü pháûn keïo khaïc nhau: xêch, bàng taíi, dáy caïp hay theo nguyãn tàõc khaïc nhæ váûn chuyãøn bàòng vêt taíi, rung, quaïn tênh, truûc làn, troüng læûc, cáön. Ngoaìi ra coìn duìng nguyãn tàõc khê âäüng hoüc vaì thuíy læûc. Trong caïc thiãút bë hoaût âäüng theo nguyãn tàõc tuáön hoaìn, caïc cå cáúu nháúc taíi âæåüc thæûc hiãûn theo chu kyì khi taíi haìng hoïa, coìn khi khäng coï haìng hoïa theo hæåïng ngæåüc laûi, taíi vaì dåî haìng hoïa khi ngæìng hoaût âäüng. Khi hoaût âäüng caïc thiãút bë naìy cuîng cáön thiãút phaíi tiãu hao thåìi gian cho chu kyì taíi. Trong caïc thiãút bë naìy coï thãø coï caïc cå cáúu náng (kêch, tåìi, thang, truûc kêp); âãø dëch chuyãøn ngang haìng hoïa (xe kêch, maïy bäúc xãúp, maïy caûp); âãø chuyãøn dåìi trong khäng gian (cáön truûc quay). Theo loaûi vaì phæång phaïp chuyãøn dåìi haìng hoïa thç caïc thiãút bë váûn chuyãøn âæåüc chia ra nhæ sau: thiãút bë taíi haìng theo nhæîng hæåïng khaïc nhau va ì thiãút bë taíi theo âæåìng äúng báút âäüng. Theo chæïc nàng vaì phæång phaïp làõp raïp trong màût phàóng ngang, caïc thiãút bë váûn chuyãøn - náng âæåüc chia ra thiãút bë cäú âënh âæåüc âàût åí vë trê nháút âënh vaì thiãút bë chuyãøn dåìi. Caïc thäng säú cå baín khi choün thiãút bë váûn chuyãøn - náng chuí yãúu laì chiãöu daìi vaì chiãöu cao chuyãøn dåìi haìng hoïa, täúc âäü vaì troüng taíi, nàng suáút vaì cäng suáút truyãön âäüng, tiãu hao nàng læåüng riãng vaì tênh cháút cå - lyï cuía haìng hoïa. 3.2. NHÆÎNG ÂÀÛC TÊNH CÅ - LYÏ CUÍA HAÌNG HOAÏ VÁÛN CHUYÃØN Caïc tênh cháút cå - lyï vaì caïc thäng säú cuía haìng hoaï coï aính låïn tåïi viãûc choün vaì tênh toaïn kãút cáúu váûn chuyãøn. Táút caí haìng hoïa âæåüc chia ra theo caïc daûng khaïc nhau: råìi, miãúng, chiãúc, loíng. Thaình pháön cåî haût âæåüc xaïc âënh båíi caïc biãøu âäö nháûn âæåüc trãn caïc saìng váût liãûu råìi. Máût âäü cuía caïc váût liãûu råìi ρ (kg/m3) âæåüc xaïc âënh theo cäng thæïc: m ρ = V trong âoï: m - khäúi læåüng caïc haût cuía váût liãûu råìi, kg; V - thãø têch caïc haût, m3. 45
3 Máût âäü xãúp cuía váût liãûu råìi ρ1 (kg/m ) âæåüc xaïc âënh theo cäng thæïc: m1 ρ1 = V1 m1 - khäúi læåüng váût liãûu råìi, kg; 3 V1 - thãø têch váût liãûu råìi, m . Goïc nghiãng tæû nhiãn ϕ laì goïc taûo nãn giæîa bãö màût phàóng nàòm ngang vaì bãö màût nghiãng tæû do cuía váût liãûu råìi. Coï sæû khaïc nhau giæîa goïc nghiãng tæû nhiãn cuía váût liãûu råìi åí traûng thaïi ténh ϕ vaì åí traûng thaïi chuyãøn âäüng ϕâ ≈ 0,7ϕ. Goüi hãû säú træåüt bãn trong cuía váût liãûu råìi (phuû thuäüc vaìo âäü áøm, kêch cåî haût vaì nhiãût âäü ) laì tgϕ. Hãû säú ma saït cuía nguyãn liãûu råìi f âäúi våïi caïc váût liãûu khaïc nhau (theïp, gäù, caosu) cáön phaíi biãút âãø tênh toaïn goïc nghiãng cuía tæåìng phãùu naûp liãûu cho caïc maïy váûn chuyãøn, coï liãn quan tåïi goïc ma saït: f = tgα. trong âoï: α - goïc ma saït giæîa nguyãn liãûu chuyãøn dåìi vaì váût liãûu. Âäü áøm cuía nguyãn liãûu råìi: W W ()% = 1 100G1 trong âoï: W1 - khäúi læåüng áøm chæïa trong nguyãn liãûu, kg; G1 - khäúi læåüng nguyãn liãûu khä tuyãût âäúi, kg. Coï sæû khaïc nhau giæîa khäúi læåüng xãúp âáöy tæû nhiãn, khäúi læåüng nguyãn liãûu råìi G vaì khäúi læåüng neïn chàût Gn. Tyí säú G/Gn âæåüc goüi laì hãû säú dênh kãút cuía nguyãn liãûu (a), noï dao âäüng trong khoaíng 1,05 ÷ 1,52. Âa säú caïc nguyãn liãûu råìi âæåüc sæí duûng trong cäng nghiãûp vi sinh âãöu khäng coï tênh maìi moìn hoàûc êt maìi moìn bãö màût caïc maïng, raînh cuía bàng taíi. Caïc nguyãn liãûu råìi coï caïc tênh cháút âàûc biãût nhæ tênh dênh, âäng kãút, gioìn, haïo næåïc, tênh âäüc, àn moìn. Táút caí nhæîng tênh cháút naìy cáön phaíi âãö cáûp âãún khi læûa choün vaì thiãút kãú caïc maïy váûn chuyãøn vaì phaíi coï nhæîng biãûn phaïp coï hiãûu quaí âãø loaûi træì sæû taïc âäüng khäng coï låüi âãún kãút cáúu thiãút bë, âãún mäi træåìng xung quanh. Caïc hangì hoïa riãng leí, thæåìng tênh säú âån vë (linh kiãûn, tiãút maïy, cuûm maïy, caïc duûng cuû, ) cuîng nhæ caïc haìng hoïa thuäüc daûng bao bç (gioí, bao, chai loü, thuìng, häüp, khay). Caïc haìng hoïa riãng leí âæåüc âàûc træng båíi kêch thæåïc qui âënh, hçnh daïng , khäúi læåüng mäüt loaûi haìng hoïa, thuáûn tiãûn sàõp xãúp, hãû säú ma saït bãö màût vaì båíi nhæîng tênh cháút âàûc biãût (nhæ nhiãût âäü chaïy, tênh âäüc haûi, dãù chaïy näø, buûi bàûm, ). 46
Haìng hoïa daûng loíng trong saín xuáút vi sinh âæåüc sæí duûng mäüt læåüng âaïng kãø. Chuïng âæåüc di chuyãøn bãn trong vaì giæîa caïc phán xæåíng. Nhæîng loaûi naìy nhæ caïc cháút loíng trung tênh, caïc cháút loíng àn moìn hoïa hoüc coï tè troüng vaì âäü nhåït khaïc nhau. Sæû di chuyãøn cuía caïc cháút loíng naìy âæåüc thæûc hiãûn theo caïc âæåìng äúng nhåì båm. Trong baíng 3.1 giåïi thiãûu caïc tênh cháút cå - lyï cuía mäüt säú daûng nguyãn liãûu cå baín, cuía caïc baïn thaình pháøm vaì thaình pháøm täøng håüp vi sinh. 3.3. MAÏY VÁÛN CHUYÃØN LIÃN TUÛC Maïy váûn chuyãøn nguyãn liãûu thãø haût nhæ maïy váûn chuyãøn theo hæåïng nàòm ngang (bàng tai,í phiãún taíi, vêt taíi, äúng taíi, bàng taíi dao âäüng), maïy váûn chuyãøn theo hæåïng thàóng âæïng (gaöu taíi, rung âäüng, maïy náng, maïng troüng læûc, ) vaì maïy váûn chuyãøn täøng håüp (váûn chuyãøn bàòng khê âäüng hoüc). 3.3.1. Bàng taíi Trong saín xuáút vi sinh, bàng taíi âæåüc æïng duûng räüng raîi âãø chuyãøn dåìi haìng hoïa daûng haût, daûng laït vaì daûng âån chiãúc våïi hæåïng màût phàóng nàòm ngang vaì màût phàóng nghiãng. Goïc nghiãng cuía bàng taíi phuû thuäüc vaìo caïc tênh cháút lyï hoüc cuía haìng hoïa, coï thãø nghiãng âãún 25o hoàûc hån. Chuïng coï thãø cäú âënh hoàûc di âäüng. Loaûi naìy coï kãút cáúu âån giaín, dãù daìng váûn haình, hoaût âäüng coï âäü bãön cao, hiãûu quaí kinh tãú vaì coï khoaíng låïn âiãöu chènh nàng suáút âãún 2500 m3/h. Maïy váûn chuyãøn bàòng bàng taíi (hçnh 3.1) gäöm bàng taíi kheïp kên laìm tæì vaíi - caosu våïi xe dåî liãûu di âäüng, caïc truûc càng, truûc dáùn âäüng coï âæåìng kênh 400 -500 mm hoàûc låïn hån våïi caïc cå cáúu càng hay vêt. Nhaïnh trãn caïc bàng taíi nàòm trãn caïc truûc làn tæû do. Caïc truûc làn âæåüc làõp trãn mäüt bãö màût ngang (âäúi bàng taíi thàóng), hoàûc dæåïi mäüt goïc do caïc con làn taûo thaình (âäúi våïi bàng taíi maïng). Âæåìng kênh con làn cho bàng taíi laìm bàòng vaíi - caosu 80 ÷ 100 mm, âäúi våïi bàng taíi theïp 350 ÷ 400 mm, khoaíng caïch caïc con làn åí nhaïnh trãn 250 ÷ 350 mm, nhaïnh dæåïi 1 ÷ 1,5 m. Bàng taíi thæåìng âæåüc laìm bàòng vaíi len, såüi bäng, såüi gai, caosu täøng håüp vaì theïp. Bàng taíi laìm bàòng vaíi - caosu coï chiãöu räüng tæì 300 ÷ 3000 mm vaì læåüng låïp âãûm tæì 3 ÷ 12. Caïc låïp âãûm bàòng niläng, såüi thuíy tinh, capräng, lapcan laìm cho bàng taíi coï âäü bãön cao. 47
Baíng 3.1. 3 trang ngang 1 48
Naûp liãûu Thaïo liãûu 1 2 3 4 5 6 9 8 7 a b Hçnh 3.1. Maïy váûn chuyãøn daûng bàng taíi: a- Våïi bàng taíi nàòm ngang; b- Våïi bàng taíi hçnh maïng; 1- Truûc càng; 2- Bàng taíi; 3- Xe dåî liãûu; 4- Truûc làn; 5- Khung; 6- Truûc dáùn; 7- Bäü truyãön âäüng; 8- Âäüng cå; 9- Cå cáúu laìm càng Nàng suáút Q (táún/h) cuía bàng taíi váûn chuyãøn trãn bãö màût nàòm ngang: Âäúi våïi haìng hoïa vun âäúng våïi bàng taíi phàóng : Q = 155B 2vρ Âäúi våïi haìng hoïa vun âäúng våïi bàng taíi maïng : Q = 310B 2vρ Âäúi våïi haìng hoïa daûng riãng leî våïi bàng taíi phàóng: v Q = 3,6 l trong âoï: B - bãö räüng bàng taíi, mm ; v - täúc âäü, m/s; (thæåìng choün v tæì 0,75 ÷ 3,0 m/s cho haìng hoïa daûng haût, tæì 0,75 ÷ 1,2 m/s cho caïc haìng hoïa haût låïn, coìn âäúi haìng hoïa loaûi âån chiãút tæì 0,5 ÷ 1,9 m/s) ρ - tyí troüng xãúp âáöy, táún/m3 ; m - khäúi læåüng cuía mäüt âån vë haìng hoïa, kg l - khoaíng caïch giæîa caïc haìng hoïa trãn bàng taíi, m. Nãúu tàng goïc nghiãng bàng taíi tæì 50 âãún 25o thç täúc âäü seî giaím tæì 9 âãún 40 %. Cäng suáút thiãút bë dáùn âäüng N (kW) âæåüc xaïc âënh theo cäng thæïc: []()K vL + 0,00014QL ± 0,0024QH K + N N = 1 2 x η trong âoï: K1- hãû säú phuû thuäüc vaìo bãö räüng cuía bàng taíi; L- chiãöu daìi bàng taíi theo bãö màût ngang, m; 51
H- chiãöu cao náng cuía haìng hoïa, m; Q- Nàng suáút bàng taíi, táún/h; K2- hãû säú phuû thuäüc vaìo chiãöu daìi bàng taíi; Nx - Cäng suáút cho xe thaïo dåî, kW; η- hiãûu suáút cuía bäü truyãön dáùn (0,75 ÷ 0,8); ± - náng hay haû váût. Giaï trë cuía caïc hãû säú K1 vaì K2 âæåüc nãu dæåïi âáy: Chiãöu räüng bàng taíi, mm 400 500 650 800 1000 1200 K1 0,004 0,005 0,007 0,010 0,012 0,014 Chiãöu daìi bàng taíi, m âãún 10 10-15 15-25 25-35 35-45 45 K2 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 Cäng suáút Nx âæåüc xaïc âinh theo baíng 3.2. Baíng 3.2. Cäng suáút Nx (kW) cáön thiãút âãø chuyãøn dëch xe thaïo dåî trãn bàng taíi Chiãöu räüng Chiãöu daìi chuyãøn dëch cuía xe, m bàng taíi, < 30 40 50 ÷ 60 70 ÷ 80 90 ÷100 110 ÷120 130 ÷140 mm 400 0,25 0,30 0,40 0,50 0,60 0,65 0,70 500 0,32 0,36 0,45 0,60 0,75 1,0 1,2 600 1,0 1,2 1,4 1,60 2,2 2,5 2,7 800 1,8 2,1 2,5 3,9 3,9 4,3 4,9 1000 2,7 3,0 3,5 5,0 5,0 5,5 6,5 1200 3,24 3,8 4,1 5,8 5,8 6,3 7,2 3.3.2. Bàng caìo Âãø váûn chuyãøn váût liãûu daûng haût vaì daûng máùu thæåìng duìng caïc bàng caìo. Bäü pháûn keïo trong caïc thiãút bë naìy laì nhæîng caïi caìo. Thæåìng coï hai daûng âoï laì daûng måí vaì daûng âoïng kên. Caïc bàng taíi naìy coï caïc maïng tæû räüng 75 ÷750 mm, coï thãø chuyãøn dëch váût liãûu våïi caïc hæåïng ngang, nghiãng (âãún 45o) vaì thàóng âæïng trong khoaíng âãún 100 m våïi täúc âäü 0,2 ÷1,0 m/s. Bàng taíi caìo duìng âãø chuyãøn dåìi bäüt, tinh bäüt, sinh khäúi, baî âaî âæåüc trêch ly, Bàng taíi caìo âæåüc chè roî trãn hçnh 3.2. Caïc bàng taíi coï caïc bäü pháûn: âéa xêch truyãön âäüng, âéa xêch bë dáùn vaì caïc xêch coï âênh caïc caìo. Nhaïnh dæåïi cuía bàng taíi nàòm trong maïng chæïa âáöy nguyãn liãûu. 52
Caìo âæåüc laìm bàòng caïc táúm kim loaûi, âæåüc cuäún thaình hçnh maïng, coï daûng hçnh thang hay næía voìng troìn. Trong cäng nghiãûp vi sinh âãø váûn chuyãøn nguyãn liãûu caïc daûng buûi, bäüt, haût vaì caïc máùu nhoí theo caïc tuyãún âæåìng ngang, nghiãng (15o) thæåìng sæí duûng bàng taíi daûng KΠC - 200 maïng kên våïi tiãút diãûn hçnh vuäng. Chuyãøn dëch nguyãn liãûu våïi täúc âäü 0,16 ÷ 0,4 m/s. Âãø di chuyãøn nguyãn liãûu dãù näí, âäüc, àn moìn kim loaûi vaì daûng buûi thæåìng sæí duûng caïc bàng taíi loaûi KΠC - 125 - BΓK âãø baío âaím âäü kên vaì an toaìn. Täúc âäü di chuyãøn cuía nguyãn liãûu trong caïc bàng taíi khoaíng 0,5-0,63 m/s. Viãûc dëch chuyãøn coï thãø theo hæåïng màût phàóng ngang, nghiãng âãún 75o . Naûp liãûu 1 2 Ha ình trçnh a) Naûp liãûu 1 2 Thaïo liãûu 4 5 b) Haình trçnh Thaïo liãûu Hçnh 3.2. Bàng taíi caìo: a- Bàng taíi coï caïc bäü caìo cao; b- Bàng taíi coï caïc bäü caìo nàòm trong nguyãn liãûu 1- Bäü vêt càng; 2- Âéa xêch truyãön âäüng; 3- Xêch; 4- Caïc bäü caìo;5- Âéa xêch bë dáùn Nàng suáút cuía bàng caìo: Q = 3,6BhvρKyKZ 2 hay Q = 3,6Bh vρKyKZKd trong âoï: B- bãö räüng cuía maïng, m; h- chiãöu cao maïng, m; v- täúc âäü chuyãøn âäüng cuía xêch (phuû thuäüc vaìo tênh cháút cuía nguyãn liãûu coï thãø láúy tæì 0,2 âãún 1 m/s), m/s; o Ky- hãû säú phuû thuäüc vaìo goïc nghiãng α cuía bàng taíi (khi α = 0 → Ky = 1; α = o o o 10 → Ky = 0,85; α = 20 → Ky = 0,65; α = 30 → Kd = 0,5); 53
KZ- hãû säú cháút âáöy cuía maïng (KZ = 0,5 ÷ 0,6); ρ- máût âäü xãúp âáöy cuía nguyãn liãûu, kg/m3; Kd- hãû säú tyí lãû chiãöu räüng vaì chiãöu cao maïng (Kd = 2 ÷ 4). Cäng suáút truyãön âäüng kW: Âäúi våïi caïc bàng taíi chuyãøn âäüng theo hæåïng bãö màût nàòm ngang vaì däúc thoaíi: []0,3(1+ BL )v + 0,003Q(H + 1,8fL ) N = 1 η Âäúi våïi caïc bàng taíi âæïng vaì däúc âæïng: []0,07Bv (H + 4,3L ) + 0,005Q(1,6H + fL ) N = 1 η trong âoï: L, H- chiãöu daìi bàng taíi theo hæåïng nàòm ngang vaì chiãöu cao theo hæåïng thàóng âæïng, m; f - hãû säú ma saït cuía nguyãn liãûu xãúp âáöy våïi tæåìng maïng; 8 Q - nàng suáút, táún/h; 9 η - hãû säú hæîu duûng (0,8-0,9). 3.3.3. Gaìu taíi 1 7 Trong cäng nghiãûp vi sinh, âãø saín xuáút caïc mäi træåìng dinh dæåîng, caïc nguyãn liãûu 2 (daûng haût) âæåüc váûn chuyãøn tåïi caïc näöi tiãût truìng åí trãn caïc táöng cao cuía toaì nhaì coï âäü cao o khoaíng 40 m våïi goïc nghiãng 45 ÷ 70 . Âãø thæûc 3 hiãûn âæåüc caïc muûc âêch naìy thæåìng sæí duûng gaìu. Bäü pháûn laìm viãûc cuía gaìu taíi laì nhæîng caïi gaìu gàõn chàût trãn bàng taíi hay trãn xêch. 4 Gaìu taíi (hçnh 3.3) gäöm bäü keïo gheïp kên 1 Naûp liãûu våïi caïc gaìu âæåüc gàõn chàût 2. Sæí duûng caïc gaìu 5 sáu, coï chiãöu räüng 135 ÷ 450 mm âãø váûn 6 chuyãøn nguyãn liãûu daûng haût. Bàng taíi vä táûn phuí láúy tang dáùn âäüng phêa trãn 9 vaì tang càng phêa dæåïi 4. Bàng taíi âæåüc keïo càng nhåì cå cáúu Hçnh 3.3. Gaìu taíi: vêt. Táút caí caïc bäü pháûn cuía gaìu taíi âæåüc voí 1- Bäü pháûn keïo; 2- Gaìu; 3- Voí gaìu ngoaìi bao phuí, coï âáöu dáùn âäüng 8 åí phêa trãn, taíi; 4- Tang càng; 5- Miãûng naûp guäúc haîm 6 phêa dæåïi vaì pháön voí giæîa 3 coï hai liãûu; 6- Guäúc haîm;7- ÄÚng thaïo äúng. Pháön dæåïi cuía voí coï phãùu naûp liãûu 5, coìn liãuû; 8- Âáöu dáùn âäüng; 9- Tang dáùn âäng 54
pháön trãn coï äúng thaïo liãûu 7. Gaìu xuïc âáöy nguyãn liãûu tæì guäúc haîm hay âäø thàóng vaìo gaìu. Gaìu chæïa nguyãn liãûu âæåüc náng lãn trãn vaì khi chuyãøn qua tang trãn thç bë láût ngæåüc laûi. Dæåïi taïc duûng cuía læûc ly tám vaì troüng læûc, nguyãn liãûu âæåüc âäø ra qua äúng thaïo liãûu vaìo thiãút bë chæïa. Khi váûn chuyãøn caïc nguyãn liãûu daûng maính nhoí, haût, daûng buûi thæåìng sæí duûng gaìu taíi coï sæïc chæïa tæì 0,9 ÷ 1,5 lêt cho 2 âãún 3 gaöu trãn 1 m vaì täúc âäü 0,8 ÷ 2 m/s. Gaìu taíi våïi caïc bàng räüng 150, 200, 250, 300, 400 vaì 500 mm âæåüc sæí duûng räüng raîi nháút. Nàng suáút cuía caïc gaìu taíi tæì 5 âãún 500 táún/h. Gaìu taíi âæåüc aïp duûng räüng raîi vç kêch thæåïc cå baín cuía chuïng khäng âaïng kãø, tuy nhiãn do âäü kên khäng baío âaím, buûi dãù phaït sinh nãn khäng âæåüc sæí duûng âãø váûn chuyãøn caïc cháút âäüc vaì cháút taûo buûi. Nàng suáút gaìu taíi (táún/h hay kg/s): Vv ρK Q = 3,6 Z 1 L Vv ρK hay Q = Z 2 L trong âoï: V- Sæïc chæïa cuía gaìu, m3; v- täúc âäü nguyãn liãûu chuyãøn dëch, m/s; ρ- máût âäü xãúp, kg/m3; L- bæåïc gaìu, m; KZ- hãû säú cháút âáöy gaìu (âäúi våïi caïc nguyãn liãûu daûng haût nhoí KZ = 0,85 ÷ 0,95, âäúi våïi loaûi haût låïn, caïc máùu KZ = 0,5 ÷ 0,8). Cäng suáút tiãu thuû (kW) truyãön âäüng cuía tang dáùn âäüng: Q Hg N = 2 1000η trong âoï: Q2- nàng suáút gaìu taíi, kg/s; h- chiãöu cao náng váût, m; g- gia täúc råi tæû do, m/s2; η- hãû säú hæîu duûng dáùn âäüng. 3.3.4. Vêt taíi Trong cäng nghiãûp vi sinh vêt taíi âæåüc æïng duûng âãø di chuyãøn caïc nguyãn liãûu (nhæ bäüt, tinh bäüt, muäúi, chuíng náúm mäúc daûng khä, caïc saín pháøm chàn nuäi, ) trong hæåïng màût phàóng ngang vaì nghiãng våïi khoaíng âãún 40 m. Trãn hçnh 3.4 mä taí vêt taíi. Vêt taíi ngang gäöm maïng, vêt, caïc äúng naûp vaì thaïo liãûu. Vêt âæåüc quay nhåì cå cáúu dáùn âäüng vaì âæåüc tæûa trãn caïc äø âáöu muït vaì äø giæîa. 55
6 6 Hçnh 3.4. Vêt taíi: 1- Dáùn âäüng âiãûn; 2- ÄØ âáöu muït ;3- Cæía quan saït; 4 - ÄØ giæîa; 5- Vêt ; 6 - Äúng thaïo liãûu; 7- Maïng Nguyãn liãûu âæåüc vaìo maïng qua äúng naûp liãûu vaì khi vêt quay noï âæåüc chuyãøn âäüng tåïi äúng thaïo liãûu nàòm dæåïi âaïy maïng. Caïc cæía quan saït âæåüc bäú trê theo chiãöu daìi cuía vêt. Nguyãn liãûu chuyãøn dåìi khäng thãø quay cuìng våïi vêt vç bë troüng læûc vaì læûc ma saït ngàn caín. Säú voìng quay cuía vêt taíi 0,5 ÷ 2,0 voìng/s. Nguyãn tàõc taïc âäüng cuía vêt nghiãng tæång tæû nhæ vêt nàòm ngang. Vêt taíi âæåüc laìm tæì nhæîng truûc vêt coï âæåìng kênh vaì bæåïc vêt theo tè lãû sau: Âæåìng kênh vêt, mm 100 125 160 200 250 320 400 500 650 800 Bæåïc vêt, mm 80 100 125 160 200 250 320 400 500 650 3 Nàng suáút vêt taíi (táún/h): Q = 0,047 D n ρ KB KZ Ky trong âoï: D- âæåìng kênh vêt taíi, m; ρ- máût âäü xãúp, kg/m3; n- säú voìng quay cuía truûc vêt, voìng/ph; KB- hãû säú phuû thuäüc bæåïc vêt vaì âæåìng kênh truûc vêt (âäúi våïi nguyãn liãûu haût nheû KB = 0,75 ÷1,0; âäúi våïi nguyãn liãûu miãúng to vaì nhaïm KB = 0,5 ÷ 0,6); KZ- hãû säú cháút âáöy maïng [ âäúi våïi nguyãn liãûu nheû vaì khäng coï tênh maìi moìn (bäüt) KZ = 0,32; âäúi våïi nguyãn liãûu nàûng vaì êt maìi moìn (muäúi, caïm, xäâa, ) KZ = 0,25]; Ky- hãû säú phuû thuäüc vaìo goïc nghiãng cuía vêt taíi: Goïc nghiãng, âäü 0 5 10 15 20 Ky 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 Cäng suáút dáùn âäüng (kW) cuía vêt taíi ngang vaì vêt taíi nghiãng: Q(LK + H )K N = c Z 367η 56
trong âoï: Q- nàng suáút vêt taíi, táún/h; L- chiãöu daìi vêt taíi theo âæåìng nàòm ngang, m; Kz- hãû säú dæû træî cäng suáút (KZ = 1,15-1,25); η- hiãu suáút truyãön âäüng (η = 0,8 ÷ 0,85); Kc- hãû säú caín chuyãøn âäüng cuía nguyãn liãûu (âäúi våïi nguyãn liãûu haût Kc = 1,5 ÷1,6; âäúi våïi nguyãn liãûu daûng bäüt táúm, daûng bäng Kc =1,2 ÷ 1,3; âäúi våïi nguyãn liãûu miãúng, thoíi coï tênh maìi moìn Kc = 1,8 ÷ 2,0; âäúi våïi nguyãn liãûu haût mën Kc = 4) 3.3.5. Thiãút bë váûn chuyãøn rung Thiãút bë váûn chuyãøn rung coï thãø di chuyãøn nguyãn liãûu våïi caïc hæåïng ngang, nghiãng (âãún 20o) vaì thàóng âæïng. Caïc thiãút bë naìy coï nhiãöu æu viãûc låïn: kên, loaûi træì buûi, nguyãn liãûu tiãúp xuïc khäng âaïng kãø våïi caïc bäü pháûn chuyãøn âäüng cuía thiãút bë, âån giaín vãö kãút cáúu, hao moìn khäng âaïng kãø âäúi våïi caïc bäü pháûn taíi haìng, nàng læåüng tiãu hao cho cå cáúu rung khäng låïn. Bàng taíi rung (hçnh 3.5) bao gäöm maïng kim loaûi 1 âæåüc làõp cäú âënh trãn giaï treo 2 vaì âæåüc näúi våïi caïc bäü rung 4 âãø truyãön dao âäüng cho maïng våïi táön säú vaì biãn âäü xaïc âënh qua hãû giàòng cæïng 3. Do dao âäüng coï hæåïng, nguyãn liãûu chæïa trong maïng hay trong äúng âæåüc chuyãøn dëch theo hæåïng mong muäún våïi khoaíng caïch âãún 60 m. Naûp liãûu 4 Hçnh 3.5. Bàng taíi rung: 1- Maïng váûn chuyãøn; 2- Giaï treo; 3- Bäü giàòng cæïng; 4- Bäü rung Bàng taíi rung coï bäü truyãön taíi âiãûn - cå våïi táön säú dao âäüng cuía maïng 900 ÷ 3000 ph-1 vaì biãn âäü 0,5 ÷ 3 mm. Maïng rung baío âaím täúc âäü chuyãøn dëch nguyãn liãûu våïi hæåïng ngang 0,1 ÷ 0,6 m/s. Nàng suáút bàng taíi rung âaût âãún 150 táún/h. Hçnh 3.6 giåïi thiãûu bàng taíi rung nàòm ngang 2 äúng. Noï coï thãø chuyãøn dåìi âäöng thåìi hai nguyãn liãûu khaïc nhau våïi táön säú dao âäüng 650 ÷ 850 ph−1, biãn âäü 3 ÷ 6 mm, coï nàng suáút tæì 10 âãún 120 m3/h. 57
Bàng taíi gäöm hai äúng váûn chuyãøn, bäü rung vaì bäü giàòng cæïng, noï âæåüc gàõn chàût trãn bãû. Nguyãn tàõc chuyãøn dëch cuía nguyãn liãûu theo äúng rung tæång tæû nhæ âaî âæåüc mä taí åí trãn. Caïc thiãút bë hoaût âäüng theo nguyãn tàõc tæång tæû coï thãø sæí duûng trong cäng nghiãûp vi sinh âãø váûn chuyãøn nguyãn liãûu, baïn thaình pháøm vaì thaình pháøm, cuîng nhæ caïc thiãút bë riãng reî (saìng rung, nghiãön rung, sáúy rung, chaì rung, laûnh rung, tiãúp liãûu rung, loüc rung, thanh truìng rung, âënh læåüng rung, âáöm rung). Nàng suáút (táún/h) bàng taíi rung nàòm ngang: Q = 3,6FvρKZ trong âoï: F- diãûn têch tiãút diãûn ngang cuía maïng hay âæåìng äúng, m2; ρ- máût âäü xãúp cuía nguyãn liãûu, kg/m3; v- täúc âäü chuyãøn dëch trung bçnh cuía nguyãn liãûu theo maïng hay âæåìng äúng, m/s (v = 0,1 ÷ 0,3 m/s); KZ- hãû säú cháút âáöy theo tiãút diãûn ngang cuía maïng (âäúi våïi tiãút diãûn chæî nháût hay vuäng KZ = 0,7 ÷ 0,8, âäúi våïi tiãút diãûn troìn KZ = 0,5 ÷ 0,65, âäúi våïi caïc maïng måí KZ = 0,6 ÷ 0,8. Giaï trë KZ tàng lãn tæì caïc nguyãn liãûu daûng bäüt, daûng taûo buûi âãún daûng haût låïn vaì daûng miãúng) Bàng taíi nghiãng âãún 12o, cæï mäùi âäü tàng lãn thç giaím xuäúng 4 ÷ 7 Naûp liãûu % cho nguyãn liãûu bäüt, 2 ÷ 5 % cho nguyãn liãûu haût vaì máùu nhoí. Khi Naûp liãûu chuyãøn dëch nguyãn liãûu xuäúng dæåïi Thaïo liãûu thç täúc âäü tàng 3 ÷ 10 % cho mäùi âäü nghiãng cuía maïng. Thaïo liãûu Cäng suáút tiãu thuû (kW) cuía thiãút bë dáùn âäüng cho saìng rung: Hçnh 3.6. Bàng taíi rung nàòm ngang hai äúng: QLε N = 1- Bäü rung; 2 - Bäü giàòng 3- Maïng váûn chuyãøn η trong âoï: Q- nàng suáút bàng taíi, táún/h; L- chiãöu daìi chuyãøn dëch cuía nguyãn liãûu, m; η- hiãûu suáút cuía bäü truyãön âäüng (η = 0,5 ÷ 0,6); ε- nguäön nàng læåüng riãng âãø chuyãøn dëch nguyãn liãûu, kW.h/ (táún.m); (âäúi våïi bàng taíi coï âäü rung cán bàòng ε = 0,005 ÷ 0,008, âäúi våïi bàng taíi coï âäü rung âiãûn tæì ε = 0,0035 ÷ 0,006, våïi caïc bàng taíi 2 äúng coï bäü rung thanh truyãön lãûch tám ε = 0,002 ÷ 0,005, âäúi våïi caïc bàng taíi ngàõn, khäng cán bàòng våïi chiãöu daìi dæåïi 10 m ε = 0,01). 58
3.3.6. Váûn chuyãøn bàòng khê neïn Cå cáúu laìm chuyãøn dëch nguyãn liãûu daûng haût våïi khäng khê trong âæåìng äúng dæåïi aïp suáút âæåüc goüi laì cå cáúu váûn chuyãøn bàòng khê neïn. Trong cäng nghãû vi sinh, caïc nguyãn liãûu nhæ caïm, bäüt, baî cuí caíi, maût cæa, voí baìo âæåüc váûn chuyãøn tæì kho vaìo phán xæåíng gia cäng bàòng khê neïn. Thiãút bë váûn chuyãøn bàòng khê neïn coï nàng suáút låïn âãún 400 táún/h våïi khoaíng chuyãøn dåìi âãún 100 m hoàûc låïn hån, lãn cao âãún 100 m. So våïi váûn chuyãøn bàòng cå hoüc thç váûn chuyãøn bàòng khê neïn coï nhiãöu æu âiãøm hån (âån giaín vãö kãút cáúu, an toaìn vaì dãù daìng váûn haình, âäü kên tuyãût âäúi, cå khê hoïa vaì tæû âäüng hoïa caïc cäng âoaûn váûn chuyãøn, âiãöu kiãûn vãû sinh vaì sæû kãút håüp våïi caïc thiãút bë khaïc trong cäng âoaûn). Nhæåüc âiãøm chênh cuía thiãút bë naìy laì tiãu hao nàng læåüng låïn âãún 0,4 KW.h cho 1 táún nguyãn liãûu. Nguyãn tàõc taïc âäüng cuía caïc thiãút bë khê neïn dæûa trãn cå såí chuyãøn âäüng cuía nguyãn liãûu trong doìng khäng khê. Caïc loaûi khê neïn âæåüc chia ra laìm ba loaûi: huït, âáøy vaì neïn - huït (hçnh 3.7). Trong thiãút bë huït (hçnh 3.7a), nhåì maïy huït 6 taûo ra haû aïp maì khäng khê vaìo bäü naûp liãûu 1 vaì khi qua låïp nguyãn liãûu seî keïo theo noï laìm chuyãøn dëch theo âæåìng äúng dáùn 2 vaìo xyclon phán chia 3. Taûi âáy nguyãn liãûu âæåüc phán chia, coìn khäng khê nhiãùm buûi qua âæåìng äúng 4 vaìo xyclon loüc 5 räöi thaíi ra ngoaìi a) (nhåì maïy âáøy khäng khê 6) qua tiãu ám 7 vaìo khê quyãøn. Nguyãn liãûu âæåüc thaíi ra ngoaìi tæì xyclon phán chia 3 nhåì cæía áu 8. Æu viãûc cuía caïc b) thiãút bë huït laì åí chäù: do haû aïp trong hãû maì sæû thaíi buûi bë loaûi træì. Âiãöu âoï cho pheïp sæí duûng chuïng âãø váûn chuyãøn caïc nguyãn liãûu dãù taûo buûi (caïm, bäüt, tráúu, caïc chuíng náúm mäúc âæåüc nghiãön nhoí) tåïi caïc thiãút bë c) trong dáy chuyãön cäng nghãû. Nhæåüc âiãøm chênh laì khäng coï khaí nàng taûo Hçnh 3.7. Thiãút bë váûn chuyãøn bàòng khê neïn: ra sæû giaím aïp suáút âaïng kãø laìm haûn a- Thiãút bë huït; b- Thiãút bë âáøy; c- Thiãút bë neïn-huït chãú khoaíng caïch chuyãøn dëch 1- Cå cáúu naûp liãûu; 2,4- Âæåìng äúng; 3- Xyclon nguyãn liãûu vaì cáön thiãút phaíi bët kên phán chia; 5- Xyclon loüc; 6- Maïy âáøy khäng khê; åí nhæîng vë trê thaïo liãûu. 7- Tiãu ám; 8- Cæía áu 59
Thiãút bë váûn taíi neïn (hçnh 3.7b) hoaût âäüng nhæ sau: maïy âáøy laìm neïn khäng khê trong hãû váûn chuyãøn, khi taûo aïp suáút trong hãû låïn hån aïp suáút khê quyãøn (aïp suáút - låïn nháút åí vë trê naûp liãûu, nhoí nháút åí vë trê thaïo liãûu). Âáøy khäng khê cuìng nguyãn liãûu theo âæåìng äúng 2 vaìo xyclon phán chia 3. Tiãúp theo xaíy ra nhæ caïc maïy huït âaî mä taí trãn. Aïp suáút dæ trong âæåìng äúng coï thãø âaût âãún 400 ÷ 600 KPa, âiãöu âoï cho pheïp chuyãøn dëch nguyãn liãûu âãún 300 m hoàûc hån âãún 1 vë trê hoàûc nhiãöu vë trê thaïo dåî . Thiãút bë huït - âáøy (hçnh 3.7c) cho pheïp kãút håüp æu âiãøm vãö huït vaì âáøy. Khi váûn chuyãøn caïc nguyãn liãûu haût trong caïc thiãút bë bàòng khê neïn, täúc âäü cuaí khäng khê khoaíng 6 âãún 35 m/s, khi âoï näöng âäü cuía häùn håüp cho pheïp (tyí säú giæîa læu læåüng nguyãn liãûu váûn chuyãøn vaì læu læåüng khäng khê) 25 ÷ 30 kg/kg. Tênh toaïn caïc thiãút bë váûn chuyãøn bàòng khê neïn, vê duû nhæ khi tênh toaïn nàng suáút váûn chuyãøn bàòng khê neïn (kg/s hay táún/h), cáön phaíi læu yï hoaût âäüng khäng âäöng âãöu cuía thiãút bë trong ngaìy. QS = GmKkKq hay Qh = 3,6GmKkKq trong âoï: Gm- khäúi læåüng nguyãn liãûu váûn chuyãøn, kg/s; Kk- hãû säú liãn quan âãún naûp nguyãn liãûu khäng äøn âënh (Kk = 1,5); Kq- hãû säú khäng äøn âënh âæåüc xaïc âënh båíi caïc âiãöu kiãûn cuía quaï trçnh cäng nghãû (Kq = 1,25). Chiãöu daìi qui âäøi cuía âæåìng äúng dáùn, m : Lq = ∑ Lg + ∑ Lâ + ∑ Lt + ∑ Lc trong âoï: ∑Lg- täøng chiãöu daìi cuía caïc âoaûn nàòm ngang, m; ∑Lâ- täøng chiãöu daìi cuía caïc âoaûn âæïng, m; ∑Lt- täøng chiãöu daìi cuía caïc khuyíu tæång âæång, m; ∑Lc- täøng chiãöu daìi caïc pháön chuyãøn âoaûn tæång âæång, m (chiãöu daìi tæång âæång cuía âoaûn chuyãøn thæåìng láúy 8 m). Chiãöu daìi cuía caïc khuyíu tæång âæång phuû thuäüc vaìo baïn kênh âäü cong cuía khuyíu R vaì âæåìng kênh bãn trong cuía äúng d (baíng 3.3). Baíng 3.3. Chiãöu daìi caïc khuyíu tæång âæång (m) R/d Nguyãn liãûu 4 6 10 20 Daûng buûi 4÷8 5÷10 6÷12 8÷10 Daûng haût âäöng nháút - 8÷10 12÷16 16÷20 Daûng miãúng nhoí khäng âäöng nháút - - 28÷35 38÷45 Daûng miãúng låïn khäng âäöng nháút - - 60÷80 70÷90 60