Công nghệ lên men: Glucoamylase (Lên men bề mặt,lên men nổi)

Sản xuất glucoamylase theo phương pháp lên men bề mặt
Ngô Hoàng Hiền Triết
Trần Tấn Lộc
Bùi Thiên Duy
Vũ Minh Triết
Đinh Viết Đệ
NỘI DUNG THUYẾT TRÌNH
2. QUY TRÌNH VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH
1. NGUYÊN LIỆU
3. SẢN PHẨM
Vi Sinh vật
- Giống Aspergillus: có khoảng 200 loài :Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus sojae,…có giá trị sử dụng trong sản xuất enzyme, rượu, axit hữu cơ…
- Chủng nấm mốc Aspergillus niger phân lập từ hạt chứa nhiều dầu như: hạt đậu nành, đậu phộng, hạt ngũ cốc, hạt bắp…; Aspergillus niger cũng được phân lập từ các sản phảm lên men cổ truyền
Đặc điểm sinh học của Aspergillus niger
+ Nhiệt độ sinh trưởng: tối ưu 28 – 350C
+ Độ ẩm môi trường: 60 – 65%
+ Sinh trưởng và phát triển khi có mặt O2 ở pH tối ưu là 4 – 6.5
Vi Sinh vật
Kiểu sinh sản Asp.niger
+ Sinh sản sinh dưỡng
+ sinh sản vô tính bằng bào tử
+ sinh sản hữu tính.
Nguồn cơ chất dùng cho Asp.niger

+ Nguồn C: Thường là hợp chất hữu cơ trong đó chủ yếu là gluxit
+ Nguồn Nitơ: Muối vô cơ hoặc các axit amin có nguồn gốc từ dịch thủy phân protein
+ Nguồn khoáng và các chất kích thích sinh trưởng: Các muối khoáng có Fe, Mn, Zn, …
+ Nguồn P,S: Từ các muối vô cơ
Vi Sinh vật
Tiêu chí chọn giống
+ Khả năng sinh tổng hợp enzyme glucoamylase mạnh với số lượng lớn, hoạt tính cao

+ Khả năng sử dụng các nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm

+ Chế phẩm enzyme cần thu nhận dễ dàng tách ra khỏi các tạp
chất môi trường và sinh khối của nấm mốc giống

+ Giống phải có tính thích nghi cao

+ Giống phải có tốc độ sinh sản và phát triển rất mạnh

+ Tốc độ trao đổi chất mạnh

+ Giống phải ít bị thoái hóa trong quá trình bảo quản


Vi Sinh vật
Thành phần chính: Cám mì và cám gạo
+ Tỉ lệ cám mì/Cám gạo = 7/3
+ Tiêu chuẩn chất lượng cám mì, cám gạo theo qui định của Bộ Nông nghiệp – phát triển nông thôn
Môi trường lên men
Môi trường nhân giống
Nhân giống
Đóng gói
Li tâm
Trộn
Tiệt trùng
Cấy giống
Lên men
Nghiền
Siêu lọc UF
Quá trình nhân giống
+ Mục đích công nghệ: chuẩn bị cho quá trình cấy giống
+ Thiết bị: Sử dụng các thiết bị nhân giống trong phòng thí nghiệm và thiết bị nhân giống hình trụ có cánh khuấy
+ Nhiệt độ môi trường nhân giống: 28 – 32oC
+ Độ ẩm môi trường: 60 – 65%

Trộn
+ Mục đích công nghệ: chuẩn bị cho quá trình lên men

+ Các biến đổi của nguyên liệu:
Thiết bị phối trộn dạng thùng quay
Thông số công nghệ
+ Nguyên liệu cho vào với thể tích khoảng 50 – 60% thể tích thùng
+ Tỉ lệ phối trộn: cám mì/cám gạo = 7/3

+ Tốc độ quay của thùng = 1/2 tốc độ giới hạn

+ Nhiệt độ phối trộn: 28 – 30oC

+ Thời gian phối trộn: 15 phút
Tiệt trùng
+ Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình lên men
+ Các biển đổi của nguyên liệu:
+Thiết bị: Thiết bị tiệt trùng dạng nằm ngang
+ Thông số công nghệ:
Nhiệt độ: 1210C
Thời gian: 20 – 30 phút
Cấy giống
+ Mục đích công nghệ: Chuẩn bị cho quá trình lên men thu nhận chế phẩm enzyme glucoamylase
+ Các biến đổi của nguyên liệu: không có biến đổi đáng kể
+Thiết bị: Thiết bị phun bào tử vi sinh vật
+ Thông số công nghệ:

-Tỉ lệ giống cấy: 5 - 10% v/v
Lên men
+ Mục đích công nghệ: Khai thác, lên men nhằm thu nhận chế phẩm enzyme glucoamylase
+ Các biến đổi diễn ra trong quá trình lên men:
+ Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình lên men:
Môi trường lên men: pH, khối lượng cơ chất
Điều kiện nuôi cấy: Độ ẩm, nhiệt độ, hàm lượng khí Oxi, thời gian lên men
Giống nấm mốc
Thiết bị: Sử dụng buồng nuôi cấy bề mặt
+ Thông số công nghệ:
Nhiệt độ không khí: 22 – 32oC
Độ ẩm không khí: 96 – 98%
Thời gian nuôi cấy: 54h
Nghiền
+ Mục đích công nghệ: chuẩn bị cho quá trình trích ly
+ Các biến đổi của nguyên liệu:
+ Thiết bị: Thiết bị nghiền đĩa dạng pin-disc :
+ Thông số công nghệ:
Vận tốc quay của dĩa: 5000-7000rpm
Kích thước nguyên liệu vào:
Kích thước sản phẩm ra:
Trích li
+ Mục đích công nghệ: khai thác
+ Các biến đổi của nguyên liệu:
+ Thiết bị: Thiết bị trích ly 1 bậc
+ Thông số công nghệ:
Nhiệt độ: tnước = 25 – 280C
Tỉ lệ nguyên liệu/dung môi (nước) = 1/2 (v/v)
Li tâm
+ Mục đích công nghệ: Khai thác tách sinh khối ra khỏi dung dịch sau trích ly
+ Những biến đổi trong quá trình ly tâm
+Thiết bị: Thiết bị ly tâm dạng dĩa
+ Thông số công nghệ
Nhiệt độ : 15 – 20 oC
Thời gian : 4 – 5 phút
Siêu lọc UF
+ Mục đích công nghệ:
- Chuẩn bị: cho quá trình sắc ký trao đổi ion.
- Khai thác: sau quá trình phân riêng, nồng độ enzyme trong dung dịch sẽ tăng
+ Các biến đổi của nguyên liệu
+ Thiết bị: thiết bị mô hình sợi sử dụng màng siêu lọc (UF)
Thiết bị phân riêng bằng mô hình sợi
Thông số kỹ thuật:
+ Nhiệt độ làm việc: 28-30oC
+ Dải pH làm việc: 2~13
+ Khả năng chịu Clo: 100ppm
+ Hàm lượng Clo quá mức: 200ppm
+ Áp lực làm việc lớn nhất: 0.25 Mpa
+ Độ đục sau lọc < 0.1NTU
+ Loại bỏ tạp chất:100%
Sấy thăng hoa
+ Mục đích

- Chế biến: : quá trình sấy sẽ tách bớt nước ra khỏi bán thành phẩm

- Bảo quản: giảm giá trị hoạt độ của nước, ức chế hoạt động của enzyme
+ Các biến đổi của nguyên liệu:

-Vật lí: Nhiệt độ nguyên liệu giảm, các tính chất vật lí của nguyên liệu như hình dạng, kích thước, khối lượng, tỉ trọng, độ giòn,… sẽ thay đổi

-Hóa học: không có biến đổi đáng kể
-Hóa lí: sự chuyển pha của nước từ lỏng thành rắn và từ rắn thành hơi

-Sinh học: không có biến đổi đáng kể.

-Hóa sinh: không có biến đổi đáng kể
+ Thiết bị: thiết bị sấy thăng hoa
Buồng chân không
Bộ phận gia nhiệt bằng bức xạ
Bộ phận gia nhiệt bằng phương pháp dẫn nhiệt
Nguyên liệu cần sấy
Bộ phận ngưng tụ
Cửa kết nối với hệ thống chân không
+ Thông số công nghệ:
- Áp suất trong bình thăng hoa : 27-133 Pa
- Nhiệt độ: không quá 40-50oC
- Độ ẩm nguyên liệu: tùy từng loại nguyên liệu
Phối trộn
+ Mục đích:
- Hoàn thiện: giai đoạn này ta trộn các chất bảo quản và chất ổn định hoạt tính enzyme vào để bảo quản và hoàn thiện sản phẩm.
+ Các biến đổi của nguyên liệu:
+ Thiết bị: Thiết bị trộn bột khô hình chữ V.
+ Thông số công nghệ:
- Nhiệt độ: nhiệt độ thường
- Thời gian trộn: 10 – 15 phút
- Tốc độ quay: 15 vòng/phút
Đóng gói
+ Mục đích: hoàn thiện sản phẩm, dễ dàng trong bảo quản và vận chuyển, thương mại
+ Các biến đổi của nguyên liệu
+ Thiết bị: thiết bị đóng gói dạng bột, hạt rời.
Sản phẩm
Chế phẩm glucoamylase dạng rắn
+ Chỉ tiêu vật lý:
Trạng thái rắn.
Độ ẩm:
+ Nhiệt độ hoạt động tối ưu: 58 – 600C.
+ Chỉ tiêu hóa học: pH hoạt động tối ưu: 4
+ Chỉ tiêu hóa sinh: hoạt độ 150,000 U/g.
+ Các thông tin khác: 25 kg/túi.
+ Phạm vi sử dụng: là tác nhân đường hóa trong quá trình sản xuất cồn, rượu bia,...
Bảo quản enzyme
Nhiệt độ









Thêm phụ gia bảo quản
Tài liệu tham khảo
Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ chế biến thực phẩm, Nhà xuất bản đại học quốc gia Tp. Hồ Chí Minh, 2010.
Lê Ngọc Tú và cộng sự, Hóa sinh cộng nghiệp, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2004, 443 trang
Nguyễn Đức Lượng, Vi sinh vật học công nghiệp, tập 1, 2, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2002.
Nguyễn Thị Lệ Ngọc, Nghiên cứu Các điều kiện tối ưu cho hoạt động của enzyme glucoamylase từ một số chủng nấm mốc và ứng dụng, Tp.Hồ Chí Minh, 2010
Hoàng Bá Thanh Hải, Nghiên cứu sự tổng hợp các đặc tính và ứng dụng của enzym glucoamylase ở dạng hòa tan và dạng cố định thu nhận từ canh trường một số chủng nấm mốc, Tp.Hồ Chí Minh, 2010
PGS.TSKH Lê Văn Hoàng, Các Quá Trình Và Thiết Bị Công Nghệ Sinh Học Trong Công Nghiệp, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội, 356 trang
Cảm ơn thầy và các bạn đã theo dõi