quá trình và thiết bị công nghệ sinh học - Chương 10

Chương 10

CÁC THIẾT BỊ LÊN MEN NUÔI CẤY CHÌM VI SINH VẬT

TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG DINH DƯỠNG LỎNG

Nuôi cấy vi sinh vật để sản xuất các sản phẩm của các chất hoạt hoá sinh học là

quá trình tinh vi và phức tạp nhất để thu nhận các sản phẩm tổng hợp vi sinh. Tổng hợp

sinh học các chất hoạt hoá sinh học do vi sinh vật tạo ra phụ thuộc vào một số yếu tố

như nhiệt độ, pH của môi trường và canh trường phát triển, nồng độ hoà tan, thời gian

nuôi cấy, kết cấu và vật liệu thiết bị... Trong chương này chúng tôi sẽ giới thiệu một số

thiết bị lên men công nghiệp được ứng dụng để cấy chìm vi sinh vật.

Phụ thuộc vào các phương pháp ứng dụng để đánh giá hoạt động thiết bị lên men

dùng để cấy chìm vi sinh vật và được chia ra một số nhóm theo các dấu hiệu sau:

Theo phương pháp nuôi cấy - các thiết bị hoạt động liên tục và gián đoạn.

Theo độ tiệt trùng - các thiết bị kín và các thiết bị không đòi hỏi độ kín nghiêm

ngặt.

Theo kết cấu - các thiết bị lên men có bộ khuếch tán và tuabin, có máy thông gió

dạng quay, có bộ đảo trộn cơ học, có vòng tuần hoàn bên ngoài; các thiết bị lên men

dạng tháp, có hệ thông gió kiểu phun.

Theo phương pháp cung cấp năng lượng và tổ chức khuấy trộn, thông gió - các

thiết bị cung cấp năng lượng cho pha khí, pha lỏng và pha tổng hợp.

Trong công nghiệp vi sinh thực tế hầu như tất cả các quá trình nuôi cấy sản xuất ra

các chất hoạt hoá sinh học được tiến hành bằng phương pháp gián đoạn trong các điều

kiện tiệt trùng.

10.1. CÁC THIẾT BỊ LÊN MEN NUÔI CẤY VI SINH VẬT TRONG

ĐIỀU KIỆN TIỆT TRÙNG

Nuôi cấy các vi sinh vật phần lớn được tiến hành trong các điều kiện tiệt trùng.

Độ tiệt trùng của quá trình được đảm bảo bằng phương pháp tiệt trùng thiết bị lên men,

các đường ống dẫn, cảm biến dụng cụ; nạp môi trường dinh dưỡng tiệt trùng và giống

cấy thuần chuẩn vào thiết bị lên men đã được tiệt trùng; không khí tiệt trùng để thông

gió canh trường và chất khử bọt tiệt trùng; các dụng cụ cảm biến tiệt trùng trong thiết bị

lên men để kiểm tra và điều chỉnh các thông số của quá trình; bảo vệ vật đệm kín trục

của bộ chuyển đảo, các đường ống công nghệ và phụ tùng trong quá trình nuôi cấy.

196

10.1.1. Thiết bị lên men có bộ đảo trộn cơ học dạng sủi bọt

Dạng thiết bị lên men này được sử dụng rộng rãi cho các quá trình tiệt trùng để

nuôi cấy vi sinh vật - sản sinh ra các chất hoạt hoá sinh học.

Thiết bị lên men có thể tích 63 m3

. Dạng thiết bị lên men này là một xilanh đứng

được chế tạo bằng thép X18H10T hay kim loại kép có nắp và đáy hình nón (hình 10.1).

Tỷ lệ chiều cao và đường kính bằng 2,6:1. Trên nắp có bộ dẫn động cho cơ cấu chuyển

đảo và cho khử bọt bằng cơ học; ống nối để nạp môi trường dinh dưỡng, vật liệu cấy,

chất khử bọt, nạp và thải không khí; các cửa quan sát; cửa để đưa vòi rửa; van bảo hiểm

và các khớp nối để cắm các dụng cụ kiểm tra.

Khớp xả 16 ở đáy của thiết bị dùng để tháo canh trường. Bên trong có trục 6

xuyên suốt. Các cơ cấu chuyển đảo được gắn chặt trên trục. Cơ cấu chuyển đảo gồm có

các tuabin 8 có đường kính 600 ÷1000

mm với các cánh rộng 150 ÷ 200 mm

được định vị ở 2 tầng, còn tuabin hở thứ

ba được gắn chặt trên bộ sủi bọt 13 để

phân tán các bọt không khí. Bộ sủi bọt có

dạng hình thoi được làm bằng những ống

đột lỗ. Ở phần trên của bộ sủi bọt có

khoảng 2000 ÷ 3000 lỗ theo kiểu bàn cờ.

Hình 10.1. Thiết bị lên men với bộ

đảo trộn cơ học dạng sủi bọt có

sức chứa 63 m3

:

1- Động cơ; 2- Hộp giảm tốc; 3- Khớp

nối; 4- Ổ bi; 5- Vòng bít kín; 6- Trục; 7-

Thành thiết bị ; 8- Máy khuấy trộn tuabin;

9- Bộ trao đổi nhiệt kiểu ống xoắn; 10-

Khớp nối; 11- Ống nạp không khí; 12-

Máy trộn kiểu cánh quạt; 13- Bộ sủi bọt;

14- Máy khuấy dạng vít; 15- Ổ đỡ; 16-

Khớp để tháo; 17- Ao; 18- Khớp nạp liệu;

19- Khớp nạp không khí

Động cơ - bộ truyền động làm quay

trục 6 và các cơ cấu đảo trộn 8, 12, 14. Sử

dụng bộ giảm tốc và bộ dẫn động có dòng

điện không đổi để điều chỉnh vô cấp số

vòng quay trong giới hạn 110 ÷ 200 vòng/

phút.

Thiết bị lên men được trang bị áo 17, gồm từ 6 ÷ 8 ô. Mỗi ô có 8 rãnh được chế

tạo bằng thép góc có kích thước 120×60 mm. Diện tích làm việc của áo 60 m2

. Bề mặt

197